Ajuste eficiente de hiperparámetros con Ray Tune y YOLOv8

El ajuste de hiperparámetros es vital para lograr el máximo rendimiento del modelo mediante la detección del conjunto óptimo de hiperparámetros. Esto implica la realización de ensayos con diferentes hiperparámetros y la evaluación del rendimiento de cada ensayo.

Acelera la puesta a punto con Ultralytics YOLOv8 y Ray Tune

Ultralytics YOLOv8 incorpora Ray Tune para el ajuste de hiperparámetros, agilizando la optimización de los hiperparámetros del modelo YOLOv8 . Con Ray Tune, puedes utilizar estrategias de búsqueda avanzadas, paralelismo y detención temprana para agilizar el proceso de ajuste.

Ray Tune

Ray Tune es una biblioteca de ajuste de hiperparámetros diseñada para ser eficiente y flexible. Admite varias estrategias de búsqueda, paralelismo y estrategias de parada temprana, y se integra perfectamente con los marcos de aprendizaje automático más populares, incluido Ultralytics YOLOv8 .

Integración con Weights & Biases

YOLOv8 también permite la integración opcional con Weights & Biases para controlar el proceso de ajuste.

Instalación

Para instalar los paquetes necesarios, ejecuta

# Install and update Ultralytics and Ray Tune packages
pip install -U ultralytics "ray[tune]"

# Optionally install W&B for logging
pip install wandb

Utilización

from ultralytics import YOLO

# Load a YOLOv8n model
model = YOLO("yolov8n.pt")

# Start tuning hyperparameters for YOLOv8n training on the COCO8 dataset
result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)

tune() Parámetros del método

En tune() de YOLOv8 proporciona una interfaz fácil de usar para el ajuste de hiperparámetros con Ray Tune. Acepta varios argumentos que te permiten personalizar el proceso de sintonización. A continuación encontrarás una explicación detallada de cada parámetro:

Personalizando estos parámetros, puedes ajustar el proceso de optimización de hiperparámetros para adaptarlo a tus necesidades específicas y a los recursos informáticos disponibles.

Espacio de búsqueda por defecto Descripción

La tabla siguiente enumera los parámetros por defecto del espacio de búsqueda para el ajuste de hiperparámetros en YOLOv8 con Ray Tune. Cada parámetro tiene un rango de valores específico definido por tune.uniform().

Ejemplo de espacio de búsqueda personalizado

En este ejemplo, demostramos cómo utilizar un espacio de búsqueda personalizado para el ajuste de hiperparámetros con Ray Tune y YOLOv8. Al proporcionar un espacio de búsqueda personalizado, puedes centrar el proceso de ajuste en hiperparámetros específicos de interés.

from ultralytics import YOLO

# Define a YOLO model
model = YOLO("yolov8n.pt")

# Run Ray Tune on the model
result_grid = model.tune(
    data="coco8.yaml",
    space={"lr0": tune.uniform(1e-5, 1e-1)},
    epochs=50,
    use_ray=True,
)

En el fragmento de código anterior, creamos un modelo YOLO con los pesos preentrenados "yolov8n.pt". A continuación, llamamos a la función tune() especificando la configuración del conjunto de datos con "coco8.yaml". Proporcionamos un espacio de búsqueda personalizado para la tasa de aprendizaje inicial lr0 utilizando un diccionario con la clave "lr0" y el valor tune.uniform(1e-5, 1e-1). Por último, pasamos argumentos de entrenamiento adicionales, como el número de épocas, directamente al método de ajuste como epochs=50.

Procesamiento de los resultados de la sintonización de rayos

Después de ejecutar un experimento de ajuste de hiperparámetros con Ray Tune, es posible que quieras realizar diversos análisis de los resultados obtenidos. Esta guía te llevará a través de flujos de trabajo comunes para procesar y analizar estos resultados.

Cargar los resultados de un experimento Tune desde un directorio

Después de realizar el experimento de ajuste con tuner.fit()puedes cargar los resultados desde un directorio. Esto es útil, sobre todo si realizas el análisis después de que haya salido el script de entrenamiento inicial.

experiment_path = f"{storage_path}/{exp_name}"
print(f"Loading results from {experiment_path}...")

restored_tuner = tune.Tuner.restore(experiment_path, trainable=train_mnist)
result_grid = restored_tuner.get_results()

Análisis básico a nivel experimental

Obtén una visión general del rendimiento de las pruebas. Puedes comprobar rápidamente si hubo algún error durante las pruebas.

if result_grid.errors:
    print("One or more trials failed!")
else:
    print("No errors!")

