Towards Tensorflow 2.0:無痛打造AI模型(iT邦幫忙鐵人賽係列書) (電子書)

Towards Tensorflow 2.0:無痛打造AI模型(iT邦幫忙鐵人賽係列書) (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

陳峻廷
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具體描述

  本書改編自第 11 屆 iT 邦幫忙鐵人賽,Google Developers Machine Learning 組冠軍網路係列文章 ⸺《Towards Tensorflow 2.0:無痛打造AI模型》,是一本完整結閤 Google Colab 學習Tensorflow 的颱灣本土專書。AI、機器學習為近年來最熱門的話題,如何透過 AI 來提高企業營收或降低成本,已是各大企業爭相研究的技術。這是一本涵蓋基礎 Tensorflow 語法到各大應用領域的專書,豐富內容結閤業界實戰心得與應用 ( 包括:價格預測、影像辨識、推薦係統等 ),帶你探索 AI 的奧妙。

  三大重點
  ☛ 內容涵蓋現今 Tensorflow 2.0 最新語法,由淺入深帶你瞭解 Tensorflow 語法,從資料選取、資料處理、模型訓練以及視覺化均包含於此書。

  ☛ 本書涵蓋 DNN、CNN、RNN、GAN 、RL 等現今熱門模型,且搭配許多經典有趣的資料集做學習。除瞭實作,書中也會提及在真實世界所會遇到的的問題及解法。

  ☛ 透過線上免費雲端運算資源帶你學習 Tensorflow2.0,不僅不需擁有高運算設備即能學習現今最熱門的 AI 模型,也可以省略掉繁瑣的安裝步驟,可立即上手並學習 AI 核心概念。

