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Migra da TPU embedding_columns al livello TPUEmbedding

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Questa guida mostra come migrare la formazione sull'incorporamento su TPU dall'API embedding_column di TensorFlow 1 con TPUEstimator all'API del livello TPUEmbedding di TensorFlow 2 con TPUStrategy .

Gli incorporamenti sono matrici (grandi). Sono tabelle di ricerca che mappano da uno spazio di funzionalità sparso a vettori densi. Gli incorporamenti forniscono rappresentazioni efficienti e dense, catturando somiglianze complesse e relazioni tra le caratteristiche.

TensorFlow include un supporto specializzato per la formazione di incorporamenti su TPU. Questo supporto di incorporamento specifico per TPU consente di addestrare incorporamenti più grandi della memoria di un singolo dispositivo TPU e di utilizzare input sparsi e irregolari su TPU.

In TensorFlow 1, tf.compat.v1.estimator.tpu.TPUEstimator è un'API di alto livello che incapsula formazione, valutazione, previsione ed esportazione per la pubblicazione con le TPU. Ha un supporto speciale per tf.compat.v1.tpu.experimental.embedding_column .
Per implementarlo in TensorFlow 2, utilizzare il livello tfrs.layers.embedding.TPUEmbedding di TensorFlow Recommenders. Per la formazione e la valutazione, utilizzare una strategia di distribuzione TPU, tf.distribute.TPUStrategy , compatibile con le API Keras, ad esempio per la creazione di modelli ( tf.keras.Model ), ottimizzatori ( tf.keras.optimizers.Optimizer ), e allenamento con Model.fit o un ciclo di allenamento personalizzato con tf.function e tf.GradientTape .

Per ulteriori informazioni, fare riferimento alla documentazione dell'API del livello tfrs.layers.embedding.TPUEmbedding , nonché ai documenti tf.tpu.experimental.embedding.TableConfig e tf.tpu.experimental.embedding.FeatureConfig per ulteriori informazioni. Per una panoramica di tf.distribute.TPUStrategy , consulta la guida alla formazione distribuita e la guida all'uso delle TPU. Se stai migrando da TPUEstimator a TPUStrategy , consulta la guida alla migrazione di TPU .

Impostare

Inizia installando TensorFlow Recommenders e importando alcuni pacchetti necessari:

pip install tensorflow-recommenders

import tensorflow as tf
import tensorflow.compat.v1 as tf1

# TPUEmbedding layer is not part of TensorFlow.
import tensorflow_recommenders as tfrs

/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/requests/__init__.py:104: RequestsDependencyWarning: urllib3 (1.26.8) or chardet (2.3.0)/charset_normalizer (2.0.11) doesn't match a supported version!
  RequestsDependencyWarning)

E prepara un semplice set di dati a scopo dimostrativo:

features = [[1., 1.5]]
embedding_features_indices = [[0, 0], [0, 1]]
embedding_features_values = [0, 5]
labels = [[0.3]]
eval_features = [[4., 4.5]]
eval_embedding_features_indices = [[0, 0], [0, 1]]
eval_embedding_features_values = [4, 3]
eval_labels = [[0.8]]

TensorFlow 1: addestra gli embedding su TPU con TPUEstimator

In TensorFlow 1, si configurano gli incorporamenti di TPU utilizzando l'API tf.compat.v1.tpu.experimental.embedding_column e si addestra/valutano il modello su TPU con tf.compat.v1.estimator.tpu.TPUEstimator .

Gli input sono numeri interi che vanno da zero alla dimensione del vocabolario per la tabella di incorporamento TPU. Inizia con la codifica degli input in ID categoriale con tf.feature_column.categorical_column_with_identity . Usa "sparse_feature" per il parametro key , poiché le funzioni di input sono a valori interi, mentre num_buckets è la dimensione del vocabolario per la tabella di incorporamento ( 10 ).

embedding_id_column = (
      tf1.feature_column.categorical_column_with_identity(
          key="sparse_feature", num_buckets=10))

Quindi, converti gli input categoriali sparsi in una rappresentazione densa con tpu.experimental.embedding_column , dove dimension è la larghezza della tabella di incorporamento. Memorizzerà un vettore di incorporamento per ciascuno dei num_buckets .

embedding_column = tf1.tpu.experimental.embedding_column(
    embedding_id_column, dimension=5)

Ora, definisci la configurazione di incorporamento specifica per TPU tramite tf.estimator.tpu.experimental.EmbeddingConfigSpec . Lo passerai in seguito a tf.estimator.tpu.TPUEstimator come parametro embedding_config_spec .

