3단 분석법
Tensorflow
순서 | 분석 | 단어 | 내용 |
1 | 정의 | Tensorflow | 구글에서 개발한 다양한 작업에 대해 데이터 흐름 프로그래밍을 위한 오픈소스 소프트웨어 라이브러리,
머신러닝 및 딥러닝에도 사용된다 |
2 | 알아야하는 이유 | Tensorflow | 딥러닝 및 머신러닝 모델을 구축, 훈련, 배포할 때 많이 사용하는 오픈소스 라이브러리이기 때문에 |
3 | 동작방식 | Tensorflow | 1. 컴퓨팅 그래프 정의
2. 세션 실행
3. 자동 미분 |
Keras
순서 | 분석 | 단어 | 내용 |
1 | 정의 | Keras | 파이썬으로 작성된 오픈소스 신경망 라이브러리 |
2 | 알아야하는 이유 | Keras | 딥러닝 모델을 직관적이고 간편하게 설계, 구축, 훈련할 수 있는 고수준의 딥러닝 API를 제공하기 때문에 |
3 | 동작방식 | Keras | 1. 모델 정의
2. 모델 컴파일
3. 모델 훈련
4. 모델 평가 및 예측 |
정의
Tensorflow
Tensorflow | 구글에서 개발한 다양한 작업에 대해 데이터 흐름 프로그래밍을 위한 오픈소스 소프트웨어 라이브러리,
머신러닝 및 딥러닝에도 사용된다 |
Tensorflow(이하 텐서플로)는 구글에서 개발한 다양한 작업에 대해 데이터 흐름 프로그래밍을 위한 오픈소스 소프트웨어 라이브러리 입니다.
텐서플로는 대규모 데이터 처리가 가능하기 때문에 머신 러닝, 딥 러닝에서 주로 많이 사용합니다.
Keras
Keras | 파이썬으로 작성된 오픈소스 신경망 라이브러리 |
Keras(이하 케라스)는 파이썬으로 작성된 오픈소스 신경망 라이브러리 입니다.
케라스는 사용하기 쉬운 API를 제공해 신경망 모델을 빠르게 설계, 구축, 훈련할 수 있습니다.
또한, 모듈식 아키텍처를 채택하고 있어 새로운 레이어나 모듈을 쉽게 추가하고 수정할 수 있습니다.
2017년 이전까지는 텐서플로와 케라스를 단순히 같이 사용하는 관계였지만,
2017년부터 구글의 텐서플로팀이 텐서플로의 코어 라이브러리에 케라스를 지원하기 시작했습니다.
알아야하는 이유
Tensorflow
Tensorflow | 딥러닝 및 머신러닝 모델을 구축, 훈련, 배포할 때 많이 사용하는 오픈소스 라이브러리이기 때문에 |
이유 | 설명 |
주요 라이브러리 | 텐서플로는 딥러닝 및 머신러닝 모델을 구축, 훈련, 배포할 때 많이 사용하는 오픈소스 라이브러리입니다.
다양한 플랫폼에서 사용할 수 있으며, 대규모 데이터 처리와 복잡한 연산을 빠르게 수행할 수 있습니다. |
성능 | 텐서플로는 컴퓨팅 성능이 뛰어나고 대규모 데이터 처리 및 복잡한 연산을 빠르게 수행할 수 있습니다. |
확장성 | 다양한 플랫폼과 언어를 지원하여 높은 확장성과 유연성을 제공합니다. |
시각화 도구 | 텐서보드를 통해 모델의 학습 과정과 성능을 시각화하고 디버깅할 수 있습니다. |
커뮤니티 지원 | 활발한 커뮤니티 지원과 다양한 튜토리얼, 예제 코드가 제공되어 학습과 문제 해결에 도움을 줍니다. |
Keras
Keras | 딥러닝 모델을 직관적이고 간편하게 설계, 구축, 훈련할 수 있는 고수준의 딥러닝 API를 제공하기 때문에 |
이유 | 설명 |
고수준 API | 케라스는 직관적이고 간편한 API를 제공하여 딥러닝 모델을 쉽게 설계, 구축, 훈련할 수 있습니다. |
백엔드 호환성 | 텐서플로, CNTK, Theano 등 다양한 백엔드 엔진과 호환되어 유연하게 사용할 수 있습니다. |
빠른 프로토타이핑 | 빠르게 프로토타이핑하고 모델을 실험할 수 있어 연구와 개발에 매우 유용합니다. |
사용자 친화적 | 사용하기 쉬운 인터페이스로 초보자도 쉽게 딥러닝 모델을 만들고 사용할 수 있습니다. |
동작 방식
Tensorflow
Tensorflow | 1. 컴퓨팅 그래프 정의
2. 세션 실행
3. 자동 미분 |
순서 | 동작 | 설명 |
1 | 컴퓨팅 그래프 정의 | 텐서플로우는 계산을 그래프로 표현하며, 노드는 연산을, 엣지는 데이터 흐름을 나타냅니다. |
2 | 세션 실행 | 정의된 그래프를 세션에서 실행하여 실제 연산을 수행하고 결과를 계산합니다. |
3 | 자동 미분 | 텐서플로우는 그래디언트를 자동으로 계산하여 모델의 매개변수를 최적화합니다. |
Keras
Keras | 1. 모델 정의
2. 모델 컴파일
3. 모델 훈련
4. 모델 평가 및 예측 |
