1 2023年03月 深度学习-神经网络的编程基础 黄海广 副教授 2 本章目录 01 二分类与逻辑回归 02 梯度下降 03 计算图 04 向量化 3 1.二分类与逻辑回归 02 梯度下降 01 二分类与逻辑回归 03 计算图 04 向量化 4 符号定义 ?：表示一个??维数据，为输入数 据，维度为(??, 1)；

������������������������������������������������������������������������������������ 5 1.4.2 张量定义与声明 �������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������� 11 概述 大家好，本章是主要介绍一下深度学习框架 Pytorch 的的历史与发展，主要模 块构成与基础操作代码演示。重点介绍 Pytorch 的各个组件、编程方式、环境 搭建、基础操作代码演示。本章对有 Pytorch 开发经验的读者来说可以直接跳 过；对初次接触 Pytorch 的读者来说，通过本章学习认识 Pytorch 框架，搭建 好 Pytorch 是开放源代码的机器学习框架，目的是加速从研究 原型到产品开发的过程。其 SDK 主要基于 Python 语言，而 Python 语言作为流行的人工智能开发语言一直很受研究者与 开发者的欢迎。其模型训练支持CPU与GPU、支持分布式训练、 云部署、针对深度学习特定领域有不同的丰富的扩展库。 1.1.1 Pytorch 历史 Pytorch 在 2016 年由 facebook 发布的开源机器学习（深度 学习）框架，Pytorch

4.4.3 欠拟合还是过拟合？ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 4.4.4 多项式回归 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4.5 权重衰减 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503 12.1.1 符号式编程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 12.1.2 混合式编程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 12.1.3 Sequential的混合式编程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 12.2 异步计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

便本地查阅，下载最新 PDF 版本请访问: https://github.com/wanzhenchn/keras-docs-zh。 感谢 keras-team 所做的中文翻译工作，本文档制作基于此处。 严正声明：本文档可免费用于学习和科学研究，可自由传播，但切勿擅自用于商业用途，由 此引发一切后果贡献者概不负责。 The main reason of organizing PDF version based . . . . . . 6 2.4 Keras 支持多个后端引擎，并且不会将你锁定到一个生态系统中 . . . . . . . . . . 6 2.5 Keras 拥有强大的多 GPU 和分布式训练支持 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.6 Keras 的发展得到深度学习生态系统中的关键公司的支持 . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.1.5.6 基于栈式 LSTM 的序列分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.1.5.7 带有状态 (stateful) 的相同的栈式 LSTM 模型 . . . . . . . . . . . . 15 3.2 函数式 API 指引 . . . . . . . . . . . . .

本书旨在帮助更多的读者朋友了 解、喜欢并进入到人工智能行业中来，因此作者试图从分析人工智能中的简单问题入手，一 步步地提出设想、分析方案以及实现方案，重温当年科研工作者的发现之路，让读者身临其 境式的感受算法设计思想，从而掌握分析问题、解决问题的能力。这种方式也是对读者的基 础要求较少的，读者在学习本书的过程中会自然而然地了解算法的相关背景知识，体会到知 识是为了解决问题而生的，避免陷入为了学习而学习的窘境。 可避免地需要使用正式化的 数学符号推导，其中涉及到少量的概率与统计、线性代数、微积分等数学知识，一般要求读 者对这些数学知识有初步印象或了解即可。比起理论基础，读者需要有少量的编程经验，特 别是 Python 语言编程经验，显得更加重要，因为本书更侧重于实用性，而不是堆砌公式。 总的来说，本书适合于大学三年级左右的理工科本科生和研究生，以及其他对人工智能算法 感兴趣的朋友。 本书共 15 章，大体上可分为 信息技术是人类历史上的第三次工业革命，计算机、互联网、智能家居等技术的普及 极大地方便了人们的日常生活。通过编程的方式，人类可以将提前设计好的交互逻辑交给 机器重复且快速地执行，从而将人类从简单枯燥的重复劳动工作中解脱出来。但是对于需 要较高智能水平的任务，如人脸识别、聊天机器人、自动驾驶等任务，很难设计明确的逻 辑规则，传统的编程方式显得力不从心，而人工智能(Artificial Intelligence，简称 AI)是有

