AI世代基石：盤點(diǎn)四大機(jī)器學(xué)習(xí)開源框架
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1 Theano Theano 在深度學(xué)習(xí)框架中是祖師級(jí)的存在。它的開發(fā)始于 2007，早期開發(fā)者包括傳奇人物 Yoshua Bengio 和 Ian Goo
1. Theano
Theano 在深度學(xué)習(xí)框架中是祖師級(jí)的存在。它的開發(fā)始于 2007，早期開發(fā)者包括傳奇人物 Yoshua Bengio 和 Ian Goodfellow。
Theano 基于 Python，是一個(gè)擅長(zhǎng)處理多維數(shù)組的庫(kù)（這方面它類似于 NumPy）。當(dāng)與其他深度學(xué)習(xí)庫(kù)結(jié)合起來(lái)，它十分適合數(shù)據(jù)探索。它為執(zhí)行深度學(xué)習(xí)中大規(guī)模算法的運(yùn)算所設(shè)計(jì)。其實(shí)，它可以被更好地理解為一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式的編譯器：用符號(hào)式語(yǔ)言定義你想要的結(jié)果，該框架會(huì)對(duì)你的程序進(jìn)行編譯，來(lái)高效運(yùn)行于 GPU 或 CPU。
它與后來(lái)出現(xiàn)的 Tensorflow 功能十分相似（或者應(yīng)該說(shuō)，Tensorflow 類似 Theano ），因而兩者常常被放在一起比較。它們本身都偏底層，同樣的，Theano 像是一個(gè)研究平臺(tái)多過是一個(gè)深度學(xué)習(xí)庫(kù)。你需要從底層開始做許多工作，來(lái)創(chuàng)建你需要的模型。比方說(shuō)，Theano 沒有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)。
但隨著這些年的發(fā)展，大量基于 Theano 的開源深度學(xué)習(xí)庫(kù)被開發(fā)出來(lái)，包括 Keras, Lasagne 和 Blocks。這些更高層級(jí)的 wrapper API，能大幅減少開發(fā)時(shí)間以及過程中的麻煩。甚至，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)所知，很少開發(fā)者會(huì)使用“裸奔”的 Theano，多數(shù)人需要輔助的 API。順便說(shuō)一句，Theano 是一整套生態(tài)系統(tǒng)，別只用它裸奔，然后抱怨不好用。
2. Caffe
這又是一個(gè)祖師級(jí)的深度學(xué)習(xí)框架，2013 年就已問世。
它的全稱是 “Convolution Architecture For Feature Extraction”，意為“用于特征提取的卷積架構(gòu)”，很明白地體現(xiàn)了它的用途。Caffe 的創(chuàng)始人，是加州大學(xué)伯克利分校的中國(guó)籍博士生賈揚(yáng)清。當(dāng)時(shí)賈在伯克利計(jì)算機(jī)視覺與學(xué)習(xí)中心做研究。博士畢業(yè)后，他先后在谷歌和 Facebook 工作。
在 AI 開發(fā)者圈子中，Caffe 可以說(shuō)是無(wú)人不知、無(wú)人不曉。據(jù) GitHub 最新的機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目熱度排名，Caffe 僅位列 Tensorflow 之后，雄踞第二。它是一個(gè)被廣泛使用的機(jī)器視覺庫(kù)，把 Matlab 執(zhí)行快速卷積網(wǎng)絡(luò)的方式帶到 C 和 C++。雖然 Caffe 被部分開發(fā)者看做是通用框架，但它的設(shè)計(jì)初衷是計(jì)算機(jī)視覺--并不適于其他深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，比如文字、和處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)。
Caffe 的主要用途：利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像分類。這方面它代表了業(yè)內(nèi)一流水平，是開發(fā)者的首選。
說(shuō)到 Caffe，就不得不提 Model Zoo。后者是在 Caffe 基礎(chǔ)上開發(fā)出的一系列模型的匯聚之地。因此，開發(fā)者使用 Caffe 最大的好處是：能在 Model Zoo 海量的、事先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，選擇貼近自己使用需求的直接下載，并立刻就能用。
業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，Caffe 適合于以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)算法為主要目的的工業(yè)應(yīng)用，有利于快速開發(fā)。但對(duì)于處理較特殊的任務(wù)，它存在靈活性不足的問題--為模型做調(diào)整常常需要用 C++ 和 CUDA，雖然 Python 和 Matlab 也能做些小調(diào)整。
