初学者的 TensorFlow 2.0 教程 | 从零开始构建和训练神经网络模型

在本部分，我们将学习如何引入 TensorFlow 库，并在 Google Colaboratory 上设置实例来运行代码。对于初学者，这将是快速上手的起点。

引入 TensorFlow 库

import tensorflow as tf

设置 TensorFlow 实例在 Google Colaboratory 上运行

Google Colaboratory 提供了免费的 Jupyter Notebook 环境，适合初学者进行 TensorFlow 2.0 的学习和实验。

执行代码块

在 Colab 中，你可以直接运行上述代码，无需安装任何额外的依赖。

加载 MNIST 数据集

MNIST 数据集是一个常见的手写字体识别数据集，包含 60,000 个训练样本和 10,000 个测试样本。

from tensorflow.keras.datasets import mnist

(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()

数据预处理与标准化

对数据进行预处理，包括归一化和将标签转换为 One-Hot 编码。

x_train, x_test = x_train / 255.0, x_test / 255.0
from tensorflow.keras.utils import to_categorical

y_train = to_categorical(y_train)
y_test = to_categorical(y_test)

使用 TensorFlow 2.0 的 Keras API，我们可以轻松构建神经网络模型。

使用 tf.keras.Sequential 构建模型

from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Flatten, Dense, Dropout

model = Sequential([
    Flatten(input_shape=(28, 28)),
    Dense(128, activation='relu'),
    Dropout(0.2),
    Dense(10, activation='softmax')
])

配置损失函数与优化器

在这个例子中，我们使用交叉熵损失函数和 Adam 优化器。

训练模型

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

model.fit(x_train, y_train, epochs=5)

评估模型

model.evaluate(x_test, y_test, verbose=2)

模型预测与概率计算

predictions = model.predict(x_test)

模型应用案例介绍

在实际应用中，我们可以通过模型的 predict 方法对未知数据进行预测，并根据预测结果进行决策。例如：

def make_prediction(x_input):
    prediction = model.predict(x_input)
    return np.argmax(prediction)

x_new_example = # 用于预测的输入数据
print(make_prediction(x_new_example))

探索 TensorFlow 教程系列

在 TensorFlow 官网上，你可以找到详细的文档、教程和案例，涵盖从基础知识到高级应用的各个层面。

参考文档与进一步学习资源

• TensorFlow官方文档：https://www.tensorflow.org/
• TensorFlow教程系列：https://www.tensorflow.org/tutorials/
• 慕课网 上也有丰富的 TensorFlow 学习资源，包括视频教程和实践项目。

通过本教程，你已经掌握了从零开始构建和训练神经网络模型的基础知识。在掌握这些基础之后，你可以进一步探索 TensorFlow 提供的更多高级功能和应用，以应对更复杂的机器学习任务。