Entraîner le modèle Mask RCNN sur Cloud TPU (TF 2.x)

Présentation

Ce tutoriel explique comment exécuter le modèle Mask RCNN à l'aide de Cloud TPU avec l'ensemble de données COCO.

Le système Mask RCNN est un réseau de neurones profond conçu pour la détection d'objets et la segmentation d'images, l'une des étapes les plus difficiles pour la vision par ordinateur.

Le modèle Mask RCNN génère des cadres de délimitation et des masques de segmentation pour chaque instance d'un objet dans l'image. Le modèle est basé sur le réseau de pyramides à caractéristiques (FPN) et sur un réseau backbone ResNet50.

Ce tutoriel utilise Tensorflow Keras APIs pour entraîner le modèle. L'API Keras est une API TensorFlow de haut niveau pouvant être utilisée pour créer et exécuter un modèle de machine learning sur Cloud TPU. Cette API simplifie le processus de développement des modèles en masquant la plupart des mises en œuvre de bas niveau, ce qui facilite le basculement entre le TPU et d'autres plates-formes telles que le GPU ou le processeur.

Dans les instructions ci-dessous, nous partons du principe que vous savez comment entraîner un modèle sur Cloud TPU. Si vous découvrez Cloud TPU, vous trouverez les instructions de base sur la page Démarrage rapide.

Attention : Mask RCNN utilise un ensemble de données tiers. Google ne formule aucune déclaration ni garantie quant à la validité ou à tout autre aspect de cet ensemble de données.

Objectifs

• Préparer l'ensemble de données COCO
• Créer un bucket Cloud Storage pour stocker votre ensemble de données et la sortie du modèle
• Configurer les ressources TPU pour l'entraînement et l'évaluation
• Exécuter les tâches d'entraînement et d'évaluation sur un seul Cloud TPU ou sur un pod Cloud TPU

Coûts

Ce tutoriel utilise les composants facturables suivants de Google Cloud :

• Compute Engine
• Cloud TPU
• Cloud Storage

Obtenez une estimation des coûts en fonction de votre utilisation prévue à l'aide du simulateur de coût. Les nouveaux utilisateurs de Google Cloud peuvent bénéficier d'un essai gratuit.

Avant de commencer

Important : Vous pouvez utiliser ce tutoriel avec une configuration de VM TPU ou de nœud TPU. Les deux architectures de VM sont décrites dans la section Architecture du système. Les commandes gcloud que vous utilisez dépendent de la configuration TPU que vous utilisez. Dans ce tutoriel, chaque commande gcloud s'affiche dans une section à onglets. Choisissez l'onglet correspondant à la configuration TPU que vous souhaitez utiliser. La page Web affiche la commande gcloud appropriée. À moins que vous ayez besoin d'utiliser des nœuds TPU, nous vous recommandons d'utiliser des VM TPU.

Avant de commencer ce tutoriel, vérifiez que votre projet Google Cloud est correctement configuré.

1. Connectez-vous à votre compte Google Cloud. Si vous débutez sur Google Cloud, créez un compte pour évaluer les performances de nos produits en conditions réelles. Les nouveaux clients bénéficient également de 300 $ de crédits gratuits pour exécuter, tester et déployer des charges de travail.

2. Dans Google Cloud Console, sur la page de sélection du projet, sélectionnez ou créez un projet Google Cloud.

   Remarque : Si vous ne comptez pas conserver les ressources créées dans cette procédure, créez un projet au lieu de sélectionner un projet existant. Après avoir suivi ces étapes, vous pouvez supprimer le projet. Cela entraîne la suppression de toutes les ressources qui lui sont associées.

   Accéder au sélecteur de projet

3. Assurez-vous que la facturation est activée pour votre projet Cloud. Découvrez comment vérifier si la facturation est activée sur un projet.

4. Dans Google Cloud Console, sur la page de sélection du projet, sélectionnez ou créez un projet Google Cloud.

   Remarque : Si vous ne comptez pas conserver les ressources créées dans cette procédure, créez un projet au lieu de sélectionner un projet existant. Après avoir suivi ces étapes, vous pouvez supprimer le projet. Cela entraîne la suppression de toutes les ressources qui lui sont associées.

