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在人工智能领域,网络搭建和训练是核心活动之一,主要涉及模型构建和参数优化。这一过程的目的是开发能够自动学习和改进的深度学习模型,以便它们可以有效地处理复杂任务,如图像处理、语言理解和预测分析。 网络搭建是创建一个计算架构,该架构能够捕获输入数据的关键特征并进行有效的信息处理。这通常涉及选择合适的神经网络类型,如卷积神经网络(CNN)用于图像识别或循环神经网络(RNN)用于时间序列分析。搭建过程中需要考虑网络的深度(层数)、宽度(每层的单元或神经元数量)以及激活函数,这些都是决定模型性能的关键因素。 训练过程则是通过大量数据来调整模型的权重和偏置,使其能够准确预测或分类。这涉及到损失函数的选择,它衡量模型预测的准确性,并通过优化算法如梯度下降来最小化这一损失。在训练期间,模型通过不断的迭代学习,逐步提升其性能,直到达到预定的精度或其他性能指标。 网络搭建和训练的过程对于实现数据驱动的决策至关重要。通过利用深度学习,我们可以处理以前无法解决的复杂问题,如自然语言处理中的语义理解、医学图像中的精确诊断,或者在金融市场的预测分析。这些应用展示了深度学习模型在各种领域中的实用性和灵活性。
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第十二章 网络搭建及训练
12.1 TensorFlow
12.1.1 TensorFlow是什么?
12.1.2 TensorFlow的设计理念是什么?
12.1.3 TensorFlow特点有哪些?
1.高度的灵活性
2.真正的可移植性
3.多语言支持
4.丰富的算法库
5.完善的文档
12.1.4 TensorFlow的系统架构是怎样的?
整个系统从底层到上层可分为七层:
12.1.5 TensorFlow编程模型是怎样的?
1.构建图
1.placeholder
2.variable
3.initializer
2.启动图
3.给图输入数据并获取结果
12.1.6 如何基于tensorflow搭建VGG16
12.2 Pytorch
12.2.1 Pytorch是什么?
12.2.2 为什么选择 Pytorch?
1.简洁:
2.速度:
3.易用:
4.活跃的社区:
12.2.3 PyTorch 的架构是怎样的?
12.2.4 Pytorch 与 tensorflow 之间的差异在哪里?
12.2.5 Pytorch有哪些常用工具包?
12.3 Caffe
12.3.1 什么是 Caffe?
12.3.2 Caffe的特点是什么?
12.3.3 Caffe的设计思想是怎样的?
12.3.4 Caffe架构是怎样的?
1. SyncedMem
2. Blob
3. Layer
4. Net
5. Solver
6. Proto
7. IO
12.3.5 Caffe的有哪些接口?
1. Caffe Python接口
2. Caffe MATLAB接口
3. Caffe 命令行接口
1. caffe train
2. caffe test
3. caffe time
10.4 网络搭建有什么原则?
10.4.1新手原则。
10.4.2深度优先原则。
10.4.3卷积核size一般为奇数。
10.4.4卷积核不是越大越好。
10.5 有哪些经典的网络模型值得我们去学习的?
10.6 网络训练有哪些技巧吗?
