深入機器學習前，這6個框架你得了解！
機器學習框架和深度學習框架之間是有區別的。本質上，機器學習框架涵蓋用於分類，迴歸，聚類，異常檢測等各種學習方法，並且其可以不包括神經網絡方法。深度學習或深度神經網絡（DNN）框架涵蓋具有許多隱藏層的神經網絡拓撲。層越多，可用於聚類和分類的特徵越複雜。
Caffe，CNTK，DeepLearning4j，Keras，MXNet和TensorFlow是深度學習框架。Scikit-learning和Spark MLlib是機器學習框架。而Theano跨越了這兩個類別。一般來說，簡單的機器學習方法不需要GPU加速。雖然你可以在一個或多個CPU上訓練DNN，但這種訓練往往是緩慢的，需要訓練的神經元和層越多，可用於訓練的數據越多，需要的時間就越長。
CaffeCaffe深度學習項目，最初是一個強大的圖像分類框架，目前似乎停滯不前，它已被卡在1.0版RC3一年多了，並且其創始人已離開該項目 。但它仍然有良好的卷積網絡圖像識別和良好的Nvidia CUDA GPU支持。但它的模型通常需要大量的GPU內存（超過1GB）運行。
Caffe有命令行，Python和Matlab接口，它依靠ProtoText文件來定義模型和解算器。Caffe在其自己的模型模式中逐層定義網絡。當數據和派生數據向前向後遍歷網絡時，Caffe存儲，通信和操作信息爲blob（二進制對象），內部是以C連續方式存儲的N維數組。Caffe已經證明其在圖像分類中的有效性，但它的鼎盛時期似乎已經過去了。除非現有的Caffe模型符合你的需要，或者可以根據你的目的進行微調，否則，我建議使用TensorFlow，MXNet或CNTK。
Microsoft認知工具包Microsoft Cognitive Toolkit是一個快速的易使用的深度學習軟件包，但與TensorFlow相比，其範圍有限。它有各種各樣的模型和算法，極好的支持Python和Jupyter notebook，一個有趣的聲明性BrainScript神經網絡配置語言，以及在Windows和Ubuntu Linux上可自動部署。
在缺點方面，當我審查Beta 1文檔時發現還沒完全更新到CNTK 2，並且包沒有MacOS支持。雖然自Beta 1以來，CNTK 2有許多改進，包括新的內存壓縮模式，以減少GPU和新的Nuget安裝包的內存使用，但MacOS支持仍然缺失。
CNTK 2組件可以處理來自Python，C ++或BrainScript的多維密集或稀疏數據。認知工具包包括各種各樣的神經網絡類型：FFN（前饋），CNN（卷積），RNN / LSTM（遞歸/長期短期記憶）等。它支持強化學習，生成監督和非監督學習，自動超參數調整，以及從Python添加新的，用戶定義的核心組件在GPU上的能力。它能夠在多個GPU和機器上做到精確的並行。
MXNetMXNet是一個便攜式，可擴展的深度學習庫，是亞馬遜推出的DNN框架選擇。MXNet可跨多個主機擴展到多個GPU，線性擴展效率接近85％，具有出色的開發速度，可編程性和可移植性。它不同程度的支持Python，R，Scala，Julia和C ++，它允許混合命令式編程風格。MXNet目前支持在Python，R，Scala，Julia和C ++中構建和訓練模型，訓練的MXNet模型也可以用於Matlab和JavaScript中的預測。無論選擇哪種語言來構建模型，MXNet都會調用優化的C ++後端引擎。
Scikit-learnScikit-learn Python框架有廣泛的可靠的機器學習算法，但沒有深入學習。如果你是一個Python的粉絲，Scikit-learn可能是你最好的選擇。Scikit-learn是一個強大的，成熟的機器學習庫與各種各樣的成熟算法集成。它相對容易安裝，學習和使用，它有很好的例子和教程。
另一方面，Scikit-learn不包括深度學習或強化學習，缺少圖形模型和序列預測，並且不能真正使用除Python之外的語言。它不支持PyPy，Python即時編譯器或GPU。它使用Cython來處理快速函數，例如內循環。
Spark MLlibSpark MLlib是Spark的開源機器學習庫，提供常見的機器學習算法，如分類，迴歸，聚類和協同過濾（但不包括DNN）以及特徵提取，轉換，維數縮減以及構建，評估和調整機器學習管道。Spark MLlib還包括用於保存和加載算法，用於數據處理以及進行線性代數和統計的實用程序。
Spark MLlib是在Scala中編寫的，並使用線性代數包BreezeBreeze依靠netlib-java來優化數值處理，雖然在開源分佈中意味着優化使用CPU。Databricks提供與GPU配合使用的定製Spark集羣，這有可能帶來一個10倍的速度改進，用於訓練具有大數據的複雜機器學習模型。
Spark MLlib擁有針對Scala和Java的完整API，主要是針對Python的完整API以及針對R的部分API。可以通過計算示例來獲得良好的覆蓋率：54個Java和60個Scala機器學習示例，52個Python 機器學習示例，5個R示例。
TensorFlowTensorFlow，Google的便攜式機器學習和神經網絡庫，執行和擴展很好，雖然它有點難學。TensorFlow擁有各種各樣的模型和算法，並且在具有GPU（用於培訓）或Google TPU（用於生產規模預測）的硬件上具有出色的性能。它還具有對Python的良好支持，良好的文檔和軟件，用於顯示和理解描述其計算TensorBoard的數據流圖。
TensorFlow可以方便地處理各種神經網絡，包括目前正在轉換圖像識別和語言處理領域的深度CNN和LSTM循環模型。調試異步網絡求解器非常簡單，TensorBoard軟件可以幫助可視化圖形。
從Caffe，Microsoft Cognitive Toolkit，MXNet和TensorFlow的深度學習包中選擇一個是很困難的決定。我不建議選擇Caffe，因爲它的發展停滯不前。然而，選擇其他三個中的一個也很棘手。
Cognitive Toolkit現在有Python和C ++ API以及網絡配置語言BrainScript。 如果喜歡使用配置文件，那麼Cognitive Toolkit可能是一個不錯的選擇。但它似乎不像TensorFlow一樣成熟，它不能在MacOS上運行。MXNet支持Python，R，Scala，Julia和C ++，但其最支持的API是用於Python的。MXNet在多個主機的多個GPU上展現出良好的擴展性（85％的線性）。
TensorFlow可能是三個包中最成熟的，並且它是一個很好的選擇，TensorFlow有基本的構建塊，但也需要寫大量的代碼來描述一個神經網絡。有三個簡化的API與TensorFlow一起來解決這個問題：tf.contrib.learn，TF-Slim和Keras。支持TensorFlow的最終考慮是TensorBoard，這對於可視化和理解數據流圖非常有用。
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