   Accéder au sélecteur de projet

5. Assurez-vous que la facturation est activée pour votre projet Cloud. Découvrez comment vérifier si la facturation est activée sur un projet.

Ce tutoriel utilise des composants facturables de Google Cloud. Consultez la grille tarifaire de Cloud TPU pour estimer vos coûts. Veillez à nettoyer les ressources que vous avez créées lorsque vous avez terminé, afin d'éviter des frais inutiles.

Préparer l'ensemble de données COCO

Ce tutoriel utilise l'ensemble de données COCO. L'ensemble de données doit être au format TFRecord sur un bucket Cloud Storage à utiliser pour l'entraînement.

Si vous avez déjà préparé l'ensemble de données COCO sur un bucket Cloud Storage situé dans la zone que vous utiliserez pour entraîner le modèle, vous pouvez accéder directement à l'entraînement sur un seul appareil. Sinon, procédez comme suit pour préparer l'ensemble de données.

1. Ouvrez une fenêtre Cloud Shell.

   Ouvrir Cloud Shell

2. Dans Cloud Shell, configurez gcloud avec l'ID de votre projet.

   export PROJECT_ID=project-id
   gcloud config set project ${PROJECT_ID}
   

3. Dans Cloud Shell, créez un bucket Cloud Storage à l'aide de la commande suivante :

   Remarque : Dans la commande suivante, remplacez bucket-name par le nom que vous souhaitez attribuer à votre bucket.

   gsutil mb -p ${PROJECT_ID} -c standard -l europe-west4 gs://bucket-name
   

4. Lancez une instance de VM Compute Engine.

   Cette instance de VM sera uniquement utilisée pour télécharger et prétraiter l'ensemble de données COCO. Saisissez le nom de votre choix dans le champ instance-name.

   $ gcloud compute tpus execution-groups create \
    --vm-only \
    --name=instance-name \
    --zone=europe-west4-a \
    --disk-size=300 \
    --machine-type=n1-standard-16 \
    --tf-version=2.9.1
   

   Description des options de commande

   vm-only

   Pour créer une VM uniquement. Par défaut, la commande gcloud compute tpus execution-groups crée une VM et un Cloud TPU.

   name

   Nom du Cloud TPU à créer.

   zone

   La zone dans laquelle vous prévoyez de créer votre Cloud TPU.

   disk-size

   Taille du disque dur en Go de la VM créée par la commande gcloud compute tpus execution-groups.

   machine-type

   Type de machine de la VM Compute Engine à créer.

   tf-version

   Version de TensorFlow gcloud compute tpus execution-groups installée sur la VM.

5. Si vous n'êtes pas automatiquement connecté à l'instance Compute Engine, connectez-vous en exécutant la commande ssh suivante. Lorsque vous êtes connecté à la VM, votre invite d'interface système passe de username@vm-name à username@projectname :

     $ gcloud compute ssh instance-name --zone=europe-west4-a
     

6. Configurez deux variables : une pour le bucket de stockage créé précédemment et une pour le répertoire contenant les données d'entraînement (DATA_DIR) dans le bucket de stockage.

   (vm)$ export STORAGE_BUCKET=gs://bucket-name
   

   (vm)$ export DATA_DIR=${STORAGE_BUCKET}/coco

7. Installez les packages nécessaires au prétraitement des données.

   (vm)$ sudo apt-get install -y python3-tk && \
     pip3 install --user Cython matplotlib opencv-python-headless pyyaml Pillow && \
     pip3 install --user "git+https://github.com/cocodataset/cocoapi#egg=pycocotools&subdirectory=PythonAPI"
   

8. Exécutez le script download_and_preprocess_coco.sh pour convertir l'ensemble de données COCO en fichiers TFRecord (*.tfrecord), ce qui correspond au format attendu par l'application d'entraînement.

   (vm)$ git clone https://github.com/tensorflow/tpu.git
   (vm)$ sudo bash tpu/tools/datasets/download_and_preprocess_coco.sh ./data/dir/coco
   

   Cela installe les bibliothèques requises et exécute le script de prétraitement. Il génère un certain nombre de fichiers *.tfrecord dans votre répertoire de données local. L'exécution du script de téléchargement et de conversion COCO prend environ une heure.

