AI開發的機器學習係統設計模式

AI開發的機器學習係統設計模式 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

澁井雄介
圖書標籤:
  • 人工智能
  • 機器學習
  • 係統設計
  • 設計模式
  • 軟件工程
  • AI開發
  • 深度學習
  • 架構設計
  • 工程實踐
  • Python
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具體描述

  幫助您更瞭解如何實務開發中應用機器學習技術
  本書是機器學習係統設計模式的集閤,範例使用的平颱是Docker和Kubernetes,以確保程式碼的可重複執行。本書描述機器學習從訓練、評估和QA,到發布和運行推理器的順序,以及架構和代碼。藉由本書的指引,能夠幫助您更有效地使用機器學習的技術,將其應用在實際的係統開發中。

  本書可以幫助您:
  .瞭解如何MLOps這種機器學習付諸實用的開發維護方法
  .瞭解建置機器學習係統的方法,包括專為機器學習設計的係統(機器學習管線或實驗管理)與專為使用機器學習設計的係統(發佈或推論器),以實現MLOps
  .瞭解改善機器學習係統品質的方法,以及如何透過後續的維護改善模型

來自讀者的讚譽

  "蘊含瞭MLOps的精華"
  "詳細介紹瞭如何開發在商業環境中應用機器學習的係統"
  "資訊豐富,是開發大型係統極佳的參考資料"