3. Torch
相比其他開源框架，Torch 是一個(gè)非主流。
沒錯(cuò)，說(shuō)的就是它的開發(fā)語(yǔ)言：基于1990 年代誕生于巴西的 Lua，而非機(jī)器學(xué)習(xí)界廣泛采用的 Python。其實(shí) Lua 和Python 都屬于比較容易入門的語(yǔ)言。但后者明顯已經(jīng)統(tǒng)治了機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，尤其在學(xué)界。而企業(yè)界的軟件工程師最熟悉的是 Java，對(duì) Lua 也比較陌生。這導(dǎo)致了 Torch 推廣的困難。因此，雖然 Torch 功能強(qiáng)大，但并不是大眾開發(fā)者的菜。
那么它強(qiáng)大在哪里？
首先，Torch 非常適用于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它的開發(fā)者認(rèn)為，Torch 的原生交互界面比其他框架用起來(lái)更自然、更得心應(yīng)手。
其次，第三方的擴(kuò)展工具包提供了豐富的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ RNN）模型。
因?yàn)檫@些強(qiáng)項(xiàng)，許多互聯(lián)網(wǎng)巨頭開發(fā)了定制版的 Torch，以助力他們的 AI 研究。這其中包括 Facebook、Twitter，和被谷歌招安前的 DeepMind。
與 Caffe 相比，在 Torch 里定義一個(gè)新層級(jí)比它要容易，因?yàn)槟悴恍枰獙? C++ 代碼。和 TensorFlow 和 Theano 比起來(lái)，Torch 的靈活度更高，因?yàn)樗敲钍降模欢皟烧呤顷愂鍪降模╠eclarative），你必須 declare 一個(gè)計(jì)算圖。這使得在 Torch 上進(jìn)行束搜索（beam search）這樣的操作要比它們?nèi)菀椎枚唷?/div>
4. SciKit-learn
SciKit-learn 是老牌的開源 Python 算法框架，始于 2007 年的 Google Summer of Code 項(xiàng)目，最初由 David Cournapeau 開發(fā)。
它是一個(gè)簡(jiǎn)潔、高效的算法庫(kù)，提供一系列的監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的算法，以用于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析。SciKit-learn 幾乎覆蓋了機(jī)器學(xué)習(xí)的所有主流算法，這為其在 Python 開源世界中奠定了江湖地位。
它的算法庫(kù)建立在 SciPy (Scientific Python) 之上--你必須先安裝 SciPy 才能使用 SciKit-learn 。它的框架中一共包括了：
NumPy: 基礎(chǔ)的多維數(shù)組包
SciPy: 科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)庫(kù)
Matplotlib: 全面的 2D/3D 測(cè)繪
IPython: 改進(jìn)的交互控制器
Sympy: 符號(hào)數(shù)學(xué)
Pandas:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分析
它命名的由來(lái)：SciPy 的擴(kuò)展和模塊在傳統(tǒng)上被命名為 SciKits。而提供學(xué)習(xí)算法的模組就被命名為 scikit-learn。
它與 Python 世界另一大算法框架--TensorFlow 的主要區(qū)別是：TensorFlow 更底層。而 SciKit-learn 提供了執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法的模塊化方案，很多算法模型直接就能用。
從這份統(tǒng)計(jì)中不難看出，不少機(jī)器學(xué)習(xí)的框架都是基于Python架構(gòu)的，Python已逐漸成為人們公認(rèn)的最合適人工智能開發(fā)的語(yǔ)言，奇酷教育Python課程，除了講授Python基礎(chǔ)知識(shí)，還會(huì)將人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)插入其中，同時(shí)講解Python的最佳實(shí)踐，讓學(xué)員不僅僅學(xué)會(huì)編程的基本語(yǔ)法，還能學(xué)到資深工程師的編程經(jīng)驗(yàn)，了解一線互聯(lián)網(wǎng)公司用到的Python工具和開源項(xiàng)目，熟悉Python高手的編程風(fēng)格。在這里，你不光能夠?qū)W會(huì)如何編寫程序，還能夠?qū)W會(huì)如何編寫高質(zhì)量的程序，一躍成為專業(yè)的工程師，更會(huì)成為最早接觸人工智能的從業(yè)人員，一舉站在前沿科技浪尖，前程無(wú)限！
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