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Python程序员的深度学习入门秘籍,一周入门AI开发!

深度学习听着挺吓人,好像得是天才才能搞懂。其实不然,只要你有Python基础,就能轻松上手。深度学习就像搭积木,一层一层堆叠神经网络,让机器学会思考。今天我带你从零开始,用最简单的方式理解深度学习的核心概念。

环境搭建:工欲善其事

搞深度学习,PyTorch是标配。装起来贼简单:

# 安装PyTorch
pip install torch torchvision

# 测试安装是否成功
import torch
print(torch.cuda.is_available())  # 看看能不能用GPU

温馨提示:没GPU也不要慌,CPU也能跑,就是慢点。想省事直接用Google Colab,啥环境都帮你配好了。

张量:深度学习的基本积木

张量说白了就是多维数组,跟numpy的array差不多:

import torch

# 创建张量
x = torch.tensor([[1, 2], [3, 4]])
y = torch.zeros(2, 2)  # 全是0的2x2张量
z = torch.randn(2, 2)  # 随机生成的2x2张量

# 基本运算
result = x + y  # 加法
product = torch.matmul(x, y)  # 矩阵乘法

神经网络:照着葫芦画瓢

写个最简单的神经网络,认识手写数字:

import torch.nn as nn

class SimpleNet(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.flatten = nn.Flatten()
        self.layer1 = nn.Linear(784, 128)
        self.relu = nn.ReLU()
        self.layer2 = nn.Linear(128, 10)
    
    def forward(self, x):
        x = self.flatten(x)
        x = self.layer1(x)
        x = self.relu(x)
        x = self.layer2(x)
        return x

model = SimpleNet()

就这么几行代码,就能识别数字了,是不是很神奇?

训练模型:像教小孩认字

训练模型就像教小孩认字,要不停地练习和纠正:

import torch.optim as optim

# 准备数据
from torchvision import datasets, transforms
train_data = datasets.MNIST('data', train=True, download=True,
                          transform=transforms.ToTensor())

# 训练循环
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)
criterion = nn.CrossEntropyLoss()

for epoch in range(3):
    for data, target in train_data:
        optimizer.zero_grad()
        output = model(data)
        loss = criterion(output, target)
        loss.backward()
        optimizer.step()

温馨提示:学习率(lr)设太大模型容易学不会,设太小训练太慢,0.01是个不错的起点。

实战案例:老大爷相机

整个简单的图像分类器,识别照片里是猫还是狗:

class PetClassifier(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, 3)
        self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2)
        self.fc1 = nn.Linear(16 * 14 * 14, 2)
    
    def forward(self, x):
        x = self.pool(torch.relu(self.conv1(x)))
        x = x.view(-1, 16 * 14 * 14)
        x = self.fc1(x)
        return x

# 使用模型
model = PetClassifier()
img = torch.randn(1, 3, 28, 28)  # 假装这是张照片
prediction = model(img)

深度学习没啥神秘的,说到底就是找规律。机器通过大量练习,慢慢学会分辨图像的特征。

写深度学习代码有几个坑得注意:

  1. 数据维度要搞对,不然运行时报错找半天
  2. GPU内存别用太狠,显卡也是要休息的
  3. 记得保存模型,训练一天结果没保存太惨了
  4. 多打印中间结果,不然出错都不知道错哪了

代码写完了,调参调到头发掉光。不过只要掌握这些基础概念,啥模型都能搞定。深度学习就是这样,入门简单,精通很难。

想玩转深度学习,基础挺重要:线性代数得懂一点,Python得溜一点,最好能整台带显卡的电脑。不过没这些也别怕,慢慢来,从简单的开始,代码敲着敲着就熟练了。

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