TensorFlow深度學習：AI基礎入門與學習地圖分享

TensorFlow 學習地圖

市面上有許多深度學習的框架(Framework)，TensorFlow是其中的主流框架，它在2.x版進行大幅度的改版，並且納入Keras後，整體的架構變得更加完整易用，但也造成學習路徑的多樣化，筆者整理一些K書心得與同好分享。

一、TensorFlow官方教學資源

圖片來源：： towardsdatascience

上圖為各種深度學習框架在Arxiv網站的論文採用比率。官方的教學資源主要有兩個頁籤『教學』(Tutorial)與『指南』(Guide)，建議讀者先從『指南』入門，而非『教學』，教學其實是針對影像/文字/音訊作專題式的介紹。

二、神經網路設計原理

從基礎到進階，逐步理解神經網路設計的原理。

1. 張量(Tensor)運算：包括向量、矩陣的運算。


2. 自動微分(Automatic Differentiation)：梯度計算、優化(Optimization)、神經網路梯度下降求解。


3. 各式神經層：包括Dense、卷積(Conv1D、Conv2D、Conv3D)、循環神經層(RNN、LSTM、GRU)等。


4. 神經網路：各式Activation Function、損失函數(Loss Function)、優化器(Optimizer)、效能衡量指標(Metrics)，包括順序模型(Sequential model)及Functional API。

圖為 TensorFlow 從基礎到進階

圖為神經網路優化求解的過程

三、整合各項工具

由核心往外擴展，學習各項工具的使用：以Keras為核心，整合其他各項工具。

圖為 TensorFlow 各項工具

TensorBoard：提供模型及訓練過程視覺化的工具，也提供除錯的功能。

Callback：在訓練過程中設定Callback，可作模型存檔、訓練提前結束、TensorBoard整合…，甚至可自訂Callback，蒐集更多的訓練資訊。

Dataset：Generator資料結構，可逐批讀入資料，不必一次全部載入記憶體，造成記憶體不足，適合大型資料集的專案應用，另外支援Cache、Prefetch…等效能提升的功能。

Data Augmentation：結合Dataset，可提供影像資料增補的功能，包括影像偏移、旋轉、拉近/拉遠、裁切…等功能，產生更多的訓練資料，使模型更精準。

Keras Applications：TensorFlow提供許多的預先訓練好的模型(pre-trained model)，他們都是歷屆影像辨識大賽的冠亞軍，可以直接採用其模型與權重，也可採用部分模型。

TF Hub：提供許多進階的pre-trained model，例如物件偵測等。

TF Serving：提供模型佈署的指令。
 

本文節錄自：《深度學習 最佳入門邁向AI專題實戰》，相關書訊由深智數位出版社提供。