ตัวอย่างตั้งแต่ต้นจนจบสำหรับโปรแกรมอ่าน BigQuery TensorFlow

ดูบน TensorFlow.org

ทำงานใน Google Colab

ดูแหล่งที่มาบน GitHub

ดาวน์โหลดโน๊ตบุ๊ค

ภาพรวม

นี้แสดงให้เห็นว่าการสอนวิธีการใช้ เครื่องอ่าน BigQuery TensorFlow สำหรับการฝึกอบรมเครือข่ายประสาทใช้ Keras ลำดับ API

ชุดข้อมูล

กวดวิชานี้ใช้ สำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐรายได้ชุดข้อมูล ให้โดย UC Irvine เครื่องเรียนรู้ Repository ชุดข้อมูลนี้มีข้อมูลเกี่ยวกับผู้คนจากฐานข้อมูลสำมะโนปี 1994 รวมถึงอายุ การศึกษา สถานภาพการสมรส อาชีพ และว่าพวกเขาทำเงินได้มากกว่า 50,000 ดอลลาร์ต่อปีหรือไม่

ติดตั้ง

ตั้งค่าโครงการ GCP ของคุณ

จำเป็นต้องมีขั้นตอนต่อไปนี้ โดยไม่คำนึงถึงสภาพแวดล้อมของโน้ตบุ๊ก

1. เลือกหรือสร้างโปรเจ็กต์ GCP
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เปิดใช้งานการเรียกเก็บเงินสำหรับโปรเจ็กต์ของคุณ
3. เปิดใช้ BigQuery Storage API
4. ป้อนรหัสโครงการของคุณในเซลล์ด้านล่าง จากนั้นเรียกใช้เซลล์เพื่อให้แน่ใจว่า Cloud SDK ใช้โปรเจ็กต์ที่ถูกต้องสำหรับคำสั่งทั้งหมดในสมุดบันทึกนี้

ติดตั้งแพ็คเกจที่จำเป็น และรีสตาร์ทรันไทม์

try:
  # Use the Colab's preinstalled TensorFlow 2.x
  %tensorflow_version 2.x 
except:
  pass

pip install fastavro
pip install tensorflow-io==0.9.0

pip install google-cloud-bigquery-storage

ตรวจสอบสิทธิ์

from google.colab import auth
auth.authenticate_user()
print('Authenticated')

ตั้งรหัสโครงการของคุณ

PROJECT_ID = "<YOUR PROJECT>"
! gcloud config set project $PROJECT_ID
%env GCLOUD_PROJECT=$PROJECT_ID

นำเข้าไลบรารี Python กำหนดค่าคงที่

from __future__ import absolute_import, division, print_function, unicode_literals

import os
from six.moves import urllib
import tempfile

import numpy as np
import pandas as pd
import tensorflow as tf

from google.cloud import bigquery
from google.api_core.exceptions import GoogleAPIError

LOCATION = 'us'

# Storage directory
DATA_DIR = os.path.join(tempfile.gettempdir(), 'census_data')

# Download options.
DATA_URL = 'https://storage.googleapis.com/cloud-samples-data/ml-engine/census/data'
TRAINING_FILE = 'adult.data.csv'
EVAL_FILE = 'adult.test.csv'
TRAINING_URL = '%s/%s' % (DATA_URL, TRAINING_FILE)
EVAL_URL = '%s/%s' % (DATA_URL, EVAL_FILE)

DATASET_ID = 'census_dataset'
TRAINING_TABLE_ID = 'census_training_table'
EVAL_TABLE_ID = 'census_eval_table'

CSV_SCHEMA = [
      bigquery.SchemaField("age", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("workclass", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("fnlwgt", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("education", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("education_num", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("marital_status", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("occupation", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("relationship", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("race", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("gender", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("capital_gain", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("capital_loss", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("hours_per_week", "FLOAT64"),
      bigquery.SchemaField("native_country", "STRING"),
      bigquery.SchemaField("income_bracket", "STRING"),
  ]

UNUSED_COLUMNS = ["fnlwgt", "education_num"]

