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AI 研習(xí)社消息，相信大家對(duì)于「深度學(xué)習(xí)教父」Geoffery Hinton 在去年年底發(fā)表的膠囊網(wǎng)絡(luò)還記憶猶新，在論文 Dynamic Routing between Capsules 中，Hinton 團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了避免網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雜亂無章，他們提出把關(guān)注同一個(gè)類別或者同一個(gè)屬性的神經(jīng)元打包集合在一起，好像膠囊一樣。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)，這些膠囊間的通路形成稀疏激活的樹狀結(jié)構(gòu)（整個(gè)樹中只有部分路徑上的膠囊被激活）。這樣一來，Capsule 也就具有更好的解釋性。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上，CapsNet 在數(shù)字識(shí)別和健壯性上都取得了不錯(cuò)的效果。詳情可以參見 終于盼來了Hinton的Capsule新論文，它能開啟深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新時(shí)代嗎？

日前，該論文的第一作者 Sara Sabour 在 GitHub 上公布了論文代碼，大家可以馬上動(dòng)手實(shí)踐起來。雷鋒網(wǎng) AI 研習(xí)社將教程編譯整理如下：

所需配置：

• TensorFlow(點(diǎn)擊 http://www.tensorflow.org 進(jìn)行安裝或升級(jí))

• NumPy (詳情點(diǎn)擊 http://www.numpy.org/ )

• GPU

執(zhí)行 test 程序，來驗(yàn)證安裝是否正確，諸如：

python layers_test.py 

快速 MNIST 測試：

• 下載并提取 MNIST tfrecord 到 $DATA_DIR/ 下：

  https://storage.googleapis.com/capsule_toronto/mnist_data.tar.gz

• 下載并提取 MNIST 模型 checkpoint 到 $CKPT_DIR 下：

  https://storage.googleapis.com/capsule_toronto/mnist_checkpoints.tar.gz

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR/mnist_data/ --train=false \ --summary_dir=/tmp/ --checkpoint=$CKPT_DIR/mnist_checkpoint/model.ckpt-1 

快速 CIFAR10 ensemble 測試：

• 下載并提取 cifar10 二進(jìn)制文件到 $DATA_DIR/ 下：

  https://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar.html

• 下載并提取 cifar10 模型 checkpoint 到 $CKPT_DIR 下：

  https://storage.googleapis.com/capsule_toronto/cifar_checkpoints.tar.gz

• 將目錄（$DATA_DIR）作為 data_dir 來傳遞：

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR --train=false --dataset=cifar10 \ --hparams_override=num_prime_capsules=64,padding=SAME,leaky=true,remake=false \ --summary_dir=/tmp/ --checkpoint=$CKPT_DIR/cifar/cifar{}/model.ckpt-600000 \ --num_trials=7 

CIFAR10 訓(xùn)練指令：

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR --dataset=cifar10 --max_steps=600000\ --hparams_override=num_prime_capsules=64,padding=SAME,leaky=true,remake=false \ --summary_dir=/tmp/ 

MNIST full 訓(xùn)練指令：

• 也可以執(zhí)行--validate=true as well 在訓(xùn)練-測試集上訓(xùn)練

• 執(zhí)行 --num_gpus=NUM_GPUS 在多塊GPU上訓(xùn)練

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR/mnist_data/ --max_steps=300000\ --summary_dir=/tmp/attempt0/ 

MNIST baseline 訓(xùn)練指令：

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR/mnist_data/ --max_steps=300000\ --summary_dir=/tmp/attempt1/ --model=baseline 

To test on validation during training of the above model:

訓(xùn)練如上模型時(shí)，在驗(yàn)證集上進(jìn)行測試（記住，在訓(xùn)練過程中會(huì)持續(xù)執(zhí)行指令）：

• 在訓(xùn)練時(shí)執(zhí)行 --validate=true 也一樣

• 可能需要兩塊 GPU，一塊用于訓(xùn)練集，一塊用于驗(yàn)證集

• 如果所有的測試都在一臺(tái)機(jī)器上，你需要對(duì)訓(xùn)練集、驗(yàn)證集的測試中限制 RAM 消耗。如果不這樣，TensorFlow 會(huì)在一開始占用所有的 RAM，這樣就不能執(zhí)行其他工作了

python experiment.py --data_dir=$DATA_DIR/mnist_data/ --max_steps=300000\ --summary_dir=/tmp/attempt0/ --train=false --validate=true

大家可以通過 --num_targets=2 和 --data_dir=$DATA_DIR/multitest_6shifted_mnist.tfrecords@10 在 MultiMNIST 上進(jìn)行測試或訓(xùn)練，生成 multiMNIST/MNIST 記錄的代碼在 input_data/mnist/mnist_shift.py 目錄下。

multiMNIST 測試代碼：

python mnist_shift.py --data_dir=$DATA_DIR/mnist_data/ --split=test --shift=6  --pad=4 --num_pairs=1000 --max_shard=100000 --multi_targets=true 

可以通過 --shift=6 --pad=6 來構(gòu)造 affNIST expanded_mnist

論文地址： https://arxiv.org/pdf/1710.09829.pdf

GitHub 地址： https://github.com/Sarasra/models/tree/master/research/capsules