【新智元导读】TensorFlow发布重大功能改进AutoGraph，能自动将Python代码转换为TensorFlow Graph，TF动态图处理速度大幅提升！

今天，TensorFlow团队发布新功能“AutoGraph”，能自动将Python代码（包括控制流，print () 和其他Python原生特征）转换为纯TensorFlow图代码（pure TensorFlow graph code）。

不使用 Eager Execution编写TensorFlow代码需要进行一些元编程（metaprogramming） ——先编写一个创建图（Graph）的程序，稍后再执行这个Graph。这可能令人困惑，尤其是对开发者新手来说。一些特别棘手的情况涉及更复杂的模型，比如要使用 if 和 while 的模型，或者有 print () 等副作用或接受结构化输入的模型。

为什么我们需要Graph呢？Graph允许各种优化，例如删除常见的子表达式和融合内核（fusing kernel）。再者，Graph简化了分布式训练和部署到各种环境的过程，因为它们形成了独立于平台的模型计算过程。这对于模型在多个GPU或TPU上的分布式训练尤为重要，如果你通过TensorFlow Lite、移动端、物联网等其他平台分发模型，Graph也很重要。

下面是一个很简单的、你可能希望添加到Graph里的操作：

def huber_loss(a):  if tf.abs(a) <= delta:    loss = a * a / 2  else:    loss = delta * (tf.abs(a) - delta / 2)  return loss

通过Eager Execution，只是能做到这一点，但是由于Python解释器开销（interpreter overheads）或错过的程序优化机会，此类操作可能会很慢。

为了准备执行Graph，你需要重写这个以使用像 tf.cond () 这样的结构，但那样实现起来可能会耗时耗力而且很困难。AutoGraph可以为自动执行此类转换，将动态图编程的简易性保持很低的同时，获得基于Graph执行的性能优势。

在示例中，我们可以使用 autograph.convert () 来修饰函数，AutoGraph将自动生成 graph-ready 的代码。

使用AutoGraph，这段代码：

@autograph.convert()def huber_loss(a):  if tf.abs(a) <= delta:    loss = a * a / 2  else:    loss = delta * (tf.abs(a) - delta / 2)  return loss

在执行时将变成这种样子：

def tf__huber_loss(a):  with tf.name_scope('huber_loss'):    def if_true():      with tf.name_scope('if_true'):        loss = a * a / 2        return loss,    def if_false():      with tf.name_scope('if_false'):        loss = delta * (tf.abs(a) - delta / 2)        return loss,    loss = ag__.utils.run_cond(tf.less_equal(tf.abs(a), delta), if_true,        if_false)    return loss

你可以直接调用代码，就像TensorFlow op一样：

with tf.Graph().as_default():    x_tensor = tf.constant(9.0)  # The converted function works like a regular op: tensors in, tensors out.  huber_loss_tensor = huber_loss(x_tensor)  with tf.Session() as sess:    print('TensorFlow result: %2.2f\n' % sess.run(huber_loss_tensor))

综上，AutoGraph填补了Eager Execution和Graph之间的空白。AutoGraph 将你的 eager-style Python 代码自动转换为动态图生成（graph-generating）代码。

AutoGraph不仅仅是一组有用的宏指令(macro); 它涵盖Python语言的任何部分(利用源代码转换)，包括控制流、函数应用程序和赋值、生成模板代码以及重构常用的Python让它易于转换为图形。

对于任何编译器，都会担心报错信息的可读性; 为此，AutoGraph创建了报错消息和堆栈跟踪，用来显示原始源代码中的错误源，而不仅仅是显示对生成的代码的参考。

可运行的例子

那么，AutoGraph可以为你做什么呢？ 以下是一些代码示例，它可以直接转换为图形代码而无需任何更改。 如果你想查看完整的代码，我们有一个notebook，你可以在Colab或GitHub上查看。

在这里，我们使用循环和分支检测Collatz猜想。 注意，我们使用AutoGraph的.to_graph（）函数将其转换为图形的原因，是为了多样性而不是为了装饰。

def collatz(a):    counter = 0    while a != 1:        if a % 2 == 0:            a = a // 2        else:            a = 3 * a + 1        counter = counter + 1    return countergraph_mode_collatz = autograph.to_graph(collatz)# The code is human-readable, tooprint(autograph.to_code(collatz))collatz_tensor = graph_mode_collatz(tf.constant(n))

AutoGraph可以支持任意嵌套控制流，例如：

def f(n):  if n >= 0:    while n < 5:      n += 1      print(n)  return n

AutoGraph允许你将元素追加到循环内的数组中。 为了达到这个要求，我们使用一些AutoGraph助手，例如set_element_type 和 stack。

def f(n):  z = []  # We ask you to tell us the element dtype of the list  autograph.set_element_type(z, tf.int32)  for i in range(n):    z.append(i)  # when you're done with the list, stack it  # (this is just like np.stack)  return autograph.stack(z)

我们还支持像break，continue，甚至print和assert这样的结构。 转换后，该片段的Python将转换为图形(使用恰当的tf.Assert)。

def f(x):  assert x != 0, 'Do not pass zero!'  return x * x

能够轻松地添加循环，控制流程以及更多图表意味着可以轻松地将训练循环移动到图形中。 这个例子可以在这个notebook中找到，我们采用RNN训练循环并用一个sess.run（）调用执行它。 在需要将整个训练循环传递给加速器而不是通过CPU控制器管理训练的情况下，这可能是很有用的。

AutoGraph开辟了构建和训练模型的新思路。我们期待根据开发者社区的建议为AutoGraph添加更多功能，所以请提出你的建议和问题吧！

AutoGraph和Eager Execution

在使用eager execution时，你仍然可以通过tf.contrib.eager.defun对代码的某些部分使用图执行。这要求你使用TensorFlow图形操作，如tf.cond（）。 将来，AutoGraph将与defun无缝集成，以允许在简单的eager 风格的Python中创作图形代码。 当该实现可用时，你可以通过选择性地将eager代码转换为graph fragments来使用AutoGraph加速热点。

结论

AutoGraph是一款工具，可让你轻松构建直观，复杂的模型，在TensorFlow图中轻松运行。 这是一个现在在contrib中的实验工具，但我们希望尽快将其转移到核心TensorFlow中。

告诉我们您使用AutoGraph的经历！ 如果你有反馈，建议或想法，请提交问题并向TensorFlow开发人员小组发送消息。

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原文发布时间为：2018-07-19