纔雲科技技術總監、華為深度學習團隊係統工程師、華為深度學習雲服務的技術負責人聯閤編寫
中國科學院計算技術研究所副研究員/中國大數據技術大會(BDTC)發起人查禮、教育部“長江學者”特聘教授/浙江大學計算機學院院長陳剛作序推薦
纔雲科技創始人兼CEO張鑫、Google Brain資深工程師周玥楓、華為人工智能領域主任工程師夏命榛、雲賬戶聯閤創始人兼CTO鄒永強、博拉科技創始人兼CEO周公爽、微軟亞洲研究院助理研究員王錦鵬、纔雲科技顧問鄭澤宇聯閤推薦
不僅介紹如何使用TensorFlow,還剖析瞭係統設計原理
本書從基本概念、內部實現和實踐等方麵深入剖析瞭TensorFlow。書中首先介紹瞭TensorFlow設計目標、基本架構、環境準備和基礎概念,接著重點介紹瞭以數據流圖為核心的機器學習編程框架的設計原則與核心實現,緊接著還將TensorFlow與深度學習相結閤,從理論基礎和程序實現這兩個方麵係統介紹瞭CNN、GAN和RNN等經典模型,然後深入剖析瞭TensorFlow運行時核心、通信原理和數據流圖計算的原理與實現,全麵介紹瞭TensorFlow生態係統的發展。
彭靖田,纔雲科技技術總監,榖歌機器學習開發專傢(ML GDE),Kubeflow Core Maintainer,TensorFlow Contributor,曾一度成為TensorFlow社區全球前40的貢獻者。加州大學聖迭戈分校訪問學者,畢業於浙江大學竺可楨學院求是科學班。曾為華為深度學習團隊核心成員,主要參與華為深度學習平颱的設計和研發工作。
林健,華為深度學習團隊係統工程師。在中科院計算所取得博士學位,並在美國俄亥俄州立大學做過博士後研究。長期從事係統軟件研發,工作涉及高性能計算與分布式係統,愛好開源軟件與人工智能。曾參與開發CNGrid GOS、MVAPICH等工業級軟件,並閤作創建LingCloud、DataMPI等開源項目。
白小龍,華為公司深度學習雲服務的技術負責人,主要負責深度學習平颱、模型和算法的研發。長期從事信號、圖像處理和機器學習研究,於2015年6月畢業於浙江大學並取得工學博士學位,曾獲教育部博士生學術新人奬。
第 一部分 基礎篇
第 1章 TensorFlow係統概述 2
1.1 簡介 2
1.1.1 産生背景 2
1.1.2 獨特價值 3
1.1.3 版本變遷 4
1.1.4 與其他主流深度學習框架的對比 6
1.2 設計目標 7
1.2.1 靈活通用的深度學習庫 8
1.2.2 端雲結閤的人工智能引擎 9
1.2.3 高性能的基礎平颱軟件 10
1.3 基本架構 12
1.3.1 工作形態 12
1.3.2 組件結構 13
1.4 小結 14
第 2章 TensorFlow環境準備 15
2.1 安裝 15
2.1.1 TensorFlow安裝概述 15
2.1.2 使用Anaconda安裝 17
2.1.3 使用原生pip安裝 17
2.1.4 使用virtualenv安裝 18
2.1.5 使用Docker安裝 19
2.1.6 使用源代碼編譯安裝 20
2.1.7 Hello TensorFlow 22
2.2 依賴項 23
2.2.1 Bazel軟件構建工具 24
2.2.2 Protocol Buffers數據結構序列化工具 25
2.2.3 Eigen綫性代數計算庫 27
2.2.4 CUDA統一計算設備架構 28
2.3 源代碼結構 29
2.3.1 根目錄 29
2.3.2 tensorflow目錄 30
2.3.3 tensorflow/core目錄 31
2.3.4 tensorflow/python目錄 32
2.3.5 安裝目錄 33
2.4 小結 33
第3章 TensorFlow基礎概念 34
3.1 編程範式:數據流圖 34
3.1.1 聲明式編程與命令式編程 34
3.1.2 聲明式編程在深度學習應用上的優勢 35
3.1.3 TensorFlow數據流圖的基本概念 38
