Hinton开源CapsuleNet

当前的深度学习理论是由Geoffrey Hinton大神在2007年确立起来的，但是如今他却认为，“CNN的特征提取层与次抽样层交叉存取，将相同类型的相邻特征检测器的输出汇集到一起”是大有问题的。

去年9月，在多伦多接受媒体采访时，Hinton大神断然宣称要放弃反向传播，让整个人工智能从头再造。10月，人们关注已久的Hinton大神那篇Capsule论文"Dynamic Routing between Capsules"终于揭开面纱。

在论文中，Capsule被Hinton大神定义为这样一组神经元：其活动向量所表示的是特定实体类型的实例化参数。他的实验表明，鉴别式训练的多层Capsule系统，在MNIST手写数据集上表现出目前最先进的性能，并且在识别高度重叠数字的效果要远好于CNN。

近日，该论文的一作Sara Sabour终于在GitHub上公开了该论文中的代码。该项目上线5天便获得了217个Star，并被fork了14218次。下面让我们一起来看看Sara Sabour开源的代码吧。

胶囊模型的代码在以下论文中使用：

"Dynamic Routing between Capsules" by Sara Sabour, Nickolas Frosst, Geoffrey E. Hinton.

要求

• TensorFlow ( 访问 http://www.tensorflow.org 了解如何安装和升级)

• NumPy (详见 http://www.numpy.org/)

• GPU

运行测试代码验证设置是否正确，比如：

python layers_test.py

快速MNIST测试结果：

• 从以下网址下载并提取MNIST记录到 $DATA_DIR/：https://storage.googleapis.com/capsule_toronto/mnist_data.tar.gz

• 从以下网址下载并提取MNIST模型检测点（checkpoint）到$CKPT_DIR：

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测试结果：

• 从以下网址下载并提取cifar10二进制版本到$DATA_DIR/：

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

• 从以下网址下载并提取cifar10模型检测点（checkpoint）到$CKPT_DIR：

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

• 将提取的二进制文件目录作为data_dir传递给（$DATA_DIR）

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

Sample CIFAR10训练命令：

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/

Sample MNIST完整训练命令：

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

Sample MNIST 基线训练命令：

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

上述模型的训练期间在验证集上进行测试

训练中连续运行的注意事项：

• 在训练中 --validate = true

• 总共需要总共2块GPU：一个用于训练，一个用于验证

• 如果训练和验证工作位于同一台机器上，则需要限制每个任务的RAM占用量，因为TensorFlow会默认为第一个任务分配所有的RAM，而第二个任务将无法进行。

在MultiMNIST上测试/训练：

--num_targets = 2
--data_dir = $ DATA_DIR / multitest_6shifted_mnist.tfrecords@10

生成multiMNIST / MNIST记录的代码位于input_data / mnist / mnist_shift.py

生成multiMNIST测试分割的示例代码：

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

为affNIST泛化能力建立expanded_mnist： --shift = 6；--pad = 6。

Github地址：

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

论文地址：

https://arxiv.org/abs/1710.09829