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計算機視覺研究院專欄
作者：Edison_G
最近，天才黑客 George Hotz 開源了一個小型深度學習框架 tinygrad，兼具 PyTorch 和 micrograd 的功能。tinygrad 的代碼數(shù)量不到 1000 行，目前該項目獲得了 GitHub 1400 星。
在深度學習時代，谷歌、Facebook、百度等科技巨頭開源了多款框架來幫助開發(fā)者更輕松地學習、構(gòu)建和訓練不同類型的神經(jīng)網(wǎng)絡。而這些大公司也花費了很大的精力來維護 TensorFlow、PyTorch 這樣龐大的深度學習框架。除了這類主流框架之外，開發(fā)者們也會開源一些小而精的框架或者庫。比如今年 4 月份，特斯拉人工智能部門主管 Andrej Karpathy 開源了其編寫的微型 autograd 引擎 micrograd，該引擎還用 50 行代碼實現(xiàn)了一個類 PyTorch api 的神經(jīng)網(wǎng)絡庫。目前，micrograd 項目的 GitHub star 量達到 1200 星。不久前，天才黑客 George Hotz（喬治 · 霍茲）開源了一個小型 Autograd Tensor 庫 tinygrad，它介于 PyTorch 和 micrograd 之間，能夠滿足做深度學習的大部分要求。上線不到一個月，該項目在 GitHub 上已經(jīng)獲得 1400 星。
根據(jù) GitHub 內(nèi)容，下文對 tinygrad 的安裝與使用做了簡要介紹。感興趣的同學也可通過 George Hotz 的 YouTube 視頻進行學習。
視頻地址：https://www.youtube.com/channel/UCwgKmJM4ZJQRJ-U5NjvR2dg
tinygrad 的安裝與使用
「tinygrad 可能不是最好的深度學習框架，但它確實是深度學習框架。」
George 在項目中保證，tinygrad 代碼量會永遠小于 1000 行。
安裝
tinygrad 的安裝過程非常簡單，只需使用以下命令：
pip3 install tinygrad --upgrade
示例
安裝好 tinygrad 之后，就可以進行示例運行，代碼如下：
from tinygrad.tensor import Tensorx = Tensor.eye(3)y = Tensor([[2.0,0,-2.0]])z = y.matmul(x).sumz.backwardprint(x.grad) # dz/dxprint(y.grad) # dz/dy
使用 torch 的代碼如下：
import torchx = torch.eye(3, requires_grad=True)y = torch.tensor([[2.0,0,-2.0]], requires_grad=True)z = y.matmul(x).sumz.backwardprint(x.grad) # dz/dxprint(y.grad) # dz/dy
滿足對神經(jīng)網(wǎng)絡的需求
一個不錯的autograd張量庫可以滿足你對神經(jīng)網(wǎng)絡 90％的需求。從 tinygrad.optim 添加優(yōu)化器（SGD、RMSprop、Adam），再編寫一些 minibatching 樣板代碼，就可以實現(xiàn)你的需求。
示例如下：
from tinygrad.tensor import Tensorimport tinygrad.optim as optimfrom tinygrad.utils import layer_init_uniformclass TinyBobNet: def __init__(self): self.l1 = Tensor(layer_init_uniform(784, 128)) self.l2 = Tensor(layer_init_uniform(128, 10)) def forward(self, x): return x.dot(self.l1).relu.dot(self.l2).logsoftmaxmodel = TinyBobNetoptim = optim.SGD([model.l1, model.l2], lr=0.001)# ... and complete like pytorch, with (x,y) dataout = model.forward(x)loss = out.mul(y).meanloss.backwardoptim.step
支持 GPU
tinygrad 通過 PyOpenCL 支持 GPU。但后向傳播暫時無法支持所有 ops。
from tinygrad.tensor import Tensor(Tensor.ones(4,4).cuda Tensor.ones(4,4).cuda).cpu
ImageNet inference
「麻雀雖小，五臟俱全?！箃inygrad 還能夠支持 full EfficientNet，輸入一張圖像，即可得到其類別。
ipython3 examples/efficientnet.py https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Chicken.jpg
如果你安裝了 webcam 和 cv2，則可以使用以下代碼：
ipython3 examples/efficientnet.py webcam
注意：如果你想加速運行，設置 GPU=1。
測試
運行以下代碼可執(zhí)行測試：
python -m pytest
此外，喬治 · 霍茲還計劃添加語言模型、檢測模型，進一步減少代碼量、提升速度等。
TODO
-
Train an EfficientNet on ImageNet
Make broadcasting work on the backward pass (simple please)
EfficientNet backward pass
Tensors on GPU (a few more backward)
Add a language model. BERT?
Add a detection model. EfficientDet?
Reduce code
Increase speed
Add features
／End.
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