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GitLab

"vscode:/vscode.git/clone" did not exist on "3ffd105237464bca63d02019bb5e4a26c8144a56"
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View file @ 6c3148c7
...@@ -19,7 +19,7 @@ NNI 管理自动机器学习 (AutoML) 的 Experiment，**调度运行**由调优 ...@@ -19,7 +19,7 @@ NNI 管理自动机器学习 (AutoML) 的 Experiment，**调度运行**由调优
* 想要更容易**实现或试验新的自动机器学习算法**的研究员或数据科学家，包括：超参调优算法，神经网络搜索算法以及模型压缩算法。 * 想要更容易**实现或试验新的自动机器学习算法**的研究员或数据科学家，包括：超参调优算法，神经网络搜索算法以及模型压缩算法。
* 在机器学习平台中**支持自动机器学习**。 * 在机器学习平台中**支持自动机器学习**。
### **NNI v1.3 已发布！ &nbsp;[<img width="48" src="docs/img/release_icon.png" />](#nni-released-reminder)** ### **NNI v1.4 已发布！ &nbsp;[<img width="48" src="docs/img/release_icon.png" />](#nni-released-reminder)**
## **NNI 功能一览** ## **NNI 功能一览**
...@@ -109,7 +109,7 @@ NNI 提供命令行工具以及友好的 WebUI 来管理训练的 Experiment。 ...@@ -109,7 +109,7 @@ NNI 提供命令行工具以及友好的 WebUI 来管理训练的 Experiment。
<li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#TPE">TPE</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#TPE">TPE</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#SMAC">SMAC</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#SMAC">SMAC</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#MetisTuner">Metis Tuner</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#MetisTuner">Metis Tuner</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#GPTuner">GP Tuner</a> </li> <li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#GPTuner">GP Tuner</a></li>
</ul> </ul>
<b>基于强化学习</b> <b>基于强化学习</b>
<ul> <ul>
...@@ -119,10 +119,12 @@ NNI 提供命令行工具以及友好的 WebUI 来管理训练的 Experiment。 ...@@ -119,10 +119,12 @@ NNI 提供命令行工具以及友好的 WebUI 来管理训练的 Experiment。
<a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md">神经网络架构搜索</a> <a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md">神经网络架构搜索</a>
<ul> <ul>
<ul> <ul>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md#enas">ENAS</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/NAS/ENAS.md">ENAS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md#darts">DARTS</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/NAS/DARTS.md">DARTS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md#p-darts">P-DARTS</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/NAS/PDARTS.md">P-DARTS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/Overview.md#cdarts">CDARTS</a></li> <li><a href="docs/zh_CN/NAS/CDARTS.md">CDARTS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/SPOS.md">SPOS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/NAS/Proxylessnas.md">ProxylessNAS</a></li>
<li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#NetworkMorphism">Network Morphism</a> </li> <li><a href="docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md#NetworkMorphism">Network Morphism</a> </li>
</ul> </ul>
</ul> </ul>
...@@ -219,7 +221,7 @@ Linux 和 macOS 下 NNI 系统需求[参考这里](https://nni.readthedocs.io/zh ...@@ -219,7 +221,7 @@ Linux 和 macOS 下 NNI 系统需求[参考这里](https://nni.readthedocs.io/zh
* 如果遇到任何权限问题，可添加 `--user` 在用户目录中安装 NNI。 * 如果遇到任何权限问题，可添加 `--user` 在用户目录中安装 NNI。
* 目前，Windows 上的 NNI 支持本机，远程和 OpenPAI 模式。 强烈推荐使用 Anaconda 或 Miniconda 在 Windows 上安装 NNI。 * 目前，Windows 上的 NNI 支持本机，远程和 OpenPAI 模式。 强烈推荐使用 Anaconda 或 Miniconda 在 Windows 上安装 NNI。
* 如果遇到如 `Segmentation fault` 等错误参考[常见问题](docs/zh_CN/Tutorial/FAQ.md)。 Windows 上的 FAQ 参考[在 Windows 上使用 NNI](docs/zh_CN/Tutorial/NniOnWindows.md)。 * 如果遇到如 `Segmentation fault` 等错误参考[常见问题](docs/zh_CN/Tutorial/FAQ.md)。 Windows 上的 FAQ 参考[在 Windows 上使用 NNI](docs/zh_CN/Tutorial/InstallationWin.md#faq)。
### **验证安装** ### **验证安装**
...@@ -228,7 +230,7 @@ Linux 和 macOS 下 NNI 系统需求[参考这里](https://nni.readthedocs.io/zh ...@@ -228,7 +230,7 @@ Linux 和 macOS 下 NNI 系统需求[参考这里](https://nni.readthedocs.io/zh
* 通过克隆源代码下载示例。 * 通过克隆源代码下载示例。
```bash ```bash
git clone -b v1.3 https://github.com/Microsoft/nni.git git clone -b v1.4 https://github.com/Microsoft/nni.git
``` ```
* 运行 MNIST 示例。 * 运行 MNIST 示例。
...@@ -285,7 +287,7 @@ You can use these commands to get more information about the experiment ...@@ -285,7 +287,7 @@ You can use these commands to get more information about the experiment
* 要了解 NNI，请阅读 [NNI 概述](https://nni.readthedocs.io/zh/latest/Overview.html)。 * 要了解 NNI，请阅读 [NNI 概述](https://nni.readthedocs.io/zh/latest/Overview.html)。
* 要熟悉如何使用 NNI，请阅读[文档](https://nni.readthedocs.io/zh/latest/index.html)。 * 要熟悉如何使用 NNI，请阅读[文档](https://nni.readthedocs.io/zh/latest/index.html)。
* 要安装 NNI，请参阅[安装 NNI](docs/zh_CN/Tutorial/Installation.md)。 * 要安装并使用 NNI，参考[安装指南](https://nni.readthedocs.io/zh/latest/installation.html)。
## **贡献** ## **贡献**
...@@ -303,22 +305,20 @@ You can use these commands to get more information about the experiment ...@@ -303,22 +305,20 @@ You can use these commands to get more information about the experiment
* 如果有使用上的问题，可先查看[常见问题解答](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/Tutorial/FAQ.md)。如果没能解决问题，可通过 [Gitter](https://gitter.im/Microsoft/nni?utm_source=badge&utm_medium=badge&utm_campaign=pr-badge&utm_content=badge) 联系 NNI 开发团队或在 GitHub 上 [报告问题](https://github.com/microsoft/nni/issues/new/choose)。 * 如果有使用上的问题，可先查看[常见问题解答](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/Tutorial/FAQ.md)。如果没能解决问题，可通过 [Gitter](https://gitter.im/Microsoft/nni?utm_source=badge&utm_medium=badge&utm_campaign=pr-badge&utm_content=badge) 联系 NNI 开发团队或在 GitHub 上 [报告问题](https://github.com/microsoft/nni/issues/new/choose)。
* [自定义 Tuner](docs/zh_CN/Tuner/CustomizeTuner.md) * [自定义 Tuner](docs/zh_CN/Tuner/CustomizeTuner.md)
* [实现定制的训练平台](docs/zh_CN/TrainingService/HowToImplementTrainingService.md) * [实现定制的训练平台](docs/zh_CN/TrainingService/HowToImplementTrainingService.md)
* [在 NNI 上实现新的 NAS Trainer](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/NAS/NasInterface.md#implement-a-new-nas-trainer-on-nni) * [在 NNI 上实现新的 NAS Trainer](docs/zh_CN/NAS/Advanced.md)
* [自定义 Advisor](docs/zh_CN/Tuner/CustomizeAdvisor.md) * [自定义 Advisor](docs/zh_CN/Tuner/CustomizeAdvisor.md)
## **其它代码库和参考** ## **其它代码库和参考**
经作者许可的一些 NNI 用法示例和相关文档。 经作者许可的一些 NNI 用法示例和相关文档。
* ### **外部代码库** * ### **外部代码库** ###
* 在 NNI 中运行 [ENAS](examples/tuners/enas_nni/README_zh_CN.md) * 在 NNI 中运行 [ENAS](examples/tuners/enas_nni/README_zh_CN.md)
* 在 NNI 中运行 [神经网络架构结构搜索](examples/trials/nas_cifar10/README_zh_CN.md) * 在 NNI 中运行 [神经网络架构结构搜索](examples/trials/nas_cifar10/README_zh_CN.md)
* [NNI 中的自动特征工程](examples/feature_engineering/auto-feature-engineering/README_zh_CN.md) * [NNI 中的自动特征工程](examples/feature_engineering/auto-feature-engineering/README_zh_CN.md)
* 使用 NNI 的 [矩阵分解超参调优](https://github.com/microsoft/recommenders/blob/master/notebooks/04_model_select_and_optimize/nni_surprise_svd.ipynb) * 使用 NNI 的 [矩阵分解超参调优](https://github.com/microsoft/recommenders/blob/master/notebooks/04_model_select_and_optimize/nni_surprise_svd.ipynb)
* [scikit-nni](https://github.com/ksachdeva/scikit-nni) 使用 NNI 为 scikit-learn 开发的超参搜索。 * [scikit-nni](https://github.com/ksachdeva/scikit-nni) 使用 NNI 为 scikit-learn 开发的超参搜索。
* ### **相关文章** * ### **相关文章** ###
* [超参数优化的对比](docs/zh_CN/CommunitySharings/HpoComparision.md) * [超参数优化的对比](docs/zh_CN/CommunitySharings/HpoComparision.md)
* [神经网络结构搜索的对比](docs/zh_CN/CommunitySharings/NasComparision.md) * [神经网络结构搜索的对比](docs/zh_CN/CommunitySharings/NasComparision.md)
* [并行化顺序算法：TPE](docs/zh_CN/CommunitySharings/ParallelizingTpeSearch.md) * [并行化顺序算法：TPE](docs/zh_CN/CommunitySharings/ParallelizingTpeSearch.md)
......
