本書以深度學習算法入門為主要內容,通過介紹Python、NumPy、SciPy等科學計算庫,深度學習主流算法,深度學習前沿研究,深度學習服務雲平颱構建四大主綫,嚮讀者地介紹瞭深度學習的主要內容和研究進展。本書介紹瞭Python、NumPy、SciPy的使用技巧,麵嚮榖歌推齣的開源深度學習框架TensorFlow,嚮讀者展示瞭利用TensorFlow和Theano框架實現綫性迴歸、邏輯迴歸、多層感知器、捲積神經網絡、遞歸神經網絡、長短時記憶網絡、去噪自動編碼機、堆疊自動編碼機、受限玻爾茲曼機、深度信念網絡等,並將這些技術用於MNIST手寫數字識彆任務。本書不僅講述瞭深度學習算法本身,而且重點講述瞭如何將這些深度學習算法包裝成Web服務。本書旨在幫助廣大工程技術人員快速掌握深度學習相關理論和實踐,並將這些知識應用到實際工作中。
一部分 深度學習算法概述
1章 深度學習算法簡介 2
1.1 神經網絡發展簡史 2
1.1.1 神經網絡一次興起 3
1.1.2 神經網絡沉寂期(20世紀80年代—21世紀) 4
1.1.3 神經網絡技術積纍期(20世紀90年代—2006年) 5
1.1.4 深度學習算法崛起(2006年至今) 8
1.2 深度學習現狀 10
1.2.1 傳統神經網絡睏境 10
1.2.2 深度多層感知器 12
1.2.3 深度捲積神經網絡 14
1.2.4 深度遞歸神經網絡 15
1.3 深度學習研究前瞻 16
1.3.1 自動編碼機 17
1.3.2 深度信念網絡 18
1.3.3 生成式網絡**進展 19
1.4 深度學習框架比較 20
1.4.1 TensorFlow 20
1.4.2 Theano 21
1.4.3 Torch 22
1.4.4 DeepLearning4J 23
1.4.5 Caffe 23
1.4.6 MXNet 24
1.4.7 CNTK 27
1.4.8 深度學習框架造型指導原則 27
1.5 深度學習入門路徑 28
1.5.1 運行MNIST 28
1.5.2 深度學習框架的選擇 29
1.5.3 小型試驗網絡 33
1.5.4 訓練生産網絡 33
1.5.5 搭建生産環境 34
1.5.6 持續改進 35
二部分 深度學習算法基礎
2章 搭建深度學習開發環境 38
2.1 安裝Python開發環境 38
2.1.1 安裝*新版本Python 38
2.1.2 Python虛擬環境配置 39
2.1.3 安裝科學計算庫 40
2.1.4 安裝*新版本Theano 40
2.1.5 圖形繪製 40
2.2 NumPy簡易教程 43
2.2.1 Python基礎 43
2.2.2 多維數組的使用 51
2.2.3 嚮量運算 58
2.2.4 矩陣運算 60
2.2.5 綫性代數 62
2.3 TensorFlow簡易教程 68
2.3.1 張量定義 69
2.3.2 變量和placeholder 69
2.3.3 神經元激活函數 71
2.3.4 綫性代數運算 72
2.3.5 操作數據集 74
2.4 Theano簡易教程 77
2.4.1 安裝Theano 77
2.4.2 Theano入門 78
2.4.3 Theano矩陣相加 79
2.4.4 變量和共享變量 80
2.4.5 隨機數的使用 84
2.4.6 Theano求導 84
2.5 綫性迴歸 86
2.5.1 問題描述 86
2.5.2 綫性模型 88
2.5.3 綫性迴歸學習算法 89
2.5.4 解析法 90
2.5.5 Theano實現 93
3章 邏輯迴歸 100
3.1 邏輯迴歸數學基礎 100
3.1.1 邏輯迴歸算法的直觀解釋 100
3.1.2 邏輯迴歸算法數學推導 101
3.1.3 牛頓法解邏輯迴歸問題 103
3.1.4 通用學習模型 106
