TensorFlow移动端机器学习实战 - (EPUB全文下载)

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书籍内容:

TensorFlow移动端机器学习实战
第1章 机器学习和TensorFlow简述
第2章 构建开发环境
第3章 基于移动端的机器学习的开发方式和流程
第4章 构建TensorFlow Mobile
第5章 用TensorFlow Mobile构建机器学习应用
第6章 TensorFlow Lite的架构
第7章 用TensorFlow Lite构建机器学习应用
第8章 移动端的机器学习开发
第9章 TensorFlow的硬件加速
第10章 机器学习应用框架
第11章 基于移动设备的机器学习的未来
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第1章 机器学习和TensorFlow简述
1.1 机器学习和TensorFlow的历史及发展现状
1.1.1 人工智能和机器学习
我们先来看一下人工智能(Artificial Intelligence)、机器学习(Machine Learning)、深度学习(Deep Learning)的定义。
人工智能(英文缩写为AI)也称机器智能,指由人制造出来的机器所表现出来的智能。
下面是机器学习的英文定义:
Machine learning is a core, transformative way by which we're rethinking how we're doing everything.
其中文含义是:机器学习是一种核心的、变革性的方式,它正在改变我们思考的方式。人工智能(AI)是使事物变得聪明的科学,机器学习是一种开发人工智能的技术。
深度学习(Deep Learning)是机器学习的分支,是一种以人工神经网络为架构,对数据进行表征学习的算法。人工智能的分类如图1-1所示。
图1-1
人工智能按产业分类大致可以分为下面几类:机器学习、自然语言处理、机器人技术和视觉等。在机器学习里深度学习是最近兴起也是比较热门的研究方面。自然语言处理和视觉的技术发展近几年来越来越成熟,有的技术已被大规模应用。
深度学习带来机器学习的革命。我们看到“深度学习”这个词在搜索中的热度近年来在快速攀升。arXiv上的机器学习论文数量也在急剧增长。
深度学习(Deep Learning)是一种模仿人脑结构的机器学习。神经元是专注于某个特定方向的刺激(例如图像中对象的形状、颜色和透明度),通过将多个神经元分层组合在一起而完成模拟人脑的方法。分层可以模拟大脑运算,随着层数的增加,计算的功率和时间也会增加,进而提高计算的准确性。
下面来看一个图片分类的例子:给出一张图片,让机器识别这张图是一只猫还是一条狗。这个机器由多层的神经网络结构组成,该结构中有很多参数,经过大量训练之后,机器能识别出这张图是一只猫。如图1-2(图片来源https://becominghuman.ai/building-an-image-classifierusing-deep-learning-in-python-totally-from-a-beginners-perspective-be8dbaf22dd8)所示展示了这个深度学习的过程。
深度学习并不是全新的事物,但为什么在最近几年有了巨大突破?其中一个重要的原因是,人类发明了一个基于深度神经网络的解决方案。
在20世纪五六十年代,神经网络的研究就已经出现了,在马文·明斯基和西摩·帕尔特(1969)发表了一项关于机器学习的研究以后,神经网络的研究就停滞不前了。
图1-2
他们发现了神经网络的两个关键问题点。一个问题是,基本感知机无法处理异或回路;另一个问题是,计算机没有足够的能力来处理大型神经网络所需要的计算时间。在计算机具有更强的计算能力之前,神经网络的研究进展缓慢。但是随着计算能力的增加,深度学习解决问题的精度已经超过其他机器学习方法。
以图片识别为例,2011年,机器识别的错误率是26%,而人工识别的错误率只有5%,所以这个时候的机器识别离实用有非常大的距离。到2016年,机器识别的错误率已经减少到3%左右,深度学习在该领域呈现出非常惊人的能力,这也是深度学习在图像识别领域吸引产业界大量关注的原因。
组成机器学习的三大要素是:数据、计算力和算法(Data、Computation and Algorithm)。
1.1.2 TensorFlow
接下来看一下最近非常流行的,也是本书主要讲解的机器学习框架TensorFlow。
1.TensorFlow的起源和发展历史
TensorFlow是一个开源软件库,用于完成各种感知和语言理解任务的机器学习。TensorFlow被50个团队用于研究和开发许多谷歌商业产品,如语音识别、Gmail、谷歌相册和搜索,其中许多产品曾使用过其前任软件DistBelief。TensorFlow最初由谷歌大脑团队开发,用于谷歌的研究和产品开发,于2015年11月9日在Apache 2.0开源许可下发布。
2010年,谷歌大脑创建DistBelief作为第一代专有机器学习系统。谷歌的50个团队在谷歌和其他Alphabet公司的商业产品中部署了DistBelief的深度学习神经网络,包括谷歌搜索、谷歌语音搜索、广告、谷歌相册、谷歌地图、谷歌街景、谷歌翻译和YouTube。
谷歌安排计算机科学家如Geoffrey Hinton和Jeff Dean,简化和重构了DistBelief的代码库,使其变成一个更快、更健壮的应用级代码库,形成了TensorFlow。
2009年,Hinton领导的研究小组通过在广义反向传播方面的科学突破,极大地提高了神经网络的准确性,使得神经网络的生成成为可能。值得注意的是,这个科学突破使得谷歌语音识别软件中的错误数减少了至少25%。如图1-3(横坐标为年份,纵坐标为谷歌搜索的人工智能和机器学习关键字数量)所示,2013年以后,人工智能和机器学习的关键词搜索数量有了极大增长。
图1-3
TensorFlow是谷歌大脑的第二代机器学习系统。从0.8.0版本(发布于2016年4月)开始支持本地的分布式运行。从0.9.0版本( ............

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