浅析构建神经网络3D可视化应用的框架

今天要为大家推荐一套超酷炫的，用于构建神经网络 3D 可视化应用的框架——TensorSpace。

有什么用途？

大家可以使用类 Keras 风格的 TensorSpace API，轻松创建可视化网络、加载神经网络模型并在浏览器中基于已加载的模型进行 3D 可交互呈现。 TensorSpace 可以使您更直观地观察神经网络模型，并了解该模型是如何通过中间层 tensor 的运算来得出最终结果的。 TensorSpace 支持 3D 可视化经过适当预处理之后的 TensorFlow、Keras、TensorFlow.js 模型。

图1：使用 TensorSpace 创建交互式 LeNet 模型

▌TensorSpace 使用场景

TensorSpace 基于 TensorFlow.js、Three.js 和 Tween.js 开发，用于对神经网络进行3D可视化呈现。通过使用 TensorSpace，不仅仅能展示神经网络的结构，还可以呈现网络的内部特征提取、中间层的数据交互以及最终的结果预测等一系列过程。

通过使用 TensorSpace，可以帮助您更直观地观察并理解基于 TensorFlow、Keras 或者 TensorFlow.js 开发的神经网络模型。 TensorSpace 降低了前端开发者进行深度学习相关应用开发的门槛。 我们期待看到更多基于  TensorSpace 开发的3D可视化应用。

交互：使用类 Keras 的API，在浏览器中构建可交互的 3D 可视化模型。

直观：观察并展示模型中间层预测数据，直观演示模型推测过程。

集成：支持使用 TensorFlow、Keras 以及 TensorFlow.js 训练的模型。

▌使用方法

安装

第一步: 下载 TensorSpace.js

我们提供了三种下载 TensorSpace.js 的方法，它们分别是 npm、yarn 以及 来自官方网站。

途径 1: NPM

途径 2: Yarn

途径 3: 官方网站下载

https://tensorspace.org/index_zh.html#download

第二步: 安装依赖库

请在使用 TensorSapce.js 之前，引入TensorFlow.js、 Three.js、 Tween.js 和 TrackballControl.js 至所需要的 html 文件中，并置于 TensorSpace.js 的引用之前。

第三步: 安装 TensorSpace.js

将 TensorSpace.js 引入 html 文件中：

▌模型预处理

为了获得神经网络中间层的运算结果，我们需要对已有的模型进行模型预处理。基于不同的机器学习库，我们提供了 TensorFlow 模型预处理教程、Keras 模型预处理教程 以及 TensorFlow.js 模型预处理教程。

▌使用

在成功安装完成 TensorSpace 并完成神经网络模型预处理之后，我们可以来创建一个 3D TensorSpace 模型。

为了简化步骤，请随意使用我们在 HelloWorld 路径下所提供的资源。我们将会用到适配 TensorSpace 的预处理模型以及样例输入数据（“5”）作为使用样例来进行说明。所有的源码都可以在 helloworld.html 文件中找到。

首先，我们需要新建一个 TensorSpace 模型实例：

然后，基于 LeNet 网络的结构：输入层 + 2 X (Conv2D层 & Maxpooling层) + 3 X (Dense层)，我们可以搭建其模型结构：

最后，我们需要载入经过预处理的 TensorSpace 适配模型并使用init()方法来创建模型对象：

我们可以在浏览器中看到以下模型：

图2 - 所创建的 LeNet 模型 (无输入数据）

我们可以使用我们已经提取好的手写“5”作为模型的输入：

我们在这里将预测方法放入 init() 的回调函数中以确保预测在初始化完成之后进行(在线演示)。

在线演示地址：

https://tensorspace.org/html/helloworld.html

可以在下面的地址的 CodePen 中试一下这个例子。

https://codepen.io/syt123450/pen/YRwZGg

图3：LeNet 模型判别输入“5”

▌样例展示

LeNet

AlexNet

Yolov2-tiny

ResNet-5

Vgg16

ACGAN

MobileNetv1