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作者 | Python语音识别
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来源 | 涛哥聊Python
虽然我们大多数人都惊叹为什么DL这么好？在使用大量数据进行训练时，它在准确性方面非常出色。近几年随着深度学习算法的发展，出现了很多深度学习的框架，这些框架各有所长，各具特色。下面将为大家介绍2019年最受欢迎的十大深度学习框架。
TensorFlow
谷歌的Tensorflow可以说是当今最受欢迎的深度学习框架。Gmail，Uber，Airbnb，Nvidia以及其他许多知名品牌都在使用。TF是目前深度学习的主流框架，Tensorflow主要特性：
TensorFlow支持python、JavaScript、C ++、Java和Go，C＃和Julia等多种编程语言。 TF不仅拥有强大的计算集群，还可以在iOS和Android等移动平台上运行模型。 TF编程入门难度较大。初学者需要仔细考虑神经网络的架构，正确评估输入和输出数据的维度和数量。 TF使用静态计算图进行操作 。也就是说我们需要先定义图形，然后运行计算，如果我们需要对架构进行更改，我们会重新训练模型。选择这样的方法是为了提高效率，但是许多现代神经网络工具能够在学习过程中考虑改进而不会显着降低学习速度。在这方面，TensorFlow的主要竞争对手是PyTorch 。
TensorFlow优点：
它非常适合创建和试验深度学习架构，便于数据集成，如输入图形，SQL表和图像。 它得到谷歌的支持，这就说明该模型短期内不会被抛弃，因此值得投入时间来学习它。 PyTorch
Tensorflow之后用于深度学习的主要框架是PyTorch。PyTorch框架是Facebook开发的，已被Twitter和Salesforce等公司使用。
PyTorch基本特性：
与TensorFlow不同，PyTorch库使用动态更新的图形进行操作 。这意味着它可以在流程中更改体系结构。 在PyTorch中，您可以使用标准调试器 ，例如pdb或PyCharm。
PyTorch优点：
训练神经网络的过程简单明了。同时，PyTorch支持数据并行和分布式学习模型，并且还包含许多预先训练的模型。 PyTorch更适合小型项目和原型设计。 Sonnet
Sonnet深度学习框架是建立在TensorFlow的基础之上。它是DeepMind用于创建具有复杂架构的神经网络。
Sonnet基本特性：
面向对象的库，在开发神经网络（NN）或其他机器学习（ML）算法时更加抽象。 Sonnet的想法是构造对应于神经网络的特定部分的主要Python对象。此外，这些对象独立地连接到计算TensorFlow图。分离创建对象并将其与图形相关联的过程简化了高级体系结构的设计。
Sonnet优点：
Sonnet的主要优点是可以使用它来重现DeepMind论文中展示的研究，比Keras更容易，因为DeepMind论文模型就是使用Sonnet搭建的。 Keras
Keras是一个机器学习框架，如果您拥有大量数据和/或你想快速入门深度学习，那么Keras将非常适合学习。Keras是TensorFlow高级集成APi，可以非常方便的和TensorFlow进行融合。这是我强烈推荐学习的一个库。
Keras基本特性：
除了Tensorflow之外，Keras还是其他流行的库（如Theano和CNTK）的高级API。 在Keras中更容易创建大规模的深度学习模型，但Keras框架环境配置比其他底层框架要复杂一些。
Keras优点：
对于刚刚入门的人来说，Keras是最好的深度学习框架。它是学习和原型化简单概念的理想选择，可以理解各种模型和学习过程的本质。 Keras是一个简洁的API。 可以快速帮助您创建应用程序。 Keras中代码更加可读和简洁。 Keras模型序列化/反序列化API，回调和使用Python生成器的数据流非常成熟。
顺便说一下TensorFlow和Keras的对比：
PS：Tensorflow处于底层框架：这和MXNet，Theano和PyTorch等框架一样。包括实现诸如广义矩阵 - 矩阵乘法和诸如卷积运算的神经网络原语之类的数学运算。
Keras处于高度集成框架。虽然更容易创建模型，但是面对复杂的网络结构时可能不如TensorFlow。
MXNet
MXNet是一种高度可扩展的深度学习工具，可用于各种设备。虽然与TensorFlow相比，它似乎没有被广泛使用，但MXNet的增长可能会因为成为一个Apache项目而得到提升。
MXNet基本特性：
该框架支持多种语言，如C ++，Python，R，Julia，JavaScript，Scala，Go，甚至Perl。 可以在多个GPU和许多机器上非常有效地并行计算。
MXNet优点：
支持多个GPU（具有优化的计算和快速上下文切换） 清晰且易于维护的代码（Python，R，Scala和其他API） 快速解决问题的能力（对于像我这样的深度学习新手至关重要）
虽然它不像TF那么受欢迎，但MXNet具有详细的文档并且易于使用，能够在命令式和符号式编程风格之间进行选择，使其成为初学者和经验丰富的工程师的理想选择。
GLUON
Gluon是一个更好的深度学习框架，可以用来创建复杂的模型。GLUON基本特性：
Gluon的特殊性是具有一个灵活的界面，简化了原型设计，构建和培训深度学习模型，而不会牺牲学习速度。 Gluon基于MXNet，提供简单的API，简化深度学习模型的创建。 与PyTorch类似，Gluon框架支持使用动态图表 ，将其与高性能MXNet相结合。从这个角度来看，Gluon看起来像是分布式计算的Keras非常有趣的替代品。
GLUON优点：
在Gluon中，您可以使用简单，清晰和简洁的代码定义神经网络。 它将训练算法和神经网络模型结合在一起，从而在不牺牲性能的情况下提供开发过程的灵活性。 Gluon可以定义动态的神经网络模型，这意味着它们可以动态构建，使用任何结构，并使用Python的任何本机控制流。 SWIFT
当你听到Swift时，您可能会考虑iOS或MacOS的应用程序开发。但是如果你正在学习深度学习，那么你一定听说过Swens for Tensorflow。通过直接与通用编程语言集成，Swift for TensorFlow可以以前所未有的方式表达更强大的算法。SWIFT基本特性：
可以轻松获得可微分的自定义数据结构。 下一代API 。通过实践和研究获得的新API更易于使用且更强大。 在TensorFlow的基础上 ，Swift API为您提供对所有底层TensorFlow运算符的直接调用。 基于Jupyter、LLDB或者Swift in Colab的编程工具提高了您的工作效率。
SWIFT优点：
如果动态语言不适合您的任务，那么这将是一个很好的选择。当你训练运行了几个小时，然后你的程序遇到类型错误，那么使用Swift，一种静态类型语言。您将看到代码错误的地方。 Chainer
直到CMU的DyNet和Facebook的PyTorch出现之前，Chainer是动态计算图或网络的领先神经网络框架，它允许输入数据长度不一致。chainer基本特性：