工程中廉价的GPUs、较小的内存以及网络的限制 • 速度 • 线性的扩展能力 • 简单 • 混合了声明式（declarative）和命令式()代码的特点 为什么选择 MXNet ？ MXNet: 可扩展的深度学习框架 MXNet 框架的特点 命令式 NDArray API 声明式 Symbolic Executor MXNet： 博采众家之长 3D Image Construction

它包含很多功能： · 创建n维数组（矩阵） · 对数组进行函数运算 · 数值积分 · 线性代数运算 · 傅里叶变换 · 随机数产生 ······ NumPy是什么？ 5 NumPy提供了许多高级的数值编程工具，如：矩阵数据类型、矢量处 理，以及精密的运算库。专为进行严格的数字处理而产生。多为很多大 型金融公司使用，以及核心的科学计算组织如：Lawrence Livermore， NASA 用其处理一些本来使用 else: r = a return r > x = np.linspace(0, 10, 11) > y = np.array([num_judge(t, 2) for t in x])#列表生成式 array([0, 2, 2, 0, 2, 0, 0, 2, 2, 0, 0]) 28 自定义ufunc函数 使用frompyfunc()进行转化，调用格式如下： > numb_judge = [array([6, 3, 7, 4, 6, 9]), array([2, 6, 7, 4, 3, 7])] 45 多项式函数 多项式函数是整数的次幂与系数的乘积，如： f(x)= an(x^n)+ an-1(x^(n-1))+…+ a1(x)+ a0 NumPy中多项式函数可以用一维数组表示。a[0]为最高次，a[-1] 为常数项。 > a = np.array([1.0, 0, -2, 1])

1 ? ෍ ?=1 ? ? ??, ? ?? 25 机器学习的概念-优化算法 算法指的是模型学习中的具体计算方法。一般来说，基于参数模型构建的统计 学习问题都为最优化问题，它们都具有显式的解析解。 现有的优化方法主要有：梯度下降法、牛顿法、拟牛顿法、ADAM等等。具体 的算法，我们会在各自章节中介绍。其中本课程中，用梯度下降法作为主要的 优化算法。 26 机器学习的概念-模型评估 ⚫顺序结构 ⚫分支结构 ⚫循环结构 ⚫break、continue和pass ⚫列表生成式 57 Python函数 ⚫调用函数 调用内置函数 ⚫定义函数 def 函数名()： 函数内容 ⚫高阶函数 匿名函数：高阶函数传入函数时，不需要显式地定义函数，直接传入匿名函数更方便 （lambda函数） 58 ⚫NumPy ⚫Pandas 3、用于整合C/C++和Fortran代码的工具包； 4、实用的线性代数、傅里叶变换和随机数生成函数。numpy和稀疏矩阵运算包scipy 配合使用更加方便。 NumPy（Numeric Python）提供了许多高级的数值编程工具，如：矩阵数据类型、 矢量处理，以及精密的运算库。专为进行严格的数字处理而产生。多为很多大型金融 公司使用，以及核心的科学计算组织如：Lawrence Livermore，NASA用其处理一些

⚫顺序结构 ⚫分支结构 ⚫循环结构 ⚫break、continue和pass ⚫列表生成式 58 Python函数 ⚫调用函数 调用内置函数 ⚫定义函数 def 函数名()： 函数内容 ⚫高阶函数 匿名函数：高阶函数传入函数时，不需要显式地定义函数，直接传入匿名函数更方便 （lambda函数） 59 ⚫NumPy ⚫Pandas 3、用于整合C/C++和Fortran代码的工具包； 4、实用的线性代数、傅里叶变换和随机数生成函数。numpy和稀疏矩阵运算包scipy 配合使用更加方便。 NumPy（Numeric Python）提供了许多高级的数值编程工具，如：矩阵数据类型、 矢量处理，以及精密的运算库。专为进行严格的数字处理而产生。多为很多大型金融 公司使用，以及核心的科学计算组织如：Lawrence Livermore，NASA用其处理一些 scipy.stats 统计函数 70 Python模块-Matplotlib ⚫Matplotlib Matplotlib 是一个 Python 的 2D绘图库，它以各种硬拷贝格 式和跨平台的交互式环境生成 出版质量级别的图形 。 通过 Matplotlib，开发者可以 仅需要几行代码，便可以生成 绘图，直方图，功率谱，条形 图，错误图，散点图等。 https://matplotlib