3.2 數據載體:張量 40
3.2.1 張量:Tensor 40
3.2.2 稀疏張量:SparseTensor 44
3.3 模型載體:操作 46
3.3.1 計算節點:Operation 46
3.3.2 存儲節點:Variable 49
3.3.3 數據節點:Placeholder 53
3.4 運行環境:會話 55
3.4.1 普通會話:Session 55
3.4.2 交互式會話:InteractiveSession 59
3.4.3 擴展閱讀:會話實現原理 59
3.5 訓練工具:優化器 61
3.5.1 損失函數與優化算法 61
3.5.2 優化器概述 64
3.5.3 使用minimize方法訓練模型 66
3.5.4 擴展閱讀:模型訓練方法進階 68
3.6 一元綫性迴歸模型的最佳實踐 72
3.7 小結 76
第二部分 關鍵模塊篇
第4章 TensorFlow數據處理方法 78
4.1 輸入數據集 78
4.1.1 使用輸入流水綫並行讀取數據 78
4.1.2 創建批樣例數據的方法 86
4.1.3 填充數據節點的方法 87
4.1.4 處理CIFAR-10數據集的最佳實踐 88
4.1.5 擴展閱讀:MNIST數據集 91
4.2 模型參數 92
4.2.1 模型參數的典型使用流程 92
4.2.2 使用tf.Variable創建、初始化和更新模型參數 92
4.2.3 使用tf.train.Saver保存和恢復模型參數 98
4.2.4 使用變量作用域處理復雜模型 100
4.3 命令行參數 103
4.3.1 使用argparse解析命令行參數 103
4.3.2 使用tf.app.flags解析命令行參數 108
4.4 小結 111
第5章 TensorFlow編程框架 112
5.1 單機程序編程框架 112
5.1.1 概述 112
5.1.2 創建單機數據流圖 114
5.1.3 創建並運行單機會話 116
5.2 分布式程序編程框架 118
5.2.1 PS-worker架構概述 118
5.2.2 分布式程序編程框架概述 120
5.2.3 創建TensorFlow集群 121
5.2.4 將操作放置到目標設備 124
5.2.5 數據並行模式 124
5.2.6 同步訓練機製 125
5.2.7 異步訓練機製 130
5.2.8 使用Supervisor管理模型訓練 131
5.2.9 分布式同步訓練的最佳實踐 133
5.3 小結 137
第6章 TensorBoard可視化工具 138
6.1 概述 138
6.2 可視化數據流圖 142
6.2.1 名字作用域與抽象節點 142
6.2.2 可視化數據流圖的最佳實踐 144
6.2.3 擴展閱讀:匯總數據和事件數據 145
6.2.4 擴展閱讀:揭秘tf.summary.FileWriter工作原理 147
6.3 可視化學習過程 149
6.3.1 匯總操作概述 149
6.3.2 使用tf.summary.scalar生成摺綫圖 150
6.3.3 使用tf.summary.histogram生成數據分布圖 152
6.3.4 使用tf.summary.image生成圖像 154
6.3.5 使用tf.summary.audio生成音頻 155
6.3.6 可視化MNIST softmax模型學習過程的最佳實踐 156
6.4 可視化高維數據 158
6.4.1 使用TensorBoard可視化高維數據 158
6.4.2 可視化MNIST數據集的最佳實踐 160
6.5 小結 163
第7章 模型托管工具:TensorFlow Serving 164
7.1 概述 164
7.2 係統架構 165
7.3 安裝 167
7.3.1 使用APT安裝ModelServer 168
7.3.2 使用源碼編譯安裝ModelServer 169
7.4 最佳實踐 170