9. Copier les données dans votre bucket Cloud Storage

   Après avoir converti les données en TFRecord, copiez-les depuis le stockage local vers votre bucket Cloud Storage à l'aide de la commande gsutil. Vous devez également copier les fichiers d'annotation. Ces fichiers vous aident à valider les performances du modèle.

   (vm)$ gsutil -m cp ./data/dir/coco/*.tfrecord ${DATA_DIR}
   (vm)$ gsutil cp ./data/dir/coco/raw-data/annotations/*.json ${DATA_DIR}
   

10. Nettoyer les ressources de la VM

    Une fois l'ensemble de données COCO converti au format TFRecord et copié dans le bucket DATA_DIR sur votre bucket Cloud Storage, vous pouvez supprimer l'instance Compute Engine.

    Déconnectez-vous de l'instance Compute Engine :

    (vm)$ exit
    

    Votre invite devrait maintenant être username@projectname, indiquant que vous êtes dans Cloud Shell.

11. Supprimez votre instance Compute Engine.

      $ gcloud compute instances delete instance-name
        --zone=europe-west4-a
      

Entraînement sur un seul appareil Cloud TPU

Remarque:Vous souhaitez entraîner le modèle à l'aide d'un pod Cloud TPU ? Consultez la page Entraîner un pod TPU.

Important: Configurez toutes les ressources dans la même région/zone pour réduire la latence et les coûts du réseau.

1. Ouvrez une fenêtre Cloud Shell.

   Ouvrir Cloud Shell

2. Créez une variable d'environnement pour l'ID de votre projet.

   export PROJECT_ID=project-id

3. Configurez l'interface de ligne de commande Google Cloud pour utiliser le projet dans lequel vous souhaitez créer le Cloud TPU.

   gcloud config set project ${PROJECT_ID}
   

   La première fois que vous exécutez cette commande dans une nouvelle VM Cloud Shell, une page Authorize Cloud Shell s'affiche. Cliquez sur Authorize en bas de la page pour permettre à gcloud d'effectuer des appels d'API GCP avec vos identifiants.

4. Créez un compte de service pour le projet Cloud TPU.

   gcloud beta services identity create --service tpu.googleapis.com --project $PROJECT_ID
   

   La commande renvoie un compte de service Cloud TPU au format suivant :

   [e-mail]
   

5. Exporter les variables de configuration TPU

   Exportez votre ID de projet, le nom que vous souhaitez utiliser pour vos ressources TPU et la zone dans laquelle vous allez entraîner le modèle et stocker les données d'entraînement.

   $ export TPU_NAME=mask-rcnn-tutorial
   $ export ZONE=europe-west4-a
   

6. Lancez une VM Compute Engine et Cloud TPU à l'aide de la commande gcloud. La commande à utiliser varie selon que vous utilisez des VM TPU ou des nœuds TPU. Pour en savoir plus sur les deux architectures de VM, consultez la page Architecture du système.

   Remarque : Si vous avez plusieurs projets, vous devez spécifier l'ID du projet avec l'option --project.

   VM TPU

   $ gcloud alpha compute tpus tpu-vm create mask-rcnn-tutorial \
   --zone=europe-west4-a \
   --accelerator-type=v3-8 \
   --version=tpu-vm-tf-2.9.1
   

   Description des options de commande

   zone

   La zone dans laquelle vous prévoyez de créer votre Cloud TPU.

   accelerator-type

   Type du Cloud TPU à créer.

   version

   Version du logiciel Cloud TPU.

   Remarque : La première fois que vous créez une VM TPU sur un projet, les tâches de démarrage telles que la propagation de clé SSH et l'activation de l'API prennent plusieurs minutes.

   Nœud TPU

   Important: Vous devez utiliser TensorFlow 2.9.1 ou une version ultérieure.

   $ gcloud compute tpus execution-groups create  \
    --zone=europe-west4-a \
    --name=mask-rcnn-tutorial \
    --accelerator-type=v3-8 \
    --machine-type=n1-standard-8 \
    --disk-size=300 \
    --tf-version=2.9.1
   

   Description des options de commande

   zone

   La zone dans laquelle vous prévoyez de créer votre Cloud TPU.

   name

   Nom du TPU. Si aucune valeur n'est spécifiée, votre nom d'utilisateur est utilisé par défaut.

   accelerator-type

   Type du Cloud TPU à créer.

   machine-type

   Type de machine de la VM Compute Engine à créer.

   disk-size

   Taille du volume racine de votre VM Compute Engine (en Go).

   tf-version

   Version de TensorFlow gcloud installée sur la VM.