docs/en_US/Tuner/BuiltinTuner.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -21,6 +21,7 @@ Currently, we support the following algorithms: ...@@ -21,6 +21,7 @@ Currently, we support the following algorithms:
|[__BOHB__](#BOHB)|BOHB is a follow-up work to Hyperband. It targets the weakness of Hyperband that new configurations are generated randomly without leveraging finished trials. For the name BOHB, HB means Hyperband, BO means Bayesian Optimization. BOHB leverages finished trials by building multiple TPE models, a proportion of new configurations are generated through these models. [Reference Paper](https://arxiv.org/abs/1807.01774)| |[__BOHB__](#BOHB)|BOHB is a follow-up work to Hyperband. It targets the weakness of Hyperband that new configurations are generated randomly without leveraging finished trials. For the name BOHB, HB means Hyperband, BO means Bayesian Optimization. BOHB leverages finished trials by building multiple TPE models, a proportion of new configurations are generated through these models. [Reference Paper](https://arxiv.org/abs/1807.01774)|
|[__GP Tuner__](#GPTuner)|Gaussian Process Tuner is a sequential model-based optimization (SMBO) approach with Gaussian Process as the surrogate. [Reference Paper](https://papers.nips.cc/paper/4443-algorithms-for-hyper-parameter-optimization.pdf), [Github Repo](https://github.com/fmfn/BayesianOptimization)| |[__GP Tuner__](#GPTuner)|Gaussian Process Tuner is a sequential model-based optimization (SMBO) approach with Gaussian Process as the surrogate. [Reference Paper](https://papers.nips.cc/paper/4443-algorithms-for-hyper-parameter-optimization.pdf), [Github Repo](https://github.com/fmfn/BayesianOptimization)|
|[__PPO Tuner__](#PPOTuner)|PPO Tuner is a Reinforcement Learning tuner based on PPO algorithm. [Reference Paper](https://arxiv.org/abs/1707.06347)| |[__PPO Tuner__](#PPOTuner)|PPO Tuner is a Reinforcement Learning tuner based on PPO algorithm. [Reference Paper](https://arxiv.org/abs/1707.06347)|
|[__PBT Tuner__](#PBTTuner)|PBT Tuner is a simple asynchronous optimization algorithm which effectively utilizes a fixed computational budget to jointly optimize a population of models and their hyperparameters to maximize performance. [Reference Paper](https://arxiv.org/abs/1711.09846v1)|
## Usage of Built-in Tuners ## Usage of Built-in Tuners
...@@ -453,6 +454,34 @@ tuner: ...@@ -453,6 +454,34 @@ tuner:
classArgs: classArgs:
optimize_mode: maximize optimize_mode: maximize
``` ```
<a name="PBTTuner"></a>
![](https://placehold.it/15/1589F0/000000?text=+) `PBT Tuner`
> Built-in Tuner Name: **PBTTuner**
**Suggested scenario**
Population Based Training (PBT) which bridges and extends parallel search methods and sequential optimization methods. It has a wallclock run time that is no greater than that of a single optimization process, does not require sequential runs, and is also able to use fewer computational resources than naive search methods. Therefore, it's effective when you want to save computational resources and time. Besides, PBT returns hyperparameter scheduler instead of configuration. If you don't need to get a specific configuration, but just expect good results, you can choose this tuner. It should be noted that, in our implementation, the operation of checkpoint storage location is involved. A trial is considered as several traning epochs of training, so the loading and saving of checkpoint must be specified in the trial code, which is different with other tuners. Otherwise, if the experiment is not local mode, users should provide a path in a shared storage which can be accessed by all the trials. You could try it on very simple task, such as the [mnist-pbt-tuner-pytorch](https://github.com/microsoft/nni/tree/master/examples/trials/mnist-pbt-tuner-pytorch) example. [See details](./PBTTuner.md)
**classArgs requirements:**
* **optimize_mode** (*'maximize' or 'minimize'*) - If 'maximize', the tuner will target to maximize metrics. If 'minimize', the tuner will target to minimize metrics.
* **all_checkpoint_dir** (*str, optional, default = None*) - Directory for trials to load and save checkpoint, if not specified, the directory would be "~/nni/checkpoint/<exp-id>". Note that if the experiment is not local mode, users should provide a path in a shared storage which can be accessed by all the trials.
* **population_size** (*int, optional, default = 10*) - Number of trials for each step. In our implementation, one step is running each trial by specific training epochs set by users.
* **factors** (*tuple, optional, default = (1.2, 0.8)*) - Factors for perturbation of hyperparameters.
* **fraction** (*float, optional, default = 0.2*) - Fraction for selecting bottom and top trials.
**Usage example**
```yaml
# config.yml
tuner:
builtinTunerName: PBTTuner
classArgs:
optimize_mode: maximize
```
## **Reference and Feedback** ## **Reference and Feedback**
* To [report a bug](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=bug-report.md) for this feature in GitHub; * To [report a bug](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=bug-report.md) for this feature in GitHub;
* To [file a feature or improvement request](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=enhancement.md) for this feature in GitHub; * To [file a feature or improvement request](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=enhancement.md) for this feature in GitHub;
......
docs/en_US/Tuner/PBTTuner.md 0 → 100644
View file @ 6c3148c7
PBT Tuner on NNI
===
## PBTTuner
Population Based Training (PBT) comes from [Population Based Training of Neural Networks](https://arxiv.org/abs/1711.09846v1). It's a simple asynchronous optimization algorithm which effectively utilizes a fixed computational budget to jointly optimize a population of models and their hyperparameters to maximize performance. Importantly, PBT discovers a schedule of hyperparameter settings rather than following the generally sub-optimal strategy of trying to find a single fixed set to use for the whole course of training.
PBTTuner initializes a population with several trials. Users can set a specific number of training epochs. After a certain number of epochs, the parameters and hyperparameters in the trial with bad metrics will be replaced with a better trial (exploit). Then the hyperparameters are perturbed (explore).
In our implementation, training epochs in the trial code is regarded as a step of PBT, different with other tuners. At the end of each step, PBT tuner will do exploitation and exploration -- replacing some trials with new trials. This is implemented by constantly modifying the values of `load_checkpoint_dir` and `save_checkpoint_dir`. We can directly change `load_checkpoint_dir` to replace parameters and hyperparameters, and `save_checkpoint_dir` to save a checkpoint that will be loaded in the next step. To this end, we need a shared folder which is accessible to all trials.