Chainer代码是在Numpy和CuPy库的基础之上用纯Python编写的， Chainer是第一个使用动态架构模型的框架。
Chainer优点：
通过自己的基准测试，Chainer明显比其他面向Python的框架更快，TensorFlow是包含MxNet和CNTK的测试组中最慢的。 比TensorFlow更好的GPU和GPU数据中心性能。最近Chainer成为GPU数据中心性能的全球冠军。 DL4J
那些使用Java或Scala的人应该注意DL4J（Deep Learning for Java的简称）。DL4J的基本特性：
DL4J中的神经网络训练通过簇的迭代并行计算。 该过程由Hadoop和Spark架构支持。 使用Java允许您在Android设备的程序开发周期中使用。
DL4J优点：
如果您正在寻找一个良好的Java深度学习框架，这会是一个非常好的平台。 ONNX
ONNX项目诞生于微软和Facebook，旨在寻找深度学习模型呈现的开放格式。ONNX简化了在人工智能的不同工作方式之间传递模型的过程。因此ONNX具有各种深度学习框架的优点。
ONNX基本特性：
ONNX使模型能够在一个框架中进行训练并转移到另一个框架中进行推理。ONNX模型目前在Caffe2，Microsoft Cognitive Toolkit，MXNet和PyTorch中得到支持，并且还有许多其他常见框架和库的连接器。
ONNX优点：
对于PyTorch开发人员来说，ONNX是一个好的选择。但是对于那些喜欢TensorFlow的人来说，Keras等可能好一点。 总结
那么您应该使用哪种深度学习框架？下面是几点建议：
如果你刚刚开始学习，那么最好的选择是Keras 。 出于研究目的，请选择PyTorch 。 对于生产，您需要关注环境。因此对于Google Cloud，最好的选择是TensorFlow ，适用于AWS - MXNet和Gluon 。 Android开发人员应该关注D4LJ ，对于iOS来说， Core ML会破坏类似的任务范围。 最后， ONNX将帮助解决不同框架之间的交互问题。
《深度学习框架PyTorch：入门与实践》（陈云）电子书网盘下载免费在线阅读
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提取码：gokn
书名：深度学习框架PyTorch：入门与实践
作者：陈云
豆瓣评分：6.7
出版社：电子工业出版社
出版年份：2018-1
页数：300
内容简介：
《深度学习框架PyTorch：入门与实践》从多维数组Tensor开始，循序渐进地带领读者了解PyTorch各方面的基础知识。结合基础知识和前沿研究，带领读者从零开始完成几个经典有趣的深度学习小项目，包括GAN生成动漫头像、AI滤镜、AI写诗等。《深度学习框架PyTorch：入门与实践》没有简单机械地介绍各个函数接口的使用，而是尝试分门别类、循序渐进地向读者介绍PyTorch的知识，希望读者对PyTorch有一个完整的认识。
《深度学习框架PyTorch：入门与实践》内容由浅入深，无论是深度学习的初学者，还是第一次接触PyTorch的研究人员，都能在学习本书的过程中快速掌握PyTorch。即使是有一定PyTorch使用经验的用户，也能够从本书中获得对PyTorch不一样的理解。
作者简介：
陈云
Python程序员、Linux爱好者和PyTorch源码贡献者。主要研究方向包括计算机视觉和机器学习。“2017知乎看山杯机器学习挑战赛”一等奖，“2017天池医疗AI大赛”第八名。 热衷于推广PyTorch，并有丰富的使用经验，活跃于PyTorch论坛和知乎相关板块。
TensorFlow是编程语言Python，C++，CUDA。
TensorFlow™是一个基于数据流编程（dataflow programming）的符号数学系统，被广泛应用于各类机器学习（machine learning）算法的编程实现，其前身是谷歌的神经网络算法库DistBelief。
Tensorflow拥有多层级结构，可部署于各类服务器、PC终端和网页并支持GPU和TPU高性能数值计算，被广泛应用于谷歌内部的产品开发和各领域的科学研究。
TensorFlow由谷歌人工智能团队谷歌大脑（Google Brain）开发和维护，拥有包括TensorFlow Hub、TensorFlow Lite、TensorFlow Research Cloud在内的多个项目以及各类应用程序接口（Application Programming Interface, API）。
自2015年11月9日起，TensorFlow依据阿帕奇授权协议（Apache 2.0 open source license）开放源代码。
扩展资料：
TensorFlow的核心组件：
分布式TensorFlow的核心组件（core runtime）包括：分发中心（distributed master）、执行器（dataflow executor/worker service）、内核应用（kernel implementation）和最底端的设备层（device layer）/网络层（networking layer）。
分发中心从输入的数据流图中剪取子图（subgraph），将其划分为操作片段并启动执行器。分发中心处理数据流图时会进行预设定的操作优化，包括公共子表达式消去（common subexpression elimination）、常量折叠（constant folding）等。
执行器负责图操作（graph operation）在进程和设备中的运行、收发其它执行器的结果。分布式TensorFlow拥有参数器（parameter server）以汇总和更新其它执行器返回的模型参数。执行器在调度本地设备时会选择进行并行计算和GPU加速。
TensorFlow的安装：
语言与系统支持
1、Python
TensorFlow提供Python语言下的四个不同版本：CPU版本（tensorflow）、包含GPU加速的版本（tensorflow-gpu），以及它们的每日编译版本（tf-nightly、tf-nightly-gpu）。
TensorFlow的Python版本支持Ubuntu 16.04、Windows 7、macOS 10.12.6 Sierra、Raspbian 9.0及对应的更高版本，其中macOS版不包含GPU加速。安装Python版TensorFlow可以使用模块管理工具pip/pip3或anaconda并在终端直接运行。
2、配置GPU
TensorFlow支持在Linux和Window系统下使用统一计算架构（Compute Unified Device Architecture, CUDA）高于3.5的NVIDIA GPU。
配置GPU时要求系统有NVIDIA GPU驱动384.x及以上版本、CUDA Toolkit和CUPTI（CUDA Profiling Tools Interface）9.0版本、cuDNN SDK7.2以上版本。可选配置包括NCCL 2.2用于多GPU支持、TensorRT 4.0用于TensorFlow模型优化。
