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课程大纲

简介

  • TensorFlow与深度学习简介
  • TensorFlow的应用场景与用例
  • TensorFlow生态系统与工具链
  • 机器学习与深度学习工作流
  • 课程目标与实践练习概览

TensorFlow 2.x与旧版本对比——新特性

  • TensorFlow 1.x与2.x的主要区别
  • 即时执行
  • 简化的API与易用性提升
  • 模型构建与训练的变化
  • Keras作为高级API的介绍
  • 现有TensorFlow应用的迁移考量
  • TensorFlow 2.x最佳实践

TensorFlow 2.x设置

  • 安装TensorFlow
  • 配置Python环境
  • 验证TensorFlow安装
  • 安装与管理依赖项
  • 配置CPU与GPU环境
  • 使用Jupyter notebook配合TensorFlow
  • 基础TensorFlow命令与操作
  • 排查安装与配置问题

TensorFlow 2.x特性与架构概览

  • TensorFlow架构与核心组件
  • 张量与张量操作
  • 变量与常量
  • 计算图与即时执行
  • 自动微分
  • TensorFlow API与模块
  • Keras集成
  • 使用tf.data构建数据管道
  • 模型序列化与TensorFlow SavedModel
  • TensorFlow生态系统与开发工作流

神经网络的工作原理

  • 人工神经网络基础
  • 神经元、层与网络架构
  • 激活函数
  • 前向传播
  • 损失函数
  • 反向传播
  • 梯度下降与优化
  • 学习率与优化策略
  • 过拟合与欠拟合
  • 正则化技术
  • 训练集、验证集与测试集

使用TensorFlow 2.x构建深度学习模型

  • 创建张量与变量
  • 使用Keras构建神经网络
  • 顺序模型与函数式模型API
  • 定义自定义模型与层
  • 配置优化器
  • 选择合适的损失函数
  • 使用fit()训练模型
  • 自定义训练循环
  • 回调函数与训练监控
  • 管理模型检查点

数据分析

  • 理解用于机器学习的数据集
  • 探索结构化与非结构化数据
  • 数据可视化
  • 识别模式与异常值
  • 处理缺失与不一致的数据
  • 划分训练集、验证集与测试集
  • 选择相关特征
  • 为TensorFlow模型准备数据集

数据预处理

  • 数据归一化与标准化
  • 编码分类数据
  • 处理缺失值
  • 特征缩放
  • 图像预处理
  • 文本预处理
  • 数据增强
  • 构建高效输入管道
  • 使用tf.data
  • 批处理、洗牌、缓存与预取
  • 为模型训练准备数据

构建模型

  • 选择合适的神经网络架构
  • 定义模型输入与输出
  • 创建全连接神经网络
  • 选择激活函数
  • 配置模型以用于训练
  • 选择优化器与损失函数
  • 训练与验证模型
  • 监控训练指标
  • 提升模型性能
  • 防止过拟合
  • 实现正则化与Dropout

实现先进的图像分类器

  • 图像分类基础
  • 准备图像数据集
  • 图像归一化与数据增强
  • 卷积神经网络
  • 卷积层与池化层
  • 设计图像分类架构
  • 迁移学习
  • 使用预训练模型
  • 微调预训练网络
  • 构建高级图像分类器
  • 评估分类性能

模型训练

  • 配置训练参数
  • 批大小与迭代轮次
  • 优化器选择
  • 学习率调度
  • 训练回调函数
  • 早停
  • 保存模型检查点
  • 监控训练进度
  • 检测过拟合
  • 提升训练性能
  • 分布式训练考量

在GPU或TPU上进行训练

  • CPU、GPU与TPU架构
  • 硬件加速的优势
  • 配置TensorFlow用于GPU训练
  • 理解基于TPU的训练
  • 为不同工作负载选择硬件
  • 在设备间移动计算
  • 管理内存与计算资源
  • 比较训练性能
  • 分布式与加速训练策略

模型评估

  • 选择合适的评估指标
  • 准确率、精确率、召回率与F1分数
  • 回归评估指标
  • 混淆矩阵
  • 验证策略
  • 评估分类模型
  • 评估模型泛化能力
  • 识别模型弱点
  • 比较不同模型配置

进行预测

  • 使用训练好的模型进行推理
  • 准备新的输入数据
  • 执行批量与单个预测
  • 解释模型输出
  • 分类概率
  • 回归预测
  • 构建推理工作流
  • 处理未见过的数据
  • 管理预测管道

评估预测

  • 分析预测质量
  • 将预测与预期结果进行比较
  • 识别假阳性与假阴性
  • 错误分析
  • 评估模型置信度
  • 可视化预测结果
  • 检测数据与预测偏差
  • 基于预测分析提升模型性能

调试模型

  • 识别常见训练问题
  • 诊断错误预测
  • 调试数据管道
  • 分析损失与指标行为
  • 检测梯度爆炸与梯度消失
  • 诊断过拟合与欠拟合
  • 检查模型层与输出
  • 使用TensorFlow调试与性能分析工具
  • 提升模型稳定性与性能

保存模型

  • 保存训练好的模型
  • TensorFlow SavedModel格式
  • 保存与恢复模型权重
  • 保存模型架构与配置
  • 加载模型用于推理
  • 模型版本控制
  • 导出模型用于部署
  • 管理模型产物
  • 为生产环境准备模型

将模型部署至云端

  • 云端模型部署简介
  • 为生产环境准备TensorFlow模型
  • 通过API提供服务
  • 模型服务概念
  • 容器化TensorFlow应用
  • 基于云的推理
  • 扩展模型服务工作负载
  • 监控已部署的模型
  • 管理模型版本
  • 生产部署考量

将模型部署至移动设备

  • 移动机器学习挑战
  • TensorFlow Lite
  • 转换TensorFlow模型用于移动部署
  • 模型优化与体积缩减
  • 量化
  • 在移动设备上运行推理
  • 管理移动设备资源
  • 将模型集成至移动应用
  • 测试移动推理性能

将模型部署至嵌入式系统(物联网)

  • 在嵌入式设备上进行机器学习
  • 面向嵌入式应用的TensorFlow Lite
  • 资源限制与优化
  • 减少模型体积与计算需求
  • 边缘推理
  • 传感器与实时数据处理
  • 在本地运行预测
  • 功耗与内存考量
  • 将TensorFlow模型集成至物联网工作流
  • 测试与监控边缘部署

将模型集成至不同语言

  • TensorFlow模型互操作性
  • 通过API提供服务
  • 在不同编程环境中使用TensorFlow模型
  • 基于Python的模型集成
  • 将模型集成至Web应用
  • 通过基于REST的服务进行模型推理
  • 将TensorFlow集成至现有应用
  • 数据交换与序列化
  • 生产集成考量

故障排查

  • 诊断TensorFlow安装问题
  • 排查模型构建错误
  • 调试数据预处理问题
  • 解决训练失败
  • 调查GPU与TPU配置问题
  • 诊断内存与性能问题
  • 排查模型加载与保存问题
  • 调试部署问题
  • 实用故障排查练习

总结与结论

  • 复习TensorFlow 2.x概念
  • 复习神经网络与深度学习工作流
  • 复习数据准备与模型开发
  • 复习图像分类
  • 复习训练与评估技术
  • 复习模型调试与优化
  • 复习云端、移动端与物联网部署
  • TensorFlow开发最佳实践
  • 最终实践练习
  • 提问与讨论

要求

  • Python编程经验。
  • Linux命令行经验。

目标受众

  • 开发人员
  • 数据科学家
 21 小时

客户评论 (4)

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