Contenido Overview 
 
 
 
 
 
 
 
 Introducción Instalación El primer ejemplo sencillo Ir al nivel inferior Especificaciones de sample_weight y class_weight Proporcionar su propio paso de evaluación Envasado: un ejemplo de GAN de fin a fin Introducción Cuando usted está haciendo aprendizaje supervisado, puede usar Y todo funciona suavemente. fit() Cuando necesite escribir su propio ciclo de entrenamiento desde cero, puede usar el y tomar el control de cada pequeño detalle. GradientTape Pero qué pasa si necesita un algoritmo de entrenamiento personalizado, pero todavía desea beneficiarse de las características convenientes de , como llamadas de vuelta, soporte de distribución integrado o fusión de pasos? fit() Un principio básico de Keras es Siempre debe ser capaz de entrar en los flujos de trabajo de nivel inferior de una manera gradual. No debe caer de un acantilado si la funcionalidad de nivel alto no coincide exactamente con su caso de uso. Debe ser capaz de obtener más control sobre los pequeños detalles al tiempo que mantiene una cantidad proporcional de comodidad de nivel alto. progressive disclosure of complexity Cuando necesitas personalizar lo que Y sí, deberías   Esta es la función que se llama para cada lote de datos. a continuación, podrá llamar como de costumbre - y se ejecutará su propio algoritmo de aprendizaje. fit() override the training step function of the Model fit() fit() Tenga en cuenta que este patrón no le impide construir modelos con la API Funcional. modelos, modelos de API funcionales o modelos subclasificados. Sequential Veamos cómo funciona eso. Instalación Requiere TensorFlow 2.8 o posterior. import tensorflow as tf
from tensorflow import keras
 El primer ejemplo sencillo Comencemos por un ejemplo sencillo: 
 
 
 
 Creamos una nueva clase que subclasifica hard.Model. Se utiliza el método train_step (auto, datos). Devolvemos un diccionario que mapea los nombres métricos (incluyendo la pérdida) a su valor actual. El argumento de entrada es lo que se pasa a ser adecuado como datos de entrenamiento: data 
 
 
 Si pasas las matrizes Numpy, llamando fit(x, y, ...), entonces los datos serán el tuple (x, y) Si pasas un tf.data.Dataset, llamando fit(dataset, ...), entonces los datos serán lo que se obtiene por dataset en cada lote. En el cuerpo de la método, implementamos una actualización de entrenamiento regular, similar a lo que ya está familiarizado con.   de la pérdida de las funciones (s) que se han pasado a . train_step we compute the loss via self.compute_loss() compile() De la misma manera, llamamos Las métricas de , para actualizar el estado de las métricas que se pasaron en Buscamos resultados de al final para recuperar su valor actual. metric.update_state(y, y_pred) self.metrics compile() self.metrics 
class CustomModel(keras.Model):
    def train_step(self, data):
        # Unpack the data. Its structure depends on your model and
        # on what you pass to `fit()`.
        x, y = data

        with tf.GradientTape() as tape:
            y_pred = self(x, training=True)  # Forward pass
            # Compute the loss value
            # (the loss function is configured in `compile()`)
            loss = self.compute_loss(y=y, y_pred=y_pred)

        # Compute gradients
        trainable_vars = self.trainable_variables
        gradients = tape.gradient(loss, trainable_vars)
        # Update weights
        self.optimizer.apply_gradients(zip(gradients, trainable_vars))
        # Update metrics (includes the metric that tracks the loss)
        for metric in self.metrics:
            if metric.name == "loss":
                metric.update_state(loss)
            else:
                metric.update_state(y, y_pred)
        # Return a dict mapping metric names to current value
        return {m.name: m.result() for m in self.metrics}
 Vamos a probar esto: import numpy as np

# Construct and compile an instance of CustomModel
inputs = keras.Input(shape=(32,))
outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
model = CustomModel(inputs, outputs)
model.compile(optimizer="adam", loss="mse", metrics=["mae"])