7.4.1 導齣模型 170
7.4.2 發布模型服務 173
7.4.3 更新綫上模型服務 174
7.5 小結 175
第三部分 算法模型篇
第8章 深度學習概述 178
8.1 深度學習的曆史 178
8.1.1 感知機模型與神經網絡 178
8.1.2 神經網絡的寒鼕與復蘇 179
8.1.3 神經網絡的發展與第二次寒鼕 181
8.1.4 深度學習時代的到來 183
8.2 深度學習的主要應用 184
8.2.1 計算機視覺 185
8.2.2 自然語言處理 186
8.2.3 強化學習 188
8.3 深度學習與TensorFlow 190
8.4 小結 191
第9章 CNN模型 192
9.1 CNN 192
9.1.1 CNN簡介 192
9.1.2 捲積層 193
9.1.3 激活層 195
9.1.4 池化層 195
9.1.5 全連接層 196
9.1.6 Dropout層 196
9.1.7 BN層 197
9.1.8 常用的CNN圖像分類模型 197
9.2 TensorFlow-Slim 204
9.2.1 TensorFlow-Slim總體結構 204
9.2.2 datasets包和data包 205
9.2.3 preprocessing包 207
9.2.4 deployment包 207
9.2.5 nets包 209
9.2.6 TensorFlow-Slim最佳實踐 212
9.3 應用 216
9.3.1 物體檢測 216
9.3.2 圖像分割 221
9.4 小結 222
第 10章 GAN模型 223
10.1 原理、特點及應用 223
10.1.1 原理 224
10.1.2 特點 225
10.1.3 應用 226
10.2 GAN模型的改進 228
10.2.1 CGAN模型 228
10.2.2 LAPGAN模型 229
10.2.3 DCGAN模型 230
10.2.4 InfoGAN模型 230
10.2.5 LSGAN模型 231
10.2.6 WGAN模型 232
10.3 最佳實踐 233
10.4 小結 238
第 11章 RNN模型 239
11.1 基本RNN單元及其變種 239
11.1.1 RNN模型簡介 239
11.1.2 基本RNN單元 240
11.1.3 LSTM單元 242
11.1.4 GRU單元 243
11.1.5 雙嚮RNN單元 244
11.1.6 帶有其他特性的RNN單元 245
11.2 RNN模型 247
11.2.1 PTB-LSTM語言模型 247
11.2.2 Seq2Seq模型 251
11.3 小結 254
第四部分 核心揭秘篇
第 12章 TensorFlow運行時核心設計與實現 256
12.1 運行時框架概述 256
12.2 關鍵數據結構 257
12.2.1 張量相關數據結構 258
12.2.2 設備相關數據結構 260
12.2.3 數據流圖相關的數據結構 263
12.3 公共基礎機製 266
12.3.1 內存分配 266
12.3.2 綫程管理 268
12.3.3 多語言接口 269
12.3.4 XLA編譯技術 270
12.3.5 單元測試框架 271
12.4 外部環境接口 272
12.4.1 加速器硬件接口 272
12.4.2 係統軟件接口 275
12.5 小結 276
第 13章 通信原理與實現 277
13.1 概述 277
13.2 進程內通信 278
13.2.1 通信接口 278
13.2.2 會閤點機製 280
13.2.3 異構設備內存訪問 282
13.3 進程間通信 283
13.3.1 gRPC通信機製 284
13.3.2 控製通信 286
13.3.3 數據通信 290
13.4 RDMA通信模塊 294
13.4.1 模塊結構 295
13.4.2 消息語義 296
13.4.3 通信流程 297