นำเข้าข้อมูลสำมะโนลงใน BigQuery

กำหนดวิธีการของตัวช่วยในการโหลดข้อมูลลงใน BigQuery

def create_bigquery_dataset_if_necessary(dataset_id):
  # Construct a full Dataset object to send to the API.
  client = bigquery.Client(project=PROJECT_ID)
  dataset = bigquery.Dataset(bigquery.dataset.DatasetReference(PROJECT_ID, dataset_id))
  dataset.location = LOCATION

  try:
    dataset = client.create_dataset(dataset)  # API request
    return True
  except GoogleAPIError as err:
    if err.code != 409: # http_client.CONFLICT
      raise
  return False

def load_data_into_bigquery(url, table_id):
  create_bigquery_dataset_if_necessary(DATASET_ID)
  client = bigquery.Client(project=PROJECT_ID)
  dataset_ref = client.dataset(DATASET_ID)
  table_ref = dataset_ref.table(table_id)
  job_config = bigquery.LoadJobConfig()
  job_config.write_disposition = bigquery.WriteDisposition.WRITE_TRUNCATE
  job_config.source_format = bigquery.SourceFormat.CSV
  job_config.schema = CSV_SCHEMA

  load_job = client.load_table_from_uri(
      url, table_ref, job_config=job_config
  )
  print("Starting job {}".format(load_job.job_id))

  load_job.result()  # Waits for table load to complete.
  print("Job finished.")

  destination_table = client.get_table(table_ref)
  print("Loaded {} rows.".format(destination_table.num_rows))

โหลดข้อมูลสำมะโนใน BigQuery

load_data_into_bigquery(TRAINING_URL, TRAINING_TABLE_ID)
load_data_into_bigquery(EVAL_URL, EVAL_TABLE_ID)

Starting job 2ceffef8-e6e4-44bb-9e86-3d97b0501187
Job finished.
Loaded 32561 rows.
Starting job bf66f1b3-2506-408b-9009-c19f4ae9f58a
Job finished.
Loaded 16278 rows.

ยืนยันว่านำเข้าข้อมูลแล้ว

สิ่งที่ต้องทำ: แทนที่ <YOUR PROJECT> ด้วย PROJECT_ID . ของคุณ

%%bigquery --use_bqstorage_api
SELECT * FROM `<YOUR PROJECT>.census_dataset.census_training_table` LIMIT 5

โหลดข้อมูลสำมะโนในชุดข้อมูล TensorFlow โดยใช้โปรแกรมอ่าน BigQuery

อ่านและแปลงข้อมูลสำมะโนจาก BigQuery เป็น TensorFlow DataSet

from tensorflow.python.framework import ops
from tensorflow.python.framework import dtypes
from tensorflow_io.bigquery import BigQueryClient
from tensorflow_io.bigquery import BigQueryReadSession

def transform_row(row_dict):
  # Trim all string tensors
  trimmed_dict = { column:
                  (tf.strings.strip(tensor) if tensor.dtype == 'string' else tensor) 
                  for (column,tensor) in row_dict.items()
                  }
  # Extract feature column
  income_bracket = trimmed_dict.pop('income_bracket')
  # Convert feature column to 0.0/1.0
  income_bracket_float = tf.cond(tf.equal(tf.strings.strip(income_bracket), '>50K'), 
                 lambda: tf.constant(1.0), 
                 lambda: tf.constant(0.0))
  return (trimmed_dict, income_bracket_float)

def read_bigquery(table_name):
  tensorflow_io_bigquery_client = BigQueryClient()
  read_session = tensorflow_io_bigquery_client.read_session(
      "projects/" + PROJECT_ID,
      PROJECT_ID, table_name, DATASET_ID,
      list(field.name for field in CSV_SCHEMA 
           if not field.name in UNUSED_COLUMNS),
      list(dtypes.double if field.field_type == 'FLOAT64' 
           else dtypes.string for field in CSV_SCHEMA
           if not field.name in UNUSED_COLUMNS),
      requested_streams=2)

  dataset = read_session.parallel_read_rows()
  transformed_ds = dataset.map(transform_row)
  return transformed_ds

BATCH_SIZE = 32

training_ds = read_bigquery(TRAINING_TABLE_ID).shuffle(10000).batch(BATCH_SIZE)
eval_ds = read_bigquery(EVAL_TABLE_ID).batch(BATCH_SIZE)

กำหนดคอลัมน์คุณลักษณะ

def get_categorical_feature_values(column):
  query = 'SELECT DISTINCT TRIM({}) FROM `{}`.{}.{}'.format(column, PROJECT_ID, DATASET_ID, TRAINING_TABLE_ID)
  client = bigquery.Client(project=PROJECT_ID)
  dataset_ref = client.dataset(DATASET_ID)
  job_config = bigquery.QueryJobConfig()
  query_job = client.query(query, job_config=job_config)
  result = query_job.to_dataframe()
  return result.values[:,0]

from tensorflow import feature_column

feature_columns = []

# numeric cols
for header in ['capital_gain', 'capital_loss', 'hours_per_week']:
  feature_columns.append(feature_column.numeric_column(header))

