在构建神经网络之前,您需要一个合适的开发环境。深度学习在很大程度上依赖于特定的软件库,有效管理这些库对于确保工作流程顺畅有很大帮助。本节将引导您配置所需工具。Python:核心组成Python是深度学习的主导语言,主要归因于其庞大的科学计算和机器学习库生态系统。我们假定您已有一个可用的Python安装(推荐使用3.8或更新版本)。如果没有,请从官方Python网站下载,或使用Anaconda等发行版。管理依赖:虚拟环境深度学习项目通常依赖于特定版本的库。全局安装所有内容可能导致项目之间出现冲突。虚拟环境隔离项目依赖,确保为一个项目安装的库不会干扰其他项目。使用venv(内置)Python的内置venv模块是一个轻量级选项:创建环境: 在终端中导航到您的项目目录并运行:python -m venv venv_dl # venv_dl 替换为您喜欢的名称激活环境:在macOS/Linux上:source venv_dl/bin/activate在Windows上:.\venv_dl\Scripts\activate您的终端提示符现在应显示活动环境(例如,(venv_dl))。使用 Conda(Anaconda/Miniconda 的一部分)Conda是一个流行的包和环境管理器,对于处理复杂的科学包特别有用:创建环境:conda create --name env_dl python=3.9 # 指定名称和Python版本激活环境:conda activate env_dl所有随后的库安装都应在激活您选择的虚拟环境之后进行。核心深度学习框架您将主要使用高级深度学习框架来构建和训练模型,而无需从头开始实现所有细节。两种最受欢迎的选择是PyTorch和TensorFlow(通常通过其Keras API使用)。本课程将主要使用PyTorch示例,但其原理也适用于两者。安装 PyTorch访问官方PyTorch网站,获取根据您的操作系统(Linux、macOS、Windows)和计算平台(CPU、GPU/CUDA版本)定制的最新安装命令。仅限CPU版本的典型pip安装命令如下所示:pip install torch torchvision torchaudio对于GPU支持(使用NVIDIA CUDA),命令将根据您的CUDA版本而有所不同。PyTorch网站提供了一个配置工具来生成正确的命令。例如,对于CUDA 11.8:pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118安装带有 Keras 的 TensorFlowTensorFlow也通过pip提供直接的安装方式:pip install tensorflow此命令通常安装CPU版本。GPU支持可能需要针对您的系统进行CUDA和cuDNN的额外安装步骤。请查阅TensorFlow安装指南以获取详细信息。必备支持库其他几个Python库是数据科学和机器学习工作流程中的标准工具:NumPy: 数值计算的核心库。深度学习框架常隐式使用,也可直接用于数据处理。pip install numpyPandas: 提供高性能、易用的数据结构(如DataFrame)和数据分析工具。擅长加载和预处理表格数据。pip install pandasMatplotlib & Seaborn: 用于数据可视化,例如在训练期间绘制损失曲线或查看数据集。pip install matplotlib seabornScikit-learn: 一个全面的传统机器学习库,常用于数据预处理任务(如缩放)或评估模型。pip install scikit-learn您可以一次安装多个库:pip install numpy pandas matplotlib seaborn scikit-learn开发工具:IDE 和 Notebook您如何编写和执行代码取决于个人偏好,但有两种常见方法:集成开发环境(IDE): 像带有Python扩展的Visual Studio Code(VS Code)或PyCharm这样的工具,提供诸如代码补全、调试和Git集成等功能,适用于大型项目。Jupyter Notebooks/Lab: 它们提供了一个交互式、基于Web的环境,您可以在单个文档中混合代码、文本、公式和可视化内容。它们对于进行试验、学习和分享结果非常有用。使用以下命令安装 JupyterLab:pip install jupyterlab然后在终端中运行jupyter lab,从您激活的环境中启动它。本地环境与云环境您可以在您的本地机器(笔记本电脑或台式机)上配置环境。然而,训练大型深度学习模型可能计算密集,并且能从图形处理单元(GPU)中大大受益。本地配置: 方便开发和处理较小型模型。需要自行管理安装。访问强大的GPU可能受限或成本较高。云平台: 像Google Colab、Kaggle Kernels、AWS SageMaker和Google Cloud AI Platform这样的服务提供预配置的环境,通常提供免费或按需访问GPU和TPU(张量处理单元)。这减轻了本地配置的负担,并提供可扩展的计算能力。Google Colab对于初学者来说是一个特别容易使用的选择。验证您的配置安装核心组件后,最好验证它们在您激活的环境中是否可用。打开Python解释器或Jupyter Notebook并尝试导入它们:import platform import torch import tensorflow as tf # 可选,如果已安装 import numpy as np import pandas as pd import sklearn import matplotlib import seaborn print(f"Python version: {platform.python_version()}") print(f"PyTorch version: {torch.__version__}") # 检查 PyTorch 中 GPU 可用性 if torch.cuda.is_available(): print(f"PyTorch CUDA available: True, version: {torch.version.cuda}") print(f"Device name: {torch.cuda.get_device_name(0)}") else: print("PyTorch CUDA available: False") # 可选的 TensorFlow 检查 # print(f"TensorFlow version: {tf.__version__}") # gpu_devices = tf.config.list_physical_devices('GPU') # print(f"TensorFlow GPU devices: {gpu_devices}") print(f"NumPy version: {np.__version__}") print(f"Pandas version: {pd.__version__}") print(f"Scikit-learn version: {sklearn.__version__}") print(f"Matplotlib version: {matplotlib.__version__}") print(f"Seaborn version: {seaborn.__version__}")如果这些命令执行时没有ImportError消息,您的基本环境就已准备就绪。您现在拥有了定义、训练和评估深度学习模型所需的工具。