 
《智能演化:麵嚮未來的係統構建藍圖》 深度解析現代復雜係統的架構哲學與實踐指南 在信息技術飛速迭代的今天,構建一個既能適應快速變化、又能保證穩定可靠運行的復雜係統,已成為每一位架構師和工程師麵臨的核心挑戰。本書《智能演化:麵嚮未來的係統構建藍圖》並非聚焦於某一種特定技術棧(如機器學習或深度學習的具體算法實現),而是深入探討支撐所有現代、高可用、可擴展係統的底層設計哲學、模式選擇與演進策略。 本書旨在為讀者提供一套宏觀的視角和實用的工具箱,用於理解和駕馭現代係統在數據洪流、實時交互和業務敏捷性方麵的復雜性。我們將從係統生命周期的全景齣發,剖析如何將抽象的業務需求轉化為具體、可落地的技術架構。 --- 第一部分:基石:復雜係統設計的核心原則 本部分將係統地梳理構建健壯係統的基礎理論。我們不討論具體的“智能”如何産生,而是關注如何構建一個環境,讓各種智能或復雜模塊能夠有效集成和協作。 第一章:從單體到分布式:邊界的藝術 本章探討係統拆分的重要性。我們將詳細分析微服務架構(MSA)的優缺點,重點闡述服務邊界的閤理劃分標準——這遠不止於技術職責的劃分,更關乎業務領域(Domain)的準確映射。內容包括:康威定律的現代解讀、DDD(領域驅動設計)在微服務劃分中的應用,以及如何有效管理服務間通信的復雜性,如同步調用陷阱與異步消息隊列的設計哲學。 第二章:彈性與韌性:故障預防與快速恢復 一個不可避免地會發生故障的係統中,如何確保服務持續性是關鍵。《彈性與韌性》深入研究瞭容錯機製的工程實踐。我們將講解隔離(Bulkhead)、超時與重試策略的精細調優、斷路器模式(Circuit Breaker)在分布式調用鏈中的作用,以及混沌工程(Chaos Engineering)如何從理論走嚮日常實踐,以主動暴露係統的薄弱環節。 第三章:狀態管理與數據一緻性挑戰 在分布式環境中,管理數據狀態是最大的挑戰之一。本章將係統性地梳理不同級彆的數據一緻性模型,從強一緻性到最終一緻性的權衡藝術。內容涵蓋:分布式事務的解決方案(如Saga模式、兩階段提交的局限性),以及如何利用事件溯源(Event Sourcing)和命令查詢職責分離(CQRS)來簡化復雜的狀態變更流程,實現高效的讀寫分離。 --- 第二部分:流動:高吞吐與低延遲的實現路徑 現代應用對響應速度的要求近乎苛刻。本部分專注於優化係統在數據處理和請求響應方麵的性能錶現。 第四章:異步化與反應式編程範式 本章著重介紹如何擺脫傳統的請求-響應模型,轉嚮更具擴展性的異步架構。我們將深入探討基於消息驅動的係統設計,包括消息中間件(如Kafka、RabbitMQ)在係統解耦、流量削峰和日誌聚閤中的角色。反應式宣言(Reactive Manifesto)的指導思想將被用來指導我們如何設計處理並發流數據和非阻塞操作的組件。 第五章:高效緩存策略的層次結構 緩存是提升性能的基石,但錯誤的緩存策略可能導緻比沒有緩存更糟糕的結果。本書將係統地分類和解析不同層次的緩存技術:從CDN、反嚮代理緩存到應用層內存緩存(如本地緩存)和分布式緩存集群(如Redis Cluster)。重點分析緩存失效策略(LRU, LFU, TTL)的選擇,以及如何利用緩存來應對突發流量洪峰(Thundering Herd Problem)。 第六章:性能剖析與瓶頸定位 再好的設計,也需要量化驗證。本章聚焦於生産環境的性能監控與分析。內容涉及分布式追蹤係統(如OpenTelemetry/Zipkin)的部署與應用,用於可視化請求在復雜調用鏈中的耗時分布。我們將教授如何利用火焰圖、摘要統計(Histograms)等工具,精確識彆CPU、I/O或網絡中的實際性能瓶頸。 --- 第三部分:治理:可觀測性、部署與演進 一個係統隻有被有效監控和安全部署,纔能實現長期的健康運行。本部分關注係統投入生産後的生命周期管理。 第七章:構建可觀測性的三支柱 “看不見的係統無法被管理。”本章全麵闡述可觀測性(Observability)的重要性,它超越瞭傳統監控。我們將詳細講解日誌(Logging)、指標(Metrics)和追蹤(Tracing)三者如何協同工作,以支持故障的根本原因分析(RCA)。內容包括:結構化日誌的最佳實踐、時間序列數據庫的選型,以及如何設計有效的告警閾值,避免“告警疲勞”。 第八章:自動化基礎設施與持續交付 現代係統依賴於基礎設施即代碼(IaC)。本章深入探討如何使用Terraform、Ansible等工具,實現基礎設施的自動化配置與版本控製。隨後,我們將構建一個穩健的持續集成/持續部署(CI/CD)流水綫,重點講解藍綠部署(Blue/Green)、金絲雀發布(Canary Release)等先進的部署策略,以確保新版本的發布對現有用戶無感。 第九章:係統演進的架構債務管理 任何係統都會積纍技術債務。本章提供瞭一套框架來識彆、量化和償還架構債務。我們將討論如何在業務快速迭代的壓力下,預留“演進餘量”(Slack Time),並提供重構的策略,例如如何安全地遷移核心服務,而不中斷正在運行的生産環境。本書強調,架構設計是一個持續的過程,而非一次性的成果。 --- 麵嚮讀者: 本書適閤有一定軟件開發基礎,並希望提升到係統架構師層麵的工程師、技術負責人(Tech Lead)以及對構建高可靠、可擴展性係統有深入興趣的架構從業者。我們假設讀者熟悉基本的網絡、操作係統和編程概念,本書將聚焦於模式、原則和權衡,而非具體框架的語法教學。 通過閱讀《智能演化:麵嚮未來的係統構建藍圖》,讀者將掌握的不是特定的“答案”,而是麵對任何新型復雜係統挑戰時,提齣正確問題的能力和選擇閤適設計模式的智慧。

著者信息

作者簡介

澁井雄介

 
  MLOps工程師、基礎架構工程師、AR工程師、擁有兩隻貓咪的飼主。傢裡有四張貓咪專用的吊床。本業是以Kubernetes開發自動化的MLOps架構,興趣則是將AR與Edge AI組在一起玩。過去曾在係統整閤、軟體創投公司、新創企業主持專案並擔任大規模係統維護小組負責人。

  GitHub:github.com/shibuiwilliam

圖書目錄

Part I|機器學習與MLOps
CHAPTER 1 何謂機器學習係統?

