内容介绍：
AI编译框架分为两种运行模式，分别是动态图模式以及静态图模式。MindSpore默认情况下是以动态图模式运行，但也支持手工切换为静态图模式。两种运行模式的详细介绍如下：
动态图模式：
动态图的特点是计算图的构建和计算同时发生（Define by run），其符合Python的解释执行方式，在计算图中定义一个Tensor时，其值就已经被计算且确定，因此在调试模型时较为方便，能够实时得到中间结果的值，但由于所有节点都需要被保存，导致难以对整个计算图进行优化。
在MindSpore中，动态图模式又被称为PyNative模式。由于动态图的解释执行特性，在脚本开发和网络流程调试过程中，推荐使用动态图模式进行调试。
具体内容：
1. 导包
import numpy as np
import mindspore as ms
from mindspore import nn, Tensor2. 使用set_context进行动态图模式的配置
ms.set_context(mode=ms.PYNATIVE_MODE)3. 模型构建
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits
model = Network()4. 输入输出
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
output = model(input)
print(output)5. 使用set_context进行运行静态图模式的配置
ms.set_context(mode=ms.GRAPH_MODE)6. 构建模型
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits
model = Network()7. 输入输出
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
output = model(input)
print(output)静态图模式的使用场景
MindSpore编译器重点面向Tensor数据的计算以及其微分处理。因此使用MindSpore API以及基于Tensor对象的操作更适合使用静态图编译优化。其他操作虽然可以部分入图编译，但实际优化作用有限。另外，静态图模式先编译后执行的模式导致其存在编译耗时。因此，如果函数无需反复执行，那么使用静态图加速也可能没有价值。
静态图模式开启方式
通常情况下，由于动态图的灵活性，我们会选择使用PyNative模式来进行自由的神经网络构建，以实现模型的创新和优化。但是当需要进行性能加速时，我们需要对神经网络部分或整体进行加速。MindSpore提供了两种切换为图模式的方式，分别是基于装饰器的开启方式以及基于全局context的开启方式。
基于装饰器的开启方式
MindSpore提供了jit装饰器，可以通过修饰Python函数或者Python类的成员函数使其被编译成计算图，通过图优化等技术提高运行速度。此时我们可以简单的对想要进行性能优化的模块进行图编译加速，而模型其他部分，仍旧使用解释执行方式，不丢失动态图的灵活性。无论全局context是设置成静态图模式还是动态图模式，被jit修饰的部分始终会以静态图模式进行运行。
在需要对Tensor的某些运算进行编译加速时，可以在其定义的函数上使用jit修饰器，在调用该函数时，该模块自动被编译为静态图。需要注意的是，jit装饰器只能用来修饰函数，无法对类进行修饰。jit的使用示例如下：
8. 模型构建
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits9. 使用修饰函数输入输出
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
@ms.jit # 使用ms.jit装饰器，使被装饰的函数以静态图模式运行
def run(x):
model = Network()
return model(x)
output = run(input)
print(output)10. 通过调用jit将函数转换为以静态图方式执行
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
def run(x):
model = Network()
return model(x)
run_with_jit = ms.jit(run) # 通过调用jit将函数转换为以静态图方式执行
output = run(input)
print(output)11. 当我们需要对神经网络的某部分进行加速时，可以直接在construct方法上使用jit修饰器，在调用实例化对象时，该模块自动被编译为静态图。示例如下：
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
@ms.jit # 使用ms.jit装饰器，使被装饰的函数以静态图模式运行
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
model = Network()
output = model(input)
print(output)12. 基于context的开启方式
context模式是一种全局的设置模式。
ms.set_context(mode=ms.GRAPH_MODE) # 使用set_context进行运行静态图模式的配置
class Network(nn.Cell):
def __init__(self):
super().__init__()
self.flatten = nn.Flatten()
self.dense_relu_sequential = nn.SequentialCell(
nn.Dense(28*28, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 512),
nn.ReLU(),
nn.Dense(512, 10)
)
def construct(self, x):
x = self.flatten(x)
logits = self.dense_relu_sequential(x)
return logits
model = Network()
input = Tensor(np.ones([64, 1, 28, 28]).astype(np.float32))
output = model(input)
print(output)静态图加速的核心思想是将计算图的构建和实际计算分开，也就是编译和运行分开。在构建阶段，MindSpore会根据完整的计算流程对原始的计算图进行优化和调整，编译得到更省内存和计算量更少的计算图。这种编译后图的结构不再改变的特性，使得我们能够更好地利用硬件资源，提升模型的执行效率。
