Introducció
En aquest mòdul, tindràs l'oportunitat de crear el teu propi projecte personalitzat utilitzant PyTorch. Aquest projecte et permetrà aplicar tots els coneixements adquirits al llarg del curs i desenvolupar una solució a un problema que t'interessi. El projecte personalitzat és una excel·lent manera de consolidar els teus coneixements i demostrar les teves habilitats en PyTorch.
Passos per Desenvolupar el Projecte
- Definició del Problema
El primer pas és definir clarament el problema que vols resoldre. Això pot incloure:
- Tipus de problema: Classificació, regressió, detecció d'objectes, segmentació d'imatges, etc.
- Dades: Quines dades necessites? On les pots obtenir?
- Objectiu: Què esperes aconseguir amb el teu model?
- Recopilació i Preparació de Dades
Un cop definit el problema, necessitaràs recopilar i preparar les dades. Això pot incloure:
- Recopilació de dades: Descarregar datasets públics, recollir dades pròpies, etc.
- Preprocessament de dades: Neteja de dades, normalització, augmentació de dades, etc.
- Construcció del Model
Ara és el moment de construir el teu model. Això inclou:
- Selecció del tipus de model: Xarxa neuronal simple, CNN, RNN, etc.
- Definició de l'arquitectura: Nombre de capes, tipus de capes, funcions d'activació, etc.
- Inicialització del model: Escriure el codi per definir el model en PyTorch.
- Entrenament del Model
Amb el model definit, pots procedir a entrenar-lo. Això inclou:
- Definició de la funció de pèrdua: MSE, Cross-Entropy, etc.
- Selecció de l'optimitzador: SGD, Adam, etc.
- Bucle d'entrenament: Escriure el codi per entrenar el model amb les dades.
- Validació i Avaluació
Després de l'entrenament, necessitaràs validar i avaluar el teu model. Això inclou:
- Divisió de les dades: Conjunt d'entrenament, validació i prova.
- Mètriques d'avaluació: Accuracy, Precision, Recall, F1-Score, etc.
- Ajust del model: Realitzar ajustos basats en els resultats de la validació.
- Desament i Càrrega del Model
Un cop estiguis satisfet amb el teu model, pots desar-lo per a ús futur. Això inclou:
- Desament del model: Utilitzar
torch.save
per desar el model. - Càrrega del model: Utilitzar
torch.load
per carregar el model desat.
- Desplegament del Model
Finalment, pots desplegar el teu model per a ús en producció. Això pot incloure:
- API: Crear una API per servir el model.
- Aplicació web: Integrar el model en una aplicació web.
- Optimització: Optimitzar el model per a un millor rendiment en producció.
Exemple de Projecte Personalitzat
Definició del Problema
Problema: Classificació d'imatges de flors en diferents categories.
Dades: Utilitzarem el dataset "Flowers Recognition" disponible a Kaggle.
Objectiu: Construir un model que pugui classificar imatges de flors en 5 categories diferents.
Recopilació i Preparació de Dades
import torch from torchvision import datasets, transforms # Definim les transformacions per a les dades d'entrenament i validació transform = transforms.Compose([ transforms.Resize((128, 128)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5)) ]) # Carreguem les dades d'entrenament i validació train_data = datasets.ImageFolder('path/to/train_data', transform=transform) val_data = datasets.ImageFolder('path/to/val_data', transform=transform) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_data, batch_size=32, shuffle=True) val_loader = torch.utils.data.DataLoader(val_data, batch_size=32, shuffle=False)
Construcció del Model
import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class SimpleCNN(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleCNN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, 3, 1) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, 3, 1) self.fc1 = nn.Linear(32 * 30 * 30, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 5) def forward(self, x): x = F.relu(self.conv1(x)) x = F.max_pool2d(x, 2, 2) x = F.relu(self.conv2(x)) x = F.max_pool2d(x, 2, 2) x = x.view(-1, 32 * 30 * 30) x = F.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x model = SimpleCNN()
Entrenament del Model
import torch.optim as optim criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) for epoch in range(10): model.train() running_loss = 0.0 for images, labels in train_loader: optimizer.zero_grad() outputs = model(images) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() print(f"Epoch {epoch+1}, Loss: {running_loss/len(train_loader)}")
Validació i Avaluació
model.eval() correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for images, labels in val_loader: outputs = model(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print(f"Accuracy: {100 * correct / total}%")
Desament i Càrrega del Model
# Desament del model torch.save(model.state_dict(), 'flower_classification_model.pth') # Càrrega del model model = SimpleCNN() model.load_state_dict(torch.load('flower_classification_model.pth'))
Desplegament del Model
Per desplegar el model, pots crear una API utilitzant frameworks com Flask o Django, o integrar-lo en una aplicació web.
Conclusió
El projecte personalitzat és una oportunitat per aplicar tot el que has après en aquest curs. Seguint els passos descrits, podràs desenvolupar un projecte complet utilitzant PyTorch, des de la definició del problema fins al desplegament del model. Recorda que la clau és practicar i experimentar amb diferents tipus de models i tècniques per millorar les teves habilitats. Bona sort!
PyTorch: De Principiant a Avançat
Mòdul 1: Introducció a PyTorch
- Què és PyTorch?
- Configuració de l'Entorn
- Operacions Bàsiques amb Tensor
- Autograd: Diferenciació Automàtica
Mòdul 2: Construcció de Xarxes Neuronals
- Introducció a les Xarxes Neuronals
- Creació d'una Xarxa Neuronal Simple
- Funcions d'Activació
- Funcions de Pèrdua i Optimització
Mòdul 3: Entrenament de Xarxes Neuronals
- Càrrega i Preprocessament de Dades
- Bucle d'Entrenament
- Validació i Prova
- Desament i Càrrega de Models
Mòdul 4: Xarxes Neuronals Convolucionals (CNNs)
- Introducció a les CNNs
- Construcció d'una CNN des de Zero
- Aprenentatge per Transferència amb Models Preentrenats
- Ajust Fi de les CNNs
Mòdul 5: Xarxes Neuronals Recurrents (RNNs)
- Introducció a les RNNs
- Construcció d'una RNN des de Zero
- Xarxes de Memòria a Llarg i Curt Termini (LSTM)
- Unitats Recurrents Gated (GRUs)
Mòdul 6: Temes Avançats
- Xarxes Generatives Adversàries (GANs)
- Aprenentatge per Reforç amb PyTorch
- Desplegament de Models PyTorch
- Optimització del Rendiment