3.2 邏輯迴歸算法簡單應用 113
3.3 MNIST手寫數字識彆庫簡介 124
3.4 邏輯迴歸MNIST手寫數字識彆 126
4章 感知器模型和MLP 139
4.1 感知器模型 139
4.1.1 神經元模型 139
4.1.2 神經網絡架構 143
4.2 數值計算形式 144
4.2.1 前嚮傳播 144
4.2.2 誤差反嚮傳播 145
4.2.3 算法推導 147
4.3 嚮量化錶示形式 152
4.4 應用要點 153
4.4.1 輸入信號模型 154
4.4.2 權值初始化 155
4.4.3 早期停止 155
4.4.4 輸入信號調整 156
4.5 TensorFlow實現MLP 156
5章 捲積神經網絡 174
5.1 捲積神經網絡原理 174
5.1.1 捲積神經網絡的直觀理解 174
5.1.2 捲積神經網絡構成 177
5.1.3 捲積神經網絡設計 191
5.1.4 遷移學習和網絡微調 193
5.2 捲積神經網絡的TensorFlow實現 195
5.2.1 模型搭建 197
5.2.2 訓練方法 203
5.2.3 運行方法 208
6章 遞歸神經網絡 212
6.1 遞歸神經網絡原理 212
6.1.1 遞歸神經網絡錶示方法 213
6.1.2 數學原理 214
6.1.3 簡單遞歸神經網絡應用示例 219
6.2 圖像標記 226
6.2.1 建立開發環境 226
6.2.2 圖像標記數據集處理 227
6.2.3 單步前嚮傳播 229
6.2.4 單步反嚮傳播 231
6.2.5 完整前嚮傳播 234
6.2.6 完整反嚮傳播 236
6.2.7 單詞嵌入前嚮傳播 239
6.2.8 單詞嵌入反嚮傳播 241
6.2.9 輸齣層前嚮/反嚮傳播 243
6.2.10 輸齣層代價函數計算 245
6.2.11 圖像標注網絡整體架構 248
6.2.12 代價函數計算 249
6.2.13 生成圖像標記 255
6.2.14 網絡訓練過程 258
6.2.15 網絡**化 265
7章 長短時記憶網絡 269
7.1 長短時記憶網絡原理 269
7.1.1 網絡架構 269
7.1.2 數學公式 272
7.2 MNIST手寫數字識彆 274
三部分 深度學習算法進階
8章 自動編碼機 286
8.1 自動編碼機概述 286
8.1.1 自動編碼機原理 287
8.1.2 去噪自動編碼機 287
8.1.3 稀疏自動編碼機 288
8.2 去噪自動編碼機TensorFlow實現 291
8.3 去噪自動編碼機的Theano實現 298
9章 堆疊自動編碼機 307
9.1 堆疊去噪自動編碼機 308
9.2 TensorFlow實現 322
9.3 Theano實現 341
10章 受限玻爾茲曼機 344
10.1 受限玻爾茲曼機原理 344
10.1.1 網絡架構 344
10.1.2 能量模型 346
10.1.3 CD-K算法 351
10.2 受限玻爾茲曼機TensorFlow實現 353
10.3 受限玻爾茲曼機Theano實現 362
11章 深度信念網絡 381
11.1 深度信念網絡原理 381
11.2 深度信念網絡TensorFlow實現 382
11.3 深度信念網絡Theano實現 403
四部分 機器學習基礎
12章 生成式學習 420
12.1 高斯判彆分析 422
12.1.1 多變量高斯分布 422
12.1.2 高斯判決分析公式 423
12.2 樸素貝葉斯 436
12.2.1 樸素貝葉斯分類器 436
12.2.2 拉普拉斯平滑 439
12.2.3 多項式事件模型 441
13章 支撐嚮量機 444
13.1 支撐嚮量機概述 444
13.1.1 函數間隔和幾何間隔 445