参考资料来源：百度百科-TensorFlow
这样生成，第一步，用网格建构几何体造型
1.1 用网格立方体指令MeshBox以以下参数在场景中生成一个立方体网格
◆定位方式：中心点
◆X、Y、Z网格数量：1
◆长、宽、高：120mm
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1.2 选取这个立方体网格，在指令提示栏内键入subdivide指令，对立方体网格进行一次细分操作，回车确认后得到以下结果
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▲每一个网格都被细分成4个
1.3 开启网格的控制点（F10键），用SetPt指令与操作轴来调整网格的外形，让它接近图片内底座的外形
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1.4 使用Gumball操作轴,按住Ctrl+Shift键选取顶部的网格后挤出新网格面，以3轴收缩这些网格面，最后生成底座的凹陷特征
4d5fa7ef768f5106df6afb2ba616cdcc.gif
000a6340ad9d289bd9f32c28a368508c.png
▲得到这个结果
1.5 打开过滤器Filter，只勾选子物体及点和顶点，这样方便我们选取，然后调整顶部的造型
a952c6d5dc6de27fb0e9f3d932c5535f.png
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▲每次操作完成后记得勾选停用过滤器
f7916f50e11c9480cf44a684a6d3ce7e.png
▲得到这个结果
1.6 继续用操作轴、SetPT挤出并调整出底座连接处的形状
1fe6501df44b8a8be92d6d2046aad2f0.gif
a4705350b3c2bd12b72749f9d6f80e11.gif
▲可切换至半透明显示模式，方便选取
第二步，生成环绕圆管造型
2.1 在前视图，Curve指令以放置控制点的方式建立环绕状的曲线，以用作后续生成圆管之用。
f03cc4b53cbfc6590ede9ad67334b767.gif
2.2 先确认已开启了记录建构历史，再用这曲线以Pipe指令生成圆管
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09a998212005b381ee5a68338aa7be7f.gif
▲选项中点击为不加盖
2.3 打开过滤器，只勾选曲线和控制点两项，打开这曲线的控制点来调整它的空间形态，最后使圆管符合参考图的形态
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▲带有建构历史来生成圆管空间形态
第三步，转换成网格进行编辑
3.1 选取圆管曲面，用Rebuild指令进行曲面重建，参数设定见下图：
24cd0f199d873aae820778487df12d91.gif
3.2 选取重建后的圆管，用Mesh指令以下图所示网格选项把曲面转换成网格，最后删除曲面只保留网格对象
92d2208636e4c465546d8b238e15f1fe.gif
3.3 按着Ctrl+Shift键，按下图所示选取并删除网格
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第四步，生成细分曲面
4.1 使用3DFace指令，把底座与管子间以4边结构的方式进行逐一连接，最后再把管子的开口封闭上。
4.2 连接完成后框选整个模型，用Join指令把所有网格组合成一体
4.3 在指令提示栏中键入subdfrommesh指令，选取模型后回车确定，生成细分曲面
5c8045a7b27e55b18d7b46f00b3d3d54.gif
▲4.1-4.3步骤如动图所示
第五步，细分曲面转换成NURBS实体
5.1 当牙刷架的形态确定后，用ToNurbs指令把这个细分曲面转成NURBS曲面，最后组合成一个实体
5b20176e57bdf80ec9b32f59c5813319.gif
第六步，快速渲染
通过快速设定场景、材质、灯光后，切换到光线跟踪显示模式（Cycles引擎），即可快速得到一张效果不错的渲染图
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目前RhinoWIP 还没有直接提供细分顶点、边线与片面的过滤工具,所以选择的时候需要比较细心一些,推荐使用Ctrl+Shift+鼠标左键选取子物件的方式,选取细分特征时双击鼠标左键还可以实现快速 Loop选择,例如上图中最后的RemoveCrease 2.2细分建模...
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检测鼠标是否双击_Rhino细分建模分享 Part3 鼠标简易结构设计_weixin_39...
这里提供两个方法进行干涉检查,RhinoWIP的新增功能 Clash ,这工具可以分两组选择,然后在两组之间快速的找到干涉的位置。 2.2 第二个方法是使用两组物件之间计算相交线的工具 IntersectTwoSets,见以下GIF: 提示: 如果使用 IntersectTwoSets...
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pipe flow expert 教程
pipe flow expert 教程 2013版本
PipeTransformer：适用于大规模模型分布式训练的自动化弹性管线
内容导读 本文围绕一篇论文展开，探讨了 PyTorch DDP (torch.nn.parallel) 以及 Pipeline (torch.Distributed.Pipeline) 的加速混合。 本文首发自微信公众号「PyTorch 开发者社区」 论文题目： PipeTransformer: Automated Elastic Pipelining for Distributed Training of Large-scale Models（PipeTransformer: 用于大规模模型分布式训.
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史上最全三维建模软件汇总_普通网友的博客_最容易入门的...
3、Rhino Rhinocero,简称Rhino,又叫犀牛,是一款三维建模工具。不过不要小瞧它,它的基本操作和AutoCAD有相似之处,拥有AutoCAD基础的初学者更易于掌握犀牛。目前广泛应用于工业设计、建筑、家具、鞋模设计,擅长产品外观造型建模。 4、Zbrush ...
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OCTO 2.0:美团基于Service Mesh的服务治理系统详解_美团技术团队的博客...