If the experiment is running in local mode, users could provide an argument `all_checkpoint_dir` which will be the base folder of `load_checkpoint_dir` and `save_checkpoint_dir` (`checkpoint_dir` is set to `all_checkpoint_dir/<population-id>/<step>`). By default, `all_checkpoint_dir` is set to be `~/nni/experiments/<exp-id>/checkpoint`. If the experiment is in non-local mode, then users should provide a path in a shared storage folder which is mounted at `all_checkpoint_dir` on worker machines (but it's not necessarily available on the machine which runs tuner).
docs/en_US/builtin_tuner.rst
View file @ 6c3148c7
...@@ -23,3 +23,4 @@ Tuner receives metrics from `Trial` to evaluate the performance of a specific pa ...@@ -23,3 +23,4 @@ Tuner receives metrics from `Trial` to evaluate the performance of a specific pa
Hyperband <Tuner/HyperbandAdvisor> Hyperband <Tuner/HyperbandAdvisor>
BOHB <Tuner/BohbAdvisor> BOHB <Tuner/BohbAdvisor>
PPO Tuner <Tuner/PPOTuner> PPO Tuner <Tuner/PPOTuner>
PBT Tuner <Tuner/PBTTuner>
docs/zh_CN/AdvancedFeature/MultiPhase.md
View file @ 6c3148c7
# 多阶段
## 多阶段 Experiment ## 多阶段 Experiment
通常，每个 Trial 任务只需要从 Tuner 获取一个配置（超参等），然后使用这个配置执行并报告结果，然后退出。 但有时，一个 Trial 任务可能需要从 Tuner 请求多次配置。 这是一个非常有用的功能。 例如： 通常，每个 Trial 任务只需要从 Tuner 获取一个配置（超参等），然后使用这个配置执行并报告结果，然后退出。 但有时，一个 Trial 任务可能需要从 Tuner 请求多次配置。 这是一个非常有用的功能。 例如：
......
docs/zh_CN/Assessor/BuiltinAssessor.md
View file @ 6c3148c7
# 内置 Assessor # 内置 Assessor
NNI 提供了先进的调优算法，使用上也很简单。 下面是内置 Assessor 的介绍： NNI 提供了先进的评估算法，使用上也很简单。 下面是内置 Assessor 的介绍。
注意：点击 **Assessor 的名称**可看到 Assessor 的安装需求，建议的场景以及示例。 算法的详细说明在每个 Assessor 建议场景的最后。 注意：点击 **Assessor 的名称**可了解每个 Assessor 的安装需求，建议的场景以及示例。 在每个 Assessor 建议场景最后，还有算法的详细说明。
当前支持的 Assessor： 当前支持以下 Assessor：
| Assessor | 算法简介 | | Assessor | 算法简介 |
| --------------------------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | --------------------------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
...@@ -27,7 +27,7 @@ NNI 提供了先进的调优算法，使用上也很简单。 下面是内置 As ...@@ -27,7 +27,7 @@ NNI 提供了先进的调优算法，使用上也很简单。 下面是内置 As
适用于各种性能曲线，可用到各种场景中来加速优化过程。 [详细说明](./MedianstopAssessor.md) 适用于各种性能曲线，可用到各种场景中来加速优化过程。 [详细说明](./MedianstopAssessor.md)
**参数** **classArgs 要求：**
* **optimize_mode** (*maximize 或 minimize, 可选, 默认值为 maximize*) - 如果为 'maximize', Assessor 会在结果小于期望值时**终止** Trial。 如果为 'minimize'，Assessor 会在结果大于期望值时**终止** Trial。 * **optimize_mode** (*maximize 或 minimize, 可选, 默认值为 maximize*) - 如果为 'maximize', Assessor 会在结果小于期望值时**终止** Trial。 如果为 'minimize'，Assessor 会在结果大于期望值时**终止** Trial。
* **start_step** (*int, 可选, 默认值为 0*) - 只有收到 start_step 个中间结果后，才开始判断是否一个 Trial 应该被终止。 * **start_step** (*int, 可选, 默认值为 0*) - 只有收到 start_step 个中间结果后，才开始判断是否一个 Trial 应该被终止。
...@@ -55,7 +55,7 @@ assessor: ...@@ -55,7 +55,7 @@ assessor:
适用于各种性能曲线，可用到各种场景中来加速优化过程。 更好的地方是，它能处理并评估性能类似的曲线。 [详细说明](./CurvefittingAssessor.md) 适用于各种性能曲线，可用到各种场景中来加速优化过程。 更好的地方是，它能处理并评估性能类似的曲线。 [详细说明](./CurvefittingAssessor.md)
**参数** **classArgs 要求：**
* **epoch_num** (*int, **必需***) - epoch 的总数。 需要此数据来决定需要预测点的总数。 * **epoch_num** (*int, **必需***) - epoch 的总数。 需要此数据来决定需要预测点的总数。
* **optimize_mode** (*maximize 或 minimize, 可选, 默认值为 maximize*) - 如果为 'maximize', Assessor 会在结果小于期望值时**终止** Trial。 如果为 'minimize'，Assessor 会在结果大于期望值时**终止** Trial。 * **optimize_mode** (*maximize 或 minimize, 可选, 默认值为 maximize*) - 如果为 'maximize', Assessor 会在结果小于期望值时**终止** Trial。 如果为 'minimize'，Assessor 会在结果大于期望值时**终止** Trial。
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docs/zh_CN/Assessor/CurvefittingAssessor.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -2,9 +2,9 @@ ...@@ -2,9 +2,9 @@
## 1. 介绍 ## 1. 介绍
Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学习、预测、评估) 的算法。 如果预测的Trial X 在 step S 比性能最好的 Trial 要差，就会提前终止它。 Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学习、预测、评估) 的算法。 如果预测的 Trial X 在 step S 比性能最好的 Trial 要差，就会提前终止它。
此算法中，使用了 12 条曲线来拟合学习曲线，从[参考论文](http://aad.informatik.uni-freiburg.de/papers/15-IJCAI-Extrapolation_of_Learning_Curves.pdf)中选择了大量的参数曲线模型。 学习曲线的形状与先验知识是一致的：都是典型的递增的、饱和的函数。 此算法中采用了 12 种曲线来拟合学习曲线。 这组参数曲线模型来自于[参考论文](http://aad.informatik.uni-freiburg.de/papers/15-IJCAI-Extrapolation_of_Learning_Curves.pdf)。 学习曲线的形状与先验知识是一致的：都是典型的递增的、饱和的函数。
![](../../img/curvefitting_learning_curve.PNG) ![](../../img/curvefitting_learning_curve.PNG)
...@@ -12,7 +12,7 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学 ...@@ -12,7 +12,7 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学
![](../../img/curvefitting_f_comb.gif) ![](../../img/curvefitting_f_comb.gif)
合并后的参数向量 合并后的新参数向量
![](../../img/curvefitting_expression_xi.gif) ![](../../img/curvefitting_expression_xi.gif)
...@@ -22,11 +22,11 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学 ...@@ -22,11 +22,11 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学
具体来说，该算法有学习、预测和评估三个阶段。 具体来说，该算法有学习、预测和评估三个阶段。
* 步骤 1：学习。 从当前 Trial 的历史中学习，并从贝叶斯角度决定 \xi 。 首先，使用最小二乘法 (由 `fit_theta` 实现) 来节省时间。 获得参数后，过滤曲线并移除异常点（由 `filter_curve` 实现）。 最后，使用 MCMC 采样方法 (由 `mcmc_sampling` 实现) 来调整每个曲线的权重。 至此，确定了 \xi 中的所有参数。 * 步骤 1：学习。 从当前 Trial 的历史中学习，并从贝叶斯角度决定 \xi 。 首先，使用由 `fit_theta` 实现的最小二乘法。 获得参数后，过滤曲线并移除异常点（由 `filter_curve` 实现）。 最后，使用 MCMC 采样方法。 由 `mcmc_sampling` 实现，来调整每条曲线的权重。 至此，确定了 \xi 中的所有参数。
* 步骤 2：预测。 用 \xi 和混合模型公式，在目标位置（例如 epoch 的总数）来计算期望的最终结果精度（由 `f_comb` 实现）。 * 步骤 2：预测。 用 \xi 和混合模型公式，由 `f_comb` 实现了，在目标位置（例如 epoch 的总数）来计算期望的最终结果精度。
* 步骤 3：如果拟合结果没有收敛，预测结果会是 `None`，并返回 `AssessResult.Good`，待下次有了更多精确信息后再次预测。 此外，会通过 `predict()` 函数获得正数。如果该值大于 __历史最好结果__ * `THRESHOLD`(默认为 0.95)，则返回 `AssessResult.Good`，否则返回 `AssessResult.Bad`。 * 步骤 3：如果拟合结果不收敛，则预测值将为 `None`。 在这种情况下，会返回 `AssessResult.Good/code> 来请求进一步的精度和预测信息。 此外，将从 <code>predict()` 函数获得正确值。 如果该值大于历史最好结果 * `THRESHOLD`（默认为 0.95），则返回 `AssessResult.Good`，否则返回 `AssessResult.Bad`。
下图显示了此算法在 MNIST Trial 历史数据上结果。其中绿点表示 Assessor 获得的数据，蓝点表示将来，但未知的数据，红色线条是 Curve fitting Assessor 的预测曲线。 下图显示了此算法在 MNIST Trial 历史数据上结果。其中绿点表示 Assessor 获得的数据，蓝点表示将来，但未知的数据，红色线条是 Curve fitting Assessor 的预测曲线。
...@@ -61,7 +61,7 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学 ...@@ -61,7 +61,7 @@ Curve Fitting Assessor 是一个 LPA (learning, predicting, assessing，即学
## 3. 文件结构 ## 3. 文件结构
Assessor 有大量的文件、函数和类。 这里只简单介绍最重要的文件： Assessor 有大量的文件、函数和类。 在这里，会简要描述其中一部分。
* `curvefunctions.py` 包含了所有函数表达式和默认参数。 * `curvefunctions.py` 包含了所有函数表达式和默认参数。
* `modelfactory.py` 包括学习和预测部分，并实现了相应的计算部分。 * `modelfactory.py` 包括学习和预测部分，并实现了相应的计算部分。
......