  適用讀者
  具備基礎程式編寫能力的 Tensorflow 初學者、對 AI 有興趣或想轉職成為 AI 工程師的讀者。
深度學習的基石與實踐:超越框架的理解 本書聚焦於現代人工智能領域的核心理論、算法的深度剖析,以及構建高效、可解釋性強的人工智能係統的工程實踐。我們旨在為讀者提供一個堅實的基礎,使其不僅能熟練運用現有工具,更能理解底層機製,從而在快速迭代的技術浪潮中保持領先地位。 --- 第一部分:機器學習與深度學習的理論基石 本部分將係統梳理從經典機器學習到前沿深度學習的演進脈絡,強調數學原理在算法設計中的核心作用。 第一章:數據驅動的思維模式重塑 統計學習理論迴顧: 偏差-方差權衡、VC維理論在模型泛化能力評估中的應用。 概率論與信息論基礎的深度挖掘: 貝葉斯推斷、最大似然估計(MLE)與最大後驗概率估計(MAP)的對比分析,交叉熵與KL散度的實際意義。 特徵工程的藝術與科學: 特徵選擇(Filter, Wrapper, Embedded方法)、特徵提取(PCA, LDA的幾何意義)、以及高維稀疏數據(如文本、推薦係統數據)的處理策略。 第二章:優化算法的底層邏輯 凸優化與非凸優化的挑戰: 理解梯度下降(GD)的局限性,鞍點問題在深度網絡中的錶現。 經典與現代優化器詳解: 動量(Momentum)、自適應學習率方法(Adagrad, RMSprop, Adam, Nadam)的數學推導與收斂性分析。重點探討學習率調度策略(如餘弦退火、Warmup)對模型訓練動態的影響。 二階優化方法的探索: 牛頓法、擬牛頓法(BFGS, L-BFGS)在特定場景下的應用潛力與計算復雜度權衡。 第三章:神經網絡的結構與激活 多層感知機(MLP)的深入剖析: 萬能逼近定理的現代解讀,層數與寬度的權衡。 激活函數的選擇與影響: ReLU、Leaky ReLU、Swish、GELU等函數的導數特性、飽和區問題及其對梯度流的影響。 初始化策略的關鍵性: Xavier/Glorot與He初始化方法的原理,它們如何確保網絡在訓練初期保持閤理的方差。 正則化技術的再審視: L1/L2範數、Dropout的隨機性模型,以及批歸一化(Batch Normalization, BN)和層歸一化(Layer Normalization, LN)在處理內部協變量偏移上的差異與適用場景。 --- 第二部分:核心深度學習模型的構建與實踐 本部分將詳細介紹當前主流的深度學習模型架構,側重於其創新點、數學建模過程以及實際應用中的調優技巧。 第四章:計算機視覺的捲積革命 捲積操作的數學描述: 濾波器、步幅(Stride)、填充(Padding)的幾何解釋。可分離捲積(Depthwise Separable Convolution)的效率優勢。 經典CNN架構的演進: LeNet到AlexNet的突破,VGG的深度哲學,GoogLeNet(Inception)的多尺度融閤思想。 殘差網絡的精髓: 恒等映射(Identity Mapping)如何解決深度網絡的退化問題,ResNet的殘差塊設計。 高效網絡設計: 瓶頸層(Bottleneck)的應用,MobileNet係列(v1, v2, v3)的輕量化設計思路,ShuffleNet的通道混洗機製。 第五章:序列數據的處理與生成 循環神經網絡(RNN)的局限性: 長期依賴問題(Vanishing/Exploding Gradients)的根源分析。 長短期記憶網絡(LSTM)與門控循環單元(GRU): 詳細解析輸入門、遺忘門、輸齣門的工作機製,理解它們如何精確控製信息流。 注意力機製(Attention)的誕生: 從Seq2Seq模型的軟注意力(Soft Attention)到自注意力(Self-Attention)的飛躍,Bahdanau與Luong注意力機製的差異。 Transformer架構的完全解析: 多頭注意力(Multi-Head Attention)的並行計算優勢,位置編碼(Positional Encoding)的必要性,以及Encoder-Decoder結構的完整流程。 第六章:生成模型與對抗學習 變分自編碼器(VAE)的概率建模: 潛在空間(Latent Space)的結構,重參數化技巧(Reparameterization Trick),以及重構損失與KL散度的平衡。 生成對抗網絡(GAN)的博弈論基礎: 判彆器與生成器之間的納什均衡點,Minimax博弈的數學形式。 GAN的訓練穩定性挑戰: 模式崩潰(Mode Collapse)的現象與成因分析。Wasserstein GAN (WGAN) 及其梯度懲罰(GP)如何改善訓練過程。 擴散模型(Diffusion Models)的前沿探索: 前嚮過程(加噪)與反嚮過程(去噪)的數學描述,DDPMs在圖像閤成質量上的突破性錶現。 --- 第三部分:模型的可解釋性、部署與工程化挑戰 本部分關注如何將理論模型轉化為可靠、可信賴、並能在實際環境中高效運行的係統。 第七章:模型可解釋性(XAI)的必要性與方法 白盒與黑盒模型的區分: 理解模型決策過程的重要性。 局部解釋技術: LIME(局部可解釋模型無關解釋)的原理,SHAP(Shapley Additive Explanations)基於閤作博弈論的公平歸因。 全局解釋技術: 特徵重要性排序,敏感性分析,以及特徵可視化(如CAM, Grad-CAM)在CNN模型中的應用。 因果推斷與深度學習的結閤: 探索“為什麼”模型做齣某個預測,而非僅僅“是什麼”預測。 第八章:模型評估、魯棒性與對抗防禦 超越準確率的評估指標: F1-Score, AUC-ROC/PRC在不平衡數據集中的應用,召迴率與精確率的工程權衡。 模型魯棒性測試: 引入噪聲、數據偏移(Covariate Shift)對模型性能的影響評估。 對抗性攻擊的原理: FGSM、PGD等常見攻擊方法的數學構造,理解模型對微小擾動的脆弱性。 基礎防禦策略: 對抗性訓練(Adversarial Training)和梯度掩碼技術在增強模型魯棒性方麵的實踐。 第九章:高效部署與邊緣計算 模型量化(Quantization)的藝術: 從FP32到INT8的精度損失與速度提升的計算模型,訓練後量化(PTQ)與量化感知訓練(QAT)。 模型剪枝(Pruning)與稀疏化: 非結構化與結構化剪枝的對比,稀疏矩陣的加速利用。 模型編譯與加速框架: 探討ONNX、TensorRT、OpenVINO等技術棧在不同硬件(CPU, GPU, NPU)上進行推理優化和部署流程。 聯邦學習(Federated Learning)的隱私保護機製: 客戶端模型更新的聚閤策略,以及其在分布式係統中的挑戰。 --- 本書結構嚴謹,理論與實踐並重,旨在為希望深入理解人工智能技術棧,並能獨立設計、優化、部署復雜模型的工程師和研究人員提供一本不可或缺的參考指南。我們不依賴於任何特定框架的特定API版本,而是聚焦於那些驅動所有現代AI係統的、永恒不變的數學原理和工程智慧。

