从零开始构建完整的AI应用,涵盖数据处理、模型训练到部署全流程
明确项目目标、功能需求和技术约束,制定详细的开发计划。
收集、整理和标注数据,确保数据质量和数量满足模型训练需求。
清洗数据、处理缺失值、特征工程,为模型训练做准备。
选择合适的算法和架构,设计模型结构,确定超参数。
训练模型、调优参数、验证性能,确保模型达到预期效果。
将模型集成到生产环境,建立监控和更新机制。
使用CNN构建图像分类模型,实现自动识别和分类功能。
基于协同过滤和深度学习构建个性化推荐引擎。
使用无监督学习检测工业设备异常,提供实时监控。
构建文本分类、情感分析等NLP应用。
# 项目结构示例
image_classification/
├── data/
│ ├── train/
│ ├── val/
│ └── test/
├── models/
│ ├── __init__.py
│ ├── cnn_model.py
│ └── resnet_model.py
├── utils/
│ ├── __init__.py
│ ├── data_loader.py
│ └── transforms.py
├── train.py
├── evaluate.py
├── predict.py
├── app.py
└── requirements.txt
# 主训练脚本
import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
from torch.utils.data import DataLoader
from models.cnn_model import CNNModel
from utils.data_loader import ImageDataset
from utils.transforms import get_transforms
def train_model(model, train_loader, val_loader, epochs=100):
"""模型训练函数"""
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)
scheduler = optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=30, gamma=0.1)
for epoch in range(epochs):
# 训练阶段
model.train()
train_loss = 0.0
for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
optimizer.zero_grad()
output = model(data)
loss = criterion(output, target)
loss.backward()
optimizer.step()
train_loss += loss.item()
# 验证阶段
model.eval()
val_loss = 0.0
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():
for data, target in val_loader:
output = model(data)
val_loss += criterion(output, target).item()
pred = output.argmax(dim=1, keepdim=True)
correct += pred.eq(target.view_as(pred)).sum().item()
total += target.size(0)
scheduler.step()
print(f'Epoch {epoch+1}/{epochs}:')
print(f'Train Loss: {train_loss/len(train_loader):.4f}')
print(f'Val Loss: {val_loss/len(val_loader):.4f}')
print(f'Val Accuracy: {100.*correct/total:.2f}%')
# Flask Web应用
from flask import Flask, request, jsonify
import torch
from PIL import Image
import io
app = Flask(__name__)
model = CNNModel()
model.load_state_dict(torch.load('best_model.pth'))
model.eval()
@app.route('/predict', methods=['POST'])
def predict():
"""预测接口"""
if 'image' not in request.files:
return jsonify({'error': 'No image provided'}), 400
file = request.files['image']
image = Image.open(io.BytesIO(file.read()))
# 预处理图像
transform = get_transforms()
image_tensor = transform(image).unsqueeze(0)
# 预测
with torch.no_grad():
output = model(image_tensor)
probabilities = torch.softmax(output, dim=1)
predicted_class = torch.argmax(probabilities, dim=1).item()
confidence = probabilities[0][predicted_class].item()
return jsonify({
'class': predicted_class,
'confidence': confidence,
'probabilities': probabilities[0].tolist()
})
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=5000)
使用AWS、Azure、阿里云等云平台部署AI应用。
使用Docker和Kubernetes实现容器化部署。
在边缘设备上部署轻量化AI模型。