基础设施是指美团现有的服务治理系统OCTO1.0,包括MNS、KMS(鉴权管理服务)、MCC(配置管理中心)、Rhino(熔断限流服务)等。这些系统接入到OCTO 2.0的控制平面,避免过多重构引入的不必要成本。
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进程（四）：进程间通信 —— Queue（队列）和Pipe（管道）
目录 进程间通信 队列 概念介绍 方法介绍 代码实例 生产者消费者模型 JoinableQueue([maxsize]) 管道(了解) 进程间通信 IPC(Inter-Process Communication) 队列 概念介绍 创建共享的进程队列，Queue是多进程安全的队列，可以使用Queue实现多进程之间的数据传递。 ●Queue([maxsize]) 创建...
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PIPE 使用介绍
文章目录一、pipe 简介二、pipe 代码示例 一、pipe 简介 pipe 也叫无名管道，有如下特点： 半双工，同一时刻数据只能一端操作 数据只能从一端写入，从另一端读出 存储在内存缓冲区，不存储在文件系统中，只能用于父子进程通信 数据一旦从管道中读走，就从管道中释放空间 二、pipe 代码示例 创建无名管道，其中 fd[0] 固定用于读管道，而 fd[1] 固定用于写管道 一般文件 I/O 的函数都可以用来操作管道( lseek() 除外) 默认情况当管道里没有数据时，另一个进程调用 read(
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3dmax软件给模型添加标注尺寸教程_3d模型的博客_3dmax做的模型...
步骤一、使用3dmax软件的“工具”—“测量距离”,可以测量任意位置的距离。包括模型之间的尺寸。 步骤二、我们可以看到使用3dmax软件测量距离工具后的模型尺寸结果。接下来我们需要将尺寸数据添加标注到模型上。
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Rhino5曲面造型插件Autodesk T-Splines v4.0.r11183 Autodesk T-Splines结合了Nurbs和细分表面建模技术的特点,虽然和Nurbs很相似,不过它极大地减少了模型表 面上的控制点数目,可以进行局部细分和合并两个Nurbs面片等操作,使你的建模操作...
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Go语言并发模型：像Unix Pipe那样使用channel
简介 Go语言的并发原语允许开发者以类似于 Unix Pipe 的方式构建数据流水线 (data pipelines)，数据流水线能够高效地利用 I/O和多核 CPU 的优势。 本文要讲的就是一些使用流水线的一些例子，流水线的错误处理也是本文的重点。 阅读建议 数据流水线充分利用了多核特性，代码层面是基于 channel 类型 和 go ...
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pipe建模工具使用_PDMS进行管道建模的一些方法及操作技巧，快来Get！
2.通过网络实现多专业实时协同设计、真实的现场环境，多个专业组可以协同设计以建立一个详细的3D数字工厂模型，每个设计者在设计过程中都可以随时查看其它设计者正在干什么；3.交互设计过程中，实时三维碰撞检查，PDMS能自动地在元件和各专业设计之间进行碰撞检查，在整体上保证设计结果的准确性；4.拥有独立的数据库结构，元件和设备信息全部可以存储在参数化的元件库和设备库中，不依赖第三方数据库；5.开放的开发...
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8款超级好用的3D建模软件上下篇_李旭me的博客_3d建模软件
Rhino,又称犀牛,是由美国Robert McNeel公司于1998年推出的一款基于NURBS为主三维建模软件。功能齐全、价格实惠、对用户友好,很多中小工作室都在使用Rhino来设计产品。 作为近年来在工业、建筑等领域最流行的软件,Rhino的建模思路十分自由,但...
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浅谈管道模型(Pipeline)
本篇和大家谈谈一种通用的设计与处理模型——Pipeline（管道）。 Pipeline简介 Pipeline模型最早被使用在Unix操作系统中。据称，如果说Unix是计算机文明中最伟大的发明，那么，Unix下的Pipe管道就是跟随Unix所带来的另一个伟大的发明【1】。我认为管道的出现，所要解决的问题，还是软件设计中老生常谈的设计目标——高内聚，低耦合。它以一种“链式模型”来串接不同的程序或者不同...
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pipe建模工具使用_GraphPipe
软件简介GraphPipe 是甲骨文开源的通用深度学习模型部署框架。官方对 GraphPipe的定义为，这是一种协议和软件集合，旨在简化机器学习模型部署并将其与特定于框架的模型实现分离。甲骨文表示，这一新工具可提供跨深度学习框架的模型通用 API、开箱即用的部署方案以及强大的性能。GraphPipe 为在网络上传递张量数据(tensordata)提供了一个标准、高性能的协议，以及提供了客户端和服务...
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Select模型（PIPE）
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深入理解PIPE
转载： 在linux中要进行进程间通信有多种方法：pipe、fifo、共享内存，信号量，消息队列，共享文件等等。其中pipe和fifo 使用最广泛，二者的区别为pipe为匿名管道，只能用在有父子关系的进程间通信，而fifo可以通过文件系统中的一个文件取得，所以不受上述限制。作为父子进程间通信的通道，pipe同样可以看作是一个先进先出的
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最新发布 HQoS配置学习
传统的QoS基于端口进行流量调度，无法区分用户和用户不同的业务。HQoS可以针对每个用户的业务流进行队列调度。
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犀牛重建曲面_犀牛建模常用命令及思路分析
犀牛建模常用命令及思路分析对于新手刚接触犀牛建模的软件都是比较懵懂，有许多的细节都不太了解，所以需要许多资料和教程来教新手学会这些技能，从建模到渲染这些步骤，好的技术都是不断操练才有所效果的，一起来看看给新人的犀牛建模常用技巧！首先我们大家要对视图进行认识了解视图一般默认为四个视图(正视图、顶视图、透视图、右视图)也可以根据自己的需求更改添加视图点击视图名称右键里面可以根据自己的需要更改视图的模式...
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Linux网络编程 - 在服务器端运用进程间通信之管道(pipe)
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一个大型的应用系统，往往需要众多进程协作，进程（Linux进程概念见附1）间通信的重要性显而易见。本系列文章阐述了Linux环境下的几种
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步骤 顶部菜单“工具” “选项” 左边的“Rhino选项” 展开“工具列” “大小和型式” 勾选“显示边栏” 确定
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【实例简介】petri网建模工具pipe4.3，需要先配置java环境【实例截图】【核心代码】PIPEv4.3.0├── __MACOSX│ └── PIPEv4.3.0└── PIPEv4.3.0├── launch.bat├── launch.sh├── Pipe│ ├── cfg│ │ ├── classification.properties│ │ ├── comp...