# Just use `fit` as usual
x = np.random.random((1000, 32))
y = np.random.random((1000, 1))
model.fit(x, y, epochs=3)
 Epoch 1/3
32/32 [==============================] - 3s 2ms/step - loss: 1.6446
Epoch 2/3
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.7554
Epoch 3/3
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.3924
<keras.src.callbacks.History at 0x7fef5c11ba30>
 Ir al nivel inferior Por supuesto, usted puede simplemente saltar pasar una función de pérdida en En lugar de hacer todo en Lo mismo para las métricas. compile() manualmente train_step Aquí hay un ejemplo de nivel inferior, que sólo utiliza Para configurar el optimizador: compile() 
 
 
 
 Empezamos creando instancias métricas para rastrear nuestra pérdida y una puntuación MAE (en __init__()). Implementamos un train_step() personalizado que actualiza el estado de estas métricas (llamando update_state() en ellas), luego las consulta (a través de resultado()) para devolver su valor promedio actual, para ser mostrado por la barra de progreso y para ser pasado a cualquier llamado de vuelta. Tenga en cuenta que necesitaríamos llamar reset_states() en nuestras métricas entre cada época! De lo contrario, llamar resultado() devolvería una media desde el comienzo del entrenamiento, mientras que generalmente trabajamos con medias por época. Afortunadamente, el marco puede hacer eso para nosotros: simplemente enumera cualquier métrica que desee resetar en la propiedad métrica del modelo. El modelo llamará reset_states() en cualquier objeto listado aquí al comienzo de cada época de ajuste() o al comienzo de una llamada para evaluar(). 
class CustomModel(keras.Model):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)
        self.loss_tracker = keras.metrics.Mean(name="loss")
        self.mae_metric = keras.metrics.MeanAbsoluteError(name="mae")

    def train_step(self, data):
        x, y = data

        with tf.GradientTape() as tape:
            y_pred = self(x, training=True)  # Forward pass
            # Compute our own loss
            loss = keras.losses.mean_squared_error(y, y_pred)

        # Compute gradients
        trainable_vars = self.trainable_variables
        gradients = tape.gradient(loss, trainable_vars)

        # Update weights
        self.optimizer.apply_gradients(zip(gradients, trainable_vars))

        # Compute our own metrics
        self.loss_tracker.update_state(loss)
        self.mae_metric.update_state(y, y_pred)
        return {"loss": self.loss_tracker.result(), "mae": self.mae_metric.result()}

    @property
    def metrics(self):
        # We list our `Metric` objects here so that `reset_states()` can be
        # called automatically at the start of each epoch
        # or at the start of `evaluate()`.
        # If you don't implement this property, you have to call
        # `reset_states()` yourself at the time of your choosing.
        return [self.loss_tracker, self.mae_metric]


# Construct an instance of CustomModel
inputs = keras.Input(shape=(32,))
outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
model = CustomModel(inputs, outputs)

# We don't pass a loss or metrics here.
model.compile(optimizer="adam")

# Just use `fit` as usual -- you can use callbacks, etc.
x = np.random.random((1000, 32))
y = np.random.random((1000, 1))
model.fit(x, y, epochs=5)
 Epoch 1/5
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.3240 - mae: 0.4583
Epoch 2/5
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.2416 - mae: 0.3984
Epoch 3/5
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.2340 - mae: 0.3919
Epoch 4/5
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.2274 - mae: 0.3870
Epoch 5/5
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.2197 - mae: 0.3808
<keras.src.callbacks.History at 0x7fef3c130b20>
 Apoyando y sample_weight class_weight Peso - Peso Clase - Peso Usted puede haber notado que nuestro primer ejemplo básico no hizo ninguna mención de ponderación de muestras. Argumentos y Simplemente harías lo siguiente: fit() sample_weight class_weight 
 
 
 
 Unpack sample_weight del argumento de datos Pasarlo a compute_loss & update_state (por supuesto, también puedes aplicarlo manualmente si no confías en compile() para pérdidas y métricas) Eso es eso. 
class CustomModel(keras.Model):
    def train_step(self, data):
        # Unpack the data. Its structure depends on your model and
        # on what you pass to `fit()`.
        if len(data) == 3:
            x, y, sample_weight = data
        else:
            sample_weight = None
            x, y = data

        with tf.GradientTape() as tape:
            y_pred = self(x, training=True)  # Forward pass
            # Compute the loss value.
            # The loss function is configured in `compile()`.
            loss = self.compute_loss(
                y=y,
                y_pred=y_pred,
                sample_weight=sample_weight,
            )