docs/zh_CN/Assessor/MedianstopAssessor.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -2,4 +2,4 @@ ...@@ -2,4 +2,4 @@
## Median Stop ## Median Stop
Medianstop 是一种简单的提前终止 Trial 的策略，可参考[论文](https://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/46180.pdf)。 如果 Trial X 在步骤 S 的最好目标值低于所有已完成 Trial 前 S 个步骤目标平均值的中位数，这个 Trial 就会被提前停止。 Medianstop 是一种简单的提前终止策略，可参考[论文](https://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/46180.pdf)。 如果 Trial X 在步骤 S 的最好目标值低于所有已完成 Trial 前 S 个步骤目标平均值的中位数，这个 Trial 就会被提前停止。
\ No newline at end of file \ No newline at end of file
docs/zh_CN/Compressor/Framework.md 0 → 100644
View file @ 6c3148c7
# 设计文档
## 概述
模型压缩框架有两个主要组件： `Pruner` 和 `module 的包装`。
### Pruner
`Pruner` 用于：
1. 提供 `cal_mask` 方法来计算权重和偏差的掩码（mask）。
2. 根据配置，用 `module 的包装`来替换原始的 module。
3. 修改优化器，来在 `step` 方法被调用时，调用 `cal_mask`。
### module 的包装
`module 的包装` 包含：
1. 原始的 module
2. `cal_mask` 使用的一些缓存
3. 新的 forward 方法，用于在运行原始的 forward 方法前应用掩码。
使用 `module 包装`的原因：
1. 计算掩码所需要的 `cal_mask` 方法需要一些缓存，这些缓存需要注册在 `module 包装`里，这样就不需要修改原始的 module。
2. 新的 `forward` 方法用来在原始 `forward` 调用前，将掩码应用到权重上。
## 工作原理
基本的 Pruner 用法：
```python
configure_list = [{
'sparsity': 0.7,
'op_types': ['BatchNorm2d'],
}]
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9, weight_decay=1e-4)
pruner = SlimPruner(model, configure_list, optimizer)
model = pruner.compress()
```
Pruner 接收模型，配置和优化器作为参数。 在 `__init__` 方法中，优化器的 `step` 方法会被一个会调用 `cal_mask` 的新的 `step` 方法替换。 同样，所有 module 都会检查它们是否被配置为需要剪枝。如果 module 需要被剪枝，就会用 `module 包装`来替换它。 之后，会返回新的模型和优化器，并进行训练。 `compress` 方法会计算默认的掩码。
## 实现新的剪枝算法
要实现新的剪枝算法，需要继承 `Pruner` 来实现新的类，并重载 `cal_mask` 方法。 `cal_mask` 会被 `optimizer.step` 方法调用。 `Pruner` 基类提供了上述的基本功能，如替换 module 和优化器。
基础的 Pruner 如下所示：
```python
class NewPruner(Pruner):
def __init__(self, model, config_list, optimizer)
super().__init__(model, config_list, optimizer)
# 进行初始化
def calc_mask(self, wrapper, **kwargs):
# 计算 weight_mask
wrapper.weight_mask = weight_mask
```
### 设置包装的属性
有时，`cal_mask` 需要保存一些状态数据，可以像 PyTorch 的 module 一样，使用 `set_wrappers_attribute` API 来注册属性。 这些缓存会注册到 `module 包装`中。 用户可以通过 `module 包装`来直接访问这些缓存。
```python
class NewPruner(Pruner):
def __init__(self, model, config_list, optimizer):
super().__init__(model, config_list, optimizer)
self.set_wrappers_attribute("if_calculated", False)
def calc_mask(self, wrapper):
# 计算 weight_mask
if wrapper.if_calculated:
pass
else:
wrapper.if_calculated = True
# 更新掩码
```
### 在 forward 时收集数据
有时，需要在 forward 方法中收集数据，例如，需要激活的平均值。 这时，可以为 module 增加定制的收集方法。
```python
class ActivationRankFilterPruner(Pruner):
def __init__(self, model, config_list, optimizer, activation='relu', statistics_batch_num=1):
super().__init__(model, config_list, optimizer)
self.set_wrappers_attribute("if_calculated", False)
self.set_wrappers_attribute("collected_activation", [])
self.statistics_batch_num = statistics_batch_num
def collector(module_, input_, output):
if len(module_.collected_activation) < self.statistics_batch_num:
module_.collected_activation.append(self.activation(output.detach().cpu()))
self.add_activation_collector(collector)
assert activation in ['relu', 'relu6']
if activation == 'relu':
self.activation = torch.nn.functional.relu
elif activation == 'relu6':
self.activation = torch.nn.functional.relu6
else:
self.activation = None
```
收集函数会在每次 forward 方法运行时调用。
还可这样来移除收集方法：
```python
collector_id = self.add_activation_collector(collector)