   Pour en savoir plus sur la commande gcloud, consultez la documentation de référence de gcloud.

7. Si vous n'êtes pas automatiquement connecté à l'instance Compute Engine, connectez-vous en exécutant la commande ssh suivante. Lorsque vous êtes connecté à la VM, votre invite d'interface système passe de username@vm-name à username@projectname :

   VM TPU

   gcloud alpha compute tpus tpu-vm ssh mask-rcnn-tutorial --zone=europe-west4-a
   

   Nœud TPU

   gcloud compute ssh mask-rcnn-tutorial --zone=europe-west4-a
   

   Point clé : À partir de ce point, le préfixe (vm) $ signifie que vous devez exécuter la commande sur l'instance de VM Compute Engine.

8. Installez la configuration requise pour TensorFlow.

   La commande à utiliser varie selon que vous utilisez des VM TPU ou des nœuds TPU.

   VM TPU

   (vm)$ pip3 install -r /usr/share/tpu/models/official/requirements.txt 

   Nœud TPU

   (vm)$ pip3 install --user -r /usr/share/models/official/requirements.txt
   

9. Définissez la variable de nom Cloud TPU.

   VM TPU

   (vm)$ export TPU_NAME=local
   

   Nœud TPU

   (vm)$ export TPU_NAME=mask-rcnn-tutorial
   

10. Configurez les variables d'environnement suivantes en remplaçant bucket-name par le nom du bucket Cloud Storage qui stocke l'ensemble de données COCO :

    (vm)$ export STORAGE_BUCKET=gs://bucket-name
    

11. Ajoutez les variables d'environnement pour les répertoires de données et de modèles.

    (vm)$ export DATA_DIR=${STORAGE_BUCKET}/coco
    (vm)$ export MODEL_DIR=${STORAGE_BUCKET}/mask-rcnn
    

12. Ajoutez les variables d'environnement requises supplémentaires :

    (vm)$ export RESNET_CHECKPOINT=gs://cloud-tpu-checkpoints/retinanet/resnet50-checkpoint-2018-02-07
    (vm)$ export TRAIN_FILE_PATTERN=${DATA_DIR}/train-*
    (vm)$ export EVAL_FILE_PATTERN=${DATA_DIR}/val-*
    (vm)$ export VAL_JSON_FILE=${DATA_DIR}/instances_val2017.json
    

13. Définissez la variable d'environnement PYTHONPATH :

    VM TPU

    (vm)$ export PYTHONPATH="${PYTHONPATH}:/usr/share/tpu/models"
    

    Nœud TPU

    (vm)$ export PYTHONPATH="${PYTHONPATH}:/usr/share/models"
    

14. Accédez au répertoire où le modèle est stocké :

    VM TPU

    (vm)$ cd /usr/share/tpu/models/official/vision
    

    Nœud TPU

    (vm)$ cd /usr/share/models/official/legacy/detection
    

Le script suivant exécute un exemple d'entraînement pour 10 étapes d'entraînement et 10 étapes d'évaluation. L'opération prend environ six minutes sur un TPU v3-8. L'entraînement à la conversion nécessite environ 22 500 étapes et environ 6 heures sur un TPU v3-8.

1. Exécutez la commande suivante pour entraîner le modèle Mask-RCNN :

   (vm)$ python3 train.py \
     --tpu=${TPU_NAME} \
     --experiment=maskrcnn_resnetfpn_coco \
     --mode=train_and_eval \
     --config_file=configs/experiments/maskrcnn/r50fpn_640_coco_scratch_tpu4x4.yaml \
     --model_dir=${MODEL_DIR} \
     --params_override="task.train_data.input_path=${TRAIN_FILE_PATTERN},task.validation_data.input_path=${EVAL_FILE_PATTERN},task.annotation_file=${VAL_JSON_FILE},runtime.distribution_strategy=tpu,trainer.train_steps=10,trainer.validation_steps=10,task.train_data.global_batch_size=8,task.validation_data.global_batch_size=8"
   

   Description des options de commande

   strategy_type

   Stratégie de distribution.

   tpu

   Nom de votre TPU.

   model_dir

   Spécifie le répertoire dans lequel les points de contrôle et les résumés sont stockés lors de l'entraînement du modèle. Si ce dossier n'existe pas, le programme le crée. Lorsque vous utilisez un Cloud TPU, le répertoire model_dir doit être un chemin d'accès à Cloud Storage ("gs://..."). Vous pouvez réutiliser un dossier existant pour charger les données de point de contrôle actuelles et stocker des points de contrôle supplémentaires tant que les points de contrôle précédents ont été créés avec un TPU de la même taille et la même version de TensorFlow.

