转:TensorFlow和Caffe、MXNet、Keras等其他深度学习框架的对比 (8)

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图2-7  CNTK的总体架构图

CNTK原生支持多GPU和分布式,从官网公布的对比评测来看,性能非常不错。在多GPU方面,CNTK相对于其他的深度学习库表现得更突出,它实现了1-bit SGD和自适应的mini-batching。图2-8所示为CNTK官网公布的在2015年12月的各个框架的性能对比。在当时,CNTK是唯一支持单机8块GPU的框架,并且在分布式系统中可以超越8块GPU的性能。

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图2-8  CNTK与各个框架的性能对比 Deeplearning4J

官方网址: 
GitHub: github.com/deeplearning4j/deeplearning4j

Deeplearning4J(简称DL4J)是一个基于Java和Scala的开源的分布式深度学习库,由Skymind于2014年6月发布,其核心目标是创建一个即插即用的解决方案原型。埃森哲、雪弗兰、博斯咨询和IBM等都是DL4J的客户。DL4J拥有一个多用途的n-dimensional array的类,可以方便地对数据进行各种操作;拥有多种后端计算核心,用以支持CPU及GPU加速,在图像识别等训练任务上的性能与Caffe相当;可以与Hadoop及Spark自动整合,同时可以方便地在现有集群(包括但不限于AWS,Azure等)上进行扩展,同时DL4J的并行化是根据集群的节点和连接自动优化,不像其他深度学习库那样可能需要用户手动调整。DL4J选择Java作为其主要语言的原因是,目前基于Java的分布式计算、云计算、大数据的生态非常庞大。用户可能拥有大量的基于Hadoop和Spark的集群,因此在这类集群上搭建深度学习平台的需求便很容易被DL4J满足。同时JVM的生态圈内还有数不胜数的Library的支持,而DL4J也创建了ND4J,可以说是JVM中的NumPy,支持大规模的矩阵运算。此外,DL4J还有商业版的支持,付费用户在出现问题时可以通过电话咨询寻求支持。

Chainer

官方网址:chainer.org 
GitHub:github.com/pfnet/chainer

Chainer是由日本公司Preferred Networks于2015年6月发布的深度学习框架。Chainer对自己的特性描述如下。

Powerful:支持CUDA计算,只需要几行代码就可以使用GPU加速,同时只需少许改动就可以运行在多GPU上。

Flexible:支持多种前馈神经网络,包括卷积网络、循环网络、递归网络,支持运行中动态定义的网络(Define-by-Run)。

Intuitive:前馈计算可以引入Python的各种控制流,同时反向传播时不受干扰,简化了调试错误的难度。

绝大多数的深度学习框架是基于“Define-and-Run”的,也就是说,需要首先定义一个网络,再向网络中feed数据(mini-batch)。因为网络是预先静态定义的,所有的控制逻辑都需要以data的形式插入网络中,包括像Caffe那样定义好网络结构文件,或者像Theano、Torch、TensorFlow等使用编程语言定义网络。而Chainer则相反,网络是在实际运行中定义的,Chainer存储历史运行的计算结果,而不是网络的结构逻辑,这样就可以方便地使用Python中的控制流,所以无须其他工作就可以直接在网络中使用条件控制和循环。

Leaf

官方网址:autumnai.com/leaf/book 
GitHub:github.com/autumnai/leaf

Leaf是一个基于Rust语言的直观的跨平台的深度学习乃至机器智能框架,它拥有一个清晰的架构,除了同属Autumn AI的底层计算库Collenchyma,Leaf没有其他依赖库。它易于维护和使用,并且拥有非常高的性能。Leaf自身宣传的特点是为Hackers定制的,这里的Hackers是指希望用最短的时间和最少的精力实现机器学习算法的技术极客。它的可移植性非常好,可以运行在CPU、GPU和FPGA等设备上,可以支持有任何操作系统的PC、服务器,甚至是没有操作系统的嵌入式设备,并且同时支持OpenCL和CUDA。Leaf是Autumn AI计划的一个重要组件,后者的目标是让人工智能算法的效率提高100倍。凭借其优秀的设计,Leaf可以用来创建各种独立的模块,比如深度强化学习、可视化监控、网络部署、自动化预处理和大规模产品部署等。

Leaf拥有最简单的API,希望可以最简化用户需要掌握的技术栈。虽然才刚诞生不久,Leaf就已经跻身最快的深度学习框架之一了。图2-9所示为Leaf官网公布的各个框架在单GPU上训练VGG网络的计算时间(越小越好)的对比(这是和早期的TensorFlow对比,最新版的TensorFlow性能已经非常好了)。

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