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60分钟教你上手PaddleHub

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60分钟教你上手PaddleHubPaddleHub介绍　　PaddleHub是基于PaddlePaddle开发的预训练模型管理工具，可以借助预训练模型更便捷地开展迁移学习工作，旨在让PaddlePaddle生态下的开发者更

 

60分钟教你上手PaddleHub

PaddleHub 介绍

　　PaddleHub 是基于 PaddlePaddle 开发的预训练模型管理工具，可以借助预训练模型更便捷地开展迁移学习工作，旨在让 PaddlePaddle 生态下的开发者更便捷体验到大规模预训练模型的价值。

　　PaddleHub 目前的预训练模型覆盖了图像分类、目标检测、词法分析、Transformer、情感分析五大类别。未来会持续开放更多类型的深度学习模型，如语言模型、视频分类、图像生成等预训练模型。

PytorchHub V.S PaddleHub

1）支持模型数量

PytorchHub 目前支持18个模型，PaddleHub支持29个，下面来看看分别支持哪些模型：

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 PytorchHub目前支持18种模型

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 PaddleHub目前支持29种模型

    从图中可以看到，PaddleHub支持的模型数量有绝对的优势；而PytorchHub涉及的方向更多，但是每个方向的模型并不多，对CV的支持更多；PaddleHub涉及的方向只有两个，CV和NLP，但是对NLP的支持尤其多，高达22个，不仅包括目前最潮的BERT，还有百度自己研发的知识增强语义表示模型Ernie，在多个中文NLP任务中表现超过BERT，除此之外还有对话系统的一系列模型，做智能客服、智能音箱的同学可以使用一下～

2）是否支持命令行运行

    目前PytorchHub不支持命令行运行，但PaddleHub支持，命令行运行就是指我们安装PaddleHub后，可以无需进入python环境，即可快速体验PaddleHub无需代码、一键预测的命令行功能。需要注意的是，在PaddleHub中，既可以支持命令行使用，即在终端输入

hub run XXX（模型） --input_text XXX(需要预测的内容)

也可以支持调用api

import paddlehub as hub

hub.finetune_and_eval(
    task, 
    data_reader, 
    feed_list, 
    config=None)

    实际上，PaddleHub为Model和Module的管理和使用都提供了命令行工具，但是model和module是有区别的，一个是模型，一个是模块。

    model表示预训练好的参数和模型，当需要使用Model进行预测时，需要模型配套的代码，进行模型的加载，数据的预处理等操作后，才能进行预测。我们在使用PaddleHub来调用模型时，可以使用hub download 命令获取到最新的model再进行实验。module是model的一个可执行模块，简单来说，一个Module可以支持直接命令行预测，也可以配合PaddleHub Finetune API，通过少量代码实现迁移学习。 需要注意的是，不是所有的Module都支持命令行预测; (例如BERT/ERNIE Transformer类模型，一般需要搭配任务进行finetune) 也不是所有的Module都可用于finetune（例如LAC词法分析模型，我们不建议用户用于finetune）

3）是否支持Fine-tune

    PyTorchHub 不支持Fine-tune，PaddleHub支持。这一点倒是挺让人意外的，如果通过hub加载了预训练模型，但是无法Fine-tune，那有什么意义呢？仅仅只是为了试试paper中的效果好不好吗？本来我还对此颇有怀疑，于是去看了pytorchhub.org官网下的文档，发现目前pytorchhub确实不支持hub一键式fine-tuning，现有模型的finetuning还是基于传统的脚本式调参。

    PaddleHub在Fine-tune这一块做的很完善，在前一个板块也给大家详细举了示例讲解，在PaddleHub的官方gihub中，有非常详细的Fine-tune教程，大家可以参考：

PaddleHub图像分类迁移：

https://github.com/PaddlePaddle/PaddleHub/wiki/PaddleHub图像分类迁移教程

PaddleHub文本分类迁移：

https://github.com/PaddlePaddle/PaddleHub/wiki/PaddleHub文本分类迁移教程

是否支持用户自定义上传模型

    PyTorchHub 支持，PaddleHub不支持。我看了pytorchhub.org官网下的文档，只需要在开源的模型代码里增加了一个hubconf.py, 然后在pytorch/hub里提一个pr，cr后merge到 branch/tag 这个分支就ok了。

方法非常简单，代码也不复杂。

torch.hub.load(github, model, force_reload=False, *args, **kwargs)

     PaddleHub目前暂时还不支持用户自己提交新模型，但是据可靠消息表示：预计7月份就会支持这个功能，到时候希望大家能踊跃使用，push自己的新模型～

    总结一下四个维度的比较：

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    总之，从这四个维度上，个人感觉PytorchHub更像一个小工具，帮助大家迅速试用一下开源的新模型，但是真正到实际应用，还是要基于老的一套的fine-tuning，不能直接从hub里调用fine-tune的api，所以并不实用。对于迁移学习来说，Fine-tune是必不可少的，虽然我们有预训练的模型，但是新任务的场景和数据都不相同，直接使用预训练模型其实很难得到很好的效果，所以从工业级实用的角度来说，PaddleHub做的要更成熟一些，等稍后支持了用户自定义上传模型后大家可以多体验体验。

    下面，我们具体来看看PaddleHub如何直接使用命令行，调用一行代码show出结果& 使用Finetune Api来对模型进行微调，并举一个实例教大家一步一步实现。

PaddleHub安装

  • 环境依赖

    • Python==2.7 or Python>=3.5

    • PaddlePaddle>=1.4.0

  • 安装

    pip install paddlehub

命令行快速体验

    安装好后，不需要进入python环境import就可以直接先体验hub的便捷，因为在PaddleHub中hub可以作为一个独立的模块直接运行。PaddleHub目前包含图像分类、目标检测、词法分析、Transformer、情感分析五大类。