   Une fois l'entraînement terminé, un message semblable au suivant s'affiche :

   {'frcnn_box_loss': 0.033865165,
    'frcnn_cls_loss': 1.2535654,
    'learning_rate': 0.008266499,
    'mask_loss': 1.2039567,
    'model_loss': 2.821458,
    'rpn_box_loss': 0.034982488,
    'rpn_score_loss': 0.2950886,
    'total_loss': 4.340171,
    'training_loss': 4.340171}
   train | step:     10 | steps/sec:    0.1 | output:
   {'frcnn_box_loss': 0.033865165,
    'frcnn_cls_loss': 1.2535654,
    'learning_rate': 0.008266499,
    'mask_loss': 1.2039567,
    'model_loss': 2.821458,
    'rpn_box_loss': 0.034982488,
    'rpn_score_loss': 0.2950886,
    'total_loss': 4.340171,
    'training_loss': 4.340171}
   

   Cette action est suivie de la procédure d'évaluation.

   Vous avez terminé l'entraînement et l'évaluation sur un seul appareil. Suivez la procédure ci-dessous pour supprimer les ressources TPU individuelles actuelles.

2. Déconnectez-vous de l'instance Compute Engine :

   (vm)$ exit
   

   Votre invite devrait maintenant être username@projectname, indiquant que vous êtes dans Cloud Shell.

3. Supprimez la ressource TPU.

   VM TPU

   $ gcloud alpha compute tpus tpu-vm delete mask-rcnn-tutorial \
   --zone=europe-west4-a
   

   Description des options de commande

   zone

   Zone dans laquelle se trouve votre Cloud TPU.

   Nœud TPU

   $ gcloud compute tpus execution-groups delete mask-rcnn-tutorial \
   --tpu-only \
   --zone=europe-west4-a
   

   Description des options de commande

   tpu-only

   Ne supprime que le Cloud TPU. La VM reste disponible.

   zone

   Zone contenant le TPU à supprimer.

À ce stade, vous pouvez terminer ce tutoriel et effectuer un nettoyage, ou continuer à explorer l'exécution du modèle sur des pods Cloud TPU.

Mettre à l'échelle votre modèle avec les pods Cloud TPU

Important : Vous pouvez effectuer le scaling de votre modèle avec une configuration de VM TPU ou de nœud TPU. Les deux architectures de VM sont décrites dans la section Architecture du système.

L'entraînement de votre modèle sur des pods {product_name_short}} peut nécessiter des modifications dans votre script d'entraînement. Pour en savoir plus, consultez la section Entraînement sur les pods TPU.

Entraînement avec un pod TPU

Important : Si vous avez déjà configuré un projet Cloud TPU, un compte de service, un bucket de stockage et un ensemble de données pour l'entraînement sur un seul appareil, vous pouvez passer à l'étape Configurer et lancer des ressources TPU.

1. Ouvrez une fenêtre Cloud Shell.

   Ouvrir Cloud Shell

2. Créez une variable pour l'ID de votre projet.

   export PROJECT_ID=project-id
   

3. Configurez l'interface de ligne de commande Google Cloud pour utiliser le projet dans lequel vous souhaitez créer Cloud TPU.

   gcloud config set project ${PROJECT_ID}
   

   La première fois que vous exécutez cette commande dans une nouvelle VM Cloud Shell, une page Authorize Cloud Shell s'affiche. Cliquez sur Authorize en bas de la page pour permettre à gcloud d'effectuer des appels d'API GCP avec vos identifiants.