13.5 小結 300
第 14章 數據流圖計算原理與實現 301
14.1 概述 301
14.2 數據流圖創建 302
14.2.1 流程與抽象 303
14.2.2 全圖構造 305
14.2.3 子圖提取 306
14.2.4 圖切分 307
14.2.5 圖優化 308
14.3 單機會話運行 308
14.3.1 流程與抽象 309
14.3.2 執行器獲取 311
14.3.3 輸入數據填充 312
14.3.4 圖運行 313
14.3.5 輸齣數據獲取 315
14.3.6 張量保存 315
14.4 分布式會話運行 315
14.4.1 主-從模型 316
14.4.2 主要抽象 317
14.4.3 client創建會話 319
14.4.4 client請求圖運行 320
14.4.5 master驅動圖運行 321
14.4.6 worker實施圖運行 323
14.5 操作節點執行 325
14.5.1 核函數抽象 325
14.5.2 CPU上的執行流程 326
14.5.3 CUDA GPU上的執行流程 326
14.6 小結 327
第五部分 生態發展篇
第 15章 TensorFlow生態環境 330
15.1 生態環境概況 330
15.1.1 社區托管組件 330
15.1.2 第三方項目 333
15.2 深度神經網絡庫Keras 334
15.2.1 概述 334
15.2.2 模型概述 335
15.2.3 順序模型 336
15.2.4 函數式模型 338
15.3 TensorFlow與Kubernetes生態的結閤 340
15.4 TensorFlow與Spark生態的結閤 344
15.5 TensorFlow通信優化技術 345
15.6 TPU及神經網絡處理器 348
15.7 NNVM模塊化深度學習組件 349
15.8 TensorFlow未來展望——TFX 351
15.9 小結 353
附錄A 354
說實話,讀《計算機視覺前沿技術綜述與展望》這本書的過程,與其說是學習,不如說是一場跨越時空的思維漫步。這本書的視角非常宏大,它不僅僅停留在對現有技術的羅列上,而是巧妙地將過去十年計算機視覺領域的發展脈絡梳理得井井有條。作者對於不同技術流派之間的繼承與演變有著深刻的洞察力,比如從早期的SIFT特徵描述符到深度學習時代的注意力機製,每一步的跨越,作者都能精準地指齣其背後的驅動力和局限性。最讓我印象深刻的是它對“場景理解”這一宏大目標的探討,不僅僅局限於目標檢測或圖像分割這些具體任務,而是上升到瞭如何讓機器真正“看懂”世界的哲學層麵。書中對未來研究方嚮的預測也相當大膽且富有啓發性,例如對自監督學習在無標簽數據泛化能力上的潛力分析,讓人對未來幾年的研究趨勢有瞭一個初步的預判。這本書更像是為領域內的研究人員準備的一份路綫圖,它教會你如何思考問題,而不是僅僅告訴你答案。
評分最近翻閱的《高性能計算與並行編程實踐》這本書,對於我這種後端開發背景、但在處理大規模數據時經常碰到性能瓶頸的工程師來說,簡直是雪中送炭。這本書的重點極其明確,完全聚焦於如何榨乾硬件的每一絲性能潛力。它沒有過多涉及上層應用邏輯,而是深入到瞭CPU緩存的工作原理、內存訪問模式優化以及SIMD指令集的使用。作者用大量的匯編級僞代碼示例,展示瞭如何通過優化數據布局(比如Cache-aware的數據結構設計)來避免緩存未命中帶來的巨大延遲。特彆是關於OpenMP和MPI在多核與多機環境下的編程範式對比,分析得極為透徹,尤其是在處理跨節點通信的開銷和同步機製時,提供瞭非常實用的性能調優技巧。讀完後,我嘗試將書中學到的知識應用到我們現有的數據處理流程中,僅僅是調整瞭數據讀取的順序和結構,處理時間就下降瞭接近40%。這本書的實踐性極強,是每一個追求極緻性能的開發者必備的參考手冊。
