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出版者:

作者:Pask, Roger/ Joy, Barrie

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 143.45

装帧:

isbn号码:9780335225392

丛书系列:

图书标签:

• 教练
• 指导
• 教练
• 领导力
• 职业发展
• 人际沟通
• 技能提升
• 个人成长
• 管理
• 职场
• 赋能

好的，这是一本名为《深度学习与神经网络构建实践》的图书简介，内容详尽，力求展现专业性和深度，不涉及任何与“指导/辅导（Mentoring/Coaching）”相关的主题。 --- 深度学习与神经网络构建实践 一部面向工程师与研究人员的实战指南 ISBN： 978-1-4842-6789-3 页数： 约 850 页 出版日期： 2024 年秋季 内容概述 《深度学习与神经网络构建实践》是一本全面覆盖现代深度学习理论、算法及其在复杂工程问题中应用的技术专著。本书摒弃了对基础数学的冗余回顾，直接深入到当前主流深度学习框架（如 PyTorch 和 TensorFlow 2.x）的核心实现细节和前沿研究主题。它旨在为具备一定编程和线性代数基础的读者——包括软件工程师、数据科学家、机器学习研究人员以及高级计算机科学专业的学生——提供一套系统化、可立即部署的知识体系。 本书的核心焦点在于如何从零开始，高效、稳定地构建、训练和优化大规模神经网络模型，尤其侧重于克服工业级应用中遇到的实际挑战，例如数据异构性、模型收敛性、泛化能力不足以及资源受限环境下的部署问题。 全书内容被组织为五个核心模块，层层递进，确保读者不仅理解“如何做”，更能深刻理解“为什么这样做”。 --- 第一模块：基础架构与高效计算（The Computational Backbone） 本模块奠定了现代深度学习高效运行的基础。我们首先对反向传播算法进行彻底的现代视角重审，重点讨论了 自动微分（Autodiff） 机制在不同框架中的底层实现差异及其对性能的影响。 核心章节内容： 1. 张量运算与内存优化： 深入探讨 GPU 内存布局（如 NHWC vs NCHW）对性能的实际影响，并介绍如何利用 CUDA 编程模型（通过 Torch/TensorFlow 的底层接口）进行自定义内核优化。涵盖稀疏张量表示及其在 NLP 和推荐系统中的应用。 2. 现代优化器深度剖析： 不仅仅是介绍 Adam 或 RMSProp。本章详细对比了 SGD、动量（Momentum）、AdaGrad、AdamW 等优化器在鞍点和梯度消失/爆炸场景下的行为差异。重点讲解了二阶优化方法的近似应用，例如 L-BFGS 在超参数优化中的集成。 3. 并行化策略与分布式训练： 详细解析了数据并行（Data Parallelism）和模型并行（Model Parallelism）的优劣及实现细节。着重介绍 Horovod 和 PyTorch DDP (DistributedDataParallel) 的通信原语（如 All-Reduce）效率分析，以及如何针对超大规模模型（如万亿参数级别）设计有效的模型切分策略。 --- 第二模块：经典网络的演进与重构（Evolution of Network Architectures） 本模块系统梳理了过去十年中推动深度学习革命的关键网络结构，并侧重于代码实现层面的优化与创新点。 核心章节内容： 1. 卷积神经网络（CNN）的深度解析： 从 LeNet/AlexNet 到 ResNet、DenseNet 和 Inception 结构的演进不仅仅是层数的堆叠。本章深入分析了残差连接、群卷积（Grouped Convolutions）和深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolutions）在计算效率和模型表达力之间的权衡。提供了一套用于移动端部署的轻量化网络（如 MobileNetV3 变体）的完整实现流程。 2. 循环网络与序列建模的终结与新生： 详细探讨了 LSTM/GRU 的门控机制的局限性，并将其与注意力机制（Attention Mechanism）进行对比。本章的重点是位置编码（Positional Encoding）的多种实现（绝对、相对、旋转）及其对长序列建模精度的影响。 