embedding_config_spec = tf1.estimator.tpu.experimental.EmbeddingConfigSpec(
    feature_columns=(embedding_column,),
    optimization_parameters=(
        tf1.tpu.experimental.AdagradParameters(0.05)))

Quindi, per utilizzare un TPUEstimator , definisci:

Una funzione di input per i dati di allenamento
Una funzione di input di valutazione per i dati di valutazione
Una funzione modello per istruire il TPUEstimator su come definire l'operazione di formazione con le caratteristiche e le etichette

def _input_fn(params):
  dataset = tf1.data.Dataset.from_tensor_slices((
      {"dense_feature": features,
       "sparse_feature": tf1.SparseTensor(
           embedding_features_indices,
           embedding_features_values, [1, 2])},
           labels))
  dataset = dataset.repeat()
  return dataset.batch(params['batch_size'], drop_remainder=True)

def _eval_input_fn(params):
  dataset = tf1.data.Dataset.from_tensor_slices((
      {"dense_feature": eval_features,
       "sparse_feature": tf1.SparseTensor(
           eval_embedding_features_indices,
           eval_embedding_features_values, [1, 2])},
           eval_labels))
  dataset = dataset.repeat()
  return dataset.batch(params['batch_size'], drop_remainder=True)

def _model_fn(features, labels, mode, params):
  embedding_features = tf1.keras.layers.DenseFeatures(embedding_column)(features)
  concatenated_features = tf1.keras.layers.Concatenate(axis=1)(
      [embedding_features, features["dense_feature"]])
  logits = tf1.layers.Dense(1)(concatenated_features)
  loss = tf1.losses.mean_squared_error(labels=labels, predictions=logits)
  optimizer = tf1.train.AdagradOptimizer(0.05)
  optimizer = tf1.tpu.CrossShardOptimizer(optimizer)
  train_op = optimizer.minimize(loss, global_step=tf1.train.get_global_step())
  return tf1.estimator.tpu.TPUEstimatorSpec(mode, loss=loss, train_op=train_op)

Con queste funzioni definite, creare un tf.distribute.cluster_resolver.TPUClusterResolver che fornisce le informazioni sul cluster e un oggetto tf.compat.v1.estimator.tpu.RunConfig .

Insieme alla funzione modello che hai definito, ora puoi creare un TPUEstimator . Qui semplificherai il flusso saltando i risparmi sui checkpoint. Quindi, specificherai la dimensione del batch sia per l'addestramento che per la valutazione per TPUEstimator .

cluster_resolver = tf1.distribute.cluster_resolver.TPUClusterResolver(tpu='')
print("All devices: ", tf1.config.list_logical_devices('TPU'))

All devices:  []

tpu_config = tf1.estimator.tpu.TPUConfig(
    iterations_per_loop=10,
    per_host_input_for_training=tf1.estimator.tpu.InputPipelineConfig
          .PER_HOST_V2)
config = tf1.estimator.tpu.RunConfig(
    cluster=cluster_resolver,
    save_checkpoints_steps=None,
    tpu_config=tpu_config)
estimator = tf1.estimator.tpu.TPUEstimator(
    model_fn=_model_fn, config=config, train_batch_size=8, eval_batch_size=8,
    embedding_config_spec=embedding_config_spec)

WARNING:tensorflow:Estimator's model_fn (<function _model_fn at 0x7eff1dbf4ae8>) includes params argument, but params are not passed to Estimator.
WARNING:tensorflow:Using temporary folder as model directory: /tmp/tmpc68an8jx
INFO:tensorflow:Using config: {'_model_dir': '/tmp/tmpc68an8jx', '_tf_random_seed': None, '_save_summary_steps': 100, '_save_checkpoints_steps': None, '_save_checkpoints_secs': None, '_session_config': allow_soft_placement: true
cluster_def {
  job {
    name: "worker"
    tasks {
      key: 0
      value: "10.240.1.2:8470"
    }
  }
}
isolate_session_state: true
, '_keep_checkpoint_max': 5, '_keep_checkpoint_every_n_hours': 10000, '_log_step_count_steps': None, '_train_distribute': None, '_device_fn': None, '_protocol': None, '_eval_distribute': None, '_experimental_distribute': None, '_experimental_max_worker_delay_secs': None, '_session_creation_timeout_secs': 7200, '_checkpoint_save_graph_def': True, '_service': None, '_cluster_spec': ClusterSpec({'worker': ['10.240.1.2:8470']}), '_task_type': 'worker', '_task_id': 0, '_global_id_in_cluster': 0, '_master': 'grpc://10.240.1.2:8470', '_evaluation_master': 'grpc://10.240.1.2:8470', '_is_chief': True, '_num_ps_replicas': 0, '_num_worker_replicas': 1, '_tpu_config': TPUConfig(iterations_per_loop=10, num_shards=None, num_cores_per_replica=None, per_host_input_for_training=3, tpu_job_name=None, initial_infeed_sleep_secs=None, input_partition_dims=None, eval_training_input_configuration=2, experimental_host_call_every_n_steps=1, experimental_allow_per_host_v2_parallel_get_next=False, experimental_feed_hook=None), '_cluster': <tensorflow.python.distribute.cluster_resolver.tpu.tpu_cluster_resolver.TPUClusterResolver object at 0x7eff1dbfa2b0>}
INFO:tensorflow:_TPUContext: eval_on_tpu True