4. Créez un compte de service pour le projet Cloud TPU.

   Les comptes de service permettent au service Cloud TPU d'accéder à d'autres services Google Cloud Platform.

   gcloud beta services identity create --service tpu.googleapis.com --project $PROJECT_ID
   

   La commande renvoie un compte de service Cloud TPU au format suivant :

   [e-mail]
   

5. Si vous avez déjà préparé l'ensemble de données COCO et l'avez déplacé vers votre bucket de stockage, vous pouvez le réutiliser pour l'entraînement sur pod. Si vous n'avez pas encore préparé l'ensemble de données COCO, préparez-le maintenant et revenez ici pour configurer l'entraînement sur pod.

6. Lancer un pod Cloud TPU

   Ce tutoriel spécifie un pod v3-32. Pour connaître les autres options de pod, consultez la page Types de TPU disponibles.

   VM TPU

   $ gcloud alpha compute tpus tpu-vm create mask-rcnn-tutorial \
   --zone=europe-west4-a \
   --accelerator-type=v3-32 \
   --version=tpu-vm-tf-2.9.1-pod
   

   Description des options de commande

   zone

   La zone dans laquelle vous prévoyez de créer votre Cloud TPU.

   accelerator-type

   Type du Cloud TPU à créer.

   version

   Version du logiciel Cloud TPU.

   Remarque : La première fois que vous exécutez gcloud sur un projet, des tâches de démarrage telles que la propagation de clé SSH et l'activation de l'API prennent environ cinq minutes.

   Nœud TPU

   (vm)$ gcloud compute tpus execution-groups create \
   --zone=europe-west4-a \
   --name=mask-rcnn-tutorial \
   --accelerator-type=v3-32  \
   --tf-version=2.9.1
   

   Description des options de commande

   zone

   La zone dans laquelle vous prévoyez de créer votre Cloud TPU.

   tpu-only

   Crée uniquement le Cloud TPU. Par défaut, la commande gcloud compute tpus execution-groups crée à la fois une VM et un Cloud TPU.

   accelerator-type

   Type du Cloud TPU à créer.

   tf-version

   Version de TensorFlow gcloud installée sur la VM.

7. Si vous n'êtes pas automatiquement connecté à l'instance Compute Engine, connectez-vous en exécutant la commande ssh suivante. Lorsque vous êtes connecté à la VM, votre invite d'interface système passe de username@vm-name à username@projectname :

   VM TPU

   gcloud alpha compute tpus tpu-vm ssh mask-rcnn-tutorial --zone=europe-west4-a
   

   Nœud TPU

   gcloud compute ssh mask-rcnn-tutorial --zone=europe-west4-a
   

   Point clé : À partir de ce point, le préfixe (vm) $ signifie que vous devez exécuter la commande sur l'instance de VM Compute Engine.

8. Installez la configuration requise pour TensorFlow.

   La commande à utiliser varie selon que vous utilisez des VM TPU ou des nœuds TPU.

   VM TPU

   (vm)$ pip3 install -r /usr/share/tpu/models/official/requirements.txt 

   Nœud TPU

   (vm)$ pip3 install --user -r /usr/share/models/official/requirements.txt
   

9. Le script d'entraînement nécessite un package supplémentaire. Installez-le maintenant :

   (vm)$ pip3 install --user tensorflow-model-optimization>=0.1.3
   

10. Définissez la variable de nom Cloud TPU.

    (vm)$ export TPU_NAME=mask-rcnn-tutorial
    

11. Configurez les variables d'environnement suivantes en remplaçant bucket-name par le nom de votre bucket Cloud Storage :

    (vm)$ export STORAGE_BUCKET=gs://bucket-name
    

12. Ajoutez les variables d'environnement requises supplémentaires :

    (vm)$ export RESNET_CHECKPOINT=gs://cloud-tpu-checkpoints/retinanet/resnet50-checkpoint-2018-02-07
    (vm)$ export DATA_DIR=${STORAGE_BUCKET}/coco
    (vm)$ export TRAIN_FILE_PATTERN=${DATA_DIR}/train-*
    (vm)$ export EVAL_FILE_PATTERN=${DATA_DIR}/val-*
    (vm)$ export VAL_JSON_FILE=${DATA_DIR}/instances_val2017.json
    (vm)$ export MODEL_DIR=${STORAGE_BUCKET}/mask-rcnn-pod
    