13.1.2 *優距離分類器 448
13.2 拉格朗日對偶 448
13.3 *優分類器算法 450
13.4 核方法 453
13.5 非綫性可分問題 455
13.6 SMO算法 457
13.6.1 坐標上升算法 458
13.6.2 SMO算法詳解 458
五部分 深度學習平颱API
14章 Python Web編程 462
14.1 Python Web開發環境搭建 462
14.1.1 CherryPy框架 463
14.1.2 CherryPy安裝 463
14.1.3 測試CherryPy安裝是否成功 464
14.2 *簡Web服務器 465
14.2.1 程序啓動 465
14.2.2 顯示HTML文件 466
14.2.3 靜態內容處理 468
14.3 用戶認證 471
14.4 AJAX請求詳解 473
14.4.1 添加數據 474
14.4.2 修改數據 476
14.4.3 刪除數據 478
14.4.4 REST服務實現 479
14.5 數據**化技術 487
14.5.1 環境搭建 487
14.5.2 數據庫添加操作 488
14.5.3 數據庫修改操作 489
14.5.4 數據庫刪除操作 490
14.5.5 數據庫查詢操作 491
14.5.6 數據庫事務操作 492
14.5.7 數據庫連接池 494
14.6 任務隊列 499
14.7 媒體文件上傳 502
14.8 Redis操作 504
14.8.1 Redis安裝配置 504
14.8.2 Redis使用例程 505
15章 深度學習雲平颱 506
我對深度學習領域的興趣由來已久,但總是在理論和實踐之間感到難以跨越。市麵上有很多深度學習的教材,要麼是過於學術化,要麼是過於淺顯。這本書的名字——《深度學習算法實踐(基於Theano和TensorFlow)》——讓我看到瞭希望。它明確地指齣瞭“實踐”的重要性,並且選擇瞭兩個在深度學習領域具有代錶性的框架:Theano和TensorFlow。這讓我覺得這本書的作者一定是經驗非常豐富的從業者,能夠將復雜的理論轉化為可執行的代碼。我特彆期待書中能夠深入講解各種經典的深度學習模型,例如如何構建和訓練一個用於圖像分類的捲積神經網絡(CNN),如何處理文本序列的循環神經網絡(RNN)和長短期記憶網絡(LSTM),以及如何利用生成對抗網絡(GANs)來生成新的數據。更讓我興奮的是,這本書將Theano和TensorFlow結閤在一起。Theano雖然已經不再是主流,但它是許多深度學習研究的基石,理解它有助於深入理解深度學習的底層原理。而TensorFlow則是目前最流行、生態最完善的深度學習框架,學會它意味著我能夠輕鬆地應對各種實際項目。我希望書中能提供大量的代碼示例,並且這些代碼能夠在我自己的環境中運行,讓我能夠親手去修改和實驗,從而真正掌握這些算法。
評分這本書的名字本身就很有吸引力,因為它直接點齣瞭“深度學習算法實踐”這個關鍵點,而且還指定瞭Theano和TensorFlow這兩個框架,這說明作者在內容的選擇上很有針對性,並且試圖為讀者提供一個完整的學習路徑。我一直覺得,學習深度學習最重要的一環就是“實踐”,而這往往是很多教材所欠缺的。理論知識固然重要,但如果沒有實際的代碼實現和項目經驗,這些理論就很難轉化為解決實際問題的能力。我非常期待這本書能夠帶領我深入瞭解深度學習的各種核心算法,比如捲積神經網絡(CNN)在計算機視覺中的應用,循環神經網絡(RNN)和長短期記憶網絡(LSTM)在自然語言處理中的應用,以及如何利用這些算法來構建各種智能係統。更讓我感興趣的是,它同時提及瞭Theano和TensorFlow。Theano雖然相對較老,但它在深度學習的早期發展中扮演瞭重要角色,瞭解它能夠幫助我理解一些底層概念。而TensorFlow則是目前最流行、最活躍的深度學習框架之一,掌握它意味著能夠跟上行業的發展趨勢。我希望書中能夠提供詳細的代碼示例,並且這些示例能夠循序漸進,從簡單的模型訓練到復雜的實際項目,讓我能夠一步步地提升自己的實踐能力。
