基于Theano的DL的开源小框架：Dragon

Link：https://github.com/neopenx/Dragon 

起因

最近看了Hinton的Dropout，发现原来的乱代码只能在Softmax层前面加Dropout。索性把整个Theano封装了一遍了。

瞄了几眼Github上的Theano的另外一个封装Keras，然后按照自己风格手写了（看别人源码头疼）

Theano目前真是日薄西山了。Bengio做出了之后就不管了。直接去搞Pylearn2了

关键是Pylearn2还没有Caffe友好，CVPR15上，Caffe还展开了铺天盖地的宣传攻势。

尽管Github上各路大神各种Fork，但是最大问题是，CUDA部分根本没人能写。

由于Theano的工作方式类似函数式语言，像个黑盒子，留给User的空间也只有矩阵运算。

For循环之类的逻辑语句，就得重写CUDA。

特别是在CNN上，很多都是2012年后提出的非常重要的改善，不知道为什么不写了：

• Avg Pooling

• Overlapping Pooling

• Pooling with Padding

• Local Connected Layer

• Convolution with Maxout

• Convolution with Padding

所以，目前除了Bengio组自己搞的Pylearn2外，大部分Theano的封装项目看起来都差不多。就是把教程封装一下。

目前的实现

1. Layer

• DataLayer

• SoftmaxLayer

• FullyConnectedLayer

• ConvolutionLayer

• PoolingLayer(MAX)

• AutoEncodeLayer(Denoising)

• DropoutLayer

2. Alogorithm

• Mini_Batch

• Pre_Training

3. Activation

• Logistic

• Tanh

• ReLu

• Softplus

4. Weight_Init

• Xavier(Logistic&Tanh)

• Gaussian (Zero Mean)

数据处理

1.1 数据制作

在 data.process 下的 build_data(filename="data.pkl"):

这是个对二进制bin文件转换成python的pkl函数：

bin格式数据排布参照cifar10：http://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar.html

第一字节为label，后面每个字节代表一个pixel。

同时，参照了Caffe中强制计算mean的做法，顺带计算出了mean.pkl

1.2 数据输入

在 data.process 下的 loadData():

采用Theano的DL教学中的标准格式：

trainSet_X,trainSet_Y=sharedDataSet(trainSet)
vaildSet_X,vaildSet_Y=sharedDataSet(vaildSet)
dataSet=[(trainSet_X,trainSet_Y),(vaildSet_X,vaildSet_Y)]

不过默认还读取了mean.pkl

样例

1. Cifar10_CNN

from layer.core import *
from algorithm.SGD import Mini_Batch
from data.process import loadData
from layer.model import Model
if __name__ == '__main__':
    dataSet=loadData()
    cifar=Model(batch_size=100,lr=0.001,dataSet=dataSet,weight_decay=0.004)
    neure=[32,32,64,64]
    batch_size=100
    cifar.add(DataLayer(batch_size,(32,32,3)))
    cifar.add(ConvolutionLayer((batch_size,3,32,32),(neure[0],3,3,3),'relu','Gaussian',0.0001))
    cifar.add(PoolingLayer())
    cifar.add(ConvolutionLayer((batch_size,neure[0],15,15),(neure[1],neure[0],4,4),'relu','Gaussian',0.01))
    cifar.add(PoolingLayer())
    cifar.add(ConvolutionLayer((batch_size,neure[1],6,6),(neure[2],neure[1],5,5),'relu','Gaussian',0.01))
    cifar.add(PoolingLayer())
    cifar.add(FullyConnectedLayer(neure[2]*1*1,neure[3],'relu','Gaussian',0.1))
    cifar.add(DropoutLayer(0.5))
    cifar.add(SoftmaxLayer(neure[3],5,'Gaussian',0.1))
    cifar.build_train_fn()
    cifar.build_vaild_fn()
    algorithm=Mini_Batch(model=cifar,n_epochs=100,load_param='cnn_params.pkl',save_param='cnn_params.pkl')
    algorithm.run()
    

2. Cifar10_MLP

from layer.core import *
from algorithm.SGD import Mini_Batch
from data.process import loadData, loadScaleData
from layer.model import Model
if __name__ == '__main__':
    dataSet=loadScaleData('data.pkl')
    cifar=Model(batch_size=100,lr=0.01,dataSet=dataSet,weight_decay=0.0)
    neure=[1000,1000,1000]
    batch_size=100
    cifar.add(DataLayer(batch_size,32*32*3))
    cifar.add(FullyConnectedLayer(32*32*3,neure[0],'relu','Gaussian',0.1))
    cifar.add(DropoutLayer(0.2))
    cifar.add(FullyConnectedLayer(neure[0],neure[1],'relu','Gaussian',0.1))
    cifar.add(DropoutLayer(0.2))
    cifar.add(FullyConnectedLayer(neure[1],neure[2],'relu','Gaussian',0.1))
    cifar.add(DropoutLayer(0.2))     
    cifar.add(SoftmaxLayer(neure[2],10))
    cifar.pretrain()
    cifar.build_train_fn()
    cifar.build_vaild_fn()
    algorithm=Mini_Batch(model=cifar,n_epochs=100,load_param='mlp_params.pkl',save_param='mlp_params.pkl')
    algorithm.run()