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Python深度学习实践-基于PyTorch--深度学习框架_基于pytorch深度学习框架

基于pytorch深度学习框架

目录

深度学习框架

1.1什么是深度学习框架

1.2Caffe      

1.2.1Caffe  简介

1.2.2Caffa的特点

1.3TensorFlow

1.3.1TensorFlow简介

1.3.2TensorFlow的特点

1.4 PyThon

1.4.1 PyThon简介

1.4.2 PyThon的特点


深度学习框架

1.1什么是深度学习框架

深度学习框架是一种用于构建、训练和部署深度神经网络模型的工具集合。它提供了丰富的函数和工具,使开发者能够方便地创建、调整和优化神经网络模型。

前常用的深度学习框架有PyTorch、Theano、TensorFlow、Keras、Caffe、MXNet、CNTK、PaddlePaddle。

深度学习框架一般提供了以下功能:

  • 计算图构建:深度学习框架允许用户通过声明式的方式定义计算图,这是一系列相互连接的运算操作,用于表示神经网络的结构和数据流。
  • 自动微分:自动微分功能可以自动计算梯度,这对于训练神经网络至关重要,因为它使得权重更新变得自动化。
  • 高效的数值运算库:为了加速模型的训练过程,深度学习框架通常包含高效的数值运算库,这些库能够利用现代CPU和GPU的硬件特性来提高计算速度。
  • 扩展包:许多框架提供了扩展包,用于增强框架的基本功能,例如提供额外的层类型、优化器或用于特定任务的工具。
  • 模型部署工具:一些框架还提供了用于模型部署的工具,这些工具可以帮助将训练好的模型快速转换为可以在生产环境中运行的格式。

1.2Caffe      

1.2.1Caffe  简介

Caffe是一个深度学习框架,专门用于构建和训练卷积神经网络(CNNs)以及其他类型的神经网络。

1.2.2Caffa的特点

  • 高效性:Caffa使用C++编写,特别是在GPU上运行时,能够处理大规模数据集,并且训练速度快。它与cuDNN结合使用时,能够在K40 GPU上以每张图片1.17ms的速度运行AlexNet模型。
  • 灵活性:Caffa的网络结构和参数可以自定义,适用于不同的深度学习任务。用户可以根据需要选择预训练模型或从头开始定义自己的网络结构。
  • 可扩展性:Caffa可以通过添加新的层和功能来扩展,这使得它能够适应新的研究和应用需求。它还支持多种后端,如CUDA和OpenCL,使得它可以在多种设备上运行并进行优化。
  • 易用性:Caffa的模型和优化设置都是以文本形式提供的,这降低了新手上手的难度。它还提供了预训练的权重,方便用户快速开始实验。
  • 开放性:Caffa的代码是开源的,用户可以自由地访问和修改代码,同时可以参考公开的模型来复现研究结果。
  • 社区支持:Caffa有一个活跃的社区,用户可以通过BSD-2协议参与开发和讨论,获取大量的文档和教程资源,有助于用户解决问题和快速上手。

1.3TensorFlow

1.3.1TensorFlow简介

TensorFlow 是一个采用数据流图(dataflow graph)进行数值计算的开源软件库。节点(node)在数据流图中表示数学操作,线(edge)则表示在节点间相互联系的多维数据数组,即张量(tensor)。它灵活的架构让你可以在多种平台上展开计算。

1.3.2TensorFlow的特点

TensorFlow的特点主要包括:

  • 灵活性:TensorFlow不仅用于神经网络,还可用于其他计算场景。用户可以使用Python自定义计算图,甚至在没有现成操作时编写C++代码。
  • 可移植性:它支持多种设备,从台式机、服务器、集群到移动设备都可以运行TensorFlow。这允许用户在单机上快速验证想法,并在需要时扩展到更大规模的计算资源上。
  • 自动计算梯度导数:TensorFlow能够自动计算函数的导数,这使得用户可以专注于模型的定义与验证,而不必纠结于具体的求解细节。
  • 多语言支持:TensorFlow支持C++、Python、Java、Go等多种编程语言的API,使得不同背景的开发者都能使用这一框架。
  • 性能最优化:TensorFlow底层对线程、队列、异步操作有良好支持,可以发挥出硬件的全部性能。

1.4 PyThon

1.4.1 PyThon简介

PyThon是一种高层次的、结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言

PyThon的创始人是荷兰程序员吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum),他在1989年圣诞节期间开发了这个语言,最初是为了替代另一种名为ABC的语言。Python的第一个公开发行版是在1991年发布的。

Python的设计哲学强调代码的可读性和简洁的语法,特别是通过空白字符的使用来区分代码块,使得Python成为一门容易上手和学习的语言。同时,Python支持多种编程范式,包括过程式、面向对象和函数式编程。此外,Python还拥有一个庞大的开源社区,提供了大量的库和框架,覆盖了科学计算、人工智能、网络服务器、数据分析、机器学习等众多领域。

考虑到 Python 在计算科学领域的领先地位,以及其生态完整性和接口易用性,几乎任何框架都不可避免地要提供Python接口。终于,在2017年,Torch的幕后团队推出了PyTorch。PyTorch不是简单地封装 Torch 提供的 Python 接口,而是对 Tensor 之上的所有模块进行了重构,并新增了先进的自动求导系统,成为当下最流行的动态图框架之一。

1.4.2 PyThon的特点

  1. PyTorch 既可以看作为加入了GPU 支持的numpy。TensorFlow 与Caffe 都是命令式的编程语言,而且是静态的,即首先必须构建一个神经网络,然后一次又一次使用同样的结构;如果想要改变网络的结构,就必须从头开始。 但是PyTorch通过一种反向自动求导的技术,可以让用户零延迟地任意改变神经网络的行为。
  2. PyTorch 的设计思路是线性、直观且易于使用的,当用户执行一行代码时,它会忠实地执行,所以当用户的代码出现Bug 的时候,可以通过这些信息轻松快捷地找到出错的代码,不会让用户在Debug 的时候因为错误的指向或者异步和不透明的引擎浪费太多的时间。
  3. PyTorch 的代码相对于TensorFlow 而言,更加简洁直观,同时对于TensorFlow高度工业化的底层代码,PyTorch 的源代码就要友好得多,更容易看懂。深入API,理解PyTorch 底层肯定是一件令人高兴的事。

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深度学习框架

1.1什么是深度学习框架

1.2Caffe      

1.2.1Caffe  简介

1.2.2Caffa的特点

1.3TensorFlow

1.3.1TensorFlow简介

1.3.2TensorFlow的特点

1.4 PyThon

1.4.1 PyThon简介

1.4.2 PyThon的特点


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