評分剛收到這本書,還沒來得及細看,但從目錄和前言來看,感覺作者在內容的選擇上非常用心,涵蓋瞭深度學習的很多重要方麵。我尤其看重它對“實踐”的強調。我之前嘗試過學習一些深度學習的教程,但很多都過於側重理論,對於如何在實際問題中應用算法,或者說如何將理論轉化為代碼,講解得不夠深入。這本書的名字就承諾瞭這一點,讓我對它充滿瞭期待。我希望它能像一個經驗豐富的導師一樣,帶領我一步步走進深度學習的實戰世界。我想瞭解如何從零開始搭建一個深度學習模型,如何選擇閤適的網絡結構,如何進行模型的訓練和調優,以及如何處理過擬閤和欠擬閤等常見問題。書中是否會講解一些高級的技巧,比如遷移學習、數據增強、模型壓縮等,這些都是在實際項目中非常實用的技術。另外,Theano和TensorFlow的結閤使用也是一個亮點。雖然TensorFlow是目前的主流,但瞭解Theano能夠幫助我更深入地理解一些底層的實現機製,也能夠讓我更好地理解那些早期基於Theano實現的優秀項目。我希望書中能夠清晰地對比和闡述這兩個框架的異同,以及在不同場景下的適用性。
評分這本書的名字聽起來就非常吸引人,尤其是“深度學習算法實踐”這幾個字,直接戳中瞭我的痛點。我一直對深度學習有著濃厚的興趣,但總覺得理論知識停留在錶麵,缺乏實際動手能力。看到這本書同時提到瞭Theano和TensorFlow這兩個強大的深度學習框架,我就知道這絕對是我需要的。Theano雖然有些年頭瞭,但仍然是很多經典論文和項目的基石,瞭解它能幫助我理解深度學習的發展脈絡。而TensorFlow則是目前最主流、社區最活躍的框架之一,學會它意味著我能跟上行業的步伐,實現各種前沿的AI應用。我期待這本書能從最基礎的概念講起,逐步深入到各種經典的深度學習算法,比如捲積神經網絡(CNN)、循環神經網絡(RNN)、長短期記憶網絡(LSTM)等等,並詳細講解如何在Theano和TensorFlow中實現它們。更重要的是,我希望書中能提供大量的代碼示例和實際項目,讓我能夠邊學邊練,真正掌握算法的精髓,而不是停留在理論的層麵。例如,書中是否會包含圖像識彆、自然語言處理、推薦係統等方麵的實戰案例?這些案例的代碼是否清晰易懂,注釋是否到位?能否指導我一步一步地完成一個完整的項目,從數據預處理到模型訓練,再到最終的部署和優化?這些都是我非常關注的。
評分這本書的名字給我的感覺就是“乾貨滿滿”,而且是那種非常實用的“乾貨”。我一直覺得深度學習的學習過程就像是爬一座高山,理論知識是山下的準備工作,而算法實踐則是攀登過程中的關鍵技術和工具。沒有好的實踐指導,即使理論知識再紮實,也很難真正將深度學習的能力應用到解決實際問題中。這本書提到的“算法實踐”,讓我看到瞭它解決這個痛點的潛力。我非常期待書中能夠詳細介紹各種深度學習的核心算法,例如捲積神經網絡(CNN)在圖像處理領域的應用,循環神經網絡(RNN)和長短期記憶網絡(LSTM)在序列數據處理(如文本、語音)方麵的能力,以及更復雜的模型如生成對抗網絡(GANs)和Transformer等。更重要的是,我希望書中能夠提供清晰的代碼實現,讓我能夠動手去運行、修改和理解這些算法。我尤其想看到書中對於如何在Theano和TensorFlow中實現這些算法的詳細講解,包括各個層級的配置、參數的設置、損失函數的選擇以及優化器的使用等等。能夠有循序漸進的案例,從簡單的模型到復雜的應用,將會非常有幫助。
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