可视化 TensorFlow 图的官方方法是使用 TensorBoard，但有时我只是想在使用 Jupyter 时快速查看一下图。
是否有快速的解决方案，最好是基于 TensorFlow 工具或标准 SciPy 包（如 matplotlib），但如果有必要基于 3rd 方库？
【问题讨论】：
标签： tensorflow jupyter graph-visualization tensorboard
这是我在某个时候从 Alex Mordvintsev 深梦notebook 中复制的一个食谱
from IPython.display import clear_output, Image, display, HTML
import numpy as np
def strip_consts(graph_def, max_const_size=32):
"""Strip large constant values from graph_def."""
strip_def = tf.GraphDef()
for n0 in graph_def.node:
n = strip_def.node.add()
n.MergeFrom(n0)
if n.op == 'Const':
tensor = n.attr['value'].tensor
size = len(tensor.tensor_content)
if size > max_const_size:
tensor.tensor_content = "<stripped %d bytes>"%size
return strip_def
def show_graph(graph_def, max_const_size=32):
"""Visualize TensorFlow graph."""
if hasattr(graph_def, 'as_graph_def'):
graph_def = graph_def.as_graph_def()
strip_def = strip_consts(graph_def, max_const_size=max_const_size)
code = """
<script>
function load() {{
document.getElementById("{id}").pbtxt = {data};
}}
</script>
<link rel="import" href="https://tensorboard.appspot.com/tf-graph-basic.build.html" onload=load()>
<div style="height:600px">
<tf-graph-basic id="{id}"></tf-graph-basic>
</div>
""".format(data=repr(str(strip_def)), id='graph'+str(np.random.rand()))
iframe = """
<iframe seamless style="width:1200px;height:620px;border:0" srcdoc="{}"></iframe>
""".format(code.replace('"', '"'))
display(HTML(iframe))
然后可视化当前图表
show_graph(tf.get_default_graph().as_graph_def())
如果你的图表保存为 pbtxt，你可以这样做
gdef = tf.GraphDef()
from google.protobuf import text_format
text_format.Merge(open("tf_persistent.pbtxt").read(), gdef)
show_graph(gdef)
你会看到这样的东西
【讨论】：
我写了一个简单的助手，它从 jupyter notebook 启动一个张量板。只需在笔记本顶部的某处添加此功能
def TB(cleanup=False):
import webbrowser
webbrowser.open('http://127.0.1.1:6006')
!tensorboard --logdir="logs"
if cleanup:
!rm -R logs/
然后在生成摘要时运行它TB()。它不是在同一个 jupyter 窗口中打开图表，而是：
完成探索后，只需单击选项卡，然后停止中断内核。如果你想清理你的日志目录，运行后，只需运行TB(1)
【讨论】：
这种可视化的 Tensorboard/iframe 免费版本，可以承认很快就会变得混乱
import pydot
from itertools import chain
def tf_graph_to_dot(in_graph):
dot = pydot.Dot()
dot.set('rankdir', 'LR')
dot.set('concentrate', True)
dot.set_node_defaults(shape='record')
all_ops = in_graph.get_operations()
all_tens_dict = {k: i for i,k in enumerate(set(chain(*[c_op.outputs for c_op in all_ops])))}
for c_node in all_tens_dict.keys():
node = pydot.Node(c_node.name)#, label=label)
dot.add_node(node)
for c_op in all_ops:
for c_output in c_op.outputs:
for c_input in c_op.inputs:
dot.add_edge(pydot.Edge(c_input.name, c_output.name))
return dot
后面可以跟
from IPython.display import SVG
# Define model
tf_graph_to_dot(graph).write_svg('simple_tf.svg')
SVG('simple_tf.svg')
【讨论】：
for c_node in all_tens_dict.keys() 循环的元素多于最终图中的节点。
我为张量板集成编写了一个 Jupyter 扩展。它可以：
【讨论】：
代码
def tb(logdir="logs", port=6006, open_tab=True, sleep=2):
import subprocess
proc = subprocess.Popen(
"tensorboard --logdir={0} --port={1}".format(logdir, port), shell=True)
if open_tab:
import time
time.sleep(sleep)
import webbrowser
webbrowser.open("http://127.0.0.1:{}/".format(port))
