AnnotationSpec.rst

NNI Annotation
==============

概述
--------

为了获得良好的用户体验并减少对以后代码的影响，NNI 设计了通过 Annotation（标记）来使用的语法。 通过 Annotation，只需要在代码中加入一些注释字符串，就能启用 NNI，完全不影响代码原先的执行逻辑。

示例如下：

.. code-block:: python

   '''@nni.variable(nni.choice(0.1, 0.01, 0.001), name=learning_rate)'''
   learning_rate = 0.1

此示例中，NNI 会从 (0.1, 0.01, 0.001) 中选择一个值赋给 learning_rate 变量。 第一行就是 NNI 的 Annotation，是 Python 中的一个字符串。 接下来的一行需要是赋值语句。 NNI 会根据 Annotation 行的信息，来给这一行的变量赋上相应的值。

通过这种方式，不需要修改任何代码，代码既可以直接运行，又可以使用 NNI 来调参。

Annotation 的类型：
--------------------

NNI 中，有 4 种类型的 Annotation；

1. 变量
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

   ``'''@nni.variable(sampling_algo, name)'''``

``@nni.variable`` is used in NNI to annotate a variable.

**参数**


* **sampling_algo**: 指定搜索空间的采样算法。 可将其换成 NNI 支持的其它采样函数，函数要以 ``nni.`` 开头。例如，``choice`` 或 ``uniform``， `SearchSpaceSpec <SearchSpaceSpec.rst>`__ 。
* **name**: 将被赋值的变量名称。 注意，此参数应该与下面一行等号左边的值相同。

NNI 支持如下 10 种类型来表示搜索空间：


* ``@nni.variable(nni.choice(option1,option2,...,optionN),name=variable)``
  变量值会是列表中的 options 之一。options 的元素可以是嵌套的随机表达式。
* ``@nni.variable(nni.randint(lower, upper),name=variable)``
  这表示变量值会类似于 round(uniform(low, high)) 目前，值的类型为 float。 如果要使用整数，需要显式转换。
* ``@nni.variable(nni.uniform(low, high),name=variable)``
  变量是 low 和 high 之间均匀分布的值。
* ``@nni.variable(nni.quniform(low, high, q),name=variable)``
  变量值为 clip(round(uniform(low, high) / q) * q, low, high)，clip 操作用于约束生成值的边界。
* ``@nni.variable(nni.loguniform(low, high),name=variable)``
  变量值为 exp(uniform(low, high)) 分布，范围值是对数的均匀分布。
* ``@nni.variable(nni.qloguniform(low, high, q),name=variable)``
  变量值为 clip(round(loguniform(low, high) / q) * q, low, high)，clip 操作用于约束生成值的边界。
* ``@nni.variable(nni.normal(mu, sigma),name=variable)``
  变量值为实数，且为正态分布，均值为 mu，标准方差为 sigma。
* ``@nni.variable(nni.qnormal(mu, sigma, q),name=variable)``
  这表示变量值会类似于 round(normal(mu, sigma) / q) * q
* ``@nni.variable(nni.lognormal(mu, sigma),name=variable)``
  这表示变量值会类似于 exp(uniform(low, high))
* ``@nni.variable(nni.qlognormal(mu, sigma, q),name=variable)``
  这表示变量值会类似于 round(exp(normal(mu, sigma)) / q) * q

示例如下：

.. code-block:: python

   '''@nni.variable(nni.choice(0.1, 0.01, 0.001), name=learning_rate)'''
   learning_rate = 0.1

2. 函数
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

   ``'''@nni.function_choice(*functions, name)'''``

``@nni.function_choice`` 可以从几个函数中选择一个来执行。

**参数**


* **functions**: 可选择的函数。 注意，必须是包括参数的完整函数调用。 例如 ``max_pool(hidden_layer, pool_size)``。
* **name**: 将被替换的函数名称。

例如：

.. code-block:: python

   """@nni.function_choice(max_pool(hidden_layer, pool_size), avg_pool(hidden_layer, pool_size), name=max_pool)"""
   h_pooling = max_pool(hidden_layer, pool_size)

3. 中间结果
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

   ``'''@nni.report_intermediate_result(metrics)'''``

``@nni.report_intermediate_result`` 用来返回中间结果，这和 `在 NNI 中实现 Trial <../TrialExample/Trials.rst>`__ 中 ``nni.report_intermediate_result`` 的用法相同。

4. 最终结果
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

   ``'''@nni.report_final_result(metrics)'''``

``@nni.report_final_result`` 用来返回最终结果，这和 `在 NNI 中实现 Trial <../TrialExample/Trials.rst>`__ 中 ``nni.report_final_result`` 的用法相同。