        # Compute gradients
        trainable_vars = self.trainable_variables
        gradients = tape.gradient(loss, trainable_vars)

        # Update weights
        self.optimizer.apply_gradients(zip(gradients, trainable_vars))

        # Update the metrics.
        # Metrics are configured in `compile()`.
        for metric in self.metrics:
            if metric.name == "loss":
                metric.update_state(loss)
            else:
                metric.update_state(y, y_pred, sample_weight=sample_weight)

        # Return a dict mapping metric names to current value.
        # Note that it will include the loss (tracked in self.metrics).
        return {m.name: m.result() for m in self.metrics}


# Construct and compile an instance of CustomModel
inputs = keras.Input(shape=(32,))
outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
model = CustomModel(inputs, outputs)
model.compile(optimizer="adam", loss="mse", metrics=["mae"])

# You can now use sample_weight argument
x = np.random.random((1000, 32))
y = np.random.random((1000, 1))
sw = np.random.random((1000, 1))
model.fit(x, y, sample_weight=sw, epochs=3)
 Epoch 1/3
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.1298
Epoch 2/3
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.1179
Epoch 3/3
32/32 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.1121
<keras.src.callbacks.History at 0x7fef3c168100>
 Proporcionar su propio paso de evaluación ¿Y si quieres hacer lo mismo para las llamadas a Entonces tú te descuidarías Es exactamente lo mismo, así es como se ve: model.evaluate() test_step 
class CustomModel(keras.Model):
    def test_step(self, data):
        # Unpack the data
        x, y = data
        # Compute predictions
        y_pred = self(x, training=False)
        # Updates the metrics tracking the loss
        self.compute_loss(y=y, y_pred=y_pred)
        # Update the metrics.
        for metric in self.metrics:
            if metric.name != "loss":
                metric.update_state(y, y_pred)
        # Return a dict mapping metric names to current value.
        # Note that it will include the loss (tracked in self.metrics).
        return {m.name: m.result() for m in self.metrics}


# Construct an instance of CustomModel
inputs = keras.Input(shape=(32,))
outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
model = CustomModel(inputs, outputs)
model.compile(loss="mse", metrics=["mae"])

# Evaluate with our custom test_step
x = np.random.random((1000, 32))
y = np.random.random((1000, 1))
model.evaluate(x, y)
 32/32 [==============================] - 0s 1ms/step - loss: 0.9028
0.9028095006942749
 Envasado: un ejemplo de GAN de fin a fin Pasemos por un ejemplo de fin a fin que aproveche todo lo que acaba de aprender. Vamos a considerar: 
 
 
 
 
 Una red de generadores destinada a generar imágenes de 28x28x1. Una red de discriminadores pretendía clasificar imágenes de 28x28x1 en dos clases ("fake" y "real"). Un optimista para cada uno. Una función de pérdida para entrenar al discriminador. 
from tensorflow.keras import layers

# Create the discriminator
discriminator = keras.Sequential(
    [
        keras.Input(shape=(28, 28, 1)),
        layers.Conv2D(64, (3, 3), strides=(2, 2), padding="same"),
        layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
        layers.Conv2D(128, (3, 3), strides=(2, 2), padding="same"),
        layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
        layers.GlobalMaxPooling2D(),
        layers.Dense(1),
    ],
    name="discriminator",
)

# Create the generator
latent_dim = 128
generator = keras.Sequential(
    [
        keras.Input(shape=(latent_dim,)),
        # We want to generate 128 coefficients to reshape into a 7x7x128 map
        layers.Dense(7 * 7 * 128),
        layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
        layers.Reshape((7, 7, 128)),
        layers.Conv2DTranspose(128, (4, 4), strides=(2, 2), padding="same"),
        layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
        layers.Conv2DTranspose(128, (4, 4), strides=(2, 2), padding="same"),
        layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
        layers.Conv2D(1, (7, 7), padding="same", activation="sigmoid"),
    ],
    name="generator",
)
 Aquí está una clase completa de GAN, superando para utilizar su propia firma, e implementar todo el algoritmo GAN en 17 líneas en : compile() train_step 
class GAN(keras.Model):
    def __init__(self, discriminator, generator, latent_dim):
        super().__init__()
        self.discriminator = discriminator
        self.generator = generator
        self.latent_dim = latent_dim
        self.d_loss_tracker = keras.metrics.Mean(name="d_loss")
        self.g_loss_tracker = keras.metrics.Mean(name="g_loss")