# ...
self.remove_activation_collector(collector_id)
```
### 多 GPU 支持
在多 GPU 训练中，缓存和参数会在每次 `forward` 方法被调用时，复制到多个 GPU 上。 如果缓存和参数要在 `forward` 更新，就需要通过`原地`更新来提高效率。 因为 `cal_mask` 会在 `optimizer.step` 方法中的调用，会在 `forward` 方法后才被调用，且只会发生在单 GPU 上，因此它天然的就支持多 GPU 的情况。
\ No newline at end of file
docs/zh_CN/Compressor/ModelSpeedup.md 0 → 100644
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# 加速掩码的模型
*此功能还处于预览版。*
## 介绍
剪枝算法通常都用权重掩码来模拟实际的剪枝。 掩码可以用来检查某个剪枝（或稀疏）算法的模型性能，但还没有真正加速。 模型加速才是模型剪枝的最终目标。因此提供了此工具，来帮助基于用户提供的掩码（掩码来自于剪枝算法），将已有模型转换成小模型。
有两种剪枝算法。 一种是细粒度的剪枝，不改变权重形状，和输入输出的张量。 稀疏内核会被用来加速细粒度剪枝的层。 另一类是粗粒度的剪枝（例如，通道），通常，权重形状，输入输出张量会有所改变。 要加速这类剪枝算法，不需要使用系数内核，只需要用更小的层来替换。 由于开源社区中对稀疏内核的支持还比较有限，当前仅支持粗粒度剪枝，会在将来再支持细粒度的剪枝算法。
## 设计和实现
为了加速模型，被剪枝的层应该被替换掉，要么为粗粒度掩码使用较小的层，要么用稀疏内核来替换细粒度的掩码。 粗粒度掩码通常会改变权重的形状，或输入输出张量，因此，应该通过形状推断，来检查是否其它未被剪枝的层由于形状变化而需要改变形状。 因此，在设计中，主要有两个步骤：第一，做形状推理，找出所有应该替换的模块；第二，替换模块。 第一步需要模型的拓扑（即连接），我们使用了 `jit.trace` 来获取 PyTorch 的模型图。
对于每个模块，要准备四个函数，三个用于形状推理，一个用于模块替换。 三个形状推理函数是：给定权重形状推断输入/输出形状，给定输入形状推断权重/输出形状，给定输出形状推断权重/输入形状。 模块替换功能返回一个较小的新创建的模块。
## 用法
```python
from nni.compression.speedup.torch import ModelSpeedup
# model: 要加速的模型
# dummy_input: 模型的示输入，传给 `jit.trace`
# masks_file: 剪枝算法创建的掩码文件
m_speedup = ModelSpeedup(model, dummy_input.to(device), masks_file)
m_speedup.speedup_model()
dummy_input = dummy_input.to(device)
start = time.time()
out = model(dummy_input)
print('elapsed time: ', time.time() - start)
```
完整示例参考[这里](https://github.com/microsoft/nni/tree/master/examples/model_compress/model_speedup.py)
注意：当前实现仅用于 torch 1.3.1 和 torchvision 0.4.2
## 局限性
由于每个模块需要 4 个函数用于形状推理和模块替换，因此工作量较大，当前仅实现了示例所需的函数。 如果要加速自己的模型，但当前不支持，欢迎贡献。
对于 PyTorch，仅提供了替换模块，如果是在 `forward` 中的函数，当前不支持。 一种解决方案是将函数变为 PyTorch 模块。
## 示例的加速结果
实验代码可在[这里](https://github.com/microsoft/nni/tree/master/examples/model_compress/model_speedup.py)找到。
### slim Pruner 示例
在一块 V100 GPU 上， 输入张量：`torch.randn(64, 3, 32, 32)`
| 次数 | 掩码时延 | 加速后的时延 |
| -- | ------- | -------- |
| 1 | 0.01197 | 0.005107 |
| 2 | 0.02019 | 0.008769 |
| 4 | 0.02733 | 0.014809 |
| 8 | 0.04310 | 0.027441 |
| 16 | 0.07731 | 0.05008 |
| 32 | 0.14464 | 0.10027 |
### fpgm Pruner 示例
在 CPU 上， 输入张量：`torch.randn(64, 1, 28, 28)`, 方差较大
| 次数 | 掩码时延 | 加速后的时延 |
| --- | ------- | -------- |
| 1 | 0.01383 | 0.01839 |
| 2 | 0.01167 | 0.003558 |
| 4 | 0.01636 | 0.01088 |
| 40 | 0.14412 | 0.08268 |
| 40 | 1.29385 | 0.14408 |
| 40 | 0.41035 | 0.46162 |
| 400 | 6.29020 | 5.82143 |
### l1filter Pruner 示例
在一块 V100 GPU 上， 输入张量：`torch.randn(64, 3, 32, 32)`
| 次数 | 掩码时延 | 加速后的时延 |
| -- | ------- | -------- |
| 1 | 0.01026 | 0.003677 |
| 2 | 0.01657 | 0.008161 |
| 4 | 0.02458 | 0.020018 |
| 8 | 0.03498 | 0.025504 |
| 16 | 0.06757 | 0.047523 |
| 32 | 0.10487 | 0.086442 |
### APoZ Pruner 示例
在一块 V100 GPU 上， 输入张量：`torch.randn(64, 3, 32, 32)`
| 次数 | 掩码时延 | 加速后的时延 |
| -- | ------- | -------- |
| 1 | 0.01389 | 0.004208 |
| 2 | 0.01628 | 0.008310 |
| 4 | 0.02521 | 0.014008 |
| 8 | 0.03386 | 0.023923 |
| 16 | 0.06042 | 0.046183 |
| 32 | 0.12421 | 0.087113 |
docs/zh_CN/Compressor/Overview.md
View file @ 6c3148c7
# 使用 NNI 进行模型压缩 # 使用 NNI 进行模型压缩
随着更多层和节点大型神经网络的使用，降低其存储和计算成本变得至关重要，尤其是对于某些实时应用程序。 模型压缩可用于解决此问题。 随着更多层和节点大型神经网络的使用，降低其存储和计算成本变得至关重要，尤其是对于某些实时应用程序。 模型压缩可用于解决此问题。
我们很高兴的宣布，基于 NNI 的模型压缩工具发布了试用版本。该版本仍处于试验阶段，根据用户反馈会进行改进。 诚挚邀请您使用、反馈，或有更多贡献。 我们很高兴的宣布，基于 NNI 的模型压缩工具发布了。该版本仍处于试验阶段，会根据用户反馈进行改进。 诚挚邀请您使用、反馈，或有更多贡献。
NNI 提供了易于使用的工具包来帮助用户设计并使用压缩算法。 当前支持基于 PyTorch 的统一接口。 只需要添加几行代码即可压缩模型。 NNI 中也内置了一些流程的模型压缩算法。 用户还可以通过 NNI 强大的自动调参功能来找到最好的压缩后的模型，详见[自动模型压缩](./AutoCompression.md)。 另外，用户还能使用 NNI 的接口，轻松定制新的压缩算法，详见[教程](#customize-new-compression-algorithms)。 NNI 提供了易于使用的工具包来帮助用户设计并使用压缩算法。 当前支持基于 PyTorch 的统一接口。 只需要添加几行代码即可压缩模型。 NNI 中也内置了一些流程的模型压缩算法。 用户还可以通过 NNI 强大的自动调参功能来找到最好的压缩后的模型，详见[自动模型压缩](./AutoCompression.md)。 另外，用户还能使用 NNI 的接口，轻松定制新的压缩算法，详见[教程](#customize-new-compression-algorithms)。 关于模型压缩框架如何工作的详情可参考[这里](./Framework.md)。
模型压缩方面的综述可参考：[Recent Advances in Efficient Computation of Deep Convolutional Neural Networks](https://arxiv.org/pdf/1802.00939.pdf)。 模型压缩方面的综述可参考：[Recent Advances in Efficient Computation of Deep Convolutional Neural Networks](https://arxiv.org/pdf/1802.00939.pdf)。
...@@ -332,9 +332,9 @@ class YourQuantizer(Quantizer): ...@@ -332,9 +332,9 @@ class YourQuantizer(Quantizer):
如果不定制 `QuantGrad`，默认的 backward 为 Straight-Through Estimator。 _即将推出_... 如果不定制 `QuantGrad`，默认的 backward 为 Straight-Through Estimator。 _即将推出_...