# categorical cols
for header in ['workclass', 'marital_status', 'occupation', 'relationship',
               'race', 'native_country', 'education']:
  categorical_feature = feature_column.categorical_column_with_vocabulary_list(
        header, get_categorical_feature_values(header))
  categorical_feature_one_hot = feature_column.indicator_column(categorical_feature)
  feature_columns.append(categorical_feature_one_hot)

# bucketized cols
age = feature_column.numeric_column('age')
age_buckets = feature_column.bucketized_column(age, boundaries=[18, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65])
feature_columns.append(age_buckets)

feature_layer = tf.keras.layers.DenseFeatures(feature_columns)

สร้างและฝึกโมเดล

สร้างโมเดล

Dense = tf.keras.layers.Dense
model = tf.keras.Sequential(
  [
    feature_layer,
      Dense(100, activation=tf.nn.relu, kernel_initializer='uniform'),
      Dense(75, activation=tf.nn.relu),
      Dense(50, activation=tf.nn.relu),
      Dense(25, activation=tf.nn.relu),
      Dense(1, activation=tf.nn.sigmoid)
  ])

# Compile Keras model
model.compile(
    loss='binary_crossentropy', 
    metrics=['accuracy'])

โมเดลรถไฟ

model.fit(training_ds, epochs=5)

WARNING:tensorflow:Layer sequential is casting an input tensor from dtype float64 to the layer's dtype of float32, which is new behavior in TensorFlow 2.  The layer has dtype float32 because it's dtype defaults to floatx.

If you intended to run this layer in float32, you can safely ignore this warning. If in doubt, this warning is likely only an issue if you are porting a TensorFlow 1.X model to TensorFlow 2.

To change all layers to have dtype float64 by default, call `tf.keras.backend.set_floatx('float64')`. To change just this layer, pass dtype='float64' to the layer constructor. If you are the author of this layer, you can disable autocasting by passing autocast=False to the base Layer constructor.

WARNING:tensorflow:From /usr/local/lib/python3.6/dist-packages/tensorflow_core/python/feature_column/feature_column_v2.py:4276: IndicatorColumn._variable_shape (from tensorflow.python.feature_column.feature_column_v2) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
The old _FeatureColumn APIs are being deprecated. Please use the new FeatureColumn APIs instead.
WARNING:tensorflow:From /usr/local/lib/python3.6/dist-packages/tensorflow_core/python/feature_column/feature_column_v2.py:4331: VocabularyListCategoricalColumn._num_buckets (from tensorflow.python.feature_column.feature_column_v2) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
The old _FeatureColumn APIs are being deprecated. Please use the new FeatureColumn APIs instead.
Epoch 1/5
1018/1018 [==============================] - 17s 17ms/step - loss: 0.5985 - accuracy: 0.8105
Epoch 2/5
1018/1018 [==============================] - 10s 10ms/step - loss: 0.3670 - accuracy: 0.8324
Epoch 3/5
1018/1018 [==============================] - 11s 10ms/step - loss: 0.3487 - accuracy: 0.8393
Epoch 4/5
1018/1018 [==============================] - 11s 10ms/step - loss: 0.3398 - accuracy: 0.8435
Epoch 5/5
1018/1018 [==============================] - 11s 11ms/step - loss: 0.3377 - accuracy: 0.8455
<tensorflow.python.keras.callbacks.History at 0x7f978f5b91d0>

ประเมินแบบจำลอง

ประเมินแบบจำลอง

loss, accuracy = model.evaluate(eval_ds)
print("Accuracy", accuracy)

509/509 [==============================] - 8s 15ms/step - loss: 0.3338 - accuracy: 0.8398
Accuracy 0.8398452

ประเมินตัวอย่างสุ่มสองสามตัวอย่าง

sample_x = {
    'age' : np.array([56, 36]), 
    'workclass': np.array(['Local-gov', 'Private']), 
    'education': np.array(['Bachelors', 'Bachelors']), 
    'marital_status': np.array(['Married-civ-spouse', 'Married-civ-spouse']), 
    'occupation': np.array(['Tech-support', 'Other-service']), 
    'relationship': np.array(['Husband', 'Husband']), 
    'race': np.array(['White', 'Black']), 
    'gender': np.array(['Male', 'Male']), 
    'capital_gain': np.array([0, 7298]), 
    'capital_loss': np.array([0, 0]), 
    'hours_per_week': np.array([40, 36]), 
    'native_country': np.array(['United-States', 'United-States'])
  }

model.predict(sample_x)

array([[0.5541261],
       [0.6209938]], dtype=float32)

ทรัพยากร

• ภาพรวม Google Cloud BigQuery
• การฝึกอบรมและการทำนายด้วย Keras ในแพลตฟอร์ม AI