はじめに

最近、CNTKを使用してみています。CNTKはONNXに対応しており、ONNX形式のモデルを入出力できます。ONNXは機械学習のモデルを異なるフレームワーク間で共有するツールです。Chainerで作成したモデルをCNTKで利用する、など相互に活用できるようになります。

今回はirisの分類をCNTKで行い、ONNX形式でモデルを出力してみようと思います。

環境

環境	バージョン
OS	Ubuntu 16.04
Python	3.6.8
CUDA	10.01
CNTK	2.7

CNTKでiris分類の概要

以下のような簡単サンプルプログラムを使い、CNTKとONNXの使い方をご紹介します。
本記事ではソースコードの一部を抜粋しています。ソースコードの全量は以下に公開しています。
https://github.com/t2hk/cntk_onnx_iris

iris分類を行うモデルを作成する
作成したモデルをONNXで出力する
ONNXモデルを読み込み、irisの推論を行う

GPUを使う

CNTKでGPUとCPUのどちらを優先的に使用するかは"try_set_default_device"で設定できます。

from cntk.device import try_set_default_device, gpu

try_set_default_device(gpu(0))

ネットワーク構築

入出力となる学習データ、分類ラベルの変数定義を行い、ネットワークを構築します。
irisの分類なので、入力となる特徴データは4つ、出力となる分類は3つとなります。

# 各種パラメータ定義
n_input = 4
n_hidden = 10
n_output = 3

# 学習データと分類ラベルの入力変数を定義する。
features = C.input_variable((n_input))
label = C.input_variable((n_output))

# ネットワークを構築する。
model = Sequential([
  Dense(n_hidden, activation=C.relu),
  Dense(n_hidden, activation=C.relu),
  Dense(n_hidden, activation=C.relu),
  Dense(n_output)])(features) 

ce = C.cross_entropy_with_softmax(model, label)
pe = C.classification_error(model, label)

学習

学習データと正解ラベルのデータを用意し、訓練器を作成します。

なお、irisのデータセットの読み込みは省略します。

x_train_batch = [ミニバッチ用の学習データ]
t_train_batch = [ミニバッチ用の正解ラベル]

minibatch = C.learning_parameter_schedule(0.125)
trainer = C.Trainer(model, (ce, pe), [sgd(model.parameters, lr=minibatch)])
trainer.train_minibatch({features : x_train_batch, label : t_train_batch})

sample_count = trainer.previous_minibatch_sample_count
aggregate_loss += trainer.previous_minibatch_loss_average * sample_count

モデルのONNX出力

作成したモデルをONNX形式で保存します。formatで形式を指定するだけです。

output_file_path = R"[出力するモデルのファイルパス]"
model.save(output_file_path, format=C.ModelFormat.ONNX)

ONNXモデルの読み込み

既存のONNXモデルを使用する際もformatでONNXを指定するだけです。

load_model = C.Function.load(output_file_path, device=C.device.gpu(0), format=C.ModelFormat.ONNX)

ロードしたONNXモデルで推論する

ロードしたモデルから分類器を作成し、evalで推論します。

classifier = C.softmax(load_model)
for i, test in enumerate(x_test):
  infer = np.argmax(classifier.eval([test]))
  print("[{}] in:{} correct:{} infer:{}".format(i,test, t_test[i], infer))

おしまい

CNTKを使って簡単にONNX形式のモデルを出力できました。次回はこのモデルをMarkLogic10のCNTKで使用してみたいと思います。

参考

以下のサイトを参考にさせて頂きました。ありがとうございます。