## **参考和反馈** ## 参考和反馈
* 在 GitHub 中[提交此功能的 Bug](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=bug-report.md)； * 在 GitHub 中[提交此功能的 Bug](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=bug-report.md)；
* 在 GitHub 中[提交新功能或改进请求](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=enhancement.md)； * 在 GitHub 中[提交新功能或改进请求](https://github.com/microsoft/nni/issues/new?template=enhancement.md)；
* 了解 NNI 中[特征工程的更多信息](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/FeatureEngineering/Overview.md)； * 了解更多关于 [NNI 中的特征工程](../FeatureEngineering/Overview.md)；
* 了解 NNI 中[ NAS 的更多信息](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/NAS/Overview.md)； * 了解更多关于 [NNI 中的 NAS](../NAS/Overview.md)；
* 了解如何[使用 NNI 进行超参数调优](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/docs/zh_CN/Tuner/BuiltinTuner.md)； * 了解更多关于 [NNI 中的超参调优](../Tuner/BuiltinTuner.md)；
docs/zh_CN/Compressor/Pruner.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -13,6 +13,8 @@ NNI Compressor 中的 Pruner ...@@ -13,6 +13,8 @@ NNI Compressor 中的 Pruner
* [具有激活等级的 Filter Pruners](#activationrankfilterpruner) * [具有激活等级的 Filter Pruners](#activationrankfilterpruner)
* [APoZ Rank Pruner](#activationapozrankfilterpruner) * [APoZ Rank Pruner](#activationapozrankfilterpruner)
* [Activation Mean Rank Pruner](#activationmeanrankfilterpruner) * [Activation Mean Rank Pruner](#activationmeanrankfilterpruner)
* [具有梯度等级的 Filter Pruners](#gradientrankfilterpruner)
* [Taylor FO On Weight Pruner](#taylorfoweightfilterpruner)
## Level Pruner ## Level Pruner
...@@ -335,3 +337,40 @@ pruner.compress() ...@@ -335,3 +337,40 @@ pruner.compress()
- **sparsity:** 卷积过滤器要修剪的百分比。 - **sparsity:** 卷积过滤器要修剪的百分比。
- **op_types:** 在 ActivationMeanRankFilterPruner 中仅支持 Conv2d。 - **op_types:** 在 ActivationMeanRankFilterPruner 中仅支持 Conv2d。
## GradientRankFilterPruner
GradientRankFilterPruner 是一系列的 Pruner，在卷积层梯度上，用最小的重要性标准修剪过滤器，来达到预设的网络稀疏度。
### TaylorFOWeightFilterPruner
其实现为一次性 Pruner，会根据权重的一阶泰勒展开式来对卷积层进行剪枝。 过滤器的估计重要性在论文 [Importance Estimation for Neural Network Pruning](http://jankautz.com/publications/Importance4NNPruning_CVPR19.pdf) 中有定义。 本文中提到的其他修剪标准将在以后的版本中支持。
>
![](../../img/importance_estimation_sum.png)
#### 用法
PyTorch 代码
```python
from nni.compression.torch import TaylorFOWeightFilterPruner
config_list = [{
'sparsity': 0.5,
'op_types': ['Conv2d']
}]
pruner = TaylorFOWeightFilterPruner(model, config_list, optimizer)
pruner.compress()
```
查看示例进一步了解
#### GradientWeightSumFilterPruner 的用户配置
- **sparsity:** 卷积过滤器要修剪的百分比。
- **op_types:** 当前 TaylorFOWeightFilterPruner 中仅支持 Conv2d。
 
\ No newline at end of file
docs/zh_CN/Compressor/QuickStart.md
View file @ 6c3148c7
# 模型压缩快速入门 # 模型压缩快速入门
NNI 为模型压缩提供了非常简单的 API。 压缩包括剪枝和量化算法。 它们的用法相同，这里通过 slim Pruner 来演示如何使用。 完整示例在[这里](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/examples/model_compress/slim_torch_cifar10.py) NNI 为模型压缩提供了非常简单的 API。 压缩包括剪枝和量化算法。 它们的用法相同，这里通过 slim Pruner 来演示如何使用。
## 编写配置 ## 编写配置
...@@ -34,6 +34,8 @@ model = pruner.compress() ...@@ -34,6 +34,8 @@ model = pruner.compress()
pruner.export_model(model_path='pruned_vgg19_cifar10.pth', mask_path='mask_vgg19_cifar10.pth') pruner.export_model(model_path='pruned_vgg19_cifar10.pth', mask_path='mask_vgg19_cifar10.pth')
``` ```
模型的完整示例代码在[这里](https://github.com/microsoft/nni/blob/master/examples/model_compress/model_prune_torch.py)
## 加速模型 ## 加速模型
掩码实际上并不能加速模型。 要基于导出的掩码，来对模型加速，因此，NNI 提供了 API 来加速模型。 在模型上调用 `apply_compression_results` 后，模型会变得更小，推理延迟也会减小。 掩码实际上并不能加速模型。 要基于导出的掩码，来对模型加速，因此，NNI 提供了 API 来加速模型。 在模型上调用 `apply_compression_results` 后，模型会变得更小，推理延迟也会减小。
......
docs/zh_CN/NAS/Advanced.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -31,7 +31,7 @@ for _ in range(epochs): ...@@ -31,7 +31,7 @@ for _ in range(epochs):
最后，Mutator 会提供叫做 `mutator.export()` 的方法来将模型的架构参数作为 dict 导出。 注意，当前 dict 是从 Mutable 键值到选择张量的映射。 为了存储到 JSON，用户需要将张量显式的转换为 Python 的 list。 最后，Mutator 会提供叫做 `mutator.export()` 的方法来将模型的架构参数作为 dict 导出。 注意，当前 dict 是从 Mutable 键值到选择张量的映射。 为了存储到 JSON，用户需要将张量显式的转换为 Python 的 list。
同时，NNI 提供了工具，能更容易地实现 Trainer。 参考 [Trainer](./NasReference.md#trainers) 了解详情。 同时，NNI 提供了工具，能更容易地实现 Trainer。 参考 [Trainer](./NasReference.md) 了解详情。
## 实现新的 Mutator ## 实现新的 Mutator
...@@ -94,7 +94,7 @@ class RandomMutator(Mutator): ...@@ -94,7 +94,7 @@ class RandomMutator(Mutator):
## 实现分布式 NAS Tuner ## 实现分布式 NAS Tuner
在学习编写 One-Shot NAS Tuner前，应先了解如何写出通用的 Tuner。 阅读[自定义 Tuner](../Tuner/CustomizeTuner.md) 的教程。 在学习编写分布式 NAS Tuner前，应先了解如何写出通用的 Tuner。 阅读[自定义 Tuner](../Tuner/CustomizeTuner.md) 的教程。
当调用 "[nnictl ss_gen](../Tutorial/Nnictl.md)" 时，会生成下面这样的搜索空间文件： 当调用 "[nnictl ss_gen](../Tutorial/Nnictl.md)" 时，会生成下面这样的搜索空间文件：
......