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7分钟学会匿名管道pipe()的使用（内附完整代码测试）
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细分曲面—增加细分曲面对象
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pipe命令在linux shell中是很重要的概念管道pipe，意思是上一次命令的输出是下一个命令的输入，但是，我们知道，一个命令的输出，是没有固定格式的如ls -l一样，输出的是大段大大段的数据，那么我们怎么把这些数据格式化成为我们下一个命令能用的呢？这就要用linux下面的一些管道命令了；1）cut： cut －d “分隔符” －f "区快" －c "字符界限" 如： cut /et
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pipe建模工具使用
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深度学习本身是一个非常庞大的知识体系。本文更多想从程序员的视角出发，让大家观察一下深度学习对程序员意味着什么，以及我们如何利用这样一个高速发展的学科，来帮助程序员提升软件开发的能力。
本文根据费良宏在2016QCon全球软件开发大会（上海）上的演讲整理而成。
前言
1973年，美国上映了一部热门的科幻电影《WestWorld》，三年之后又有一个续集叫做《FutureWorld》。这部电影在80年代初被引进到中国叫《未来世界》。那部电影对我来讲简直可以说得上是震撼。影片中出现了很多机器人，表情丰富的面部下面都是集成电路板。这让那时候的我觉得未来世界都是那么遥远、那么神秘。
时间到了2016年，很多朋友可能都在追看HBO斥巨资拍摄的同一题材的系列剧《WestWorld》。如果前两部电影还是局限在机器人、人工智能这样的话题，2016年的新剧则在剧情和人工智能的思考方面有了很大的突破。不再渲染机器人是否会威胁到人类，而是在探讨“Dreamsaremainlymemories”这一类更具哲理的问题。
“记忆究竟如何影响了智能”这个话题非常值得我们去思考，也给我们一个很好的启示——今天，人工智能领域究竟有了怎样的发展和进步。
今天我们探讨的话题不仅仅是简单的人工智能。如果大家对深度学习感兴趣，我相信各位一定会在搜索引擎上搜索过类似相关的关键字。我在Google上以deeplearning作为关键字得到了2,630万个搜索的结果。这个数字比一周之前足足多出了300多万的结果。这个数字足以看得出来深度学习相关的内容发展的速度，人们对深度学习的关注也越来越高。
从另外的一个角度，我想让大家看看深度学习在市场上究竟有多么热门。从2011年到现在一共有140多家专注人工智能、深度学习相关的创业公司被收购。仅仅在2016年这种并购就发生了40多起。
其中最疯狂的是就是Google，已经收购了 11 家人工智能创业公司，其中最有名的就是击败了李世石九段的 DeepMind。排名之后的就要数 Apple、Intel以及Twitter。以Intel 公司为例，仅在今年就已经收购了 3 家创业公司，Itseez、Nervana 和 Movidius。这一系列大手笔的并购为了布局人工智能以及深度学习的领域。
当我们去搜索深度学习话题的时候，经常会看到这样的一些晦涩难懂的术语：Gradient descent（梯度下降算法）、Backpropagation（反向传播算法）、Convolutional Neural Network（卷积神经网络）、受限玻耳兹曼机（Restricted Boltzmann Machine）等。
如打开任何一篇技术文章，你看到的通篇都是各种数学公式。大家看到如下左边的图，其实并不是一篇高水准的学术论文，而仅仅是维基百科关于玻耳兹曼机的介绍。维基百科是科普层面的内容，内容复杂程度就超过了大多数数学知识的能力。
在这样的背景之下，我今天的的话题可以归纳成三点：第一，我们为什么要学习深度学习；第二，深度学习最核心的关键概念就是神经网络，那么究竟什么是神经网络；第三，作为程序员，当我们想要成为深度学习开发者的时候，我们需要具备怎样的工具箱，以及从哪里着手进行开发。
为什么要学习深度学习
首先，我们谈谈为什么要学习深度学习。在这个市场当中，最不缺乏的就是各种概念以及各种时髦新技术的词汇。深度学习有什么不一样的地方？我非常喜欢AndrewNg（吴恩达）曾经用过的一个比喻。
他把深度学习比喻成一个火箭。这个火箭有一个最重要的部分，就是它的引擎，目前来看在这个领域里面，引擎的核心就是神经网络。大家都知道，火箭除了引擎之外还需要有燃料，那么大数据其实就构成了整个火箭另外的重要组成部分——燃料。以往我们谈到大数据的时候，更多是强调存储和管理数据的能力，但是这些方法和工具更多是对于以往历史数据的统计、汇总。
而对于今后未知的东西，这些传统的方法并不能够帮助我们可以从大数据中得出预测的结论。如果考虑到神经网络和大数据结合，我们才可能看清楚大数据真正的价值和意义。AndrewNg就曾经说过“我们相信（神经网络代表的深度学习）是让我们获得最接近于人工智能的捷径”。这就是我们要学习深度学习的一个最重要的原因。
其次，随着我们进行数据处理以及运算能力的不断提升，深度学习所代表的人工智能技术和传统意义上人工智能技术比较起来，在性能上有了突飞猛进的发展。这主要得益于在过去几十间计算机和相关产业不断发展带来的成果。在人工智能的领域，性能是我们选择深度学习另一个重要的原因。
这是一段Nvidia在今年公布的关于深度学习在无人驾驶领域应用的视频。我们可以看到，将深度学习应用在自动驾驶方面，仅仅经历了3千英里的训练，就可以达到什么样的程度。在今年年初进行的实验上，这个系统还不具备真正智能能力，经常会出现各种各样的让人提心吊胆的状况，甚至在某些情况下还需要人工干预。