評分天呐,最近終於啃完瞭那本《深度學習核心概念解析》,簡直是打開瞭我對神經網絡理解的一扇全新的大門。這本書的厲害之處在於,它並沒有一上來就堆砌復雜的數學公式,而是用非常直觀、生活化的比喻,把那些抽象的梯度下降、反嚮傳播講得明明白白。我記得最開始接觸深度學習的時候,那些關於“損失函數”和“優化器”的描述對我來說簡直是天書,但這本書裏,作者巧妙地將優化過程比喻成在崎嶇山路上尋找最低點的旅人,通過調整步伐(學習率)來避開暫時的低榖(局部最優)。尤其是它對捲積神經網絡(CNN)的講解,簡直是教科書級彆的細膩,從最基礎的局部感受野到池化操作的必要性,層層遞進,讓人感到茅塞頓開。讀完之後,我再去看一些開源項目中的模型代碼,那些原本模糊不清的參數設置,現在都變得有理有據,不再是盲目套用。這本書的結構安排也極其閤理,理論基礎紮實後,緊接著就進入瞭實戰應用,引導讀者思考如何在真實場景中權衡模型的復雜度和泛化能力。對於任何想要從“會用”提升到“理解”深度學習底層邏輯的人來說,這絕對是一本不可多得的內功心法寶典。
評分《自然語言處理中的語義錶示方法演進》這本書,帶給我的是一種對語言本質的重新審視。它詳盡地追蹤瞭NLP領域中“如何讓計算機理解詞義”這個核心問題的演變曆程。從早期的基於詞典和規則的方法,到統計學驅動的N-gram模型,再到Word2Vec和GloVe帶來的分布式錶示的革命,作者的敘述極具層次感。我非常欣賞它對詞嚮量空間幾何意義的深度挖掘,比如如何通過嚮量運算來捕獲類比關係(如“國王-男人+女人=女王”)。更進一步,這本書沒有停留在靜態詞嚮量,而是深入探討瞭ELMo和BERT等動態上下文嵌入的興起,解釋瞭Transformer架構中自注意力機製是如何解決傳統RNN在長距離依賴建模上的結構性缺陷的。對於這些前沿模型,作者不僅展示瞭它們的能力,更揭示瞭它們在處理歧義和多義詞時的內在機製和局限性。這本書的價值在於,它幫助讀者構建瞭一個完整的“語義理解”知識圖譜,讓每一個新的模型齣現時,你都能將其準確地放置在曆史演進的坐標係中。
評分我最近拜讀的《現代機器學習算法的數學基礎》這本書,徹底顛覆瞭我過去那種“代碼跑起來就行”的淺薄認知。這本書的行文風格極其嚴謹、邏輯鏈條清晰得令人拍案叫絕。它不像市麵上很多流行的書籍那樣,為瞭追求速度而犧牲瞭對數學原理的深入剖析,而是花瞭大量篇幅去推導那些支撐起SVM、決策樹等經典算法的數學原理,比如拉格朗日乘子法在SVM中的應用,或者熵與信息增益在決策樹構建中的精確計算過程。我尤其欣賞作者在解釋統計學概念時所展現的功力,比如對偏差-方差權衡的闡述,不再是簡單的圖示說明,而是通過嚴密的概率論語言,清晰地界定瞭高方差和高偏差分彆意味著模型在訓練集和測試集上錶現的差異。這本書的難度係數不低,需要一定的數學背景作為鋪墊,但對於渴望構建穩固理論基石的進階學習者而言,它的價值無可替代。每次讀完一個章節,都會有一種對算法敬畏油然而生的感覺,因為它讓你明白,那些看似簡單的“黑箱”背後,是多麼精妙的數學結構在支撐。
評分最近買瞭很多書,可以看一陣子瞭。京東有活動還是比較劃算的。
評分好
評分如果你看到這個代錶商品不錯,沒有缺陷,使用方便,京東送貨快,復製粘貼隻為拿京豆,後麵附贈溫馨提示航空公司規定齣生14天以上的嬰兒就可以登機瞭。注意的是:寶寶坐飛機是最主要的是升降過程,在這期間給孩子喝些東西,以防止飛機氣壓變化引起耳朵疼痛。另外,兩周歲以內的孩子沒有單獨占有座位,是大人抱著的,提醒您,在入座後係安全帶的時候,將安全帶係在自己的身上,然後用你的雙手抱著寶寶就好瞭。另外就是帶些孩子喜歡的玩具,分散他的注意力。
評分這個是我買瞭這一堆書裏最厚的,但比圖上的還是要薄很多
評分書質量不錯。適閤AI初學者使用。
評分還不錯,挺快的。一下子買瞭好多書
評分買瞭這麼多,就是不知道能不能堅持看完
評分不錯不錯不錯不錯不錯不錯
評分機器學習很熱,買瞭學習下,還不錯,適閤入門。
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