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| 文件名: Tensorflow技术解析与实战.pdf | |
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内容简介· · · · · ·
TensorFlow 是谷歌公司开发的深度学习框架,也是目前深度学习的主流框架之一。本书从深度学习的基础讲起,深入TensorFlow框架原理、模型构建、源代码分析和网络实现等各个方面。全书分为基础篇、实战篇和提高篇三部分。基础篇讲解人工智能的入门知识,深度学习的方法,TensorFlow的基础原理、系统架构、设计理念、编程模型、常用API、批标准化、模型的存储与加载、队列与线程,实现一个自定义操作,并进行TensorFlow源代码解析,介绍卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)的演化发展及其TensorFlow实现、TensorFlow的高级框架等知识;实战篇讲解如何用TensorFlow写一个神经网络程序并介绍TensorFlow实现各种网络(CNN、RNN和自编码网络等)并对MNIST数据集进行训练,讲解TensorFlow在人脸识别、自然语言处理、图像和语音的结合、生成式对抗网络等方面的应用;提高篇讲解TensorFlow的分布式原理、架构、模式、API,还会介绍TensorFlow XLA、TensorFlow Debugger、TensorFlow和Kubernetes结合、TensorFlowOnSpark、TensorFlow移动端应用,以及TensorFlow Serving、TensorFlow Fold和TensorFlow计算加速等其他特性。最后,附录中列出一些可供参考的公开数据集,并结合作者的项目经验介绍项目管理的一些建议。 目录· · · · · ·第一篇基础篇 第1章人工智能概述 2 1.1什么是人工智能 2 1.2什么是深度学习 5 1.3深度学习的入门方法 7 1.4什么是TensorFlow 11 1.5为什么要学TensorFlow 12 1.5.1TensorFlow的特性 14 1.5.2使用TensorFlow的公司 15 1.5.3TensorFlow的发展 16 1.6机器学习的相关赛事 16 1.6.1ImageNet的ILSVRC 17 1.6.2Kaggle 18 1.6.3天池大数据竞赛 19 1.7国内的人工智能公司 20 1.8小结 22 第2章TensorFlow环境的准备 23 2.1下载TensorFlow 1.1.0 23 2.2基于pip的安装 23 2.2.1Mac OS环境准备 24 2.2.2Ubuntu/Linux环境准备 25 2.2.3Windows环境准备 25 2.3基于Java的安装 28 2.4从源代码安装 29 2.5依赖的其他模块 30 2.5.1numpy 30 2.5.2matplotlib 31 2.5.3jupyter 31 2.5.4scikit-image 32 2.5.5librosa 32 2.5.6nltk 32 2.5.7keras 33 2.5.8tflearn 33 2.6小结 33 第3章可视化TensorFlow 34 3.1PlayGround 34 3.1.1数据 35 3.1.2特征 36 3.1.3隐藏层 36 3.1.4输出 37 3.2TensorBoard 39 3.2.1SCALARS面板 40 3.2.2IMAGES面板 41 3.2.3AUDIO面板 42 3.2.4GRAPHS面板 42 3.2.5DISTRIBUTIONS面板 43 3.2.6HISTOGRAMS面板 43 3.2.7EMBEDDINGS面板 44 3.3可视化的例子 44 3.3.1降维分析 44 3.3.2嵌入投影仪 48 3.4小结 51 第4章TensorFlow基础知识 52 4.1系统架构 52 4.2设计理念 53 4.3编程模型 54 4.3.1边 56 4.3.2节点 57 4.3.3其他概念 57 4.4常用API 60 4.4.1图、操作和张量 60 4.4.2可视化 61 4.5变量作用域 62 4.5.1variable_scope示例 62 4.5.2name_scope示例 64 4.6批标准化 64 4.6.1方法 65 4.6.2优点 65 4.6.3示例 65 4.7神经元函数及优化方法 66 4.7.1激活函数 66 4.7.2卷积函数 69 4.7.3池化函数 72 4.7.4分类函数 73 4.7.5优化方法 74 4.8模型的存储与加载 79 4.8.1模型的存储与加载 79 4.8.2图的存储与加载 82 4.9队列和线程 82 4.9.1队列 82 4.9.2队列管理器 85 4.9.3线程和协调器 86 4.10加载数据 87 4.10.1预加载数据 87 4.10.2填充数据 87 4.10.3从文件读取数据 88 4.11实现一个自定义操作 92 4.11.1步骤 92 4.11.2最佳实践 93 4.12小结 101 第5章TensorFlow源代码解析 102 5.1TensorFlow的目录结构 102 5.1.1contirb 103 5.1.2core 104 5.1.3examples 105 5.1.4g3doc 105 5.1.5python 105 5.1.6tensorboard 105 5.2TensorFlow源代码的学习方法 106 5.3小结 108 第6章神经网络的发展及其TensorFlow实现 109 6.1卷积神经网络 109 6.2卷积神经网络发展 110 6.2.1网络加深 111 6.2.2增强卷积层的功能 115 6.2.3从分类任务到检测任务 120 6.2.4增加新的功能模块 121 6.3MNIST的AlexNet实现 121 6.3.1加载数据 121 6.3.2构建网络模型 122 6.3.3训练模型和评估模型 124 6.4循环神经网络 125 6.5循环神经网络发展 126 6.5.1增强隐藏层的功能 127 6.5.2双向化及加深网络 129 6.6TensorFlow Model Zoo 131 6.7其他研究进展 131 6.7.1强化学习 132 6.7.2深度森林 132 6.7.3深度学习与艺术 132 6.8小结 133 