但经过了3千英里的训练之后，我们看到在山路、公路、泥地等各种复杂的路况下面，无人驾驶已经有了一个非常惊人的表现。请大家注意，这个深度学习的模型只经过了短短几个月、3千英里的训练。
如果我们不断完善这种模型的话，这种处理能力将会变得何等的强大。这个场景里面最重要的技术无疑就是深度学习。我们可以得出一个结论：深度学习可以为我们提供强大的能力，如果程序员拥有了这个技术的话，无异于会让每个程序员如虎添翼。
神经网络快速入门
如果我们对于学习深度学习没有任何疑虑的话，接下来就一定会关心我需要掌握什么样的知识才能让我进入到这个领域。这里面最重要的关键技术就是“神经网络”。说起“神经网络”，容易混淆是这样两个完全不同的概念。
一个是生物学神经网络，第二个才是我们今天要谈起的人工智能神经网络。可能在座的各位有朋友在从事人工智能方面的工作。当你向他请教神经网络的时候，他会抛出许多陌生的概念和术语让你听起来云里雾里，而你只能望而却步了。
对于人工智能神经网络这个概念，大多数的程序员都会觉得距离自己有很大的距离。因为很难有人愿意花时间跟你分享神经网络的本质究竟是什么。而你从书本上读的到的理论和概念，也很让你找到一个清晰、简单的结论。
今天就我们来看一看，从程序员角度出发神经网络究竟是什么。我第一次知道神经网络这个概念是通过一部电影——1991年上映的《终结者2》。男主角施瓦辛格有一句台词：
“MyCPUisaneural-netprocessor;alearningcomputer.”（我的处理器是一个神经处理单元，它是一台可以学习的计算机)。从历史来看人类对自身智力的探索，远远早于对于神经网络的研究。
1852年，意大利学者因为一个偶然的失误，将人类的头颅掉到硝酸盐溶液中，从而获得第一次通过肉眼关注神经网络的机会。这个意外加速了对人类智力奥秘的探索，开启了人工智能、神经元这样概念的发展。
生物神经网络这个概念的发展，和今天我们谈的神经网络有什么关系吗？我们今天谈到的神经网络，除了在部分名词上借鉴了生物学神经网络之外，跟生物学神经网络已经没有任何关系，它已经完全是数学和计算机领域的概念，这也是人工智能发展成熟的标志。这点大家要区分开，不要把生物神经网络跟我们今天谈到的人工智能有任何的混淆。
90年代中期，由Vapnik等人提出了支持向量机算法（Support Vector Machines，支持向量机）。很快这个算法就在很多方面体现出了对比神经网络的巨大优势，例如：无需调参、高效率、全局最优解等。基于这些理由，SVM算法迅速打败了神经网络算法成为那个时期的主流。而神经网络的研究则再次陷入了冰河期。
在被人摒弃的十年里面，有几个学者仍然在坚持研究。其中很重要的一个人就是加拿大多伦多大学的Geoffery Hinton教授。2006年，他的在著名的《Science》杂志上发表了论文，首次提出了“深度信念网络”的概念。
与传统的训练方式不同，“深度信念网络”有一个“预训练”（pre-training）的过程，这可以方便的让神经网络中的权值找到一个接近最优解的值，之后再使用“微调”(fine-tuning)技术来对整个网络进行优化训练。这两个技术的运用大幅度减少了训练多层神经网络的时间。在他的论文里面，他给多层神经网络相关的学习方法赋予了一个新名词— “深度学习”。
很快，深度学习在语音识别领域崭露头角。接着在2012年，深度学习技术又在图像识别领域大展拳脚。Hinton与他的学生在ImageNet竞赛中，用多层的卷积神经网络成功地对包含一千个类别的一百万张图片进行了训练，取得了分类错误率15%的好成绩，这个成绩比第二名高了将近11个百分点。
这个结果充分证明了多层神经网络识别效果的优越性。从那时起，深度学习就开启了新的一段黄金时期。我们看到今天深度学习和神经网络的火热发展，就是从那个时候开始引爆的。
利用神经网络构建分类器，这个神经网络的结构是怎样的？
其实这个结构非常简单，我们看到这个图就是简单神经网络的示意图。神经网络本质上就是一种“有向图”。图上的每个节点借用了生物学的术语就有了一个新的名词 – “神经元”。连接神经元的具有指向性的连线（有向弧）则被看作是“神经”。这这个图上神经元并不是最重要的，最重要的是连接神经元的神经。每个神经部分有指向性，每一个神经元会指向下一层的节点。
节点是分层的，每个节点指向上一层节点。同层节点没有连接，并且不能越过上一层节点。每个弧上有一个值，我们通常称之为”权重“。通过权重就可以有一个公式计算出它们所指的节点的值。这个权重值是多少？我们是通过训练得出结果。它们的初始赋值往往通过随机数开始，然后训练得到的最逼近真实值的结果作为模型，并可以被反复使用。这个结果就是我们说的训练过的分类器。
节点分成输入节点和输出节点，中间称为隐层。简单来说，我们有数据输入项，中间不同的多个层次的神经网络层次，就是我们说的隐层。之所以在这样称呼，因为对我们来讲这些层次是不可见的。输出结果也被称作输出节点，输出节点是有限的数量，输入节点也是有限数量，隐层是我们可以设计的模型部分，这就是最简单的神经网络概念。
如果简单做一个简单的类比，我想用四层神经网络做一个解释。左边是输入节点，我们看到有若干输入项，这可能代表不同苹果的RGB值、味道或者其它输入进来的数据项。中间隐层就是我们设计出来的神经网络，这个网络现在有不同的层次，层次之间权重是我们不断训练获得一个结果。
最后输出的结果，保存在输出节点里面，每一次像一个流向一样，神经是有一个指向的，通过不同层进行不同的计算。在隐层当中，每一个节点输入的结果计算之后作为下一层的输入项，最终结果会保存在输出节点上，输出值最接近我们的分类，得到某一个值，就被分成某一类。这就是使用神经网络的简单概述。
除了从左到右的形式表达的结构图，还有一种常见的表达形式是从下到上来表示一个神经网络。这时候，输入层在图的最下方，输出层则在图的最上方。从左到右的表达形式以AndrewNg和LeCun的文献使用较多。而在Caffe框架里则使用的则是从下到上的表达。
简单来说，神经网络并不神秘，它就是有像图，利用图的处理能力帮助我们对特征的提取和学习的过程。2006年Hinton的那篇著名的论文中，将深度学习总结成三个最重要的要素：计算、数据、模型。有了这三点，就可以实现一个深度学习的系统。