1.1 機器學習、MLOps、係統
1.2 目標是打造方便使用者的機器學習
1.3 機器學習係統所需的東西
1.4 讓機器學習係統模式化
1.5 本書的編排方式

Part II|建立機器學習係統
CHAPTER 2 建置模型

2.1 建置模型
2.2 反麵模式|Only me 模式
2.3 專案、模型與版本管理
2.4 管線學習模式
2.5 批次學習模式
2.6 反麵模式|複雜管線模式

CHAPTER 3 發佈模型
3.1 學習環境與推論環境
3.2 反麵模式|版本不一緻模式
3.3 模型的發行與推論器的運作
3.4.1 用例
3.5 Model loader 模式
3.6 模型的發行與水平擴充

CHAPTER 4 建立推論係統
4.1 為什麼要建立係統
4.2 Web Single 模式
4.3 同步推論模式
4.4 非同步推論模式
4.5 批次推論模式
4.6 前置處理推論模式
4.7 微服務串聯模式
4.8 微服務並聯模式
4.9 時間差推論模式
4.10 推論快取模式
4.11 資料快取模式
4.12 推論器範本模式
4.13 Edge AI模式
4.14 反麵模式|Online Big Size 模式
4.15 反麵模式|All in One 模式

Part III|品質、維護、管理
CHAPTER 5 維護機器學習係統

5.1 機器學習的應用
5.2 推論日誌模式
5.3 推論監控模式
5.4 反麵模式|無日誌資料模式
5.5 反麵模式|孤兒模式

CHAPTER 6 維持機器學習係統的品質
6.1 機器學習係統的品質與維護
6.2 機器學習係統的正常性評估指標
6.3 負載測試模式
6.4 推論斷路器模式
6.5 Shadow A/B測試模式
6.6 線上A/B測試模式
6.7 參數基礎推論模式
6.8 條件分歧推論模式
6.9 反麵模式|純離線模式

CHAPTER 7 End-to-End 的 MLOps 係統設計
7.1 課題與手法
7.2 需求預測係統的範例
7.3 內容上傳服務的範例
7.4 總結

 

圖書序言

  • ISBN:9786263242036
  • 規格:平裝 / 448頁 / 17 x 23 x 2.64 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  真的非常感謝大傢!

  不管是線上商店還是在馬路行駛的自動駕駛係統,都是非常複雜的環境,而要在這個海量資料不斷交換的世界做齣閤理的判斷,以及對使用者與商業有所貢獻,機器學習絕對是不可或缺的技術。若要透過機器學習增加線上商店的業績,或是偵測馬路上的紅綠燈,除瞭收集資料以及建立優秀的模型之外,當然也得建立優良的係統以及維護係統的流程。

  本書除瞭說明將機器學習植入係統的祕訣之外,還會說明一些課題、架構與實例。與其說本書的內容是機器學習,不如說是以軟體開發工程與係統開發工程為主。如果本書能讓知道該如何建立機器學習模型,卻不知道該怎麼於商業應用機器學習的資料科學傢、機器學習工程師,或是負責將機器學習植入係統的後颱工程師與產品負責人,知道該怎麼透過機器學習對社會產生貢獻的話,那將是筆者的榮幸。

用戶評價

评分

說真的,現在坊間關於機器學習的書籍多到爆炸,但大部分都偏重在演算法的數學推導,或是停留在 Jupyter Notebook 裡跑通一個 Demo 階段。這本《AI開發的機器學習係統設計模式》光是「係統設計」這四個字,就讓我嗅到瞭一股濃濃的實戰味。我預感這本書的價值在於它能幫我們從「模型工程師」晉升到「MLOps 架構師」的層次。係統設計的精髓在於權衡(Trade-off),如何在 Latency、Throughput、準確率、運算成本之間找到最佳平衡點?我想作者一定會深入探討分散式訓練的策略、如何選擇閤適的服務框架(TensorFlow Serving, TorchServe 還是自建 API),甚至是針對異質性硬體(GPU/TPU/NPU)的最佳部署方案。這種宏觀的視野,對於帶領團隊建構複雜的 AI 產品線至關重要。它不隻教你怎麼蓋房子,而是教你怎麼規劃整個社區,確保水電網路供應無虞,這纔是真正的係統思維,非常實用。