    def compile(self, d_optimizer, g_optimizer, loss_fn):
        super().compile()
        self.d_optimizer = d_optimizer
        self.g_optimizer = g_optimizer
        self.loss_fn = loss_fn

    def train_step(self, real_images):
        if isinstance(real_images, tuple):
            real_images = real_images[0]
        # Sample random points in the latent space
        batch_size = tf.shape(real_images)[0]
        random_latent_vectors = tf.random.normal(shape=(batch_size, self.latent_dim))

        # Decode them to fake images
        generated_images = self.generator(random_latent_vectors)

        # Combine them with real images
        combined_images = tf.concat([generated_images, real_images], axis=0)

        # Assemble labels discriminating real from fake images
        labels = tf.concat(
            [tf.ones((batch_size, 1)), tf.zeros((batch_size, 1))], axis=0
        )
        # Add random noise to the labels - important trick!
        labels += 0.05 * tf.random.uniform(tf.shape(labels))

        # Train the discriminator
        with tf.GradientTape() as tape:
            predictions = self.discriminator(combined_images)
            d_loss = self.loss_fn(labels, predictions)
        grads = tape.gradient(d_loss, self.discriminator.trainable_weights)
        self.d_optimizer.apply_gradients(
            zip(grads, self.discriminator.trainable_weights)
        )

        # Sample random points in the latent space
        random_latent_vectors = tf.random.normal(shape=(batch_size, self.latent_dim))

        # Assemble labels that say "all real images"
        misleading_labels = tf.zeros((batch_size, 1))

        # Train the generator (note that we should *not* update the weights
        # of the discriminator)!
        with tf.GradientTape() as tape:
            predictions = self.discriminator(self.generator(random_latent_vectors))
            g_loss = self.loss_fn(misleading_labels, predictions)
        grads = tape.gradient(g_loss, self.generator.trainable_weights)
        self.g_optimizer.apply_gradients(zip(grads, self.generator.trainable_weights))

        # Update metrics and return their value.
        self.d_loss_tracker.update_state(d_loss)
        self.g_loss_tracker.update_state(g_loss)
        return {
            "d_loss": self.d_loss_tracker.result(),
            "g_loss": self.g_loss_tracker.result(),
        }
 Vamos a probarlo: 
# Prepare the dataset. We use both the training & test MNIST digits.
batch_size = 64
(x_train, _), (x_test, _) = keras.datasets.mnist.load_data()
all_digits = np.concatenate([x_train, x_test])
all_digits = all_digits.astype("float32") / 255.0
all_digits = np.reshape(all_digits, (-1, 28, 28, 1))
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(all_digits)
dataset = dataset.shuffle(buffer_size=1024).batch(batch_size)

gan = GAN(discriminator=discriminator, generator=generator, latent_dim=latent_dim)
gan.compile(
    d_optimizer=keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.0003),
    g_optimizer=keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.0003),
    loss_fn=keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True),
)

# To limit the execution time, we only train on 100 batches. You can train on
# the entire dataset. You will need about 20 epochs to get nice results.
gan.fit(dataset.take(100), epochs=1)
 Downloading data from https://storage.googleapis.com/tensorflow/tf-keras-datasets/mnist.npz
11490434/11490434 [==============================] - 0s 0us/step
100/100 [==============================] - 8s 15ms/step - d_loss: 0.4372 - g_loss: 0.8775
<keras.src.callbacks.History at 0x7feee42ff190>
 Las ideas detrás del aprendizaje profundo son simples, así que ¿por qué su implementación debería ser dolorosa? 
 
 Originalmente publicado en el sitio web de TensorFlow, este artículo aparece aquí bajo un nuevo título y está licenciado bajo CC BY 4.0. Originalmente publicado en el sitio web de TensorFlow, este artículo aparece aquí bajo un nuevo título y está licenciado bajo CC BY 4.0. TensorFlow

Walkthroughs, tutorials, guides, and tips. This story will teach you how to do something new or how to do something better.

Este audio es producido en el idioma original de la historia!

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