docs/zh_CN/NAS/CDARTS.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -46,16 +46,12 @@ bash run_retrain_cifar.sh ...@@ -46,16 +46,12 @@ bash run_retrain_cifar.sh
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.CdartsTrainer .. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.CdartsTrainer
:members: :members:
.. automethod:: __init__
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.RegularizedDartsMutator .. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.RegularizedDartsMutator
:members: :members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.DartsDiscreteMutator .. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.DartsDiscreteMutator
:members: :members:
.. automethod:: __init__
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.RegularizedMutatorParallel .. autoclass:: nni.nas.pytorch.cdarts.RegularizedMutatorParallel
:members: :members:
``` ```
docs/zh_CN/NAS/DARTS.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -43,8 +43,10 @@ python3 retrain.py --arc-checkpoint ./checkpoints/epoch_49.json ...@@ -43,8 +43,10 @@ python3 retrain.py --arc-checkpoint ./checkpoints/epoch_49.json
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.darts.DartsTrainer .. autoclass:: nni.nas.pytorch.darts.DartsTrainer
:members: :members:
.. automethod:: __init__
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.darts.DartsMutator .. autoclass:: nni.nas.pytorch.darts.DartsMutator
:members: :members:
``` ```
## 局限性
* DARTS 不支持 DataParallel，若要支持 DistributedDataParallel，则需要定制。
docs/zh_CN/NAS/ENAS.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -37,10 +37,6 @@ python3 search.py -h ...@@ -37,10 +37,6 @@ python3 search.py -h
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.enas.EnasTrainer .. autoclass:: nni.nas.pytorch.enas.EnasTrainer
:members: :members:
.. automethod:: __init__
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.enas.EnasMutator .. autoclass:: nni.nas.pytorch.enas.EnasMutator
:members: :members:
.. automethod:: __init__
``` ```
docs/zh_CN/NAS/NasGuide.md
View file @ 6c3148c7
...@@ -70,17 +70,17 @@ Input Choice 可被视为可调用的模块，它接收张量数组，输出其 ...@@ -70,17 +70,17 @@ Input Choice 可被视为可调用的模块，它接收张量数组，输出其
`LayerChoice` 和 `InputChoice` 都是 **Mutable**。 Mutable 表示 "可变化的"。 与传统深度学习层、模型都是固定的不同，使用 Mutable 的模块，是一组可能选择的模型。 `LayerChoice` 和 `InputChoice` 都是 **Mutable**。 Mutable 表示 "可变化的"。 与传统深度学习层、模型都是固定的不同，使用 Mutable 的模块，是一组可能选择的模型。
用户可为每个 Mutable 指定 **key**。 默认情况下，NNI 会分配全局唯一的，但如果需要共享 Choice（例如，两个 `LayerChoice` 有同样的候选操作，希望共享同样的 Choice。即，如果一个选择了第 i 个操作，第二个也要选择第 i 个操作），那么就应该给它们相同的 key。 key 标记了此 Choice，并会在存储的检查点中使用。 如果要增加导出架构的可读性，可为每个 Mutable 的 key 指派名称。 高级用法参考 [Mutable](./NasReference.md#mutables)。 用户可为每个 Mutable 指定 **key**。 默认情况下，NNI 会分配全局唯一的，但如果需要共享 Choice（例如，两个 `LayerChoice` 有同样的候选操作，希望共享同样的 Choice。即，如果一个选择了第 i 个操作，第二个也要选择第 i 个操作），那么就应该给它们相同的 key。 key 标记了此 Choice，并会在存储的检查点中使用。 如果要增加导出架构的可读性，可为每个 Mutable 的 key 指派名称。 高级用法参考 [Mutable](./NasReference.md)。
## 使用搜索算法 ## 使用搜索算法
搜索空间的探索方式和 Trial 生成方式不同，至少有两种不同的方法用来搜索。 一种是分布式运行 NAS，可从头枚举运行所有架构。或者利用更多高级功能，如 [SMASH](https://arxiv.org/abs/1708.05344), [ENAS](https://arxiv.org/abs/1802.03268), [DARTS](https://arxiv.org/abs/1808.05377), [FBNet](https://arxiv.org/abs/1812.03443), [ProxylessNAS](https://arxiv.org/abs/1812.00332), [SPOS](https://arxiv.org/abs/1904.00420), [Single-Path NAS](https://arxiv.org/abs/1904.02877), [Understanding One-shot](http://proceedings.mlr.press/v80/bender18a) 以及 [GDAS](https://arxiv.org/abs/1910.04465)。 由于很多不同架构搜索起来成本较高，另一类方法，即 One-Shot NAS，在搜索空间中，构建包含有所有候选网络的超网络，每一步中选择一个或几个子网络来训练。 除了使用搜索空间外，还可以通过其他两种方式进行搜索。 一种是分布式运行 NAS，可从头枚举运行所有架构。或者利用更多高级功能，如 [SMASH](https://arxiv.org/abs/1708.05344), [ENAS](https://arxiv.org/abs/1802.03268), [DARTS](https://arxiv.org/abs/1808.05377), [FBNet](https://arxiv.org/abs/1812.03443), [ProxylessNAS](https://arxiv.org/abs/1812.00332), [SPOS](https://arxiv.org/abs/1904.00420), [Single-Path NAS](https://arxiv.org/abs/1904.02877), [Understanding One-shot](http://proceedings.mlr.press/v80/bender18a) 以及 [GDAS](https://arxiv.org/abs/1910.04465)。 由于很多不同架构搜索起来成本较高，另一类方法，即 One-Shot NAS，在搜索空间中，构建包含有所有候选网络的超网络，每一步中选择一个或几个子网络来训练。
当前，NNI 支持数种 One-Shot 方法。 例如，`DartsTrainer` 使用 SGD 来交替训练架构和模型权重，`ENASTrainer` [使用 Controller 来训练模型](https://arxiv.org/abs/1802.03268)。 新的、更高效的 NAS Trainer 在研究界不断的涌现出来。 当前，NNI 支持数种 One-Shot 方法。 例如，`DartsTrainer` 使用 SGD 来交替训练架构和模型权重，`ENASTrainer` [使用 Controller 来训练模型](https://arxiv.org/abs/1802.03268)。 新的、更高效的 NAS Trainer 在研究界不断的涌现出来，NNI 会在将来的版本中实现其中的一部分。
### One-Shot NAS ### One-Shot NAS
每个 One-Shot NAS 都实现了 Trainer，可在每种算法说明中找到详细信息。 这是如何使用 `EnasTrainer` 的简单示例。 每个 One-Shot NAS 算法都实现了 Trainer，可在每种算法说明中找到详细信息。 这是如何使用 `EnasTrainer` 的简单示例。
```python ```python
# 此处与普通模型训练相同 # 此处与普通模型训练相同
...@@ -118,7 +118,7 @@ trainer.export(file="model_dir/final_architecture.json") # 将最终架构导 ...@@ -118,7 +118,7 @@ trainer.export(file="model_dir/final_architecture.json") # 将最终架构导
用户可直接通过 `python3 train.py` 开始训练，不需要使用 `nnictl`。 训练完成后，可通过 `trainer.export()` 导出找到的最好的模型。 用户可直接通过 `python3 train.py` 开始训练，不需要使用 `nnictl`。 训练完成后，可通过 `trainer.export()` 导出找到的最好的模型。
通常，Trainer 会有些可定制的参数，例如，损失函数，指标函数，优化器，以及数据集。 这些功能可满足大部分需求，NNI 会尽力让内置 Trainer 能够处理更多的模型、任务和数据集。 但无法保证全面的支持。 例如，一些 Trainer 假设必须是分类任务；一些 Trainer 对 "Epoch" 的定义有所不同（例如，ENAS 的 epoch 表示一部分子步骤加上一些 Controller 的步骤）；大多数 Trainer 不支持分布式训练，不会将模型通过 `DataParallel` 或 `DistributedDataParallel` 进行包装。 如果通过试用，想要在定制的应用中使用 Trainer，可能需要[自定义 Trainer](#extend-the-ability-of-one-shot-trainers)。 通常，Trainer 会提供一些可以自定义的参数。 如，损失函数，指标函数，优化器以及数据集。 这些功能可满足大部分需求，NNI 会尽力让内置 Trainer 能够处理更多的模型、任务和数据集。 但无法保证全面的支持。 例如，一些 Trainer 假设必须是分类任务；一些 Trainer 对 "Epoch" 的定义有所不同（例如，ENAS 的 epoch 表示一部分子步骤加上一些 Controller 的步骤）；大多数 Trainer 不支持分布式训练，不会将模型通过 `DataParallel` 或 `DistributedDataParallel` 进行包装。 如果通过试用，想要在定制的应用中使用 Trainer，可能需要[自定义 Trainer](#extend-the-ability-of-one-shot-trainers)。
### 分布式 NAS ### 分布式 NAS
...@@ -136,7 +136,7 @@ acc = test(model) # 测试训练好的模型 ...@@ -136,7 +136,7 @@ acc = test(model) # 测试训练好的模型
nni.report_final_result(acc) # 报告所选架构的性能 nni.report_final_result(acc) # 报告所选架构的性能
