tensorflow.js 1) 레몬에이드 판매량 예측

오픈튜토리얼스 8.13 ~ 8.26  머신러닝야학에서 배운

레몬에이드 판매량 예측, 보스턴 집값 예측, 붓꽃 분류를 tensorflow.js로 만들었습니다.

오픈튜토리얼스 머신러닝야학 내용은 아래 링크를 참조해 주세요!

https://opentutorials.org/course/4570

Tensorflow 1 - 생활코딩

nodejs version: 12.18.3

tensorflow.js version: 2.3.0

전체 코드

  const lemonadeCSV = await readCSV('./data/lemonade.csv')

  // 데이터를 tensor 형태로 만들기
  const temperature = []
  const sales = []
  for (let i = 0; i < lemonadeCSV.length; i++) {
    temperature.push(Number(lemonadeCSV[i]['온도']))
    sales.push(Number(lemonadeCSV[i]['판매량']))
  }

  const independent = tf.tensor1d(temperature)
  const dependent = tf.tensor1d(sales)

  independent.print()
  dependent.print()

  // 모델 만들기
  const input = tf.input({ shape: [1] })
  const output = tf.layers.dense({ units: 1 }).apply(input)
  const model = tf.model({
    inputs: input,
    outputs: output
  })

  model.compile({ optimizer: tf.train.adam(), loss: tf.losses.meanSquaredError })
  model.summary()

  // 모델 학습
  const { history: { loss: loss } } = await model.fit(independent, dependent, { epochs: 15000 })

  // 마지막 loss 출력
  console.log(loss[loss.length - 1])

  // 판매량 예측
  model.predict(tf.tensor1d([40])).print()

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CSV 데이터 가져오기

tf.data.csv() 함수가 작동하지 않아 csv를 읽어오는 함수를 만들게 되었습니다. ㅠㅠ

node.js fs 모듈과 csv-parser npm 모듈을 사용하였습니다.

ReadStream을 사용하여 csv 파일을 읽고 객체 배열 형태로 값을 반환합니다.

const fs = require('fs')
const csv = require('csv-parser')

/**
 * 
 * @param { string } csvFilePath csv 파일 주소
 * 리턴값은 [{'a':'1', 'b':'2'}] 객체 배열 형태입니다.
 */
const readCSV = (csvFilePath) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const dataSet = []
    const readStream = fs.createReadStream(csvFilePath)
    readStream.pipe(csv()).on('error', () => { return reject(new Error('Error reading file')) }).on('data', (data) => { dataSet.push(data) }).on('end', () => { resolve(dataSet) })
  })
}

module.exports = readCSV

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데이터를 Tensor 형으로 만들기

  const temperature = []
  const sales = []
  for (let i = 0; i < lemonadeCSV.length; i++) {
    temperature.push(Number(lemonadeCSV[i]['온도']))
    sales.push(Number(lemonadeCSV[i]['판매량']))
  }

  const independent = tf.tensor1d(temperature)
  const dependent = tf.tensor1d(sales)
 
 /*
 Tensor
    [20, 21, 22, 23, 24, 25]
Tensor
    [40, 42, 44, 46, 48, 50]
*/

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모델 만들기

tensorflow.js와 python tensorflow 다른점은 apply를 사용해 layer를 쌓고

parameter 값을 Object로 사용한다는 점입니다.  

  const input = tf.input({ shape: [1] })
  const output = tf.layers.dense({ units: 1 }).apply(input)
  const model = tf.model({
    inputs: input,
    outputs: output
  })

  model.compile({ optimizer: tf.train.adam(), loss: tf.losses.meanSquaredError })
  model.summary()

model Summary :

_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output shape              Param #
========================================
input1 (InputLayer)          [null,1]                  0
_________________________________________________________________
dense_Dense1 (Dense)         [null,1]                  2
========================================
Total params: 2
Trainable params: 2
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

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모델 학습과 예측

 

model.fit()은 history를 반환하고 history에는 지금까지 loss 값을 가지고 있습니다.

결과: 

0.015542778186500072

Tensor 
     [[78.7350845],]

  // 모델 학습
  const { history: { loss: loss } } = await model.fit(independent, dependent, { epochs: 15000 })

  // 마지막 loss 출력
  console.log(loss[loss.length - 1])

  // 판매량 예측
  model.predict(tf.tensor1d([40])).print()

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가장 간단한 lemonade 판매량 예측이었습니다. 하지만 python이 아니라 javascript로 하고 자료도 많지 않아서 tensorflow.js API reference 와 튜토리얼을 보면서 했습니다. 

tensorflow.js API reference 는 사용법이 자세히 나와있지 않아 구글링을 많이 하였습니다.

 

https://js.tensorflow.org/api/2.3.0/

TensorFlow.js | 자바스크립트 개발자를 위한 머신러닝