13. Définissez la variable d'environnement PYTHONPATH :

    VM TPU

    (vm)$ export PYTHONPATH="/usr/share/tpu/models:${PYTHONPATH}"
    (vm)$ export TPU_LOAD_LIBRARY=0
    

    Nœud TPU

    (vm)$ export PYTHONPATH="${PYTHONPATH}:/usr/share/models"
    

14. Accédez au répertoire où le modèle est stocké :

    VM TPU

    (vm)$ cd /usr/share/tpu/models/official/vision

    Nœud TPU

    (vm)$ cd /usr/share/models/official/legacy/detection

15. Entraîner le modèle

    Cette procédure permet d'entraîner le modèle sur l'ensemble de données COCO en dix étapes d'entraînement. Cet entraînement prend environ 10 minutes sur un Cloud TPU v3-32.

    Remarque : Une fois l'entraînement lancé, vous pouvez vérifier qu'il est en cours d'exécution en surveillant votre activité TPU dans la console Cloud TPU. Dans Compute Engine > TPU, cliquez sur l'entrée TPU. Une page contenant les détails de votre configuration TPU et un lien vers MONITORING s'affiche. Cliquez sur MONITORING pour afficher l'activité TPU actuelle.

    VM TPU

    (vm)$ python3 train.py \
    --tpu=${TPU_NAME} \
    --experiment=maskrcnn_resnetfpn_coco \
    --mode=train_and_eval \
    --config_file=configs/experiments/maskrcnn/r50fpn_640_coco_scratch_tpu4x4.yaml \
    --model_dir=${MODEL_DIR} \
    --params_override="task.train_data.input_path=${TRAIN_FILE_PATTERN},task.validation_data.input_path=${EVAL_FILE_PATTERN},task.annotation_file=${VAL_JSON_FILE},runtime.distribution_strategy=tpu,trainer.train_steps=10,trainer.validation_steps=10,task.train_data.global_batch_size=256,task.validation_data.global_batch_size=256" 

    Description des options de commande

    tpu

    Nom de votre TPU.

    model_dir

    Spécifie le répertoire dans lequel les points de contrôle et les résumés sont stockés lors de l'entraînement du modèle. Si ce dossier est absent, le programme le crée. Lorsque vous utilisez Cloud TPU, le model_dir doit être un chemin Cloud Storage (gs://...). Vous pouvez réutiliser un dossier existant pour charger les données de point de contrôle actuelles et stocker des points de contrôle supplémentaires tant que les précédents ont été créés avec un Cloud TPU de la même taille et la même version de Tensorflow.

    params_override

    Chaîne JSON qui remplace les paramètres de script par défaut.

    Nœud TPU

    (vm)$ python3 main.py \
    --strategy_type=tpu \
    --tpu=${TPU_NAME} \
    --model_dir=${MODEL_DIR} \
    --mode=train \
    --model=mask_rcnn \
    --params_override="{train: { batch_size: 128, iterations_per_loop: 500, total_steps: 20, learning_rate: {'learning_rate_levels': [0.008, 0.0008], 'learning_rate_steps': [10000, 13000] }, checkpoint: { path: ${RESNET_CHECKPOINT}, prefix: resnet50/ }, train_file_pattern: ${TRAIN_FILE_PATTERN} }, eval: { val_json_file: ${VAL_JSON_FILE}, eval_file_pattern: ${EVAL_FILE_PATTERN}} }"

    Description des options de commande

    tpu

    Nom de votre TPU.

    model_dir

    Spécifie le répertoire dans lequel les points de contrôle et les résumés sont stockés lors de l'entraînement du modèle. Si ce dossier est absent, le programme le crée. Lorsque vous utilisez Cloud TPU, le model_dir doit être un chemin Cloud Storage (gs://...). Vous pouvez réutiliser un dossier existant pour charger les données de point de contrôle actuelles et stocker des points de contrôle supplémentaires tant que les précédents ont été créés avec un Cloud TPU de la même taille et la même version de Tensorflow.

    params_override

    Chaîne JSON qui remplace les paramètres de script par défaut.