Chiama TPUEstimator.train per iniziare ad addestrare il modello:

estimator.train(_input_fn, steps=1)

INFO:tensorflow:Querying Tensorflow master (grpc://10.240.1.2:8470) for TPU system metadata.
INFO:tensorflow:Found TPU system:
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Workers: 1
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores Per Worker: 8
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, -1, -3018931587863375246)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0, TPU, 17179869184, 1249032734884062775)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1, TPU, 17179869184, -3881759543008185868)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2, TPU, 17179869184, -3421771184935649663)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3, TPU, 17179869184, 8872583169621331661)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4, TPU, 17179869184, -1222373804129613329)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5, TPU, 17179869184, 6258068298163390748)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6, TPU, 17179869184, 5190265587768274342)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7, TPU, 17179869184, 3073578684150069836)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU_SYSTEM:0, TPU_SYSTEM, 17179869184, 2071242092327503173)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:XLA_CPU:0, XLA_CPU, 17179869184, -1319360343564144287)
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow/python/training/training_util.py:236: Variable.initialized_value (from tensorflow.python.ops.variables) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Use Variable.read_value. Variables in 2.X are initialized automatically both in eager and graph (inside tf.defun) contexts.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow/python/tpu/feature_column_v2.py:479: IdentityCategoricalColumn._num_buckets (from tensorflow.python.feature_column.feature_column_v2) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
The old _FeatureColumn APIs are being deprecated. Please use the new FeatureColumn APIs instead.
INFO:tensorflow:Querying Tensorflow master (grpc://10.240.1.2:8470) for TPU system metadata.
INFO:tensorflow:Found TPU system:
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Workers: 1
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores Per Worker: 8
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, -1, -3018931587863375246)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0, TPU, 17179869184, 1249032734884062775)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1, TPU, 17179869184, -3881759543008185868)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2, TPU, 17179869184, -3421771184935649663)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3, TPU, 17179869184, 8872583169621331661)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4, TPU, 17179869184, -1222373804129613329)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5, TPU, 17179869184, 6258068298163390748)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6, TPU, 17179869184, 5190265587768274342)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7, TPU, 17179869184, 3073578684150069836)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU_SYSTEM:0, TPU_SYSTEM, 17179869184, 2071242092327503173)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:XLA_CPU:0, XLA_CPU, 17179869184, -1319360343564144287)
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow/python/training/adagrad.py:77: calling Constant.__init__ (from tensorflow.python.ops.init_ops) with dtype is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Call initializer instance with the dtype argument instead of passing it to the constructor
INFO:tensorflow:Bypassing TPUEstimator hook
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:TPU job name worker
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow_estimator/python/estimator/tpu/tpu_estimator.py:758: Variable.load (from tensorflow.python.ops.variables) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Prefer Variable.assign which has equivalent behavior in 2.X.
INFO:tensorflow:Initialized dataset iterators in 0 seconds
INFO:tensorflow:Installing graceful shutdown hook.
INFO:tensorflow:Creating heartbeat manager for ['/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0']
INFO:tensorflow:Configuring worker heartbeat: shutdown_mode: WAIT_FOR_COORDINATOR