程序员需要的工具箱
对于程序员来说，掌握理论知识是为了更好的编程实践。那就让我们看看，对于程序员来说，着手深度学习的实践需要准备什么样的工具。
硬件
从硬件来讲，我们可能需要的计算能力，首先想到的就是CPU。除了通常的CPU架构以外，还出现了附加有乘法器的CPU，用以提升计算能力。此外在不同领域会有DSP的应用场景，比如手写体识别、语音识别、等使用的专用的信号处理器。还有一类就是GPU，这是一个目前深度学习应用比较热门的领域。最后一类就是FPGA（可编程逻辑门阵列）。
这四种方法各有其优缺点，每种产品会有很大的差异。相比较而言CPU虽然运算能力弱一些，但是擅长管理和调度，比如读取数据，管理文件，人机交互等，工具也丰富。DSP相比而言管理能力较弱，但是强化了特定的运算能力。
这两者都是靠高主频来解决运算量的问题，适合有大量递归操作以及不便拆分的算法。GPU的管理能力更弱一些，但是运算能力更强。但由于计算单元数量多，更适合整块数据进行流处理的算法。
FPGA在管理与运算处理方面都很强，但是开发周期长，复杂算法开发难度较大。就实时性来说，FPGA是最高的。单从目前的发展来看，对于普通程序员来说，现实中普遍采用的计算资源就还是是CPU以及GPU的模式，其中GPU是最热门的领域。
这是我前天为这次分享而准备的一个AWS 上p2的实例。仅仅通过几条命令就完成了实例的更新、驱动的安装和环境的设置，总共的资源创建、设置时间大概在10分钟以内。而之前，我安装调试前面提到的那台计算机，足足花了我两天时间。
另外，从成本上还可以做一个对比。p2.8xLarge 实例每小时的费用是7.2美元。而我自己那台计算机总共的花费了是¥16,904元。这个成本足够让我使用350多个小时的p2.8xLarge。在一年里使用AWS深度学习站就可以抵消掉我所有的付出。随着技术的不断的升级换代，我可以不断的升级我的实例，从而可以用有限的成本获得更大、更多的处理资源。这其实也是云计算的价值所在。
云计算和深度学习究竟有什么关系？今年的8月8号，在IDG网站上发表了一篇文章谈到了这个话题。文章中做了这样一个预言：如果深度学习的并行能力不断提高，云计算所提供的处理能力也不断发展，两者结合可能会产生新一代的深度学习，将带来更大影响和冲击。这是需要大家考虑和重视的一个方向！
软件
深度学习除了硬件的基础环境之外。程序员会更关心与开发相关的软件资源。这里我罗列了一些曾经使用过的软件框架和工具。
Scikit-learn是最为流行的一个Python机器学习库。它具有如下吸引人的特点：简单、高效且异常丰富的数据挖掘/数据分析算法实现； 基于NumPy、SciPy以及matplotlib，从数据探索性分析，数据可视化到算法实现，整个过程一体化实现；开源，有非常丰富的学习文档。
Caffe专注在卷及神经网络以及图像处理。不过Caffe已经很久没有更新过了。这个框架的一个主要的开发者贾扬清也在今年跳槽去了Google。也许曾经的霸主地位要让位给他人了。
Theano 是一个非常灵活的Python 机器学习的库。在研究领域非常流行，使用上非常方便易于定义复杂的模型。Tensorflow 的API 非常类似于Theano。我在今年北京的QCon 大会上也分享过关于Theano 的话题。
Jupyter notebook 是一个很强大的基于ipython的python代码编辑器，部署在网页上，可以非常方便的进行交互式的处理，很适合进行算法研究合数据处理。
Torch 是一个非常出色的机器学习的库。它是由一个比较小众的lua语言实现的。但是因为LuaJIT 的使用，程序的效率非常出色。Facebook在人工智能领域主打Torch，甚至现在推出了自己的升级版框架Torchnet。
深度学习的框架非常之多，是不是有一种乱花渐欲迷人眼的感觉？我今天向各位程序员重点介绍的是将是TensorFlow。这是2015年谷歌推出的开源的面向机器学习的开发框架，这也是Google第二代的深度学习的框架。很多公司都使用了TensorFlow开发了很多有意思的应用，效果很好。
用TensorFlow可以做什么？答案是它可以应用于回归模型、神经网络以深度学习这几个领域。在深度学习方面它集成了分布式表示、卷积神经网络(CNN)、递归神经网络(RNN) 以及长短期记忆人工神经网络（Long-Short Term Memory, LSTM）。
关于Tensorflow 首先要理解的概念就是Tensor。在辞典中对于这个词的定义是张量，是一个可用来表示在一些向量、标量和其他张量之间的线性关系的多线性函数。实际上这个表述很难理解，用我自己的语言解释Tensor 就是“N维数组”而已。
使用 TensorFlow, 作为程序员必须明白 TensorFlow这样几个基础概念：它使用图 (Graph) 来表示计算任务；在被称之为 会话 (Session) 的上下文 (context) 中执行图；使用 Tensor 表示数据；通过 变量 (Variable) 维护状态；使用 feed 和 fetch 可以为任意的操作(arbitrary operation) 赋值或者从其中获取数据。
一句话总结就是，TensorFlow 就是有状态图的数据流图计算环境，每个节点就是在做数据操作，然后提供依赖性和指向性，提供完整数据流。
TensorFlow安装非常简单，但官网提供下载的安装包所支持的CUDA 的版本是7.5。考虑到CUDA 8 的让人心动的新特以及不久就要正式发布的现状。或许你想会考虑立即体验CUDA 8，那么就只能通过编译Tensorflow源代码而获得。目前TensorFlow已经支持了Python2.7、3.3+。
此外，对于使用Python 语言的程序员还需要安装所需要的一些库，例如：numpy、protobuf等等。对于卷积处理而言，cuDNN是公认的性能最好的开发库，请一定要安装上。常规的Tensorsorflow的安装很简单，一条命令足矣：
$ pip3 install —upgrade
