【AI關鍵技術】三大熱門深度學習框架新進展

科技巨頭相繼開源釋出深度學習框架，其中Google今年進入正式版的TensorFlow，是GiHub上最受歡迎的機器學習專案。圖片來源／Google

從去年開始，不少科技巨頭紛紛投入開發深度學習框架，像是雲端廠商Google推出的TensorFlow，連社群網站龍頭臉書也釋出Torchnet和Caffe2，而微軟也推出Cognitive Toolkit（CNTK）來加入戰局。這三巨頭釋出的深度學習框架，在今年相繼推出了企業級的新功能。

Google推出最受歡迎的深度學習框架TensorFlow升級至1.2版

2015年底，Google開源釋出自家開發的深度學習框架TensorFlow，，才開源不到半年的時間，TensorFlow就已經成為GiHub上最受歡迎的機器學習專案，目前貢獻者已經將近千人。今年正式進入1.0，而且改版快速，才半年，目前TensorFlow已更新至1.2版。

Google以Apache 2.0授權模式開放TensorFlow函式庫、相關開發工具、說明文件、範例等資源，並邀請開發人員透過TensorFlow.org參與計畫。

TensorFlow可用於任何運算流程圖（Computational Flow Graph），另外自動微分（Auto-differentiation）和最佳化工具可用以改善梯度式機器學習演算法。

TensorFlow從0.8版就開始支援了分散式運算能力，TensorFlow可同時在數百臺機器上執行訓練程式，以建立各種機器學習模型，把原本需要耗費數天或數周的模型訓練縮短到數小時。

TensorFlow底層採用XLA，這是專為TensorFlow圖譜而設計的專用組譯器，效能大為提升，例如在8GPU機器上執行Inception v3 模型速度提升7.3倍，在64GPU環境下跑分散式Inception v3 模型訓練速度更增加到58倍，Google也會於近日將常見模型的實作公開出來。

此外，TensorFlow加入TensorFlow高階API如tf.layers、tf.metrics及tf.losses模組等，並加入tf.keras模組以便能相容於Keras高階神經網路函式庫。TensorFlow還修改Python API，讓TensorFlow與機器學習研發者常用的NumPy用法更相近，並強化穩定性、增加向後相容性等功能，讓開發人員在不影響現有程式碼的情況下，擴增新功能。

TensorFlow現已加入Python 3 Docker images，且PIP套件也相容PyPI，讓TensorFlow只要呼叫pip install tensorflow就可以安裝。目前Google已將TensorFlow更新至1.2版，在Windows環境也開始支援Python 3.6。

社群網站龍頭臉書則搶推輕量版深度學習框架Caffe2

臉書則是在去年6月時，開源了釋出深度學習開發框架Torchnet，藉此降低深度學習開發成本和困難度。Torchnet是以Lua語言撰寫而成，執行於標準x86晶片或GPU上，有助於節省I/O的成本。

Torchnet為深度學習函式庫Torch的框架，目前提供包括資料處理、機器學習的訓練和測試演算法、效能監測計Meter及建立一致性的Log等四個資源，旨在鼓勵程式碼再利用及模組化程式開發。

臉書日前在F8大會上發布了輕量級且模組化的深度學習框架Caffe2，相較於原版Caffe框架，Caffe2更具彈性且效能更好。同時，Caffe2也是臉書推出的第一個能在正式環境中部署的版本，目前已在GitHub上釋出Caffe2原始碼。

不僅如此，Caffe2也能在行動裝置上執行AI的工具，可以部署至iOS、Android和Raspberry Pi裝置，也就是說，使用者將能直接從行動裝置上取得圖像辨識、自然語言處理等功能。另外，Caffe2也支援Python和C++ API，以及整合Visual Studio、Android Studio和XCode開發環境，也能開發行動App。

而開發者也可以利用模型動物園（Model Zoo）中，由開發者社群提供的預先訓練模型（Pre-Trained Model）來快速打造自己的AI應用，如聊天機器人、物聯網、翻譯、語音辨識等應用，或是改進Model Zoo裡的模型，再發布一套新的機器學習模型。

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