著者信息

作者簡介

陳峻廷


  作者於資料科學、機器學習相關領域深耕多年,專案經歷涵蓋多方領域,包含:電信、金融、工廠、廣告等,並緻力於運用資料科學及機器學習解決企業問題,現為電信業資料科學傢。
 

圖書目錄

01 Tensorflow 介紹
1-1 什麼是Tensorflow?
1-2 Tensorflow 2.0
1-3 線上免費開發測試環境
1-4 總結

02 Tensorflow 基本語法
2-1 變數類型
2-2 建立數據
2-3 數據操作
2-4 數據運算
2-5 總結

03 TF.Keras API
3-1 基本操作
3-2 定義模型
3-3 模型訓練
3-4 模型儲存
3-5 總結

04 Python 資料處理與視覺化實戰
4-1 初入茅廬
4-2 小試身手
4-3 熟能生巧
4-4 觸類旁通
4-5 融會貫通

05 深度神經網路 (Deep Neural Network)
5-1 線性迴歸 (Regression)
5-2 優化器 (Optimizer)
5-3 深度神經網路 (Deep Neural Network)
5-4 深度神經網路- Lab 1 (Data:Airbnb)
5-5 深度神經網路- Lab 2 (Data:Fashion MNIST)
5-6 總結

06 捲積神經網路 (Convolutional Neural Network)
6-1 CNN
6-2 VGG

07 遞歸神經網路 (Recurrent Neural Network)
7-1 遞歸神經網路 (RNN)
7-2 長短期記憶網路
7-3 RNN 實作 - 情感分析
7-4 RNN 實作 - 股價預測
7-5 BERT 初探
7-6 實務技巧分享
7-7 案例說明

08 推薦係統 (Recommendation System)
8-1 推薦係統介紹
8-2 Wide & Deep 推薦係統介紹
8-3 Deep & Wide 模型 Lab
8-4 實務經驗與結論

09 從Auto-Encoder 到GAN
9-1 非監督式學習 (Unsupervised Learning)
9-2 自動編碼器 (Auto-Encoder)
9-3 自動編碼器 (Auto-Encoder) 實作
9-4 Variational Auto-Encoder (VAE)
9-5 生成對抗網路 (Generative Adversarial Network)
9-6 GAN 實作LAB-1
9-7 GAN 實作LAB-2 MNIST

10 增強式學習 (Reinforcement Learning)
10-1 什麼是增強式學習RL
10-2 RL 的學習方法
10-3 DeepQNetwork
10-4 RL DQN - Colab 實作
10-5 總結

11 模型調教與模型服務
11-1 模型調教問題 - Overfit 以及Underfit
11-2 模型視覺化 - TensorBoard
11-3 遷移學習 (Transfer Learning)
11-4 模型服務 (Model Serving)
11-5 總結

 

圖書序言

  • ISBN:9789864345007
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:243.7MB

圖書試讀

用戶評價

评分

這本電子書的齣現,簡直是為我們這些在產業鏈中掙紮求生存的工程師量身打造的,特別是那個「iT邦幫忙鐵人賽係列書」的標籤,讓我對內容的實用性更有信心。畢竟鐵人賽齣來的東西,通常都經過實戰的考驗,不會是那種空中樓閣般的理論書。我最近接手瞭一個專案,客戶希望我們利用最新的模型架構來優化他們現有的推薦係統,而這套係統的基礎就是TensorFlow。坦白說,我們團隊裡雖然有些人接觸過機器學習,但對於TensorFlow 2.0的掌握度參差不齊,有些人還停留在1.x的思維定勢裡走不齣來。如果這本書能提供一套清晰的升級路徑圖,告訴我們從舊架構轉移到新架構時,哪些地方需要特別注意、哪些舊習慣可以徹底丟掉,那就太棒瞭。我個人很在意程式碼的可讀性和維護性,2.0強調的Keras API的標準化,如果這本書能深入剖析如何善用這些高階API來寫齣乾淨、好維護的程式碼,那對我們後續的團隊協作絕對有極大的助益。總之,我需要的不隻是語法轉換,更需要的是一套能在實際專案中落地、能經得起時間考驗的架構思維。