评分

哇,這本書光看書名就讓人眼睛一亮,雖然我手上沒有這本《AI開發的機器學習係統設計模式》,但從這個標題來看,我對它充滿瞭好奇和期待。這種結閤瞭「AI開發」和「機器學習係統設計」的主題,聽起來就非常硬核,絕對是工程師們案頭必備的聖經級工具書。我猜測,這本書的內容肯定不會隻是停留在理論層麵,而是會深入探討如何在實際的工業界專案中,將複雜的機器學習模型,成功地轉化為穩定、高效、可維護的生產係統。我想像它會詳細剖析從資料管道的建立、特徵工程的標準化、模型訓練流程的自動化,到最終部署、監控與迴饋機製的完整生命週期管理。特別是「設計模式」這個關鍵詞,它暗示著書中將會揭示許多業界前輩在踩坑後總結齣來的、具有高度通用性和復用性的架構藍圖。這對我們在麵對新專案時,能提供一套清晰的指導方針,避免重複造輪子,大幅提升開發效率和係統的健壯性。如果內容真的如我所期許的那樣,那麼它無疑是填補瞭當前學術界與業界實踐之間巨大鴻溝的重要橋樑。

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哎呀,這本書的名字聽起來就對我這種資深工程師很有吸引力。說真的,我們這些從底層爬上來的,最討厭的就是那種「紙上談兵」的理論。我們需要的不是再多一個新的演算法介紹,而是如何把現有的成熟技術鏈(從資料庫到微服務到容器化)有效地嫁接到機器學習的工作流上。我推測,《AI開發的機器學習係統設計模式》裡頭可能會針對幾種常見的 ML 應用場景,提供對應的標準化模闆。像是推薦係統的即時推薦服務、自然語言處理的 Batch Inference 架構,或是電腦視覺的邊緣運算部署策略。每種場景都有其獨特的挑戰,如果書中能用清晰的 UML 圖或流程圖來展示不同模式的優缺點和適用情境,那就太棒瞭。這能幫助團隊快速定位問題,並選擇最經濟、最可靠的實施路徑,根本就是一份濃縮版的架構師麵試寶典啊!

评分

身為一個對技術堆疊非常講究的讀者,我總是在尋找那種能串聯起整個軟體工程知識體係的書籍。機器學習已經不再是單獨的學科,它已經內化成瞭現代軟體工程不可分割的一部分。因此,一本好的係統設計書必須要能體現齣跨領域的整閤能力。我非常好奇這本書如何處理在大型係統中,資料科學團隊與傳統軟體開發團隊之間的協作模式與介麵定義問題。例如,如何確保資料科學傢產齣的模型 Artifacts(例如 ONNX 格式或序列化的權重檔)能無縫地被後端的 CI/CD 管線識別和部署?如果書中能討論版本控製(Git vs. DVC)、資料血緣追蹤(Data Lineage)以及實驗管理(MLflow, Weights & Biases)的最佳實踐如何融入整體的係統架構中,那這本書的實用價值絕對會飆升。它不隻是一本關於 AI 的書,更是一本關於如何以現代軟體工程方法論來駕馭 AI 複雜性的指南。

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閱讀一本技術書,最怕的就是內容過時,但談到「設計模式」,我就比較放心。設計模式本質上是高度抽象和通用的解決方案,它們處理的是重複齣現的結構性問題,而不受限於特定函式庫或工具的迭代速度。如果這本書的內容是基於良好的設計原則(如解耦、高內聚、低耦閤)來構建 ML 係統的架構範本,那麼它的生命力就會很長久。我尤其期待它能涵蓋非功能性需求(Non-Functional Requirements, NFRs)的處理方式。例如,當你的模型在生產環境中漂移(Model Drift)時,係統應該如何自動觸發再訓練與灰度發布?當使用者數據量暴增時,線上預測服務如何實現水平擴展而不會中斷服務?這些都是在論文中看不到,卻是工程師每日焦頭爛額的痛點。如果這本書能提供一套穩健的、可應對變化的設計框架,那它就遠超一般工具書的價值瞭。

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