|
| 1 | +import os |
| 2 | +import json |
| 3 | +import numpy as np |
| 4 | +import torch |
| 5 | +import nni |
| 6 | +from torch.utils.data import SubsetRandomSampler |
| 7 | +from torchvision import transforms |
| 8 | +from torchvision.datasets import CIFAR10 |
| 9 | +from nni.nas.evaluator.pytorch import DataLoader, Classification |
| 10 | +from nni.nas.hub.pytorch import DARTS as DartsSpace |
| 11 | +from nni.nas.space import model_context |
| 12 | +from tqdm import tqdm |
| 13 | +from IPython.display import clear_output |
| 14 | + |
| 15 | +ARCHITECTURES_PATH = "dataset/arch_dicts.json" |
| 16 | +MAX_EPOCHS = 50 |
| 17 | +LEARNING_RATE = 1e-3 |
| 18 | +BATCH_SIZE = 256 |
| 19 | +CIFAR_MEAN = [0.49139968, 0.48215827, 0.44653124] |
| 20 | +CIFAR_STD = [0.24703233, 0.24348505, 0.26158768] |
| 21 | + |
| 22 | + |
| 23 | +def load_arch_dicts(json_path): |
| 24 | + """ |
| 25 | + Загружает словари архитектур из JSON файла. |
| 26 | +
|
| 27 | + Аргументы: |
| 28 | + json_path (str): Путь к JSON файлу, содержащему словари архитектур. |
| 29 | +
|
| 30 | + Возвращает: |
| 31 | + dict: Словарь, содержащий конфигурации архитектур. |
| 32 | + """ |
| 33 | + with open(json_path, "r") as f: |
| 34 | + arch_dicts = json.load(f) |
| 35 | + return arch_dicts |
| 36 | + |
| 37 | + |
| 38 | +def get_data_loaders(batch_size=512): |
| 39 | + """ |
| 40 | + Возвращает загрузчики данных для обучения и валидации. |
| 41 | +
|
| 42 | + Параметры: |
| 43 | + batch_size (int): Размер батча для загрузчиков данных. По умолчанию 1024. |
| 44 | +
|
| 45 | + Возвращает: |
| 46 | + tuple: Кортеж, содержащий два объекта DataLoader: |
| 47 | + - search_train_loader: Загрузчик данных для обучения. |
| 48 | + - search_valid_loader: Загрузчик данных для валидации. |
| 49 | + """ |
| 50 | + transform = transforms.Compose( |
| 51 | + [ |
| 52 | + transforms.RandomCrop(32, padding=4), |
| 53 | + transforms.RandomHorizontalFlip(), |
| 54 | + transforms.ToTensor(), |
| 55 | + transforms.Normalize(CIFAR_MEAN, CIFAR_STD), |
| 56 | + ] |
| 57 | + ) |
| 58 | + |
| 59 | + train_data = nni.trace(CIFAR10)( |
| 60 | + root="./data", train=True, download=True, transform=transform |
| 61 | + ) |
| 62 | + num_samples = len(train_data) |
| 63 | + indices = np.random.permutation(num_samples) |
| 64 | + split = num_samples // 2 |
| 65 | + |
| 66 | + search_train_loader = DataLoader( |
| 67 | + train_data, |
| 68 | + batch_size=batch_size, |
| 69 | + num_workers=6, |
| 70 | + sampler=SubsetRandomSampler(indices[:split]), |
| 71 | + ) |
| 72 | + |
| 73 | + search_valid_loader = DataLoader( |
| 74 | + train_data, |
| 75 | + batch_size=batch_size, |
| 76 | + num_workers=6, |
| 77 | + sampler=SubsetRandomSampler(indices[split:]), |
| 78 | + ) |
| 79 | + |
| 80 | + return search_train_loader, search_valid_loader |
| 81 | + |
| 82 | + |
| 83 | +def train_model( |
| 84 | + architecture, train_loader, valid_loader, max_epochs=10, learning_rate=1e-3 |
| 85 | +): |
| 86 | + """ |
| 87 | + Обучает модель на основе заданной архитектуры и данных. |
| 88 | + Параметры: |
| 89 | + architecture (str): Архитектура модели, которая будет использоваться. |
| 90 | + train_loader (DataLoader): DataLoader для обучающих данных. |
| 91 | + valid_loader (DataLoader): DataLoader для валидационных данных. |
| 92 | + max_epochs (int, необязательно): Максимальное количество эпох для обучения. По умолчанию 10. |
| 93 | + learning_rate (float, необязательно): Скорость обучения. По умолчанию 1e-3. |
| 94 | + Возвращает: |
| 95 | + model: Обученная модель. |
| 96 | + """ |
| 97 | + with model_context(architecture): |
| 98 | + model = DartsSpace(width=16, num_cells=3, dataset="cifar") |
| 99 | + |
| 100 | + device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") |
| 101 | + if torch.cuda.device_count() > 1: |
| 102 | + model = torch.nn.DataParallel(model) # Enable multi-GPU training |
| 103 | + |
| 104 | + model.to(device) |
| 105 | + |
| 106 | + evaluator = Classification( |
| 107 | + learning_rate=learning_rate, |
| 108 | + weight_decay=1e-4, |
| 109 | + train_dataloaders=train_loader, |
| 110 | + val_dataloaders=valid_loader, |
| 111 | + max_epochs=max_epochs, |
| 112 | + num_classes=10, |
| 113 | + export_onnx=False, # Disable ONNX export for this experiment |