Análisis básico a nivel de prueba

Accede a las configuraciones individuales de los hiperparámetros de los ensayos y a las últimas métricas comunicadas.

for i, result in enumerate(result_grid):
    print(f"Trial #{i}: Configuration: {result.config}, Last Reported Metrics: {result.metrics}")

Trazar todo el historial de métricas notificadas de un ensayo

Puedes trazar el historial de las métricas comunicadas de cada ensayo para ver cómo evolucionan las métricas a lo largo del tiempo.

import matplotlib.pyplot as plt

for result in result_grid:
    plt.plot(
        result.metrics_dataframe["training_iteration"],
        result.metrics_dataframe["mean_accuracy"],
        label=f"Trial {i}",
    )

plt.xlabel("Training Iterations")
plt.ylabel("Mean Accuracy")
plt.legend()
plt.show()

Resumen

En esta documentación, cubrimos los flujos de trabajo habituales para analizar los resultados de los experimentos realizados con Ray Tune utilizando Ultralytics. Los pasos clave incluyen la carga de los resultados del experimento desde un directorio, la realización de análisis básicos a nivel de experimento y a nivel de prueba, y el trazado de métricas.

Explora más a fondo la página de documentación Analizar resultados de Ray Tune para sacar el máximo partido a tus experimentos de ajuste de hiperparámetros.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Cómo sintonizo los hiperparámetros de mi modelo YOLOv8 utilizando Ray Tune?

Para sintonizar los hiperparámetros de tu modelo Ultralytics YOLOv8 utilizando Ray Tune, sigue estos pasos:

1. Instala los paquetes necesarios:

   pip install -U ultralytics "ray[tune]"
   pip install wandb  # optional for logging
   

2. Carga tu modelo YOLOv8 y empieza a afinar:

   from ultralytics import YOLO
   
   # Load a YOLOv8 model
   model = YOLO("yolov8n.pt")
   
   # Start tuning with the COCO8 dataset
   result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)
   

Esto utiliza las estrategias de búsqueda avanzada y el paralelismo de Ray Tune para optimizar eficazmente los hiperparámetros de tu modelo. Para más información, consulta la documentación de Ray Tune.

¿Cuáles son los hiperparámetros por defecto para la sintonización de YOLOv8 con Ray Tune?

Ultralytics YOLOv8 utiliza los siguientes hiperparámetros por defecto para la sintonización con Ray Tune:

Estos hiperparámetros pueden personalizarse para adaptarlos a tus necesidades específicas. Para obtener una lista completa y más detalles, consulta la Guía de ajuste de hiperparámetros.

¿Cómo puedo integrar Weights & Biases en la puesta a punto de mi modelo YOLOv8 ?

Para integrar Weights & Biases (W&B) con tu proceso de ajuste Ultralytics YOLOv8 :

1. Instala W&B:

   pip install wandb
   

2. Modifica tu script de ajuste:

   import wandb
   
   from ultralytics import YOLO
   
   wandb.init(project="YOLO-Tuning", entity="your-entity")
   
   # Load YOLO model
   model = YOLO("yolov8n.pt")
   
   # Tune hyperparameters
   result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)
   

Esta configuración te permitirá supervisar el proceso de ajuste, realizar un seguimiento de las configuraciones de los hiperparámetros y visualizar los resultados en W&B.

¿Por qué debo utilizar Ray Tune para la optimización de hiperparámetros con YOLOv8?

Ray Tune ofrece numerosas ventajas para la optimización de hiperparámetros:

• Estrategias avanzadas de búsqueda: Utiliza algoritmos como la Optimización Bayesiana y HyperOpt para una búsqueda eficiente de parámetros.
• Paralelismo: Admite la ejecución en paralelo de varios ensayos, lo que acelera considerablemente el proceso de ajuste.
• Detención Temprana: Emplea estrategias como ASHA para terminar antes los ensayos de bajo rendimiento, ahorrando recursos computacionales.

Ray Tune se integra perfectamente con Ultralytics YOLOv8 , proporcionando una interfaz fácil de usar para ajustar hiperparámetros de forma eficaz. Para empezar, consulta la guía Ajuste eficaz de hiperparámetros con Ray Tune y YOLOv8.

¿Cómo puedo definir un espacio de búsqueda personalizado para el ajuste de hiperparámetros de YOLOv8 ?

Para definir un espacio de búsqueda personalizado para tu YOLOv8 sintonización de hiperparámetros con Ray Tune:

from ray import tune

from ultralytics import YOLO

model = YOLO("yolov8n.pt")
search_space = {"lr0": tune.uniform(1e-5, 1e-1), "momentum": tune.uniform(0.6, 0.98)}
result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", space=search_space, use_ray=True)

Esto personaliza el rango de hiperparámetros como la tasa de aprendizaje inicial y el impulso que se explorarán durante el proceso de ajuste. Para configuraciones avanzadas, consulta la sección Ejemplo de espacio de búsqueda personalizado.

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