深度学习框架PyTorch:入门与实践

深度学习框架PyTorch:入门与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:陈云
出品人:
页数:300
译者:
出版时间:2018-1
价格:65
装帧:平装
isbn号码:9787121330773
丛书系列:博文视点AI系列
图书标签:
  • 深度学习
  • 机器学习
  • Pytorch
  • Python
  • PyTorch
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具体描述

《深度学习框架PyTorch:入门与实践》从多维数组Tensor开始,循序渐进地带领读者了解PyTorch各方面的基础知识。结合基础知识和前沿研究,带领读者从零开始完成几个经典有趣的深度学习小项目,包括GAN生成动漫头像、AI滤镜、AI写诗等。《深度学习框架PyTorch:入门与实践》没有简单机械地介绍各个函数接口的使用,而是尝试分门别类、循序渐进地向读者介绍PyTorch的知识,希望读者对PyTorch有一个完整的认识。

《深度学习框架PyTorch:入门与实践》内容由浅入深,无论是深度学习的初学者,还是第一次接触PyTorch的研究人员,都能在学习本书的过程中快速掌握PyTorch。即使是有一定PyTorch使用经验的用户,也能够从本书中获得对PyTorch不一样的理解。

《TensorFlow 2.x 进阶指南:从基础到部署》 本书简介 本书旨在为已经掌握深度学习基础概念和TensorFlow 1.x/2.x 基础语法的开发者提供一套系统、深入的进阶学习路径。我们将聚焦于 TensorFlow 2.x 版本的核心特性、高级API设计、性能优化策略以及完整的模型部署流程,帮助读者将理论知识转化为实战能力,应对复杂工业级项目的挑战。 第一部分:TensorFlow 2.x 核心机制深度解析 本部分将带领读者深入理解 TensorFlow 2.x 架构下的关键变革和底层工作原理,尤其关注 eager execution、函数式编程范式及其对调试和性能的影响。 第一章:Eager Execution 与函数式编程范式 动态图机制的深入理解: 剖析 Eager Execution(即时执行)如何在底层保持高效性,并探讨其与静态图(Graph Mode)之间的转换机制(`tf.function` 的魔力)。 `tf.function` 的优化黑箱: 详细讲解 `tf.function` 如何利用 AutoGraph 实现图的自动生成、优化和缓存。重点解析装饰器参数(如 `input_signature`, `jit_compile`)对性能和兼容性的实际影响。 控制流在函数模式下的处理: 探讨条件判断(`tf.cond`)、循环(`tf.while_loop`)如何在函数模式下替代原生的 Python 控制流,并提供优化建议。 第二章:Keras API 的高级定制与扩展 Keras 作为 TensorFlow 2.x 的高级接口,其强大之处在于其可扩展性。本章将超越标准的 `Sequential` 和 `Model.fit()` 流程。 自定义训练循环 (Custom Training Loops): 彻底摆脱 `model.fit()` 的限制。详细讲解如何使用 `tf.GradientTape` 记录前向传播,手动实现梯度计算、优化器应用以及验证逻辑,适用于需要精细控制训练过程的场景(如元学习、对抗训练)。 构建复杂的模型组件: 深入解析 `tf.keras.layers.Layer` 的生命周期方法(`build`, `call`),并指导读者如何封装自定义的复杂层结构,实现状态管理和序列化。 损失函数与指标的灵活定义: 教授如何创建能够接受额外参数或依赖于模型状态的自定义损失函数和评估指标,超越标准的内置函数。 第三章:数据管道的高效构建:tf.data 深度优化 高质量的数据输入是高性能训练的基础。本章专注于构建高效、可扩展的数据管道。 `tf.data` 的性能瓶颈分析: 识别并解决常见的数据加载瓶颈,如 CPU 密集型预处理、I/O 限制等。 并行化与预取策略: 详述 `interleave`, `prefetch`, `cache` 等关键操作的最佳使用场景和参数调优,确保 GPU 始终处于饱和状态。 异构数据源与分布式加载: 如何处理非标准数据格式(如自定义二进制文件),并利用 `tf.data` 实现跨多个 Worker 的高效分布式数据加载。 