INFO:tensorflow:Init TPU system
INFO:tensorflow:Initialized TPU in 9 seconds
INFO:tensorflow:Starting infeed thread controller.
INFO:tensorflow:Starting outfeed thread controller.
INFO:tensorflow:Enqueue next (1) batch(es) of data to infeed.
INFO:tensorflow:Dequeue next (1) batch(es) of data from outfeed.
INFO:tensorflow:Outfeed finished for iteration (0, 0)
INFO:tensorflow:loss = 0.5212165, step = 1
INFO:tensorflow:Stop infeed thread controller
INFO:tensorflow:Shutting down InfeedController thread.
INFO:tensorflow:InfeedController received shutdown signal, stopping.
INFO:tensorflow:Infeed thread finished, shutting down.
INFO:tensorflow:infeed marked as finished
INFO:tensorflow:Stop output thread controller
INFO:tensorflow:Shutting down OutfeedController thread.
INFO:tensorflow:OutfeedController received shutdown signal, stopping.
INFO:tensorflow:Outfeed thread finished, shutting down.
INFO:tensorflow:outfeed marked as finished
INFO:tensorflow:Shutdown TPU system.
INFO:tensorflow:Loss for final step: 0.5212165.
INFO:tensorflow:training_loop marked as finished
<tensorflow_estimator.python.estimator.tpu.tpu_estimator.TPUEstimator at 0x7eff1dbfa7b8>

Quindi, chiama TPUEstimator.evaluate per valutare il modello utilizzando i dati di valutazione:

estimator.evaluate(_eval_input_fn, steps=1)

INFO:tensorflow:Could not find trained model in model_dir: /tmp/tmpc68an8jx, running initialization to evaluate.
INFO:tensorflow:Calling model_fn.
INFO:tensorflow:Querying Tensorflow master (grpc://10.240.1.2:8470) for TPU system metadata.
INFO:tensorflow:Found TPU system:
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Workers: 1
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores Per Worker: 8
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, -1, -3018931587863375246)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0, TPU, 17179869184, 1249032734884062775)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1, TPU, 17179869184, -3881759543008185868)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2, TPU, 17179869184, -3421771184935649663)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3, TPU, 17179869184, 8872583169621331661)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4, TPU, 17179869184, -1222373804129613329)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5, TPU, 17179869184, 6258068298163390748)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6, TPU, 17179869184, 5190265587768274342)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7, TPU, 17179869184, 3073578684150069836)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU_SYSTEM:0, TPU_SYSTEM, 17179869184, 2071242092327503173)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:XLA_CPU:0, XLA_CPU, 17179869184, -1319360343564144287)
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow_estimator/python/estimator/tpu/tpu_estimator.py:3406: div (from tensorflow.python.ops.math_ops) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Deprecated in favor of operator or tf.math.divide.
INFO:tensorflow:Done calling model_fn.
INFO:tensorflow:Starting evaluation at 2022-02-05T13:21:42
INFO:tensorflow:TPU job name worker
INFO:tensorflow:Graph was finalized.
INFO:tensorflow:Running local_init_op.
INFO:tensorflow:Done running local_init_op.
INFO:tensorflow:Init TPU system
INFO:tensorflow:Initialized TPU in 11 seconds
INFO:tensorflow:Starting infeed thread controller.
INFO:tensorflow:Starting outfeed thread controller.
INFO:tensorflow:Initialized dataset iterators in 0 seconds
INFO:tensorflow:Enqueue next (1) batch(es) of data to infeed.
INFO:tensorflow:Dequeue next (1) batch(es) of data from outfeed.
INFO:tensorflow:Outfeed finished for iteration (0, 0)
INFO:tensorflow:Evaluation [1/1]
INFO:tensorflow:Stop infeed thread controller
INFO:tensorflow:Shutting down InfeedController thread.
INFO:tensorflow:InfeedController received shutdown signal, stopping.
INFO:tensorflow:Infeed thread finished, shutting down.
INFO:tensorflow:infeed marked as finished
INFO:tensorflow:Stop output thread controller
INFO:tensorflow:Shutting down OutfeedController thread.
INFO:tensorflow:OutfeedController received shutdown signal, stopping.
INFO:tensorflow:Outfeed thread finished, shutting down.
INFO:tensorflow:outfeed marked as finished
INFO:tensorflow:Shutdown TPU system.
INFO:tensorflow:Inference Time : 12.50468s
INFO:tensorflow:Finished evaluation at 2022-02-05-13:21:54
INFO:tensorflow:Saving dict for global step 1: global_step = 1, loss = 36.28813
INFO:tensorflow:evaluation_loop marked as finished
{'loss': 36.28813, 'global_step': 1}

TensorFlow 2: addestra gli incorporamenti su TPU con TPUStrategy

In TensorFlow 2, per addestrare i lavoratori TPU, usa tf.distribute.TPUStrategy insieme alle API Keras per la definizione del modello e l'addestramento/valutazione. (Per ulteriori esempi di allenamento con Keras Model.fit e un ciclo di allenamento personalizzato (con tf.function e tf.GradientTape ).) fare riferimento alla guida all'uso delle TPU.

