Erste Schritte mit maschinellem Lernen in JavaScript: Ein Leitfaden für Anfänger mit TensorFlow.js

Maschinelles Lernen (ML) hat die Welt der Softwareentwicklung rasant verändert. Bis vor Kurzem war Python dank Bibliotheken wie TensorFlow und PyTorch die dominierende Sprache im ML-Bereich. Aber mit dem Aufkommen von TensorFlow.js können JavaScript-Entwickler jetzt in die aufregende Welt des maschinellen Lernens eintauchen und vertraute Syntax verwenden, um Modelle direkt im Browser oder auf Node.js zu erstellen und zu trainieren.

In diesem Blogbeitrag untersuchen wir, wie Sie mit maschinellem Lernen mithilfe von JavaScript beginnen können. Wir werden ein Beispiel für den Aufbau und das Training eines einfachen Modells mit TensorFlow.js durchgehen.

Warum TensorFlow.js?

TensorFlow.js ist eine Open-Source-Bibliothek, mit der Sie Modelle für maschinelles Lernen vollständig in JavaScript definieren, trainieren und ausführen können. Es läuft sowohl im Browser als auch auf Node.js und ist somit unglaublich vielseitig für eine Vielzahl von ML-Anwendungen.

Hier sind einige Gründe, warum TensorFlow.js spannend ist:

1. Echtzeittraining: Sie können Modelle direkt im Browser ausführen und bieten so Echtzeit-Interaktivität.
2. Plattformübergreifend: Derselbe Code kann sowohl auf Server- als auch auf Client-Umgebungen ausgeführt werden.
3. Hardwarebeschleunigung: Es nutzt WebGL zur GPU-Beschleunigung, was die Berechnungen beschleunigt.

Mal sehen, wie wir anfangen können!

1. Einrichten von TensorFlow.js

Bevor Sie in den Code eintauchen, müssen Sie TensorFlow.js installieren. Sie können es über ein <script> in Ihr Projekt einbinden. tag oder npm, abhängig von Ihrer Umgebung.</script>

Browser-Setup

Um TensorFlow.js im Browser zu verwenden, fügen Sie einfach das folgende <script> ein. Tag in Ihrer HTML-Datei:<br> </script>

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@tensorflow/tfjs"></script>

Node.js-Setup

Für eine Node.js-Umgebung können Sie es mit npm:
installieren

npm install @tensorflow/tfjs

2. Aufbau eines einfachen neuronalen Netzwerkmodells

Lassen Sie uns ein einfaches neuronales Netzwerk erstellen, das die Ausgabe einer grundlegenden linearen Funktion y = 2x - 1 vorhersagt. Wir werden TensorFlow.js verwenden, um dieses Modell zu erstellen und zu trainieren.

Schritt 1: Definieren Sie das Modell

Wir beginnen mit der Definition eines sequentiellen Modells (eines linearen Schichtenstapels) mit einer dichten Schicht:

// Import TensorFlow.js
import * as tf from '@tensorflow/tfjs';

// Create a simple sequential model
const model = tf.sequential();

// Add a single dense layer with 1 unit (neuron)
model.add(tf.layers.dense({units: 1, inputShape: [1]}));

Hier haben wir ein Modell mit einer dichten Schicht erstellt. Die Ebene verfügt über ein Neuron (Einheiten: 1) und erwartet ein einzelnes Eingabemerkmal (inputShape: [1]).

Schritt 2: Kompilieren Sie das Modell

Als nächstes kompilieren wir das Modell, indem wir den Optimierer und die Verlustfunktion angeben:

// Compile the model
model.compile({
  optimizer: 'sgd',  // Stochastic Gradient Descent
  loss: 'meanSquaredError'  // Loss function for regression
});

Wir verwenden den Stochastic Gradient Descent (SGD)-Optimierer, der für kleine Modelle effektiv ist. Die Verlustfunktion „meanSquaredError“ eignet sich für Regressionsaufgaben wie diese.

Schritt 3: Bereiten Sie die Trainingsdaten vor

Wir erstellen nun einige Trainingsdaten für die Funktion y = 2x - 1. In TensorFlow.js werden Daten in Tensoren (mehrdimensionalen Arrays) gespeichert. So können wir einige Trainingsdaten generieren:

// Generate some synthetic data for training
const xs = tf.tensor2d([0, 1, 2, 3, 4], [5, 1]);  // Inputs (x values)
const ys = tf.tensor2d([1, 3, 5, 7, 9], [5, 1]);  // Outputs (y values)

In diesem Fall haben wir einen Tensor xs mit Eingabewerten (0, 1, 2, 3, 4) und einen entsprechenden Ausgabetensor ys mit Werten erstellt, die mit y = 2x - 1 berechnet wurden.

Schritt 4: Trainieren Sie das Modell

Jetzt können wir das Modell anhand unserer Daten trainieren:

// Train the model
model.fit(xs, ys, {epochs: 500}).then(() => {
  // Once training is complete, use the model to make predictions
  model.predict(tf.tensor2d([5], [1, 1])).print();  // Output will be close to 2*5 - 1 = 9
});

Hier trainieren wir das Modell für 500 Epochen (Iterationen über die Trainingsdaten). Nach dem Training verwenden wir das Modell, um die Ausgabe für einen Eingabewert von 5 vorherzusagen, der einen Wert nahe 9 (y = 2*5 – 1 = 9) zurückgeben sollte.

3. Ausführen des Modells im Browser

Um dieses Modell im Browser auszuführen, benötigen Sie eine HTML-Datei, die die TensorFlow.js-Bibliothek und Ihren JavaScript-Code enthält:

    
    
    
    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@tensorflow/tfjs"></script>
      


    
Simple Neural Network with TensorFlow.js

Und in Ihre app.js-Datei können Sie den Modellbildungs- und Trainingscode von oben einfügen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonErste Schritte mit maschinellem Lernen in JavaScript: Ein Leitfaden für Anfänger mit TensorFlow.js. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!