如果想评估一下或者简单学习一下，还可以通过Docker进行安装，安装的命令如下：
$ docker run -it -p 8888:8888 gcr.io/tensorflow/tensorflow
TensorFlow有很多优点。首先，目前为止，深度学习的开发框架里面TensorFlow的文档做的最好，对程序员学习而言是非常好的一点。第二，TensorFlow有丰富的参考实例，作为参考学习起来非常容易。
第三，开发者社区活跃，在任何一个深度学习的社区里，都有大量关于TensorFlow的讨论。第四，谷歌的支持力度非常大，从2015年到现在升级速度非常快，这是其他开源框架远远达不到的结果。
参考TensorFlow的白皮书，我们会看到未来TensorFlow还将会有巨大的发展潜力。让我特别感兴趣是这两个方向。第一，支持跨多台机器的 parallelisation。尽管在0.8版本中推出了并行化的能力，但是目前还不完善。随着未来不断发展，依托云计算的处理能力的提升这个特性将是非常让人振奋的。
第二，支持更多的开发语言，对于开发者来说这是一个绝大的利好，通过使用自己擅长的语言使用TensorFlow应用。这些开发语言将会扩展到Java、Lua以及R 等。
在这里我想给大家展示一个应用Tensorflow 的例子。这个例子的代码托管在这个网址上 。白俄罗斯的现代印象派艺术家Leonid Afremov善于用浓墨重彩来表现都市和风景题材，尤其是其雨景系列作品。他习惯用大色块的铺陈来营造光影效果，对反光物体和环境色的把握非常精准。
于是我就找到了一张上海东方明珠电视塔的一张摄影作品，我希望通过Tensorflow 去学习一下Leonid Afremov 的绘画风格，并将这张东方明珠的照片处理成那种光影色彩丰富的作品风格。利用Tensorflow 以及上面提到的那个项目的代码，在一个AWS 的p2类型的实例上进行了一个一千次的迭代，于是就得到了下图这样的处理结果。
这个处理的代码只有350行里，模型使用了一个成名于2014年ImageNet比赛中的明星 VGG。这个模型非常好，特点就是“go depper”。
TensorFlow 做出这样的作品，并不仅仅作为娱乐供大家一笑，还可以做更多有意思的事情。将刚才的处理能力推广到视频当中，就可以看到下图这样的效果，用梵高著名的作品”星月夜“的风格就加工成了这样新的视频风格。
可以想象一下，如果这种处理能力在更多领域得以应用，它会产生什么样的神奇结果？前景是美好的，让我们有无限遐想。事实上我们目前所从事的很多领域的应用开发都可以通过使用神经网络和深度学习来加以改变。对于深度学习而言，掌握它并不是难事。每一个程序员都可以很容易的掌握这种技术，利用所具备的资源，让我们很快成为深度学习的程序开发人员。
结束语
未来究竟是什么样，我们没有办法预言。有位作家Ray Kurzweil在2005年写了《奇点临近》一书。在这本书里面他明确告诉我们，那个时代很快到来。作为那个时代曙光前的人群，我们是不是有能力加速这个过程，利用我们学习的能力实现这个梦想呢？
中国人工智能的发展
人工智能的时代无疑已经到来，这个时代需要的当然就是掌握了人工智能并将其解决具体问题的工程师。坦率的说，市场上这一类的工程师还属于凤毛麟角。职场上的薪酬待遇可以看得出来这样的工程师的抢手的程度。人工智能这门学科发展到今天，就学术自身而言已经具备了大规模产业化的能力。
所以说，对于工程师而言当务之急就是尽快的掌握应用人工智能的应用技术。当下在互联网上关于人工智能的学习资料可以说已经是“汗牛充栋”，那些具备了快速学习能力的工程师一定会在人工智能的大潮当中脱颖而出。
中国发展人工智能产业的环境已经具备。无论从创业环境、人员的素质乃至市场的机遇而言完全具备了产生产业变革的一切条件。与美国相比较，在人工智能的许多领域中国团队的表现也可以说是不逞多让。就人工智能的技术层面而言，中国的工程师与全球最好的技术团队正处于同一个起跑线上。
时不我待，中国的工程师是有机会在这个领域大展身手的。不过值得注意的是，要切忌两点：一是好高骛远，盲目与国外攀比。毕竟积累有长短，术业有专攻，我们要立足于已有的积累，寻求逐步的突破。二是一拥而上，盲目追求市场的风口。人工智能的工程化需要大量的基础性的积累，并非一蹴而就简单复制就可以成功。
中国的科研技术人员在人工智能领域的成就有目共睹。在王咏刚的一篇文章里面，他统计了从2013年到2015年SCI收录的“深度学习”论文，中国在2014年和2015年超已经超过了美国居于领跑者的位置。
另外一让我感到惊讶的事情，Google的JeffDean在2016年发表过一篇名为《TensorFlow:Asystemforlarge-scalemachinelearning》的论文。文章的22个作者里面，明显是中国名字的作者占已经到了1/5。如果要列举中国人/华人在人工智能领域里的大牛，吴恩达、孙剑、杨强、黄广斌、马毅、张大鹏……很容易就可以说出一大串。
对于中国来说目前的当务之急是人工智能技术的产业化，唯有如此我们才可以讲科研／智力领域的优势转化为整体的、全面的优势。在这一点上，中国是全球最大的消费市场以及制造业强国，我们完全有机会借助市场的优势成为这个领域的领先者。
硅谷创新企业
硅谷虽然去过许多回，但一直无缘在那里长期工作。在人工智能领域的市场我们听到的更多是围绕Google、Apple、Intel、Amazon这样的一些大型科技公司的一举一动。但是在美国市场上还有一大批小型的创业企业在人工智能这个领域有惊艳的表现。仅以硅谷区域的公司为例：
Captricity，提供了手写数据的信息提取；
VIVLab，针对语音识别开发了虚拟助手服务；
TERADEEP，利用FPGA提供了高效的卷积神经网络的方案；
还有提供无人驾驶解决方案的NetraDyne。
这个名单还可以很长，还有许许多多正在利用人工智能技术试图去创造历史的团队正在打造他们的梦想。这些团队以及他们正在专注的领域是值得我们去学习和体会的。
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