Poiché è necessario eseguire alcune operazioni di inizializzazione per connettersi al cluster remoto e inizializzare i lavoratori TPU, iniziare creando un TPUClusterResolver per fornire le informazioni sul cluster e connettersi al cluster. (Ulteriori informazioni nella sezione sull'inizializzazione delle TPU della guida all'uso delle TPU .)

cluster_resolver = tf.distribute.cluster_resolver.TPUClusterResolver(tpu='')
tf.config.experimental_connect_to_cluster(cluster_resolver)
tf.tpu.experimental.initialize_tpu_system(cluster_resolver)
print("All devices: ", tf.config.list_logical_devices('TPU'))

INFO:tensorflow:Clearing out eager caches
INFO:tensorflow:Clearing out eager caches
INFO:tensorflow:Initializing the TPU system: grpc://10.240.1.2:8470
INFO:tensorflow:Initializing the TPU system: grpc://10.240.1.2:8470
INFO:tensorflow:Finished initializing TPU system.
INFO:tensorflow:Finished initializing TPU system.
All devices:  [LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6', device_type='TPU'), LogicalDevice(name='/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7', device_type='TPU')]

Quindi, prepara i tuoi dati. Questo è simile a come hai creato un set di dati nell'esempio TensorFlow 1, tranne per il fatto che la funzione del set di dati ora è passata a un oggetto tf.distribute.InputContext anziché a un params dict. È possibile utilizzare questo oggetto per determinare la dimensione del batch locale (e a quale host è destinata questa pipeline, in modo da poter partizionare correttamente i dati).

Quando si utilizza l'API tfrs.layers.embedding.TPUEmbedding , è importante includere l'opzione drop_remainder=True durante il batch del set di dati con Dataset.batch , poiché TPUEmbedding richiede una dimensione batch fissa.
Inoltre, la stessa dimensione del batch deve essere utilizzata per la valutazione e la formazione se si svolgono sullo stesso set di dispositivi.
Infine, dovresti usare tf.keras.utils.experimental.DatasetCreator insieme all'opzione di input speciale — experimental_fetch_to_device=False —in tf.distribute.InputOptions (che contiene le configurazioni specifiche della strategia). Questo è dimostrato di seguito:

global_batch_size = 8

def _input_dataset(context: tf.distribute.InputContext):
  dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((
      {"dense_feature": features,
       "sparse_feature": tf.SparseTensor(
           embedding_features_indices,
           embedding_features_values, [1, 2])},
           labels))
  dataset = dataset.shuffle(10).repeat()
  dataset = dataset.batch(
      context.get_per_replica_batch_size(global_batch_size),
      drop_remainder=True)
  return dataset.prefetch(2)

def _eval_dataset(context: tf.distribute.InputContext):
  dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((
      {"dense_feature": eval_features,
       "sparse_feature": tf.SparseTensor(
           eval_embedding_features_indices,
           eval_embedding_features_values, [1, 2])},
           eval_labels))
  dataset = dataset.repeat()
  dataset = dataset.batch(
      context.get_per_replica_batch_size(global_batch_size),
      drop_remainder=True)
  return dataset.prefetch(2)

input_options = tf.distribute.InputOptions(
    experimental_fetch_to_device=False)

input_dataset = tf.keras.utils.experimental.DatasetCreator(
    _input_dataset, input_options=input_options)

eval_dataset = tf.keras.utils.experimental.DatasetCreator(
    _eval_dataset, input_options=input_options)

Successivamente, una volta preparati i dati, creerai una TPUStrategy e definirai un modello, metriche e un ottimizzatore nell'ambito di questa strategia ( Strategy.scope ).

Dovresti scegliere un numero per steps_per_execution in Model.compile poiché specifica il numero di batch da eseguire durante ogni chiamata tf.function ed è fondamentale per le prestazioni. Questo argomento è simile a iterations_per_loop utilizzato in TPUEstimator .