第7章TensorFlow的高级框架 134 7.1TFLearn 134 7.1.1加载数据 134 7.1.2构建网络模型 135 7.1.3训练模型 135 7.2Keras 135 7.2.1Keras的优点 136 7.2.2Keras的模型 136 7.2.3Keras的使用 137 7.3小结 141 第二篇实战篇 第8章第一个TensorFlow程序 144 8.1TensorFlow的运行方式 144 8.1.1生成及加载数据 144 8.1.2构建网络模型 145 8.1.3训练模型 145 8.2超参数的设定 146 8.3小结 147 第9章TensorFlow在MNIST中的应用 148 9.1MNIST数据集简介 148 9.1.1训练集的标记文件 148 9.1.2训练集的图片文件 149 9.1.3测试集的标记文件 149 9.1.4测试集的图片文件 150 9.2MNIST的分类问题 150 9.2.1加载数据 150 9.2.2构建回归模型 151 9.2.3训练模型 151 9.2.4评估模型 152 9.3训练过程的可视化 152 9.4MNIST的卷积神经网络 156 9.4.1加载数据 157 9.4.2构建模型 157 9.4.3训练模型和评估模型 159 9.5MNIST的循环神经网络 161 9.5.1加载数据 161 9.5.2构建模型 161 9.5.3 训练数据及评估模型 163 9.6MNIST的无监督学习 164 9.6.1自编码网络 164 9.6.2TensorFlow的自编码网络实现 165 9.7小结 169 第10章人脸识别 170 10.1人脸识别简介 170 10.2人脸识别的技术流程 171 10.2.1人脸图像采集及检测 171 10.2.2人脸图像预处理 171 10.2.3人脸图像特征提取 171 10.2.4人脸图像匹配与识别 172 10.3人脸识别的分类 172 10.3.1人脸检测 172 10.3.2人脸关键点检测 173 10.3.3人脸验证 174 10.3.4人脸属性检测 174 10.4人脸检测 175 10.4.1LFW数据集 175 10.4.2数据预处理 175 10.4.3进行检测 176 10.5性别和年龄识别 178 10.5.1数据预处理 179 10.5.2构建模型 181 10.5.3训练模型 182 10.5.4验证模型 184 10.6小结 185 第11章自然语言处理 186 11.1模型的选择 186 11.2英文数字语音识别 187 11.2.1定义输入数据并预处理数据 188 11.2.2定义网络模型 188 11.2.3训练模型 188 11.2.4预测模型 189 11.3智能聊天机器人 189 11.3.1原理 190 11.3.2最佳实践 191 11.4小结 200 第12章图像与语音的结合 201 12.1看图说话模型 201 12.1.1原理 202 12.1.2最佳实践 203 12.2小结 205 第13章生成式对抗网络 206 13.1生成式对抗网络的原理 206 13.2生成式对抗网络的应用 207 13.3生成式对抗网络的实现 208 13.4生成式对抗网络的改进 214 13.5小结 214 第三篇提高篇 第14章分布式TensorFlow 216 14.1分布式原理 216 14.1.1单机多卡和分布式 216 14.1.2分布式部署方式 217 14.2分布式架构 218 14.2.1客户端、主节点和工作节点的关系 218 14.2.2客户端、主节点和工作节点的交互过程 220 14.3分布式模式 221 14.3.1数据并行 221 14.3.2同步更新和异步更新 222 14.3.3模型并行 224 14.4分布式API 225 14.5分布式训练代码框架 226 14.6分布式最佳实践 227 14.7小结 235 第15章TensorFlow线性代数编译框架XLA 236 15.1XLA的优势 236 15.2XLA的工作原理 237 15.3JIT编译方式 238 15.3.1打开JIT编译 238 15.3.2将操作符放在XLA设备上 238 15.4JIT编译在MNIST上的实现 239 15.5小结 240 第16章TensorFlow Debugger 241 16.1Debugger的使用示例 241 16.2远程调试方法 245 16.3小结 245 第17章TensorFlow和Kubernetes结合 246 17.1为什么需要Kubernetes 246 17.2分布式TensorFlow在Kubernetes中的运行 247 17.2.1部署及运行 247 17.2.2其他应用 253 17.3小结 254 第18章TensorFlowOnSpark 255 18.1TensorFlowOnSpark的架构 255 18.2TensorFlowOnSpark在MNIST上的实践 257 18.3小结 261 第19章TensorFlow移动端应用 262 19.1移动端应用原理 262 19.1.1量化 263 19.1.2优化矩阵乘法运算 266 19.2iOS系统实践 266 19.2.1环境准备 266 19.2.2编译演示程序并运行 267 19.2.3自定义模型的编译及运行 269 19.3Android系统实践 273 19.3.1环境准备 274 19.3.2编译演示程序并运行 275 19.3.3自定义模型的编译及运行 277 19.4树莓派实践 278 19.5小结 278 第20章TensorFlow的其他特性 279 20.1TensorFlow Serving 279 20.2TensorFlow Flod 280 20.3TensorFlow计算加速 281 20.3.1CPU加速 281 20.3.2TPU加速和FPGA加速 282 20.4小结 283 第21章机器学习的评测体系 284 21.1人脸识别的性能指标 284 21.2聊天机器人的性能指标 284 21.3机器翻译的评价方法 286 21.3.1BLEU 286 21.3.2METEOR 287 21.4常用的通用评价指标 287 21.4.1ROC和AUC 288 21.4.2AP和mAP 288 21.5小结 288 附录A公开数据集 289 附录B项目管理经验小谈 292 |
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