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附录4 机器学习的主要编程框架（第1页）

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附录4：机器学习的主要编程框架

TensorFlow是由谷歌大脑团队开发的，主要用于机器学习和深度神经网络的研究。2016年5月，谷歌从Torch（一种编程框架）转移到TensorFlow，这对其他编程框架造成了打击，特别是torch和theano。许多人将TensorFlow描述成一个比theano更现代化的版本，吸取了这些年在新领域技术的许多重要的经验教训。

TensorFlow以智能、灵活的方式而闻名，是一种高度可扩展的机器学习系统，使其更容易适应不同的新旧产品和研究，并且比较容易安装，还针对初学者提供了教程，涵盖神经网络的理论基础和实际应用。TensorFlow比theano和torch慢，但谷歌和开源社区正在解决这个问题。TensorBoard是TensorFlow的可视化模块，它提供了一个计算路径的直观视图。深度学习库Keras被移植到TensorFlow上运行，这意味着任何用Keras编写的模型现在都可以运行在TensorFlow上。最后，值得一提的是TensorFlow可以在各种硬件上运行。其特点如下。

（1）GPU加速：支持。

（2）语言界面：Python、Numpy、C++。

（3）平台：跨平台。

（4）维护者：谷歌。

theano起源于2007年在蒙特利尔大学的知名MILA（学习算法研究所），是用Python编写的CPUGPU符号表达式的深度学习编译器。theano功能强大，速度极快，并且灵活，但通常被认为是一个底层框架。因此，原生theano更像是一个研究平台和生态系统，而非深度学习库，它经常被用作高级程序库的底层平台，而这些高级库给用户提供简单的API。theano提供一些比较受欢迎的库包括Keras、Lasagne和Blocks。theano的缺点之一是仍然需要一个支持多GPU的方案。theano的特点如下。

（1）GPU加速：支持。

（2）语言界面：Python，Numpy。

（3）平台：Linux、MacOSX和Windows。

（4）维护者：蒙特利尔大学MILA实验室。

在所有常见的框架中，torch可能是最容易启动和运行的，特别是在使用Ubuntu（一种开源电脑操作系统）的情况下。它允许基于神经网络的算法在GPU硬件上运行，而不需要在硬件级别进行编码。torch在2002年由纽约大学开发，被Facebook和Twitter等大型科技公司广泛使用，并得到英伟达的支持。Torch是用一种叫作Lua的脚本语言编写的，这种语言很容易阅读，但并不像Python那样通用。有用的错误提示消息、大量的示例代码教程以及Lua的简单性让torch很容易上手。其特点如下。

（1）GPU加速：支持。

（2）语言界面：Lua。

（3）平台：Linux、Android、MacOSX、iOS和Windows。

（4）维护者：Ronan、Clément、Koray和Soumith。

Caffe被开发用于利用卷积神经网络的图像分类机器视觉，由1000多名开发人员推动其发展。Caffe最出名的可能是ModelZoo模型，开发者无须编写任何代码就可以直接使用。

Caffe主要针对工业应用，而torch和theano是为研究量身打造的。Caffe不适用于非计算机视觉深度学习应用，如文本、声音或时间序列数据。Caffe可以在各种硬件上运行，并且CPU和GPU之间的切换可以通过设置单个标志来完成。Caffe的运行速度比theano和torch要慢。其特点如下。

（1）GPU加速：支持。

（2）语言界面：C、C++、Python、MATLAB、CLI。

（3）平台：Ubuntu、MacOSX、Windows实验版。

（4）维护者：伯克利视觉和学习中心（BVLC）。

CNTK是微软深度学习工具包，是微软的开源深度学习框架。CNTK在语音社区中比在一般深度学习社区中更为著名，可以用于图像和文本训练。CNTK支持多种算法，例如FeedForward、CNN、RNN、LSTM和Sequence-to-Sequence。它可以运行在许多不同的硬件类型上，包括多个GPU。其特点如下。

（1）GPU加速：支持。

（3）语言界面：Python、C++、C＃和CLI。

（4）平台：Windows、Linux。

（5）维护者：微软研究院。

HO也称为HO.ai，是世界上使用最广泛的开源深度学习平台之一。它被全球超过8万名数据科学家和研究人员以及超过9000家企业和组织所用，包括为全球最有影响力的一些公司开发关键任务数据产品。HO提供基于Web的用户界面，同时可以访问机器学习软件库，并开启机器学习的过程。

维基百科中有一张表详细列出了各主要编程框架的参数和特点，链接如下：

https:en.wikipedia.comwikiComparison_of_deep_learning_software。

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