第二部分:高级训练技术与模型优化 本部分聚焦于提升模型性能、解决大型模型训练中的挑战,以及引入前沿的优化技术。 第四章:分布式训练策略详解 针对超大规模模型和数据集,分布式训练是必经之路。 `tf.distribute.Strategy` 框架: 详细对比 `MirroredStrategy`(单机多卡)、`MultiWorkerMirroredStrategy`(多机多卡)和 `TPUStrategy` 的工作原理、数据同步机制和配置要求。 模型并行与数据并行: 区分和实践数据并行与模型并行(如管道并行和张量切片)的适用场景,并介绍如何结合使用。 混合精度训练 (Mixed Precision): 讲解 `tf.keras.mixed_precision` 的启用流程,如何通过使用 `float16` 显著提升速度和减少内存占用,同时保持模型精度。 第五章:模型性能调优与图优化 如何榨干硬件的每一分算力。 XLA (Accelerated Linear Algebra) 编译器: 深入理解 XLA 的工作原理,何时使用 `tf.function(jit_compile=True)` 能够带来显著的性能提升,以及它对算子融合(Operator Fusion)的影响。 Profiling 工具的使用: 熟练运用 TensorBoard Profiler 捕获 GPU/CPU 异构任务的时间线,定位热点操作,并据此调整代码结构。 内存优化技术: 探讨激活值重计算(Activation Checkpointing)在内存受限场景下的应用,以及如何管理大型张量的生命周期。 第六章:迁移学习与预训练模型的精细调优 掌握利用行业领先模型的能力。 模型加载与层冻结: 实践从 TensorFlow Hub 或直接从预训练权重加载模型的流程,并根据任务需求精确控制哪些层需要参与训练(微调)。 适配器(Adapter)机制: 针对大型语言模型(LLM)等,介绍高效的参数微调技术(如 LoRA 概念的 TensorFlow 实现思路),以减少训练参数量。 第三部分:模型部署与生产化 本部分关注如何将训练好的模型无缝集成到各种生产环境中。 第七章:TensorFlow Serving 部署实战 将模型部署为高性能、可扩展的推理服务。 模型版本化与管理: 学习如何使用 SavedModel 格式进行规范化保存,并理解其结构,以便于 TensorFlow Serving 的自动化加载。 RESTful API 与 gRPC 接口: 搭建并测试基于 Docker 容器化的 TensorFlow Serving 实例,掌握使用不同通信协议进行批量请求和实时推理的实践。 动态批处理 (Dynamic Batching): 理解 TF Serving 如何自动聚合并发请求以实现更高吞吐量,并进行相关的配置优化。 第八章:边缘与移动端部署:TensorFlow Lite (TFLite) 针对资源受限的设备(手机、嵌入式系统)优化模型。 模型量化技术: 详细讲解训练后量化 (Post-Training Quantization) 和量化感知训练 (Quantization-Aware Training) 的区别与应用场景,实现模型体积和推理速度的极限压缩。 TFLite 转换与优化器: 使用 TFLite Converter 进行转换,并利用可选的优化器(如融合操作、层裁减)进一步提升性能。 集成到移动应用: 演示如何使用 Android NDK/Java 或 iOS/Swift APIs 加载和运行 `.tflite` 模型,并处理输入输出数据格式的转换。 第九章:TensorFlow.js:浏览器端推理 将深度学习能力直接带到 Web 浏览器中。 模型转换与 Web 优化: 将 SavedModel 转换为 TensorFlow.js 兼容的格式,并讨论模型结构对 Web 性能的影响。 前端推理: 使用 WebGL 后端加速 GPU 计算,构建响应式的 Web 应用,并处理 Web Workers 进行后台推理以保持 UI 响应性。 附录:生态系统集成 简要介绍 TensorFlow 与其他关键生产工具(如 Kubeflow, MLflow)的集成点和最佳实践,为构建完整的 MLOps 流程打下基础。

作者简介

陈云

Python程序员、Linux爱好者和PyTorch源码贡献者。主要研究方向包括计算机视觉和机器学习。“2017知乎看山杯机器学习挑战赛”一等奖,“2017天池医疗AI大赛”第八名。 热衷于推广PyTorch,并有丰富的使用经验,活跃于PyTorch论坛和知乎相关板块。