Le funzioni e la configurazione della tabella specificate in TensorFlow 1 tramite tf.tpu.experimental.embedding_column (e tf.tpu.experimental.shared_embedding_column ) possono essere specificate direttamente in TensorFlow 2 tramite una coppia di oggetti di configurazione:

(Fare riferimento alla documentazione dell'API associata per maggiori dettagli.)

strategy = tf.distribute.TPUStrategy(cluster_resolver)
with strategy.scope():
  optimizer = tf.keras.optimizers.Adagrad(learning_rate=0.05)
  dense_input = tf.keras.Input(shape=(2,), dtype=tf.float32, batch_size=global_batch_size)
  sparse_input = tf.keras.Input(shape=(), dtype=tf.int32, batch_size=global_batch_size)
  embedded_input = tfrs.layers.embedding.TPUEmbedding(
      feature_config=tf.tpu.experimental.embedding.FeatureConfig(
          table=tf.tpu.experimental.embedding.TableConfig(
              vocabulary_size=10,
              dim=5,
              initializer=tf.initializers.TruncatedNormal(mean=0.0, stddev=1)),
          name="sparse_input"),
      optimizer=optimizer)(sparse_input)
  input = tf.keras.layers.Concatenate(axis=1)([dense_input, embedded_input])
  result = tf.keras.layers.Dense(1)(input)
  model = tf.keras.Model(inputs={"dense_feature": dense_input, "sparse_feature": sparse_input}, outputs=result)
  model.compile(optimizer, "mse", steps_per_execution=10)

INFO:tensorflow:Found TPU system:
INFO:tensorflow:Found TPU system:
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Workers: 1
INFO:tensorflow:*** Num TPU Workers: 1
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores Per Worker: 8
INFO:tensorflow:*** Num TPU Cores Per Worker: 8
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:localhost/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:localhost/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:CPU:0, CPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:0, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:1, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:2, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:3, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:4, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:5, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:6, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU:7, TPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU_SYSTEM:0, TPU_SYSTEM, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:TPU_SYSTEM:0, TPU_SYSTEM, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:XLA_CPU:0, XLA_CPU, 0, 0)
INFO:tensorflow:*** Available Device: _DeviceAttributes(/job:worker/replica:0/task:0/device:XLA_CPU:0, XLA_CPU, 0, 0)

Con ciò, sei pronto per addestrare il modello con il set di dati di addestramento:

model.fit(input_dataset, epochs=5, steps_per_epoch=10)

Epoch 1/5
10/10 [==============================] - 2s 164ms/step - loss: 0.4005
Epoch 2/5
10/10 [==============================] - 0s 3ms/step - loss: 0.0036
Epoch 3/5
10/10 [==============================] - 0s 3ms/step - loss: 3.0932e-05
Epoch 4/5
10/10 [==============================] - 0s 3ms/step - loss: 2.5767e-07
Epoch 5/5
10/10 [==============================] - 0s 3ms/step - loss: 2.1366e-09
<keras.callbacks.History at 0x7efd8c461c18>

Infine, valutare il modello utilizzando il dataset di valutazione:

model.evaluate(eval_dataset, steps=1, return_dict=True)

1/1 [==============================] - 1s 1s/step - loss: 15.3952
{'loss': 15.395216941833496}

Prossimi passi

Ulteriori informazioni sulla configurazione di incorporamenti specifici per TPU nei documenti API:

tfrs.layers.embedding.TPUEmbedding : in particolare sulla configurazione delle funzioni e delle tabelle, l'impostazione dell'ottimizzatore, la creazione di un modello (utilizzando l'API funzionale Keras o tramite la sottoclasse tf.keras.Model ), l'addestramento/valutazione e il servizio di modelli con tf.saved_model
tf.tpu.experimental.embedding.TableConfig
tf.tpu.experimental.embedding.FeatureConfig

Per ulteriori informazioni su TPUStrategy in TensorFlow 2, considerare le seguenti risorse:

Guida: utilizzare le TPU (copertura dell'allenamento con Keras Model.fit /a ciclo di allenamento personalizzato con tf.distribute.TPUStrategy , nonché suggerimenti per migliorare le prestazioni con tf.function )
Guida: formazione distribuita con TensorFlow
Guida: migrare da TPUEstimator a TPUStrategy .

Per ulteriori informazioni sulla personalizzazione della formazione, fare riferimento a:

Guida: personalizza ciò che accade in Model.fit
Guida: scrivere un ciclo di formazione da zero

Le TPU, gli ASIC specializzati di Google per l'apprendimento automatico, sono disponibili tramite Google Colab , TPU Research Cloud e Cloud TPU .