순서 | 동작 | 설명 |
1 | 모델 정의 | Sequential 또는 Functional API를 사용하여 층(layer)을 쌓아 모델을 정의합니다. |
2 | 모델 컴파일 | 손실 함수, 옵티마이저, 평가 지표를 설정하여 모델을 컴파일합니다. |
3 | 모델 훈련 | fit() 메서드를 사용하여 데이터로 모델을 훈련시킵니다. |
4 | 모델 평가 및 예측 | evaluate()와 predict() 메서드를 사용하여 모델 성능을 평가하고 예측합니다. |
사용 예시
텐서플로와 케라스를 사용하여 난수로 생성한 가상 데이터셋으로 간단한 신경망을 구축하고 훈련하는 예시입니다.
아래의 코드를 코랩에서 한 번 실행해보세요.
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras import layers, models
import numpy as np
# 가상 데이터셋 생성
np.random.seed(0) # 재현성을 위해 난수 시드 설정
train_data = np.random.rand(1000, 10) # 1000개의 샘플, 각 샘플은 10개의 특성을 가짐
train_labels = np.random.randint(2, size=(1000, 1)) # 1000개의 이진 레이블
test_data = np.random.rand(100, 10) # 100개의 테스트 샘플
test_labels = np.random.randint(2, size=(100, 1)) # 100개의 테스트 이진 레이블
# 모델 정의
model = models.Sequential([
layers.Dense(16, activation='relu', input_shape=(10,)), # 은닉층: 16개의 뉴런을 갖는 Dense 층, ReLU 활성화 함수 사용
layers.Dense(1, activation='sigmoid') # 출력층: 1개의 뉴런, 시그모이드 활성화 함수 사용
])
# 모델 컴파일
model.compile(optimizer='adam', # 옵티마이저: Adam
loss='binary_crossentropy', # 손실 함수: binary_crossentropy
metrics=['accuracy']) # 평가 지표: 정확도
# 모델 훈련
model.fit(train_data, train_labels, epochs=10, batch_size=32)
# 모델 평가
test_loss, test_acc = model.evaluate(test_data, test_labels)
print(f"Test accuracy: {test_acc}")
# 예측하기
predictions = model.predict(test_data)
print(f"Prediction for the first test sample: {predictions[0]}")
Python
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코드 설명
•
가상 데이터셋 생성
◦
train_data와 test_data는 각각 1000개, 100개의 샘플을 가지며, 각 샘플은 10개의 랜덤 특성을 가집니다.
◦
train_labels와 test_labels는 각각 이진 레이블로 구성됩니다.
•
모델 정의
◦
첫 번째 Dense 층은 16개의 뉴런을 가지며, ReLU 활성화 함수를 사용합니다.
◦
두 번째 Dense 층은 1개의 뉴런을 가지며, 이진 분류를 위해 시그모이드 활성화 함수를 사용합니다.
•
모델 컴파일
◦
옵티마이저로 Adam을 사용하고, 손실 함수로 binary_crossentropy를 사용합니다.
◦
모델 평가 지표로 정확도를 사용합니다.
•
모델 훈련
◦
fit 메서드를 사용하여 모델을 훈련합니다. 여기서 훈련 데이터와 레이블을 제공하고, 에포크 수를 10으로 설정합니다. 배치 크기는 32로 설정합니다.
•
모델 평가
◦
evaluate 메서드를 사용하여 테스트 데이터에 대한 모델의 성능을 평가합니다.
•
예측하기
◦
predict 메서드를 사용하여 테스트 데이터에 대한 예측을 수행하고, 첫 번째 테스트 샘플에 대한 예측 결과를 출력합니다.
아직은 각각의 단계가 어떤 것인지 잘 모르겠지만, 우리는 앞으로 위의 내용들을 하나하나 배워나갈 것입니다.
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