目录信息

1 PyTorch简介
1.1 PyTorch的诞生
1.2 常见的深度学习框架简介
1.2.1 Theano
1.2.2 TensorFlow
1.2.3 Keras
1.2.4 Caffe/Caffe2
1.2.5 MXNet
1.2.6 CNTK
1.2.7 其他框架
1.3 属于动态图的未来
1.4 为什么选择PyTorch
1.5 星火燎原
1.6 fast.ai 放弃Keras+TensorFlow选择PyTorch
2 快速入门
2.1 安装与配置
2.1.1 安装PyTorch
2.1.2 学习环境配置
2.2 PyTorch入门第一步
2.2.1 Tensor
2.2.2 Autograd:自动微分
2.2.3 神经网络
2.2.4 小试牛刀:CIFAR-10分类
3 Tensor和autograd
3.1 Tensor
3.1.1 基础操作
3.1.2 Tensor和Numpy
3.1.3 内部结构
3.1.4 其他有关Tensor的话题
3.1.5 小试牛刀:线性回归
3.2 autograd
3.2.1 Variable
3.2.2 计算图
3.2.3 扩展autograd
3.2.4 小试牛刀:用Variable实现线性回归
4 神经网络工具箱nn
4.1 nn.Module
4.2 常用的神经网络层
4.2.1 图像相关层
4.2.2 激活函数
4.2.3 循环神经网络层
4.2.4 损失函数
4.3 优化器
4.4 nn.functional
4.5 初始化策略
4.6 nn.Module深入分析
4.7 nn和autograd的关系
4.8 小试牛刀:用50行代码搭建ResNet
5 PyTorch中常用的工具
5.1 数据处理
5.2 计算机视觉工具包:torchvision
5.3 可视化工具
5.3.1 Tensorboard
5.3.2 visdom
5.4 使用GPU加速:cuda
5.5 持久化
6 PyTorch实战指南
6.1 编程实战:猫和狗二分类
6.1.1 比赛介绍
6.1.2 文件组织架构
6.1.3 关于__init__.py
6.1.4 数据加载
6.1.5 模型定义
6.1.6 工具函数
6.1.7 配置文件
6.1.8 main.py
6.1.9 使用
6.1.10 争议
6.2 PyTorch Debug 指南
6.2.1 ipdb 介绍
6.2.2 在PyTorch中Debug
7 AI插画师:生成对抗网络
7.1 GAN的原理简介
7.2 用GAN生成动漫头像
7.3 实验结果分析
8 AI艺术家:神经网络风格迁移
8.1 风格迁移原理介绍
8.2 用PyTorch实现风格迁移
8.3 实验结果分析
9 AI诗人:用RNN写诗
9.1 自然语言处理的基础知识
9.1.1 词向量
9.1.2 RNN
9.2 CharRNN
9.3 用PyTorch实现CharRNN
9.4 实验结果分析
10 Image Caption:让神经网络看图讲故事
10.1 图像描述介绍
10.2 数据
10.2.1 数据介绍
10.2.2 图像数据处理
10.2.3 数据加载
10.3 模型与训练
10.4 实验结果分析
11 展望与未来
11.1 PyTorch的局限与发展
11.2 使用建议
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书简直是为那些渴望扎实掌握PyTorch基础的初学者量身打造的。它没有一开始就抛出复杂的模型和晦涩的数学公式,而是非常耐心地从最基础的数据结构——张量(Tensor)开始讲起。我记得刚接触深度学习时,最大的障碍就是理解数据如何在GPU和CPU之间高效流动,以及如何正确地进行维度操作。这本书在这方面做得非常出色,它用大量清晰的代码示例和图示,一步步拆解了张量的创建、索引、切片和运算。读完前几章,我感觉自己对PyTorch的底层逻辑有了前所未有的清晰认识,不再是只会调用API的“调包侠”。更让我印象深刻的是,作者在讲解自动微分(Autograd)机制时,没有仅仅停留在理论层面,而是深入剖析了计算图的构建过程,这对于后续调试模型梯度消失或爆炸问题至关重要。这种注重“知其所以然”而非“知其所以然”的讲解方式,极大地提升了我对整个训练流程的掌控感。对于初学者而言,这本书提供了一个坚实的地基,确保我们在往上盖楼时不会因为基础不牢而出现结构性问题。我甚至会建议那些零基础的朋友,直接从这本书开始,而不是去阅读那些上来就谈论Transformer模型的资料,那样只会让人望而生畏。

