配置一个专用的 Python 工作区对于高效编写和运行深度学习代码是必不可少的。这个过程类似于在新项目开始前准备好一个工作坊。一个组织良好的环境可确保所需的软件库正确安装,并避免与其他开发工作产生冲突。针对深度学习,特别是使用 PyTorch 和 Keras 等库时,管理软件依赖项很重要。不同的项目可能需要这些库的不同版本,而全局安装所有内容可能导致冲突。为避免这种情况,我们将使用虚拟环境。虚拟环境是一个独立的 Python 配置,允许您为每个项目拥有特定的库集和版本。为何需要专用环境?设想您正在处理两个不同的 Python 项目。项目 A 需要某个库的 1.0 版本,而项目 B 需要 2.0 版本。如果您在系统范围内安装这些库,一个项目很可能会出问题。虚拟环境通过为每个项目创建一个独立的目录来解决此问题,该目录拥有自己的 Python 解释器和已安装的包。对于本课程,我们建议使用 Anaconda。Anaconda 是一个广受欢迎的 Python 和 R 发行版,用于科学计算和数据科学。它简化了包管理和部署。它附带 conda,一个功能强大的包和环境管理器,以及数百个预安装的科学包。如果您尚未安装 Anaconda,可以从Anaconda 官方网站下载。选择适合您操作系统的安装程序(Windows、macOS 或 Linux),并按照安装说明进行操作。我们建议选择 Python 3.x 版本。使用 Conda 创建您的项目环境Anaconda 安装完成后,您可以为本课程创建一个新的虚拟环境。打开您的终端(Windows 上的 Anaconda Prompt,或 macOS/Linux 上的 Terminal),并使用以下命令:conda create --name autoencoder_env python=3.9我们来分析一下这个命令: * conda create:这是用于创建新环境的 conda 命令。 * --name autoencoder_env:这指定了我们环境的名称。我们称之为 autoencoder_env,但如果您愿意,可以选择其他名称。 * python=3.9:这告诉 conda 在此环境中安装 Python 3.9 版本。尽管可能有更新的版本,但 3.9 对于深度学习库来说是一个稳定的选择。如果您愿意,可以查看更近期的稳定版本。然后 Conda 会显示将要安装的包,并请求您的确认。输入 y 并按 Enter 键。环境创建后,您需要激活它。激活环境意味着您的终端会话现在将使用该特定环境里安装的 Python 解释器和包。要激活您的新环境,请使用:conda activate autoencoder_env您的终端提示符应随之改变,以表明 autoencoder_env 已激活,通常表现为提示符前缀为 (autoencoder_env)。当您在此环境中工作完毕并希望返回系统默认 Python 时,可以停用它:conda deactivate目前,请保持 autoencoder_env 激活状态,因为接下来我们将安装所需的库。安装必要库在 autoencoder_env 激活状态下,我们现在可以安装构建和训练自编码器所需的 Python 库。本课程要用的主要库有:1. PyTorch:一个开源机器学习框架,以其灵活性和易用性而闻名。Keras,我们用于构建神经网络的高级 API,可以使用 PyTorch 作为其后端。 2. NumPy:Python 中用于数值计算的基本包。它对于处理神经网络所需的数据数组非常重要。 3. Matplotlib:Python 中用于创建静态、动画和交互式可视化的绘图库。我们将使用它来显示图像和绘制结果。您可以使用 conda install 或 pip install 来安装这些库。通常建议在 conda 环境中使用 conda install,因为 conda 能很好地处理依赖关系。然而,如果某个包无法通过 conda 渠道获得,或者您需要一个非常具体的版本,也可以使用 pip(Python 的默认包安装程序)。我们来安装 PyTorch 并配置 Keras 3 使用 PyTorch 后端。pip install torch torchvision pip install "keras-core~=0.1.0" pip install "keras~=3.0"接下来,安装 NumPy 和 Matplotlib:conda install numpy matplotlibConda(或 pip)将下载并安装这些包及其依赖项。同样,您可能会被要求确认安装。使用 Jupyter Notebooks 或 JupyterLab(推荐)对于交互式编写和运行 Python 代码,尤其是在数据科学和机器学习方面,Jupyter Notebooks 或 JupyterLab 是非常出色的工具。它们允许您创建包含实时代码、公式、可视化内容和叙述文本的文档。Anaconda 通常附带 Jupyter Notebook。如果您偏好 JupyterLab(一个更高级的界面),或者它尚未安装,您可以将其添加到您的环境中:conda install jupyterlab或者对于经典的 Jupyter Notebook:conda install notebook要启动 JupyterLab,请确保您的 autoencoder_env 已激活,然后键入:jupyter lab或者对于 Jupyter Notebook:jupyter notebook这通常会在您的网络浏览器中打开一个新标签页,显示 Jupyter 界面。在此处,您可以创建新的 notebook 并开始编写代码。当您创建新 notebook 时,请确保它使用与您的 autoencoder_env 关联的内核,以便它能访问我们刚刚安装的库。验证您的配置检查 PyTorch 是否正确安装的一个快速方法是打开 Python 解释器或新的 Jupyter Notebook 并运行以下命令。我们还将设置 Keras 后端。import os os.environ["KERAS_BACKEND"] = "torch" import torch print(torch.__version__) import keras print(keras.__version__) import numpy as np print(np.__version__) import matplotlib print(matplotlib.__version__)如果这些命令运行无误并打印出库的版本号,则您的环境已准备就绪!您现在已成功为您的深度学习项目设置了一个专用 Python 环境。这种独立的配置将帮助您保持项目井然有序,并确保您拥有所有必要工具的正确版本。在下一节中,我们将更仔细地查看 PyTorch 和 Keras,这些是我们构建自编码器将使用的工具。