``` ```
搜索空间应生成，并发送给 Tuner。 通过 NNI NAS API，搜索空间嵌入在用户代码中，需要通过 "[nnictl ss_gen](../Tutorial/Nnictl.md)" 来生成搜索空间文件。 然后，将生成的搜索空间文件路径填入 `config.yml` 的 `searchSpacePath`。 `config.yml` 中的其它字段参考[教程](../Tutorial/QuickStart.md)。 搜索空间应生成，并发送给 Tuner。 与 NNI NAS API 一样，搜索空间嵌入到了用户代码中。 用户可以使用 "[nnictl ss_gen](../Tutorial/Nnictl.md)" 以生成搜索空间文件。 然后，将生成的搜索空间文件路径填入 `config.yml` 的 `searchSpacePath`。 `config.yml` 中的其它字段参考[教程](../Tutorial/QuickStart.md)。
可使用 [NNI Tuner](../Tuner/BuiltinTuner.md) 来搜索。 目前，只有 PPO Tuner 支持 NAS 搜索空间。 可使用 [NNI Tuner](../Tuner/BuiltinTuner.md) 来搜索。 目前，只有 PPO Tuner 支持 NAS 搜索空间。
...@@ -162,6 +162,6 @@ JSON 文件是从 Mutable key 到 Choice 的表示。 例如： ...@@ -162,6 +162,6 @@ JSON 文件是从 Mutable key 到 Choice 的表示。 例如：
} }
``` ```
应用后，模型会被固定，并准备好进行最终训练。 虽然它可能包含了更多的参数，但可作为单个模型来使用。 这各有利弊。 好的方面是，可以在搜索阶段直接读取来自超网络的检查点，并开始重新训练。 但是，这也造成模型有荣誉的参数，在计算模型所包含的参数数量时，可能会不准确。 更多深层次原因和解决方法可参考 [Trainer](./NasReference.md#retrain)。 应用后，模型会被固定，并准备好进行最终训练。 虽然它可能包含了更多的参数，但可作为单个模型来使用。 这各有利弊。 好的方面是，可以在搜索阶段直接读取来自超网络的检查点，并开始重新训练。 但是，这也造成模型有冗余的参数，在计算模型所包含的参数数量时，可能会不准确。 更多深层次原因和解决方法可参考 [Trainer](./NasReference.md)。
也可参考 [DARTS](./DARTS.md) 的重新训练代码。 也可参考 [DARTS](./DARTS.md) 的重新训练代码。
docs/zh_CN/NAS/NasReference.md 0 → 100644
View file @ 6c3148c7
# NAS 参考
```eval_rst
.. contents::
```
## Mutable
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.mutables.Mutable
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.mutables.LayerChoice
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.mutables.InputChoice
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.mutables.MutableScope
:members:
```
### 工具
```eval_rst
.. autofunction:: nni.nas.pytorch.utils.global_mutable_counting
```
## Mutator
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.base_mutator.BaseMutator
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.mutator.Mutator
:members:
```
### Random Mutator
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.random.RandomMutator
:members:
```
### 工具
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.utils.StructuredMutableTreeNode
:members:
```
## Trainer
### Trainer
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.base_trainer.BaseTrainer
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.trainer.Trainer
:members:
```
### 重新训练
```eval_rst
.. autofunction:: nni.nas.pytorch.fixed.apply_fixed_architecture
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.fixed.FixedArchitecture
:members:
```
### 分布式 NAS
```eval_rst
.. autofunction:: nni.nas.pytorch.classic_nas.get_and_apply_next_architecture
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.classic_nas.mutator.ClassicMutator
:members:
```
### 回调
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.callbacks.Callback
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.callbacks.LRSchedulerCallback
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.callbacks.ArchitectureCheckpoint
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.callbacks.ModelCheckpoint
:members:
```
### 工具
```eval_rst
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.utils.AverageMeterGroup
:members:
.. autoclass:: nni.nas.pytorch.utils.AverageMeter
:members:
.. autofunction:: nni.nas.pytorch.utils.to_device
```
docs/zh_CN/NAS/Overview.md
View file @ 6c3148c7
# 神经网络结构搜索在 NNI 上的应用 # 神经网络结构搜索在 NNI 上的应用
自动化的神经网络架构（NAS）搜索在寻找更好的模型方面发挥着越来越重要的作用。 最近的研究工作证明了自动化 NAS 的可行性，并发现了一些超越手动设计和调整的模型。 代表算法有 [NASNet](https://arxiv.org/abs/1707.07012)，[ENAS](https://arxiv.org/abs/1802.03268)，[DARTS](https://arxiv.org/abs/1806.09055)，[Network Morphism](https://arxiv.org/abs/1806.10282)，以及 [Evolution](https://arxiv.org/abs/1703.01041) 等。 新的算法还在不断涌现。 自动化的神经网络架构（NAS）搜索在寻找更好的模型方面发挥着越来越重要的作用。 最近的研究工作证明了自动化 NAS 的可行性，并发现了一些超越手动设计和调整的模型。 代表算法有 [NASNet](https://arxiv.org/abs/1707.07012)，[ENAS](https://arxiv.org/abs/1802.03268)，[DARTS](https://arxiv.org/abs/1806.09055)，[Network Morphism](https://arxiv.org/abs/1806.10282)，以及 [Evolution](https://arxiv.org/abs/1703.01041) 等。 此外，新的创新不断涌现。
但是，要实现NAS算法需要花费大量的精力，并且很难在新算法中重用现有算法的代码。 为了促进 NAS 创新（例如，设计、实现新的 NAS 模型，并列比较不同的 NAS 模型），易于使用且灵活的编程接口非常重要。 但是，要实现NAS算法需要花费大量的精力，并且很难在新算法中重用现有算法的代码。 为了促进 NAS 创新（例如，设计、实现新的 NAS 模型，并列比较不同的 NAS 模型），易于使用且灵活的编程接口非常重要。
以此为动力，NNI 的目标是提供统一的体系结构，以加速NAS上的创新，并将最新的算法更快地应用于现实世界中的问题上。 以此为动力，NNI 的目标是提供统一的体系结构，以加速NAS上的创新，并将最新的算法更快地应用于现实世界中的问题上。
通过统一的接口，有两种方法来使用神经网络架构搜索。 [一种](#supported-one-shot-nas-algorithms)称为 one-shot NAS，基于搜索空间构建了一个超级网络，并使用 one-shot 训练来生成性能良好的子模型。 [第二种](#支持的分布式-nas-算法)是传统的搜索方法，搜索空间中每个子模型作为独立的 Trial 运行，将性能结果发给 Tuner，由 Tuner 来生成新的子模型。 通过统一的接口，有两种方法来使用神经网络架构搜索。 [一种](#supported-one-shot-nas-algorithms)称为 one-shot NAS，基于搜索空间构建了一个超级网络，并使用 one-shot 训练来生成性能良好的子模型。 [第二种](#支持的分布式-nas-算法)是传统的搜索方法，搜索空间中每个子模型作为独立的 Trial 运行。 将性能结果发给 Tuner，由 Tuner 来生成新的子模型。
## 支持的 One-shot NAS 算法 ## 支持的 One-shot NAS 算法
NNI 现在支持以下 NAS 算法，并且正在添加更多算法。 用户可以重现算法或在自己的数据集上使用它。 鼓励用户使用 [NNI API](#use-nni-api) 实现其它算法，以使更多人受益。 NNI 目前支持下面列出的 NAS 算法，并且正在添加更多算法。 用户可以重现算法或在自己的数据集上使用它。 鼓励用户使用 [NNI API](#use-nni-api) 实现其它算法，以使更多人受益。
| 名称 | 算法简介 | | 名称 | 算法简介 |
| ------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | ------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
...@@ -33,8 +33,8 @@ One-shot 算法**不需要 nnictl，可单独运行**。 只实现了 PyTorch ...@@ -33,8 +33,8 @@ One-shot 算法**不需要 nnictl，可单独运行**。 只实现了 PyTorch
## 支持的分布式 NAS 算法 ## 支持的分布式 NAS 算法
| 名称 | 算法简介 | | 名称 | 算法简介 |
| --------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | --------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| [SPOS](SPOS.md) | 论文 [Single Path One-Shot Neural Architecture Search with Uniform Sampling](https://arxiv.org/abs/1904.00420) 构造了一个采用统一的路径采样方法来训练简化的超网络，并使用进化算法来提高搜索神经网络结构的效率。 | | [SPOS 的第二阶段](SPOS.md) | 论文 [Single Path One-Shot Neural Architecture Search with Uniform Sampling](https://arxiv.org/abs/1904.00420) 构造了一个采用统一的路径采样方法来训练简化的超网络，并使用进化算法来提高搜索神经网络结构的效率。 |
```eval_rst ```eval_rst
.. 注意：SPOS 是一种两阶段算法，第一阶段是 one-shot，第二阶段是分布式的，利用第一阶段的结果作为检查点。 .. 注意：SPOS 是一种两阶段算法，第一阶段是 one-shot，第二阶段是分布式的，利用第一阶段的结果作为检查点。
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