| 114 | + fast_dev_run=False, # Should be false for fully training |
| 115 | + ) |
| 116 | + |
| 117 | + evaluator.fit(model) |
| 118 | + return model |
| 119 | + |
| 120 | +def evaluate_and_save_results( |
| 121 | + models, architectures, batch_size=512, num_workers=6, folder_name="results" |
| 122 | +): |
| 123 | + """ |
| 124 | + Оценивает модели на тестовом наборе данных CIFAR-10 и сохраняет результаты в файлы JSON. |
| 125 | + Аргументы: |
| 126 | + models (list): Список обученных моделей. |
| 127 | + architectures (list): Список архитектур моделей. |
| 128 | + batch_size (int, необязательно): Размер батча для загрузчика данных. По умолчанию 1024. |
| 129 | + num_workers (int, необязательно): Количество потоков для загрузчика данных. По умолчанию 6. |
| 130 | + folder_name (str, необязательно): Имя папки для сохранения результатов. По умолчанию "results". |
| 131 | + Исключения: |
| 132 | + ValueError: Если количество моделей и архитектур не совпадает. |
| 133 | + Результаты: |
| 134 | + Для каждой модели создается файл JSON с результатами, содержащий: |
| 135 | + - architecture: Архитектура модели. |
| 136 | + - test_predictions: Предсказания модели на тестовом наборе данных. |
| 137 | + - test_accuracy: Точность модели на тестовом наборе данных. |
| 138 | + """ |
| 139 | + if len(models) != len(architectures): |
| 140 | + raise ValueError("Количество моделей и архитектур должно совпадать") |
| 141 | + |
| 142 | + device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") |
| 143 | + os.makedirs(folder_name, exist_ok=True) |
| 144 | + |
| 145 | + transform = transforms.Compose( |
| 146 | + [ |
| 147 | + transforms.ToTensor(), |
| 148 | + transforms.Normalize((0.4914, 0.4822, 0.4465), (0.247, 0.243, 0.261)), |
| 149 | + ] |
| 150 | + ) |
| 151 | + test_dataset = CIFAR10( |
| 152 | + root="./data", train=False, download=True, transform=transform |
| 153 | + ) |
| 154 | + test_loader = DataLoader( |
| 155 | + test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False, num_workers=num_workers |
| 156 | + ) |
| 157 | + |
| 158 | + for i, (model, architecture) in enumerate(zip(models, architectures)): |
| 159 | + model.to(device) |
| 160 | + model.eval() |
| 161 | + |
| 162 | + test_correct = 0 |
| 163 | + test_total = 0 |
| 164 | + test_preds = [] |
| 165 | + |
| 166 | + with torch.no_grad(): |
| 167 | + for images, labels in test_loader: |
| 168 | + images, labels = images.to(device), labels.to(device) |
| 169 | + outputs = model(images) |
| 170 | + _, predicted = torch.max(outputs, 1) |
| 171 | + test_preds.extend(predicted.cpu().tolist()) |
| 172 | + test_correct += (predicted == labels).sum().item() |
| 173 | + test_total += labels.size(0) |
| 174 | + |
| 175 | + test_accuracy = test_correct / test_total |
| 176 | + |
| 177 | + result = { |
| 178 | + "architecture": architecture, |
| 179 | + "test_predictions": test_preds, |
| 180 | + "test_accuracy": test_accuracy, |
| 181 | + } |
| 182 | + |
| 183 | + file_name = f"model_{i+1}_results.json" |
| 184 | + file_path = os.path.join(folder_name, file_name) |
| 185 | + |
| 186 | + with open(file_path, "w") as f: |
| 187 | + json.dump(result, f, indent=4) |
| 188 | + |
| 189 | + print(f"Results for model_{i + 1} saved to {file_path}") |
| 190 | + |
| 191 | + |
| 192 | +if __name__ == "__main__": |
| 193 | + arch_dicts = load_arch_dicts(ARCHITECTURES_PATH) # Загружаем словари архитектур |
| 194 | + search_train_loader, search_valid_loader = get_data_loaders( |
| 195 | + batch_size=BATCH_SIZE |
| 196 | + ) # Получаем загрузчики CIFAR10 |
| 197 | + |
| 198 | + models = [] |
| 199 | + architectures = [] |
| 200 | + for architecture in tqdm(arch_dicts): |
| 201 | + model = train_model( # Обучаем модель |
| 202 | + architecture, |
| 203 | + search_train_loader, |
| 204 | + search_valid_loader, |
| 205 | + max_epochs=MAX_EPOCHS, |
| 206 | + learning_rate=LEARNING_RATE, |
| 207 | + ) |
| 208 | + models.append(model) |
| 209 | + architectures.append(architecture) |
| 210 | + clear_output(wait=True) |
| 211 | + |
| 212 | + evaluate_and_save_results( |
| 213 | + models, architectures, batch_size=BATCH_SIZE |
| 214 | + ) # Оцениваем и сохраняем архитектуры, предсказания на тестовом наборе CIFAR10 и accuracy |
0 commit comments