[科普中国]-深度学习仿真工具-

深度学习仿真工具（Simulation tools for deep learning）也就是像TensorFlow、Caffe等深度学习框架。他们的出现降低了深度学习入门的门槛，你可以依据需要，使用已有的模型，模型的参数你自己训练得到，你也可以在已有模型的基础上增加自己的layer，或者是在顶端选择自己需要的分类器。

七大深度学习仿真工具1.TensorFlowTensorFlow是Google基于DistBelief进行研发的第二代人工智能学习系统，其命名来源于本身的运行原理1。

–Tensor(张量)意味着N维数组，Flow(流)意味着基于数据流图的计算，TensorFlow为张量从图像的一端流动到另一端的计算过程。

–TensorFlow是将复杂的数据结构，传输至人工智能神经网中进行分析和处理过程的系统。

TensorFlow表达了高层次的机器学习计算，可被用于语音识别或图像识别等多项机器深度学习领域。

–TensorFlows对2011年开发的深度学习基础架构DistBelief进行了各方面的改进，可在小到一部智能手机，大到数千台数据中心服务器的各种设备上运行。

–TensorFlow完全开源。

2.CaffeCaffe是一个清晰而高效的深度学习框架，作者是毕业于UC Berkeley的贾扬清1。

–Caffe的全称应该是Convolutional Architecture for Fast Feature Embedding，

–它是开源的，核心语言是C++，支持命令行、Python和MATLAB接口

–既可以在CPU上运行也可以在GPU上运行。License是BSD 2-Clause。

–Caffe可以应用在视觉、语音识别、机器人、神经科学和天文学领域。

3.TorchTorch已有十多年，是一个广泛支持机器学习算法的科学计算框架，具有简单和快速的脚本语言LuaJIT和底层C/CUDA实现, Facebook开源了Torch深度学习库包

Torch的特点：

–1具有强大的n维数组；

–2具有丰富的索引、切片和transposing的例程

–3通过LuaJIT的C接口：

–4线性代数例程；

–5基于能量的神经网络模型；

–6数值优化例程；

–7支持快速高效的GPU;

–8 可移植嵌入到iOS、Android和FGPA平台。

4.KerasKeras是一个简约的、高度模块化的神经网络库2，是基于Theano的一个深度学习框架，其设计参考了Torch，用Python语言编写，支持GPU和CPU，其特点为：

–(1)使用简单，能够快速实现原理；

–(2)支持卷积网络和递归网络，以及两者的组合；

–(3)无缝运行在CPU和GPU上：

–(4)支持任意连接方式，包括多输入多输出训练。

Keras库与其他采用Theano库的区别是：

–编码风格非常简约、清晰。它把所有的要点使用小类封装起来，能够很容易地组合在一起，并创造出一种全新的模型。

5.MXNetMXNet是一个轻量化分布式可移植的深度学习计算平台，它支持多机多节点、多GPU的计算

–openMP+MPI/SSH+Cuda/Cudnn的框架的计算速度很快，且能够与分布式文件系统结合，实现大数据的深度学习。MXNet支持从单机到多GPU.多集群的计算能力2。

MXNet特点如下：

–(1)基于赋值表达式建立计算图;

–(2)支持内存管理，并对两个不交叉的变量重复使用同一内存空间；

–(3)使用C++实现，并提供C风格的头文件。支持Python、R、Julia、Go和JavaScript；

–(4)支持Torch；

–(5)支持移动设备端发布。

6.CNTKCNTK ( Computational Network Toolkit)是微软用于搭建深度神经网络的计算网络工具包，已在Github开源。

–CNTK有一套极度优化的运行系统，来训练和测试神经网络，它以抽象的计算图形式构建的。

–CNTK支持CPU和GPU模型。

–CNTK支持两种方式来定义网络：一种是使用“Simple Network Builder”，通过设置少量参数，就能生成一个的标准神经网络；另一种是使用网络定义语言(NDL)。

–CNTK相比Caffe、Theano. TensoFlow等主流工具性能更强，灵活性也要好，可扩展性高。

–CNTK支持CNN. LSTM. RNN等流行的网络结构，支持CPU和GPU模式2。

7.TheanoTheano是BSD许可证下发布的一个开源项目，是由LISA(现MILA)在加拿大魁北克的蒙特利尔大学，开发的基于Python的深度学习框架。

–专门用于定义、优化、求值数学表达式，其效率比较高，适用于多维数组。

–Python的核心Theano是一个数学表达式的编译器。Theano获取用户数据结构

–使之成为一个使用Numpy、高效本地库的非常高效的代码，并能在CPU或GPU上尽可能快地运行2。

本词条内容贡献者为:

方正 - 副教授 - 江南大学