return proc
用法
tb() # Starts a TensorBoard server on the logs directory, on port 6006
# and opens a new tab in your browser to use it.
tb("logs2", 6007) # Starts a second server on the logs2 directory, on port 6007,
# and opens a new tab to use it.
启动服务器不会阻止 Jupyter（除了 2 秒以确保服务器在打开选项卡之前有时间启动）。当您中断内核时，所有 TensorBoard 服务器都将停止。
高级用法
如果您想要更多控制权，您可以像这样以编程方式终止服务器：
server1 = tb()
server2 = tb("logs2", 6007)
# and later...
server1.kill() # stops the first server
server2.kill() # stops the second server
如果您不想打开新标签页，可以设置open_tab=False。如果 2 秒在您的系统上过多或不够，您还可以将 sleep 设置为其他值。
如果您希望在 TensorBoard 运行时暂停 Jupyter，那么您可以调用任何服务器的 wait() 方法。这将阻止 Jupyter，直到您中断内核，这将停止此服务器和所有其他服务器。
server1.wait()
先决条件
此解决方案假定您已安装 TensorBoard（例如，使用 pip install tensorboard）并且它在您启动 Jupyter 的环境中可用。
致谢
这个答案的灵感来自@SalvadorDali 的答案。他的解决方案既好又简单，但我希望能够在不阻塞 Jupyter 的情况下启动多个 tensorboard 实例。另外，我不喜欢删除日志目录。相反，我在根日志目录上启动 tensorboard，每个 TensorFlow 运行日志都在不同的子目录中。
【讨论】：
TensorBoard Visualize Nodes - Architecture Graph
<img src="https://www.tensorflow.org/images/graph_vis_animation.gif" width=1300 height=680>【讨论】：
TensorFlow 2.0 现在支持TensorBoardinJupyter通过魔术命令（例如%tensorboard --logdir logs/train）。这是教程和示例的link。
[编辑 1、2]
正如@MiniQuark 在评论中提到的，我们需要先加载扩展（%load_ext tensorboard.notebook）。
以下是使用图形模式、@tf.function和tf.keras（在tensorflow==2.0.0-alpha0中）的使用示例：
tf.compat.v1.disable_eager_execution()）%load_ext tensorboard.notebook
import tensorflow as tf
tf.compat.v1.disable_eager_execution()
from tensorflow.python.ops.array_ops import placeholder
from tensorflow.python.training.gradient_descent import GradientDescentOptimizer
from tensorflow.python.summary.writer.writer import FileWriter
with tf.name_scope('inputs'):
x = placeholder(tf.float32, shape=[None, 2], name='x')
y = placeholder(tf.int32, shape=[None], name='y')
with tf.name_scope('logits'):
layer = tf.keras.layers.Dense(units=2)
logits = layer(x)
with tf.name_scope('loss'):
xentropy = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y, logits=logits)
loss_op = tf.reduce_mean(xentropy)
with tf.name_scope('optimizer'):
optimizer = GradientDescentOptimizer(0.01)
train_op = optimizer.minimize(loss_op)
FileWriter('logs/train', graph=train_op.graph).close()
%tensorboard --logdir logs/train
@tf.function 装饰器进行前后传递并且不禁用急切执行：%load_ext tensorboard.notebook
import tensorflow as tf
import numpy as np
logdir = 'logs/'
writer = tf.summary.create_file_writer(logdir)
tf.summary.trace_on(graph=True, profiler=True)
@tf.function
def forward_and_backward(x, y, w, b, lr=tf.constant(0.01)):
with tf.name_scope('logits'):
logits = tf.matmul(x, w) + b
with tf.name_scope('loss'):
loss_fn = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(
labels=y, logits=logits)
reduced = tf.reduce_sum(loss_fn)
with tf.name_scope('optimizer'):
grads = tf.gradients(reduced, [w, b])
_ = [x.assign(x - g*lr) for g, x in zip(grads, [w, b])]
return reduced
# inputs
x = tf.convert_to_tensor(np.ones([1, 2]), dtype=tf.float32)
y = tf.convert_to_tensor(np.array([1]))
# params
w = tf.Variable(tf.random.normal([2, 2]), dtype=tf.float32)
b = tf.Variable(tf.zeros([1, 2]), dtype=tf.float32)
loss_val = forward_and_backward(x, y, w, b)
with writer.as_default():
tf.summary.trace_export(
name='NN',
step=0,
profiler_outdir=logdir)
%tensorboard --logdir logs/
tf.keras API：%load_ext tensorboard.notebook
import tensorflow as tf
import numpy as np
x_train = [np.ones((1, 2))]
y_train = [np.ones(1)]
model = tf.keras.models.Sequential([tf.keras.layers.Dense(2, input_shape=(2, ))])
model.compile(
optimizer='sgd',
loss='sparse_categorical_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
logdir = "logs/"
tensorboard_callback = tf.keras.callbacks.TensorBoard(log_dir=logdir)
model.fit(x_train,
y_train,
batch_size=1,
epochs=1,
callbacks=[tensorboard_callback])
%tensorboard --logdir logs/
这些示例将在单元格下方生成如下内容：
【讨论】：
TF 2.x 的另一个快速选项是通过plot_model() 函数。它已经内置到更新版本的 TF 实用程序中。例如：
import tensorflow
from tensorflow.keras.utils import plot_model
plot_model(model, to_file=('output_filename.png'))
这个功能很好，因为您可以让它显示图层名称，以高 DPI 输出，将其配置为水平绘图，以及任何其他选项。这是该函数的文档：https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/keras/utils/plot_model
即使对于大型模型，绘图也非常快，即使对于具有多个进出连接的复杂模型也能很好地工作。
【讨论】：