Keras: 基于 Python 的深度学习库

你恰好发现了 Keras。

Keras 是一个用 Python 编写的高级神经网络 API，它能够以 TensorFlow, CNTK, 或者 Theano 作为后端运行。Keras 的开发重点是支持快速的实验。能够以最小的时延把你的想法转换为实验结果，是做好研究的关键。

如果你在以下情况下需要深度学习库，请使用 Keras：

• 允许简单而快速的原型设计（由于用户友好，高度模块化，可扩展性）。
• 同时支持卷积神经网络和循环神经网络，以及两者的组合。
• 在 CPU 和 GPU 上无缝运行。

查看文档，请访问 Keras.io。

Keras 兼容的 Python 版本: Python 2.7-3.6。

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指导原则

• 用户友好。 Keras 是为人类而不是为机器设计的 API。它把用户体验放在首要和中心位置。Keras 遵循减少认知困难的最佳实践：它提供一致且简单的 API，将常见用例所需的用户操作数量降至最低，并且在用户错误时提供清晰和可操作的反馈。

• 模块化。 模型被理解为由独立的、完全可配置的模块构成的序列或图。这些模块可以以尽可能少的限制组装在一起。特别是神经网络层、损失函数、优化器、初始化方法、激活函数、正则化方法，它们都是可以结合起来构建新模型的模块。

• 易扩展性。 新的模块是很容易添加的（作为新的类和函数），现有的模块已经提供了充足的示例。由于能够轻松地创建可以提高表现力的新模块，Keras 更加适合高级研究。

• 基于 Python 实现。 Keras 没有特定格式的单独配置文件。模型定义在 Python 代码中，这些代码紧凑，易于调试，并且易于扩展。

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快速开始：30 秒上手 Keras

Keras 的核心数据结构是 model，一种组织网络层的方式。最简单的模型是 Sequential 顺序模型，它由多个网络层线性堆叠。对于更复杂的结构，你应该使用 Keras 函数式 API，它允许构建任意的神经网络图。

Sequential 模型如下所示：

from keras.models import Sequential

model = Sequential()

可以简单地使用 .add() 来堆叠模型：

from keras.layers import Dense

model.add(Dense(units=64, activation='relu', input_dim=100))
model.add(Dense(units=10, activation='softmax'))

在完成了模型的构建后, 可以使用 .compile() 来配置学习过程：

model.compile(loss='categorical_crossentropy',
              optimizer='sgd',
              metrics=['accuracy'])

如果需要，你还可以进一步地配置你的优化器。Keras 的核心原则是使事情变得相当简单，同时又允许用户在需要的时候能够进行完全的控制（终极的控制是源代码的易扩展性）。

model.compile(loss=keras.losses.categorical_crossentropy,
              optimizer=keras.optimizers.SGD(lr=0.01, momentum=0.9, nesterov=True))

现在，你可以批量地在训练数据上进行迭代了：

# x_train 和 y_train 是 Numpy 数组 -- 就像在 Scikit-Learn API 中一样。
model.fit(x_train, y_train, epochs=5, batch_size=32)

或者，你可以手动地将批次的数据提供给模型：

model.train_on_batch(x_batch, y_batch)

只需一行代码就能评估模型性能：

loss_and_metrics = model.evaluate(x_test, y_test, batch_size=128)

或者对新的数据生成预测：

classes = model.predict(x_test, batch_size=128)

构建一个问答系统，一个图像分类模型，一个神经图灵机，或者其他的任何模型，就是这么的快。深度学习背后的思想很简单，那么它们的实现又何必要那么痛苦呢？

有关 Keras 更深入的教程，请查看：

• 开始使用 Sequential 模型
• 开始使用函数式 API

在代码仓库的 examples 目录中，你会找到更多高级模型：基于记忆网络的问答系统、基于栈式 LSTM 的文本生成等等。

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安装指引

在安装 Keras 之前，请安装以下后端引擎之一：TensorFlow，Theano，或者 CNTK。我们推荐 TensorFlow 后端。

• TensorFlow 安装指引。
• Theano 安装指引。
• CNTK 安装指引。

你也可以考虑安装以下可选依赖：

• cuDNN (如果你计划在 GPU 上运行 Keras，建议安装)。
• HDF5 和 h5py (如果你需要将 Keras 模型保存到磁盘，则需要这些)。
• graphviz 和 pydot (用于可视化工具绘制模型图)。

然后你就可以安装 Keras 本身了。有两种方法安装 Keras：

• 使用 PyPI 安装 Keras (推荐)：

sudo pip install keras

如果你使用 virtualenv 虚拟环境, 你可以避免使用 sudo：

pip install keras

• 或者：使用 GitHub 源码安装 Keras：

首先，使用 git 来克隆 Keras：

git clone https://github.com/keras-team/keras.git

然后，cd 到 Keras 目录并且运行安装命令：

cd keras
sudo python setup.py install

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配置你的 Keras 后端

默认情况下，Keras 将使用 TensorFlow 作为其张量操作库。请跟随这些指引来配置其他 Keras 后端。

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技术支持

你可以提出问题并参与开发讨论：

• Keras Google group。
• Keras Slack channel。 使用 这个链接 向该频道请求邀请函。
• 或者加入 Keras 深度学习交流群，协助文档的翻译工作，群号为 951623081。

你也可以在 GitHub issues 中发布漏洞报告和新功能请求（仅限于此）。注意请先阅读规范文档。

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为什么取名为 Keras?

Keras (κέρας) 在希腊语中意为 号角 。它来自古希腊和拉丁文学中的一个文学形象，首先出现于 《奥德赛》 中， 梦神 (Oneiroi, singular Oneiros) 从这两类人中分离出来：那些用虚幻的景象欺骗人类，通过象牙之门抵达地球之人，以及那些宣告未来即将到来，通过号角之门抵达之人。 它类似于文字寓意，κέρας (号角) / κραίνω (履行)，以及 ἐλέφας (象牙) / ἐλεφαίρομαι (欺骗)。

Keras 最初是作为 ONEIROS 项目（开放式神经电子智能机器人操作系统）研究工作的一部分而开发的。

"Oneiroi 超出了我们的理解 - 谁能确定它们讲述了什么故事？并不是所有人都能找到。那里有两扇门，就是通往短暂的 Oneiroi 的通道；一个是用号角制造的，一个是用象牙制造的。穿过尖锐的象牙的 Oneiroi 是诡计多端的，他们带有一些不会实现的信息； 那些穿过抛光的喇叭出来的人背后具有真理，对于看到他们的人来说是完成的。" Homer, Odyssey 19. 562 ff (Shewring translation).

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