动手学深度学习框架怎么选?多框架代码 + 交互式实验环境指南

2025-06-26| 4180 阅读
深度学习框架的选择一直是新手入门时的难题,今天咱们就来好好唠唠怎么选,还会给大家分享多框架的代码示例和交互式实验环境的使用方法。

? 主流深度学习框架大比拼


现在市面上的深度学习框架可不少,咱们就挑几个主流的来说说。

TensorFlow 是谷歌家的老牌框架,它的生态特别完善,像 TensorFlow Hub 里有好多预训练模型,直接拿来用就行。而且它对生产部署特别友好,不管是移动端还是服务器,都能轻松适配。不过它的学习曲线有点陡,尤其是早期的静态图模式,让不少新手犯了难。好在 2.x 版本引入了动态图,现在用起来方便多了。

PyTorch 是脸书开发的,它的动态计算图可太灵活了,就像在写普通的 Python 代码一样,调试起来特别方便,在学术界特别受欢迎。好多新论文的代码都是用 PyTorch 写的。不过它在生产部署方面一开始有点弱,不过现在有了 TorchServe,这个问题也慢慢解决了。

MXNet 支持多种编程语言,像 Scala、R 这些都能用,特别适合多语言开发的团队。它的分布式训练能力也很强,处理大规模数据不在话下。不过它的社区活跃度不如前两个框架,文档也没那么详细。

Keras 是一个高级 API,它的代码特别简洁,新手很容易上手。它和 TensorFlow 集成得很好,既能快速搭建模型,又能调用 TensorFlow 的底层功能。不过它的灵活性不够,复杂模型的定制就有点吃力了。

飞桨(PaddlePaddle) 是百度开发的框架,对中文用户特别友好,文档和教程都很详细。它的动静统一设计让训练和推理都很高效,最近发布的 3.0 版本在大模型训练和推理方面又有了很大提升。

? 多框架代码示例


说了这么多框架,咱们来看看具体的代码示例,感受一下它们的区别。

? TensorFlow 代码示例


python
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras import layers

model = tf.keras.Sequential([
    layers.Dense(, activation='relu', input_shape=(,)),
    layers.Dense(, activation='softmax')
])

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

model.fit(x_train, y_train, epochs=)

? PyTorch 代码示例


python
import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.fc1 = nn.Linear(, )
        self.fc2 = nn.Linear(, )

    def forward(self, x):
        x = x.view(-, )
        x = torch.relu(self.fc1(x))
        x = self.fc2(x)
        return x

model = Net()
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)
criterion = nn.CrossEntropyLoss()

model.train()
for epoch in range():
    running_loss = 0.0
    for inputs, labels in trainloader:
        optimizer.zero_grad()
        outputs = model(inputs)
        loss = criterion(outputs, labels)
        loss.backward()
        optimizer.step()
        running_loss += loss.item()
    print(f'Epoch {epoch+}, Loss: {running_loss/len(trainloader)}')

? MXNet 代码示例


python
import mxnet as mx
from mxnet import gluon, autograd

net = gluon.nn.Sequential()
with net.name_scope():
    net.add(gluon.nn.Dense(, activation='relu'))
    net.add(gluon.nn.Dense())

net.initialize()
trainer = gluon.Trainer(net.collect_params(), 'sgd', {'learning_rate': 0.001})
loss = gluon.loss.SoftmaxCrossEntropyLoss()

for epoch in range():
    running_loss = 0.0
    for data, label in train_data:
        data = data.as_in_context(ctx)
        label = label.as_in_context(ctx)
        with autograd.record():
            output = net(data)
            L = loss(output, label)
        L.backward()
        trainer.step(data.shape[])
        running_loss += L.mean().asscalar()
    print(f'Epoch {epoch+}, Loss: {running_loss/len(train_data)}')

? 交互式实验环境指南


有了代码,咱们还得有个地方跑起来。下面就给大家介绍几个好用的交互式实验环境。

? Google Colab


Google Colab 是一个免费的云平台,预装了各种深度学习框架,还能免费使用 GPU。你只需要在浏览器里打开它,就能直接写代码、调参数。而且它和 Google Drive 集成得很好,文件管理特别方便。

要使用 GPU,点击导航栏的 “修改”→“笔记本设置”→“硬件加速器”→“GPU” 就行。然后挂载 Google Drive,把数据存进去,就可以开始训练模型了。

? Jupyter Notebook


Jupyter Notebook 是一个本地的交互式环境,你可以在自己的电脑上安装。它支持代码和 Markdown 混合编写,方便记录实验过程和结果。

安装也很简单,用 pip 命令就行:

bash
pip install jupyter notebook

安装好后,在命令行输入jupyter notebook,就会自动打开浏览器,创建新的 Notebook 就可以开始写代码了。

? Kaggle Kernels


Kaggle Kernels 也是一个在线的代码环境,它和 Kaggle 数据集集成得很好,方便你直接使用上面的公开数据集。而且它也支持 GPU 和 TPU,训练速度很快。

你可以在 Kaggle 上创建新的 Kernel,选择 Python 环境,然后就可以开始写代码了。如果你想把本地的文件上传到 Kernel 里,点击左侧的 “Add Data” 就行。

?️ 框架迁移工具推荐


有时候我们需要把模型从一个框架迁移到另一个框架,这时候就需要一些工具来帮忙了。

X2Paddle 是飞桨提供的模型迁移工具,它可以把 PyTorch、TensorFlow 等框架的模型转换成飞桨的模型。只需要简单的几个命令,就能完成转换,特别方便。

TorchScript 是 PyTorch 的模型序列化工具,它可以把 PyTorch 模型转换成一个独立的可执行文件,方便在其他环境中部署。而且它还支持动态图和静态图的转换,让模型的运行效率更高。

ONNX 是一个开放的模型格式,它可以作为不同框架之间的桥梁。你可以把模型转换成 ONNX 格式,然后再用其他框架加载,实现模型的跨框架使用。

? 2025 年框架性能数据


最后咱们来看看 2025 年各框架的性能数据,让你在选择的时候更有依据。

飞桨 3.0 在大模型训练和推理方面表现突出,它的动静统一自动并行技术让 Llama 预训练的分布式代码减少了 80%,推理速度也提升了不少。

MXNet 在分布式训练方面优势明显,它的参数服务器 2.0 架构让百度 ERNIE-3.0 的训练时间从 41 天压缩到了 67 小时,通信效率提升了 40%。

PyTorchTensorFlow 在动态图和静态图的平衡上做得越来越好,它们的性能也在不断提升,依然是学术界和工业界的首选。

选择深度学习框架的时候,要根据自己的需求来。如果是学术研究,PyTorch 可能更适合你;如果是生产部署,TensorFlow 或飞桨会更合适。多试试不同的框架,找到最适合自己的那一个。

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