3. Transformer 架构的深层结构： 剖析了标准的 Encoder-Decoder Transformer 结构，并详细拆解了多头注意力（Multi-Head Attention）的计算图优化。涵盖了 Self-Attention 与 Cross-Attention 的具体操作流程，并引入了用于解决二次复杂度瓶颈的线性化注意力变体（如 Performer, Linformer）的理论框架与代码模板。 --- 第三模块：处理复杂数据模态（Handling Complex Data Modalities） 现代深度学习的应用场景远超标准的图像分类。本模块聚焦于处理图结构数据、时间序列以及多模态融合的先进技术。 核心章节内容： 1. 图神经网络（GNNs）的核心范式： 介绍了信息传递（Message Passing）框架，详细对比了 GCN、GraphSAGE 和 GAT 的数学定义和邻域采样策略。重点演示了如何使用 PyTorch Geometric (PyG) 库高效处理大规模、非欧几里得数据。 2. 时间序列建模与因果推断： 讨论了基于 RNN/LSTM 的预测模型（如 Seq2Seq）的局限性。引入了 Temporal Convolutional Networks (TCNs) 作为 RNN 的高效替代方案，并探讨了在金融和工业物联网数据中应用因果卷积进行更可靠预测的方法。 3. 多模态对齐与融合技术： 探讨了如何将来自不同传感器（如视觉、文本、雷达）的数据进行有效的信息对齐。重点分析了跨模态注意力机制和联合嵌入空间（Joint Embedding Space）的构建，旨在提升模型对复杂场景的理解能力。 --- 第四模块：模型训练的稳健性与可解释性（Robustness and Interpretability） 仅仅训练出一个高精度的模型是不够的，工业部署要求模型具备可解释性、稳定性和对抗鲁棒性。 核心章节内容： 1. 对抗性攻击与防御策略： 详细分析了 FGSM、PGD 等常见攻击的生成机理。重点介绍基于梯度掩码（Gradient Masking）和对抗性训练（Adversarial Training）的防御机制的实现细节，以及如何量化模型的鲁棒性得分。 2. 深度模型可解释性（XAI）： 超越基础的 Grad-CAM。本章深入探讨了 Integrated Gradients (IG) 和 SHAP (SHapley Additive exPlanations) 方法的计算复杂度及其在不同网络层级的适用性。提供了一套用于调试模型决策逻辑的工具链。 3. 不确定性量化（Uncertainty Quantification）： 讨论了贝叶斯方法在深度学习中的应用挑战。重点介绍了蒙特卡洛 Dropout (MC Dropout) 和深度集成（Deep Ensembles）作为实用工具，用于量化模型预测的置信区间，这对于高风险决策系统至关重要。 --- 第五模块：前沿研究与高效部署（Cutting-Edge Research and Deployment Efficiency） 本模块关注当前研究热点和模型从实验走向生产环境的关键步骤。 核心章节内容： 1. 自监督学习（SSL）的现代方法： 深入探讨了基于对比学习（Contrastive Learning）的代表作，如 SimCLR、MoCo 的核心思想。侧重于负样本的有效构建和温度参数 ($ au$) 对收敛景观的影响，展示如何在无标签数据上预训练出强大的特征提取器。 2. 高效推理与模型压缩： 涵盖了模型部署的关键技术。详尽讲解了权重剪枝（Pruning）（结构性与非结构性）、知识蒸馏（Knowledge Distillation）（硬标签与软标签）以及量化技术（如 INT8 训练与后训练量化）的原理和在特定硬件（如边缘设备或特定加速器）上的性能增益分析。 3. 模型服务框架集成： 提供了使用 ONNX 作为中间表示层的完整工作流。演示了如何将 PyTorch 模型转换为优化的图结构，并使用 TensorRT 或 OpenVINO 进行最终的推理性能调优和延迟优化，实现毫秒级的服务响应。 --- 本书的每一个章节都配有经过充分测试和优化的代码示例（主要使用 Python 3.10+、PyTorch 2.x），确保读者能够将理论知识直接转化为高性能的工程实践。本书不是一本入门读物，而是一份资深从业者的参考手册。

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