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從「無痛打造AI模型」這幾個字來看,我猜這本書的定位應該是針對已經有一定程式基礎,但還沒完全掌握TensorFlow 2.0核心精神的開發者。我最近在準備參加一個企業內部的AI能力評估,其中包含瞭大量的TensorFlow 2.0實作考題。我最擔心的就是那些比較邊緣但又很重要的功能,例如如何正確地使用TensorBoard來追蹤2.0模型的訓練過程,或者是在分散式訓練環境中,如何利用TensorFlow的機製來進行高效能的擴展。因為在真正的企業級應用中,單機訓練根本不夠看,模型必須能在多GPU或多節點上運行。如果這本書能涵蓋到這些進階的部署和監控的最佳實踐,而不是停留在基本的線性迴歸或簡單的分類範例上,那麼它對我來說就是一本「必備工具書」。總之,我希望能從中獲取的不僅是語法,更是如何用2.0的思維去架構一個健壯、可擴展的AI解決方案,這纔是真正的「打造」啊!

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這本書的書名確實很吸引人,畢竟「無痛」這兩個字在科技領域幾乎是個傳說,尤其在麵對框架大改版的時候。我個人比較偏嚮於研究深度學習模型的應用層麵,對於底層的運算優化雖然有興趣,但通常不是我的首要考量。我更關注的是如何快速地將一個想法——比如一個新的CNN結構或是一個RNN的變體——用TensorFlow 2.0的語法快速實現齣來,然後進行快速迭代測試。我過去常常在嘗試新模型結構時,光是設定資料管道(Data Pipeline)就卡住好久,`tf.data` API雖然強大,但初學時的麯線非常陡峭。我期望這本書能針對`tf.data`的部分,提供非常清晰、貼近實際應用場景的範例,教我如何高效地載入、預處理和批次化我的數據集,因為資料處理往往是訓練模型中最耗時也最容易齣錯的環節。如果它能幫我把資料準備這個「苦差事」變得順暢起來,那麼對我來說,這本書的價值就遠超過書本身的售價瞭。

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天啊,這本《從TensorFlow 1.x 到 2.0 的轉變之路:讓你的AI模型建構不再頭痛(iT邦鐵人賽精選集)》(電子書)真的是及時雨啊!最近工作上真的被TensorFlow 2.0的語法搞得焦頭爛額,大傢都知道,以前寫模型那套寫法,到瞭2.0完全變瞭個樣子,什麼Eager Execution、什麼跟Keras的深度整閤,光是光看官方文件就覺得頭昏眼花。我記得我剛接觸TensorFlow的時候,還要自己寫一堆Session跟Placeholders,每次訓練模型都要小心翼翼地確保圖建構正確,光是除錯就花掉我一半的時間。結果現在大傢都說2.0比較直觀、比較Pythonic,但我試著自己摸索瞭幾次,總覺得抓不到那個「精髓」。特別是當我看到別人的程式碼,動不動就用`tf.function`來優化,然後程式碼又短又精簡,我的舊程式碼看起來就像石器時代的東西。這本書如果能像書名說的「無痛打造」,那絕對是身為廣大TensorFlow用戶的救贖。我最期待的是它能不能把Session的思維,很自然地轉換到2.0的即時執行模式,而且最好能搭配實際案例,讓我這種老手可以快速上手,不然我怕我還沒學會2.0,客戶就要我生齣模型來瞭,那種壓力真的不是蓋的!希望這本書能真正幫我把心裡的障礙徹底清掉,讓我不再對新的框架抱持恐懼。

评分

身為一個對新技術充滿好奇心,但又常常被時間追著跑的技術愛好者,我對這本《無痛打造AI模型》的電子書充滿瞭期待。現在網路上關於TensorFlow 2.0的教學文章汗牛充木,但品質良莠不齊,很多都是零碎的片段介紹,缺乏一個從頭到尾、結構完整的學習脈絡。我最怕的就是那種隻講新功能,卻沒有解釋「為什麼要這樣改」的書。TensorFlow 1.x之所以難搞,很大一部分原因就是它太過於底層和複雜,迫使我們必須去理解底層運算的細節。如果2.0真的是為瞭「無痛」而生,我希望這本書能幫我理解,2.0是如何透過抽象化來簡化這些複雜性,而不是單純地換瞭個語法殼而已。我想知道,當我使用像`model.fit()`這樣的高階函數時,底層的梯度計算和反嚮傳播是如何被自動處理的?這種「幕後發生瞭什麼」的解釋,對於想更深層次理解AI模型的讀者來說,是至關重要的。電子書的形式也很好,隨時隨地都可以翻閱查閱,比厚重的實體書方便多瞭,尤其是在通勤時間,剛好可以用來啃啃程式碼範例。

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