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如果说有什么让我感到惊喜,那就是作者对PyTorch生态系统中“周边工具”的介绍。深度学习的成功不仅仅依赖于核心框架,还依赖于其强大的生态支持。这本书在这方面展现了超越预期的全面性。它详细介绍了如何利用`DataLoader`的`num_workers`参数来优化数据加载的I/O瓶颈,这是实际项目中提升训练效率的关键一环。同时,书中还穿插讲解了如何有效地利用GPU资源,例如如何监测显存占用,以及如何避免常见的显存溢出错误。更值得一提的是,它还提及了分布式训练(Distributed Training)的初步概念,虽然可能没有深入到DDP的每一个细节,但它为有志于扩展到大规模模型训练的读者指明了方向。这种对工具链的全面覆盖,让这本书的实用价值得以最大化。它不仅仅教你如何“搭积木”,更教你如何“盖工厂”,考虑到了生产流程中的效率和规模化问题,这一点对于希望从学习者转型为专业开发者的读者来说,价值是无可估量的。

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这本书在实践层面的深度和广度,远超出了我原先对一本“入门”书籍的预期。它并非那种只停留在线性回归和MNIST分类的浅尝辄止的教程。作者非常巧妙地将理论与实际工业界应用场景相结合,真正做到了“实践出真知”。例如,在讨论卷积神经网络(CNN)部分时,它不仅展示了如何搭建VGG或ResNet,更详细地讲解了如何使用PyTorch的`torchvision`库处理真实世界中的图像数据预处理、数据增强策略,以及如何利用预训练模型进行迁移学习。这种贴近实战的叙述方式,让我感觉自己像是在跟着一位经验丰富的工程师进行项目实操。特别是对于训练循环(Training Loop)的构建,书中展示了多种优化范式,比如如何有效地实现学习率调度器(Scheduler)、如何利用TensorBoard进行实时的性能监控和模型可视化,这些都是我在早期学习中常常忽略但实际项目中又必不可少的细节。这种对工程实现细节的关注,让这本书的价值大大提升,它不仅仅教会了你“做什么”,更教会了你“如何做得又快又好”。

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我对这本书的模块化组织结构给予高度评价。它并没有将所有知识点杂糅在一起,而是清晰地划分了几个独立但又相互关联的学习路径。比如,在讲解完基础的张量操作和自动微分后,它顺理成章地过渡到了构建神经网络的模块化组件,如`nn.Module`的封装艺术。更棒的是,它并没有局限于标准的网络结构,而是花了大篇幅介绍了如何自定义损失函数(Loss Function)和自定义层(Custom Layer)。这一点对于那些希望探索前沿算法或针对特定领域优化模型的读者来说,是极其宝贵的。我个人对书中关于使用`torch.jit`进行模型序列化和部署的部分印象深刻,这展示了PyTorch从研究原型到生产环境落地的完整生命周期管理。很多入门书籍往往止步于训练完成,但这本书很负责任地涵盖了模型部署的思考,这对于希望将自己的AI项目转化为实际产品的读者来说,无疑是提供了完整的路线图。这种贯穿始终的工程视野,让整本书的厚度不仅仅停留在知识的堆砌,更体现了一种系统性的思维框架。

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这本书的语言风格非常务实和严谨,读起来有一种老派教科书的沉稳感,但又不像传统教材那样枯燥乏味。作者在解释复杂概念时,倾向于使用清晰、简洁的数学表达和精准的代码术语,极大地避免了模糊不清的描述。我特别欣赏作者在处理一些容易混淆的概念时所采取的对比分析方法。例如,在解释模型保存和加载时,它会清晰地对比`state_dict`保存方式和直接保存整个模型的优劣,并结合实际场景给出推荐的最佳实践。这种不回避技术细节、敢于深入探讨不同实现路径的写作态度,使得读者可以建立起批判性学习的能力,而不是盲目地接受某一种固定的写法。此外,书中对代码注释的规范性和完整性也做得很好,每一段关键代码块都有对应的解释,这在后续我尝试修改和扩展书中示例代码时,起到了巨大的辅助作用。总的来说,它更像一位经验丰富的导师在旁边细致指导,而不是一份冷冰冰的参考手册。

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偏程序员视角。介绍了一些包的使用和代码架构,配合github上的代码使用特别方便。知道陈云是因为知乎的一个回答,以分类项目为例,介绍了目前常用的代码文件组织架构。对于新手快速入门已有的项目很有帮助。遗憾的是,作者写这本书的时候没有把这部分内容包括进去。

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清华得本科小生在学习,看到了,介绍得是前沿的技术。好还是不好,外行人看不出

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清华得本科小生在学习,看到了,介绍得是前沿的技术。好还是不好,外行人看不出

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就凭着作者通篇一半都是各种拷贝代码而成,然后区区200多页竟然也能洋洋洒洒地定价65块钱,这书就绝对值2星

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pytorch基础 我觉得讲的挺好的 非常适合入门

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