如何閱讀和學習深度學習項目代碼

【前言】現在深度學習項目代碼量越來越大,並且單個文件的量也非常的大。筆者總結了一些專家的經驗並結合自己看的一些項目,打算總結一下如何探索和深入一個深度學習項目庫。筆者pprp,未經允許不得擅自轉發。

1. 基礎知識

首先,需要保證有一定的深度學習基礎知識,吳恩達的深度學習課還有斯坦福大學的CS231n都是不錯的入門教程,只需要有大學數學的基礎就可以看懂。

然後,需要對Linux系統使用有一定的瞭解,一般選擇Ubuntu系統作爲主力系統,瞭解一下基礎的系統命令就可以了,比如rm,ls,cd,cat,vim,sudo,find,df,top等,在B站上搜索一下Linux的視頻,很快就可以入門。之後遇到新的命令只需要查詢API即可。

其次,還需要保證對python語言和深度學習框架的瞭解,python上手是很快的,可以看一下菜鳥教程或者莫煩python教程,上首頁很快。深度學習框架方面可以買一些書籍,邊看邊敲,找一個小項目敲一敲,瞭解一下大部分API就已經達到上手水平了。深度學習框架一般選tensorflow、pytorch,因爲大部分項目大多是基於這兩個框架的。他們官方網站的教程也是非常不錯的參考,可以看看官方提供的教程,跑一下github上提供的demo。

最後,營造科研的環境,可以關注一些領域相關的大牛、公衆號,也可以加入一些交流羣,多和羣友交流,儘可能提升領域的常識。不要亂問問題,一定要有自己的思考和想法,然後再到羣裏問問題和交流。

2. 項目分析閱讀

從Github上拿到一個項目,可以按照以下的步驟進行分析和閱讀。

  • 項目背景調研:

    • 項目是否是對應一篇論文?如果對應論文,可以先閱讀一下Paper,對背景和項目的細節有一個大概的瞭解。
    • 項目是否有說明文檔?一般比較大型的項目,比如pytorch,nni,mmdetection等較多人維護的項目是會在readthedoc上提供說明書,建議優先閱讀說明。
    • 項目是否有README?README文件通常包含了項目創建者想要告訴你的信息,對於一些專業的項目庫而言,閱讀README文件絕對對你理解整個項目代碼有幫助。
    • 什麼都沒有??極少數會遇到這種情況,但如果遇到的話,就進行下一個階段吧。
  • 通過文件命名分析:

    • 根據文件夾、文件的命名,判斷其可能的功能。一般在深度學習項目中,通常有幾部分組成:
      • 數據處理、數據加載部分,通常命名可能有xxx_dataloader.py等
      • 網絡模型構建部分,通常命名可能爲 resnet20.py model.py等
      • 訓練部分腳本,通常命名可能爲train.py等
      • 測試部分腳本,通常命名可能爲test.py eval.py 等
      • 工具庫,通常命名爲utils文件夾。
    • 舉個例子,以once for all項目爲例:
.
├── build.sh # 環境構建
├── eval_ofa_net.py
├── eval_specialized_net.py # 驗證專用網絡
├── figures
│   ├── cnn_imagenet_new.png
│   ├── diverse_hardware.png
│   ├── imagenet_80_acc.png
│   ├── ofa-tutorial.jpg
│   ├── overview.png
│   └── video_figure.png
├── LICENSE
├── ofa 
│   ├── imagenet_classification 
│   │   ├── data_providers # 數據加載
│   │   ├── elastic_nn # 算法核心模塊
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── networks # 網絡構建
│   │   └── run_manager # 訓練代碼核心邏輯
│   ├── __init__.py
│   ├── model_zoo.py # 模型庫
│   ├── nas # nas相關工具
│   │   ├── accuracy_predictor
│   │   ├── efficiency_predictor
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── search_algorithm
│   ├── tutorial # 教程
│   │   ├── accuracy_predictor.py
│   │   ├── evolution_finder.py
│   │   ├── flops_table.py
│   │   ├── imagenet_eval_helper.py
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── latency_table.py
│   └── utils # 工具庫
│       ├── common_tools.py
│       ├── flops_counter.py
│       ├── __init__.py
│       ├── layers.py
│       ├── my_dataloader
│       ├── my_modules.py
│       ├── pytorch_modules.py
│       └── pytorch_utils.py
├── README.md # 項目介紹,初次接觸需要閱讀
├── requirements.txt # 環境文件
├── setup.py # pip構建環境所需文件
├── train_ofa_net.py # 訓練腳本
└── tutorial # 教程
    ├── local_lut.npy
    ├── ofa.ipynb
    ├── ofa_resnet50_example.ipynb
    └── README.md

  • 找到程序運行入口:
    • 通過上一步的分析,找到了項目的介紹的話,在自己機器上完成環境配置。
    • 一般可以找到項目運行的主入口,比如train.py,試着運行項目。
    • 遇見bug怎麼辦?
      • 第一類bug,環境不兼容導致的bug,嚴格按照作者提供的運行環境,並對照環境的版本信息,對齊本地環境和作者要求的環境。
      • 第二類bug,深度學習框架帶來的bug,這部分bug可以在bing上進行搜索,查看解決方案。
      • 第三類bug,項目本身相關的bug,這類bug最好是在github的issue區域進行查找,如果無法解決可以在issue部分詳細描述自己的問題,等待項目庫作者的解答。
    • 運行順利的話,代表可以進行debug操作,對文件某些細節不確定的話,可以通過debug的方式查看變量詳細內容。
  • 用IDE打開項目:
    • 筆者是vscode黨,推薦使用vscode+scp+mobaxterm+遠程服務器的方式進行運行。
    • 打開項目以後,從運行入口(通常是train.py)開始閱讀:
      • 閱讀入口文件的邏輯,查看調用到了哪些包。
      • 通過IDE的功能跳轉到對應類或者函數進行繼續閱讀,配合代碼註釋進行分析。
      • 分析過程可能會需要軟件工程的知識,比如畫一個類圖來表述項目的關係。
      • 一開始可以泛讀,大概瞭解整體流程,做一些代碼註釋。而後可以精讀,找到文章的核心,反覆理解核心實現,抽絲剝繭,一定可以對這個項目有進一步的理解。
  • 實在讀不懂怎麼辦?
    • 在Github的issue上進行提問。
    • 如果有項目作者的聯繫方式,可以聯繫作者,發郵件提問。
    • 看看有沒有其他人寫過相關的博客。

參考

https://www.zhihu.com/question/26480537

https://www.zhihu.com/question/29416073/answer/44301979

https://github.com/phodal/articles/issues/14

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