Python 使用Keras和Tensorflow与AMD GPU

在本文中，我们将介绍如何在Python中使用Keras和Tensorflow框架来利用AMD GPU进行深度学习任务。通常情况下，深度学习的训练过程需要大量的计算资源，而GPU可以提供比传统的CPU更高效的并行计算能力。然而，很多深度学习框架如Tensorflow默认只支持NVIDIA GPU。但是，我们可以通过使用一些工具和库，让Keras和Tensorflow能够兼容AMD GPU，并加速我们的深度学习任务。

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准备工作

首先，我们需要安装一些必要的软件和库来支持AMD GPU的使用。首先，我们需要安装AMD GPU驱动程序。我们可以通过访问AMD的官方网站来下载和安装最新版本的GPU驱动程序。安装完驱动后，我们需要安装AMD的ROCm软件套件，它提供了在AMD GPU上进行深度学习的必要工具和库。我们可以根据我们的操作系统版本下载和安装ROCm。此外，我们还需要安装Keras和Tensorflow作为我们主要的深度学习框架，可以使用pip命令进行安装。

pip install keras tensorflow

安装完成后，我们还需要安装Tensorflow的ROCm版本，以确保它能够与AMD GPU兼容。我们可以通过以下命令来安装Tensorflow的ROCm版本：

pip install tensorflow-rocm

安装完成后，我们可以使用以下命令来验证Tensorflow是否正确安装：

import tensorflow as tf
print(tf.__version__)

如果输出了Tensorflow的版本号，则说明安装成功。

设置环境变量

为了能够正确使用AMD GPU进行深度学习任务，我们需要设置一些环境变量。首先，我们需要将ROCm的安装路径添加到系统的环境变量中。在Linux系统中，我们可以通过编辑~/.bashrc文件来添加环境变量，并通过source命令使其生效。在Windows系统中，我们可以通过控制面板的环境变量设置来添加环境变量。

# 添加ROCm安装路径到环境变量
export PATH="PATH:/opt/rocm/bin"
export LD_LIBRARY_PATH="/opt/rocm/lib:LD_LIBRARY_PATH"

设置Keras和Tensorflow

在使用Keras和Tensorflow之前，我们需要对它们的相关配置进行一些修改，以保证它们能够兼容AMD GPU。首先，我们需要打开Keras的配置文件~/.keras/keras.json，并将默认的Tensorflow后端修改为tensorflow-rocm：

{
    "floatx": "float32",
    "epsilon": 1e-07,
    "backend": "tensorflow-rocm",
    "image_data_format": "channels_last"
}

接下来，我们需要编辑Tensorflow的配置文件~/.tfrc，将默认的计算设备修改为gpu，并将默认的卷积算法修改为miopen：

tf.options.experimental.Py_Init.Main.InitOpKernel()
try:
    tf.contrib.kernels.cuda_dnn_available()
    if tf.test.is_built_with_cuda():
        print("Using GPU")
        config.gpu_options.allow_growth = True
        if 'tensorflow-rocm' in dir(tf.contrib.kernels):
            print('Using ROCm backend')
            tf.keras.backend.set_epsilon(1e-7)
            tf.keras.backend.set_image_data_format('channels_last')
            tf.keras.backend.set_floatx('float32')
            tf.keras.backend.set_intx('int64')
            tf.keras.backend.set_learning_phase(0)
            tf.keras.backend.rnn_data_formats = \
                tf.contrib.rnn.bind_for_rnn.data_formats
except AttributeError:
    pass

示例：使用AMD GPU训练模型

现在，我们已经成功地配置了Keras和Tensorflow，我们可以使用AMD GPU来训练深度学习模型了。以下是一个简单的示例，展示了如何使用AMD GPU来训练一个卷积神经网络模型：

import keras
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense

# 构建卷积神经网络模型
model = Sequential()
model.add(Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(32, 32, 3)))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(10, activation='softmax'))

# 编译模型
model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy'])

# 加载数据集并进行训练
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = keras.datasets.cifar10.load_data()
y_train = keras.utils.to_categorical(y_train, 10)
y_test = keras.utils.to_categorical(y_test, 10)
model.fit(x_train, y_train, batch_size=128, epochs=10, validation_data=(x_test, y_test))

在上述示例中，我们首先构建了一个简单的卷积神经网络模型，并使用CIFAR-10数据集进行训练。通过指定tensorflow-rocm作为后端，Keras和Tensorflow会自动利用AMD GPU进行模型训练。我们可以根据需要修改模型的结构和训练参数。

总结

通过本文的介绍，我们学习了如何使用Keras和Tensorflow框架与AMD GPU进行深度学习任务。我们首先安装了必要的软件和库，然后配置了环境变量和Keras、Tensorflow的相关设置。最后，我们通过一个简单的示例演示了如何使用AMD GPU训练深度学习模型。希望本文对您有所帮助，祝您在使用Keras和Tensorflow与AMD GPU进行深度学习时取得成功！