10.6.1.合适的数据集。
10.6.2.合适的预处理方法。
10.6.3.网络的初始化。
10.6.4.小规模数据试练。
10.6.5.设置合理Learning Rate。
10.6.6.损失函数
第十二章 网络搭建及训练
12.1 TensorFlow
12.1.1 TensorFlow是什么?
TensorFlow支持各种异构平台,支持多CPU/GPU、服务器、移动设备,具有良好的跨平台的特
性;TensorFlow架构灵活,能够支持各种网络模型,具有良好的通用性;此外,TensorFlow架构具有
良好的可扩展性,对OP的扩展支持,Kernel特化方面表现出众。
TensorFlow最初由Google大脑的研究员和工程师开发出来,用于机器学习和神经网络方面的研
究,于2015.10宣布开源,在众多深度学习框架中脱颖而出,在Github上获得了最多的Star量。
12.1.2 TensorFlow的设计理念是什么?
TensorFlow的设计理念主要体现在两个方面:
(1)将图定义和图运算完全分开。
TensorFlow 被认为是一个“符号主义”的库。我们知道,编程模式通常分为命令式编程(imperative
style programming)和符号式编程(symbolic style programming)。命令式编程就是编写我们理解
的通常意义上的程序,很容易理解和调试,按照原有逻辑执行。符号式编程涉及很多的嵌入和优化,不
容易理解和调试,但运行速度相对有所提升。现有的深度学习框架中,Torch 是典型的命令式的,
Caffe、MXNet 采用了两种编程模式混合的方法,而 TensorFlow 完全采用符号式编程。
符号式计算一般是先定义各种变量,然后建立一个数据流图,在数据流图中规定各个变量间的计算
关系,最后需要对据流图进行编译,但此时的数据流图还是一个空壳儿,里面没有任何实际数据,只有
把需要运算的输入放进去后,才能在整个模型中形成数据流,从而形成输出值。
例如:
在传统的程序操作中,定义了 t 的运算,在运行时就执行了,并输出 17。而在 TensorFlow中,数
据流图中的节点,实际上对应的是 TensorFlow API 中的一个操作,并没有真正去运行:
t = 8 + 9
print(t)
import tensorflow as tf
t = tf.add(8,9)
print(t)
#输出 Tensor{"Add_1:0",shape={},dtype=int32}
(2)TensorFlow 中涉及的运算都要放在图中,而图的运行只发生在会话(session)中。开启会
话后,就可以用数据去填充节点,进行运算;关闭会话后,就不能进行计算了。因此,会话提供了操作
运行和 Tensor 求值的环境。
例如:
12.1.3 TensorFlow特点有哪些?
1.高度的灵活性
TensorFlow 并不仅仅是一个深度学习库,只要可以把你的计算过程表示称一个数据流图的过程,
我们就可以使用 TensorFlow 来进行计算。TensorFlow 允许我们用计算图的方式建立计算网络,同时
又可以很方便的对网络进行操作。用户可以基于 TensorFlow 的基础上用 python 编写自己的上层结构
和库,如果TensorFlow没有提供我们需要的API的,我们也可以自己编写底层的 C++ 代码,通过自定义
操作将新编写的功能添加到 TensorFlow 中。
2.真正的可移植性
TensorFlow 可以在 CPU 和 GPU 上运行,可以在台式机、服务器、移动设备上运行。你想在你的
笔记本上跑一下深度学习的训练,或者又不想修改代码,想把你的模型在多个CPU上运行, 亦或想将训
练好的模型放到移动设备上跑一下,这些TensorFlow都可以帮你做到。
3.多语言支持
TensorFlow采用非常易用的python来构建和执行我们的计算图,同时也支持 C++ 的语言。我们可
以直接写python和C++的程序来执行TensorFlow,也可以采用交互式的ipython来方便的尝试我们的想
法。当然,这只是一个开始,后续会支持更多流行的语言,比如Lua,JavaScript 或者R语言。
4.丰富的算法库
TensorFlow提供了所有开源的深度学习框架里,最全的算法库,并且在不断的添加新的算法库。这
些算法库基本上已经满足了大部分的需求,对于普通的应用,基本上不用自己再去自定义实现基本的算
法库了。
5.完善的文档
TensorFlow的官方网站,提供了非常详细的文档介绍,内容包括各种API的使用介绍和各种基础应
用的使用例子,也包括一部分深度学习的基础理论。
自从宣布开源以来,大量人员对TensorFlow做出贡献,其中包括Google员工,外部研究人员和独
立程序员,全球各地的工程师对TensorFlow的完善,已经让TensorFlow社区变成了Github上最活跃的
深度学习框架。
import tensorflow as tf
#创建图
a = tf.constant([4.0,5.0])
b = tf.constant([6.0,7.0])
c = a * b
#创建会话
sess = tf.Session()
#计算c
print(sess.run(c)) #进行矩阵乘法,输出[24.,35.]
sess.close()
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