Нужна помощь в создании диаграммы архитектуры нейронной сети для этой конкретной сети.

Вопрос или проблема

Полный новичок в машинном обучении, но мне нужно опубликовать статью, это требование курса. Мне нужна помощь. Для этой реализации ResNet50 мне нужна схема архитектуры, которая выглядит так:
введите описание изображения здесь

Вот код:

import torch
import torch.nn as nn

class Block(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, out_channels, identity_downsample=None, stride=1):
        super(Block, self).__init__()
        self.expansion = 4
        self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, padding=0)
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(out_channels)
        self.conv2 = nn.Conv2d(out_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=stride, padding=1)
        self.bn2 = nn.BatchNorm2d(out_channels)
        self.conv3 = nn.Conv2d(out_channels, out_channels * self.expansion, kernel_size=1, stride=1, padding=0)
        self.bn3 = nn.BatchNorm2d(out_channels * self.expansion)
        self.relu = nn.ReLU()
        self.identity_downsample = identity_downsample

    def forward(self, x):
        identity = x

        x = self.conv1(x)
        x = self.bn1(x)
        x = self.relu(x)
        x = self.conv2(x)
        x = self.bn2(x)
        x = self.relu(x)
        x = self.conv3(x)
        x = self.bn3(x)

        if self.identity_downsample is not None:
            identity = self.identity_downsample(identity)

        x += identity
        x = self.relu(x)
        return x

class ResNet(nn.Module):  # [3, 4, 6, 3] для ResNet50
    def __init__(self, block, layers, image_channels, num_classes):
        super(ResNet, self).__init__()
        self.in_channels = 64
        self.conv1 = nn.Conv2d(image_channels, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1)  # Настроить для CIFAR-10
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64)
        self.relu = nn.ReLU()
        self.maxpool = nn.Identity()  # Удалить макспулинг для CIFAR-10

        # Слои ResNet
        self.layer1 = self._make_layer(block, layers[0], out_channels=64, stride=1)
        self.layer2 = self._make_layer(block, layers[1], out_channels=128, stride=2)
        self.layer3 = self._make_layer(block, layers[2], out_channels=256, stride=2)
        self.layer4 = self._make_layer(block, layers[3], out_channels=512, stride=2)

        self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1))
        self.fc = nn.Linear(512 * 4, num_classes)

    def forward(self, x):
        x = self.conv1(x)
        x = self.bn1(x)
        x = self.relu(x)
        x = self.maxpool(x)

        x = self.layer1(x)
        x = self.layer2(x)
        x = self.layer3(x)
        x = self.layer4(x)

        x = self.avgpool(x)
        x = x.view(x.size(0), -1)
        x = self.fc(x)

        return x

    def _make_layer(self, block, num_residual_blocks, out_channels, stride):
        identity_downsample = None
        layers = []

        if stride != 1 or self.in_channels != out_channels * 4:
            identity_downsample = nn.Sequential(
                nn.Conv2d(self.in_channels, out_channels * 4, kernel_size=1, stride=stride),
                nn.BatchNorm2d(out_channels * 4),
            )

        layers.append(block(self.in_channels, out_channels, identity_downsample, stride))
        self.in_channels = out_channels * 4

        for _ in range(num_residual_blocks - 1):
            layers.append(block(self.in_channels, out_channels))

        return nn.Sequential(*layers)

def ResNet50(img_channels=3, num_classes=10):
    return ResNet(Block, [3, 4, 6, 3], img_channels, num_classes)

Пожалуйста, помогите, я полный новичок, это мой первый курс по машинному обучению, у меня нет никаких идей, как это сделать. Было бы здорово, если бы вы могли нарисовать это для меня. Спасибо!

Ответ или решение

Создание архитектурной схемы нейронной сети, такой как ResNet50, является важным этапом в понимании структуры и работы модели. Данная схема помогает визуализировать слои, их взаимосвязи и функциональность. Для построения такой схемы важно учитывать основные компоненты модели и их структуру. Давайте рассмотрим, как можно создать архитектурную диаграмму для вашего кода, следя за стилем и наглядностью.

Шаг 1: Основные компоненты ResNet50

ResNet50 состоит из следующих ключевых элементов:

  1. Входной слой:

    • 3 канала (RGB) — использование для изображений, например, CIFAR-10.
  2. Начальный свёрточный слой:

    • Свёртка с ядром 3×3, 64 фильтра, шаг 1, заполнение 1.
  3. Структура блоков:

    • Блоки Residual с:
      • 1-я свёртка: 1×1, 64 фильтра.
      • 2-я свёртка: 3×3, адаптивный шаг и заполнение 1.
      • 3-я свёртка: 1×1, 256 фильтров (учитывая расширение в 4 раза).
    • Использование функции активации ReLU и нормализации по мини-батчам (Batch Normalization).
  4. Ступенчатая структура:

    • Layer 1: 3 Residual блока (64 канала).
    • Layer 2: 4 Residual блока (128 каналов).
    • Layer 3: 6 Residual блока (256 каналов).
    • Layer 4: 3 Residual блока (512 каналов).
  5. Средний слой и выходной слой:

    • Адаптивное усреднение, последующее преобразование в вектор, и полностью связанный (FC) слой для классификации на 10 классов.

Шаг 2: Создание схемы

Для визуализации всего вышеописанного, мы можем использовать графические инструменты, такие как Microsoft PowerPoint, draw.io, или специализированные программы для построения диаграмм.

Пошаговая инструкция по рисованию диаграммы:

  1. Создайте блок-схему с прямоугольниками для каждого компонента:

    • Входной слой: обозначить "Input (3 channels)".
    • Свёрточный слой: "Conv2D (3×3, 64 filters)".
  2. Добавьте слои слоя:

    • Для каждого слоя ResNet (Layer 1, Layer 2 и т.д.) создайте группы блоков, подписывая количество оставшихся блоков с их параметрами. Например: "3 x Block (64 filters)" для Layer 1.
  3. Связи между слоями:

    • Используйте стрелки, чтобы показать направление потока данных между слоями.
  4. Нормализация и активация:

    • Добавьте в блоки описание активации и нормализации, например, "ReLU + BatchNorm".
  5. Выходной слой:

    • Завершите блок-схему элементом "Fully Connected Layer (Output 10 classes)".

Шаг 3: Пример диаграммы

Ниже представлена текстовая концепция схемы. Для визуального представления используйте графические программы.

Input (3 channels) 
       |
Conv2D (3x3, 64 filters) 
       |
      ReLU
       |
  +--------------+
  |   Layer 1   |<--3 Residual blocks (64 filters)
  +--------------+
       |
  +--------------+
  |   Layer 2   |<--4 Residual blocks (128 filters)
  +--------------+
       |
  +--------------+
  |   Layer 3   |<--6 Residual blocks (256 filters)
  +--------------+
       |
  +--------------+
  |   Layer 4   |<--3 Residual blocks (512 filters)
  +--------------+
       |
Adaptive Avg Pool
       |
    Flatten
       |
Fully Connected Layer (Output 10 classes)

Заключение

Создание архитектурной диаграммы для ResNet50 — важный шаг для понимания ее структуры и функционирования. Используйте описанные шаги и инструкции для создания вашей диаграммы, и не забудьте уделить внимание деталям каждой части.

Если у вас возникнут дополнительные вопросы или вам потребуется дальнейшая помощь, не стесняйтесь обращаться! Удачи с вашей статьёй!

Оцените материал
Добавить комментарий

Капча загружается...