机器学习实验管理平台Weights & Biases（简称W&B）是一个便捷的机器学习实验跟踪工具，主要用途包括实验跟踪、模型优化、数据版本控制和模型可视化。使用W&B可以帮助研究者和工程师更好地记录、比较以及共享实验结果。具体来说，W&B提供了一个云平台，用户在本地运行实验后，可将实验结果上传至W&B服务器，实时查看并分析实验指标、日志、系统负载、其他输出等。
一、注册并安装W&B
要开始使用W&B，首先需要在官网注册一个账户。一般而言，注册过程包括填写基本信息并验证邮箱。注册后，用户就可以创建自己的项目并邀请团队成员。安装W&B客户端只需在终端使用pip：
pip install wandb
一旦安装完成，用户需要通过命令wandb login来登录账户，输入API Key进行身份验证，该KEY在W&B账户的设置页面中可以找到。
二、实验基础配置
在使用W&B记录实验之前，需要对W&B进行简单的配置。这通常包括初始化W&B客户端、设置项目名称和实验名等。示例如下：
import wandb
初始化W&B客户端
wandb.init(project='my_project', name='experiment_name', config = { "learning_rate": 0.01, "epochs": 100})
在wandb.init()函数中，project参数用于指定项目名称，name参数用于指定实验的名称。通过config参数传递的字典用来记录所有重要的实验参数，方便实验追踪和复现。
三、记录实验数据
实验运行过程中，可以使用W&B提供的API来记录关键数据。包括但不限于损失函数值、评估指标、模型权重等。
# 记录实验数据
for epoch in range(config.epochs):
trAIn_loss, train_acc = train() # 自定义的训练函数
val_loss, val_acc = validate() # 自定义的验证函数
wandb.log({"train_loss": train_loss, "train_acc": train_acc, "val_loss": val_loss, "val_acc": val_acc})
wandb.log()函数能够将字典中的键值对记录在实验运行日志中，可以在W&B的实验仪表板上看到这些实时更新的数据。
四、实验数据可视化
W&B的强大功能之一便是它的实验数据可视化能力。除了实时更新的数值记录，W&B支持丰富的可视化选项，如图表、图像甚至音视频资料的上传。
# 可视化模型的预测结果
wandb.log({"examples": [wandb.Image(image, caption=caption) for image, caption in zip(images, captions)]})
在W&B仪表板中可以查看实验的所有图表和媒体，方便用户对比不同实验结果的差异并进一步分析模型性能。
五、代码和模型版本控制
为了更好地管理实验代码和模型，W&B提供了版本控制功能。可以在每次实验运行时保存代码的快照并记录模型的参数。
# 记录代码和模型的版本
wandb.save('model.h5')
使用wandb.save()函数可以将指定文件托管至W&B，而与git等版本控制系统的整合则让实验的代码版本得到有效管理。
六、超参数优化
W&B还支持超参数优化功能，通过W&B的Sweeps功能，实现超参数的自动搜索。
sweep_config = {
'method': 'bayes', # 采用贝叶斯优化方法
'metric': {
'name': 'val_loss',
'goal': 'minimize'
},
'parameters': {
'learning_rate': {
'min': 0.001,
'max': 0.1
},
'epochs': {
'values': [10, 20, 30, 40]
}
}
}
sweep_id = wandb.sweep(sweep_config, project='my_project')
wandb.agent(sweep_id, function=train) # train为自定义的训练函数
以上代码片段展示了如何配置超参数搜索范围和目标，并启动超参数搜索过程。
七、团队合作与共享
W&B鼓励团队协作，因为所有实验结果都记录在云端，其他团队成员可以很容易地访问、查看和分析实验结果。用户还可以共享自己的实验结果，让其他研究者能够复现和参考。
wandb.init(project='my_project', entity='team_name')
在wandb.init()函数中，通过entity参数可以指定团队名，从而实现实验结果的共享与管理。
通过上述步骤，我们可以看到W&B是如何在整个机器学习工作流程中提供帮助的，从实验配置管理、数据记录与可视化、版本控制到超参数优化，以及支持团队合作和共享。使用W&B可以大大提升机器学习实验的效率，使研究者更专注于模型和理论的探索。
相关问答FAQs：
如何在机器学习实验管理平台wandb上创建实验？
- 首先，在wandb网站上创建一个账号并登录。
- 在仪表盘页面，点击“创建项目”按钮。
- 在项目详情页面，填写项目的名称、描述等信息。
- 点击“创建项目”按钮，即可成功创建一个新的实验项目。
如何在wandb上记录实验数据？
- 在代码中引入wandb库，并初始化wandb，使用你的API秘钥进行连接。
- 在你想要记录的位置，使用wandb库中的log函数，记录你感兴趣的指标或变量。
- 运行代码，并观察wandb的仪表盘，即可实时看到实验数据的记录情况。
如何在wandb上与团队成员协作？
- 邀请团队成员加入你的项目。在wandb的项目详情页面，点击“邀请成员”按钮，输入要邀请的成员的邮箱，发送邀请链接。
- 团队成员接受邀请后，即可加入你的项目。他们可以在仪表盘页面查看实验数据。
- 团队成员可以在wandb中给实验结果添加评论，提出问题，进行讨论，从而方便合作与交流。
- 可以通过共享项目链接，让团队成员轻松地访问你的项目和相关信息。