 一行代码预测

  • 分词

# 使用百度词法分析工具LAC进行分词
$ hub run lac --input_text "今天的你真好看"
[{'tag': ['TIME', 'u', 'r', 'd', 'a'], 'word': ['今天', '的', '你', '真', '好看']}]

  • 情感分析

# 使用百度Senta情感分析模型对句子进行预测
$ hub run senta_bilstm --input_text "老铁666，带你开黑"
[{'text': '老铁666，带你开黑', 'sentiment_key': 'positive', 'sentiment_label': 2, 'positive_probs': 0.7206, 'negative_probs': 0.2794}]

  • 目标检测

#使用SSD检测模型对图片进行目标检测
hub run ssd_mobilenet_v1_pascal --input_path test_img_bird.jpg

    检测结果

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  • 图像识别

# 使用resnet-50做图像识别

hub run resnet_v2_50_imagenet --input_path test_img_bird.jpg
Install Module resnet_v2_50_imagenet
Downloading resnet_v2_50_imagenet
[==================================================] 100.00%
Uncompress /root/.paddlehub/cache/resnet_v2_50_imagenet
[==================================================] 100.00%
Successfully installed resnet_v2_50_imagenet-1.0.0
[[{'brambling': 0.4907981}]]

注：模型未下载时会先下载再预测，也可以先试用hub install model_name 下载好模型再使用hub run预测,也可直接运行hub run。hub一共有十个命令，其他命令可参考PaddleHub命令行工具。

支持29种模型

PaddleHub目前支持29种模型，主要以CV和NLP模型为主，包括NLP目前最火的BERT和百度自己自己研发开源的Ernie，以及CV中的ssd-mobilenet、resnet-50、resnet-152等。

  • NLP预测

       数据通过 —input_text或—input_file导入来实现单次预测和批量预测

# 单文本预测
hub run lac --input_text "今天是个好日子"
# 多文本分析
hub run lac --input_file test.txt

  • CV预测

    数据通过—input_path或—input_file导入来实现单次预测和批量预测

# 单张照片预测
hub run ssd_mobilenet_v1_pascal --input_path test.jpg
# 多张照片预测
hub run ssd_mobilenet_v1_pascal --input_file test.txt

支持迁移学习，Fine-tune更Easy

Fine-tune全景图

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    PaddleHub+Finetune流程图

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PaddleHub Finetune api

    Fine-tune是迁移学习中使用最多的方式之一，通常我们可以在预训练好的模型上进行微调来实现模型迁移，从而达到模型适应新领域(Domain)数据的目的。上图是做一个完整的迁移学习需要的步骤，下面举个实例教大家如何用PaddleHub做图像分类迁移学习

1.准备工作

安装paddlepaddle和paddlehub


pip install paddlepaddle( 推荐安装1.4.0版本以上)

pip install paddlehub

2.选择模型

此处使用经典的ResNet-50作为预训练模型

module_map = {
    "resnet50": "resnet_v2_50_imagenet",
    "resnet101": "resnet_v2_101_imagenet",
    "resnet152": "resnet_v2_152_imagenet",
    "mobilenet": "mobilenet_v2_imagenet",
    "nasnet": "nasnet_imagenet",
    "pnasnet": "pnasnet_imagenet"
}

module_name = module_map["resnet50"]
module = hub.Module(name = module_name)

3.准备数据

# 直接用PaddleHub提供的数据集
dataset = hub.dataset.DogCat()# 生成readerdata_reader = hub.reader.ImageClassificationReader(
    image_width=module.get_expected_image_width(),
    image_height=module.get_expected_image_height(),
    images_mean=module.get_pretrained_images_mean(),
    images_std=module.get_pretrained_images_std(),
    dataset=dataset)

4.组建Finetune Task

    由于猫狗分类是一个二分类的任务，而我们下载的分类module是在ImageNet数据集上训练的千分类模型，所以我们需要对模型进行简单的微调，把模型改造为一个二分类模型：

    1. 获取module的上下文环境，包括输入和输出的变量，以及Paddle Program；

    2.从输出变量中找到特征图提取层feature_map；

    3.在feature_map后面接入一个全连接层，生成Task

input_dict, output_dict, program = module.context(trainable=True)
img = input_dict["image"]
feature_map = output_dict["feature_map"]

task = hub.create_img_cls_task(
    feature=feature_map, num_classes=dataset.num_labels)

feed_list = [img.name, task.variable("label").name]# 设置configconfig = hub.RunConfig(    use_cuda=False,
    num_epoch=1,
    checkpoint_dir="cv_finetune_turtorial_demo",
    batch_size=32,
    log_interval=10,
    eval_interval=50,
    strategy=hub.finetune.strategy.DefaultFinetuneStrategy())

5.启动Fine-tune并查看效果

    可以选择finetune_and_eval接口来进行模型训练，这个接口在finetune的过程中，会周期性的进行模型效果的评估，以便我们了解整个训练过程的性能变化。

hub.finetune_and_eval(
    task, feed_list=feed_list, data_reader=data_reader, config=config)

    训练过程中的性能数据会被记录到本地，我们可以通过visualdl来可视化这些数据。我们在shell中输入以下命令来启动visualdl，其中${HOST_IP}为本机IP，需要用户自行指定

$ visualdl --logdir ./cv_finetune_turtorial_demo/vdllog --host ${HOST_IP} --port 8989

    启动服务后，我们使用浏览器访问${HOST_IP}:8989，可以看到训练以及预测的loss曲线和accuracy曲线

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        最后再按照常规流程对模型进行预测即可。

今天的文章60分钟教你上手PaddleHub分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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