Une fois l'entraînement terminé, un message semblable au suivant s'affiche :

 I0706 19:47:16.108213 139955064548416 controller.py:457] train | step: 10 | steps/sec:    0.1 | output:
    {'frcnn_box_loss': 0.05632668,
     'frcnn_cls_loss': 1.3012192,
     'learning_rate': 0.008266499,
     'mask_loss': 1.2371812,
     'model_loss': 2.9746659,
     'rpn_box_loss': 0.08227444,
     'rpn_score_loss': 0.2976642,
     'total_loss': 4.493513,
     'training_loss': 4.493513}
train | step:     10 | steps/sec:    0.1 | output:
    {'frcnn_box_loss': 0.05632668,
     'frcnn_cls_loss': 1.3012192,
     'learning_rate': 0.008266499,
     'mask_loss': 1.2371812,
     'model_loss': 2.9746659,
     'rpn_box_loss': 0.08227444,
     'rpn_score_loss': 0.2976642,
     'total_loss': 4.493513,
     'training_loss': 4.493513}
 

Effectuer un nettoyage

Pour éviter que les ressources utilisées lors de ce tutoriel soient facturées sur votre compte Google Cloud, supprimez le projet contenant les ressources, ou conservez le projet et supprimez les ressources individuelles.

Après l'exécution de l'entraînement, supprimez la VM TPU et votre bucket de stockage.

1. Déconnectez-vous de l'instance Compute Engine, si vous ne l'avez pas déjà fait :

   (vm)$ exit
   

   Votre invite devrait maintenant être username@projectname, indiquant que vous êtes dans Cloud Shell.

2. Supprimez vos ressources Cloud TPU et Compute Engine. La commande à utiliser pour supprimer vos ressources varie selon que vous utilisez des VM TPU ou des nœuds TPU. Pour en savoir plus, consultez la page Architecture du système.

   VM TPU

   $ gcloud alpha compute tpus tpu-vm delete mask-rcnn-tutorial \
   --zone=europe-west4-a
   

   Nœud TPU

   $ gcloud compute tpus execution-groups delete mask-rcnn-tutorial \
   --zone=europe-west4-a
   

3. Vérifiez que les ressources ont été supprimées en exécutant la commande gcloud compute tpus execution-groups list. La suppression peut prendre plusieurs minutes. Le résultat de la commande suivante ne doit inclure aucune des ressources TPU créées dans ce tutoriel :

   $ gcloud compute tpus execution-groups list --zone=europe-west4-a
   

4. Exécutez gsutil comme indiqué, en remplaçant bucket-name par le nom du bucket Cloud Storage que vous avez créé pour ce tutoriel :

   $ gsutil rm -r gs://bucket-name
   

Étapes suivantes

Les tutoriels TensorFlow Cloud TPU permettent généralement d'entraîner le modèle à l'aide d'un exemple d'ensemble de données. Les résultats de cet entraînement ne sont pas utilisables pour l'inférence. Pour utiliser un modèle d'inférence, vous pouvez entraîner les données à partir d'un ensemble de données public ou de votre propre ensemble de données. Les modèles TensorFlow entraînés sur des Cloud TPU nécessitent généralement des ensembles de données au format TFRecord.

Vous pouvez utiliser l'exemple d'outil de conversion d'ensemble de données pour convertir un ensemble de données de classification d'images au format TFRecord. Si vous n'utilisez pas de modèle de classification d'images, vous devez convertir vous-même votre ensemble de données au format TFRecord. Pour en savoir plus, consultez la page TFRecord et tf.Example.

Réglages d'hyperparamètres

Pour améliorer les performances du modèle sur votre ensemble de données, vous pouvez régler ses hyperparamètres. Vous trouverez des informations sur les hyperparamètres communs à tous les modèles compatibles avec des TPU sur GitHub. Des informations sur les hyperparamètres spécifiques aux modèles sont disponibles dans le code source de chaque modèle. Pour en savoir plus sur ces réglages, consultez les pages Présentation des réglages d'hyperparamètres, Utiliser le service de réglage d'hyperparamètres et Régler les hyperparamètres.

Inférence

Une fois votre modèle entraîné, vous pouvez l'utiliser pour l'inférence (également appelée prédiction). AI Platform est une solution cloud permettant de développer, d'entraîner et de déployer des modèles de machine learning. Une fois un modèle déployé, vous pouvez utiliser le service AI Platform Prediction.

• Découvrez les outils TPU dans TensorBoard.