Deep Learning Toolbox

 

Deep Learning Toolbox

Créer, analyser et entraîner des réseaux de Deep Learning

 

La Deep Learning Toolbox™ (anciennement Neural Network Toolbox™) offre un environnement permettant de concevoir et d'implémenter des réseaux de neurones profonds avec des algorithmes, des modèles pré-entraînés et des applications. Vous pouvez utiliser des réseaux de neurones à convolution (« ConvNets » ou CNN) et des réseaux LSTM (Long Short-Term Memory) pour effectuer des régressions et des classifications sur des données textuelles, ainsi que sur des données d'images et de séries temporelles. Les applications et les tracés vous permettent de visualiser des activations, modifier des architectures réseau et surveiller l'apprentissage.

Pour les petits jeux d'apprentissage, vous pouvez effectuer un apprentissage par transfert à l'aide de modèles pré-entraînés de réseau profond (SqueezeNet, Inception-v3, ResNet-101, GoogLeNet, VGG-19, etc.) et de modèles importés à partir de TensorFlow™-Keras et Caffe.

Pour accélérer le processus d'apprentissage sur les jeux de données volumineux, vous pouvez distribuer les calculs et les données sur des GPU et des processeurs multicœurs sur un PC (grâce à la Parallel Computing Toolbox™), ou étendre votre utilisation à des clusters et des clouds, tels que les instances GPU Amazon EC2® P2, P3 et G3 (à l'aide de MATLAB Distributed Computing Server™).

Réseaux et architectures

La Deep Learning Toolbox vous permet d'entraîner des réseaux de Deep Learning pour la classification, la régression et l'apprentissage de caractéristiques sur des données textuelles, ainsi que des données d'image et de séries temporelles.

Réseaux de neurones à convolution, ou CNN

Apprenez des motifs dans des images afin de reconnaître des objets, des visages et des scènes. Créez et entraînez des réseaux de neurones à convolution (CNN) pour effectuer des opérations d'extraction de caractéristiques et de reconnaissance d'images.

Réseaux LSTM (Long Short-Term Memory)

Apprenez les dépendances long-terme dans des données séquentielles, comme par exemple les données de signal, d'audio, de texte et de série temporelle. Créez et entraînez des réseaux LSTM (Long Short-Term Memory) pour effectuer des opérations de classification et de régression. 

Utilisation des réseaux LSTM

Architectures réseau

Utilisez différentes structures de réseau telles que des architectures à séries, DAG (Directed Acyclic Graph) et récurrentes pour créer votre réseau de Deep Learning. Les architectures DAG proposent un plus grand nombre de topologies réseau, notamment celles à couches omises ou connectées en parallèle. 

Utilisation de différentes architectures réseau

Analyse et conception d'un réseau

Créez, modifiez, visualisez et analysez des réseaux de Deep Learning à l'aide d'applications interactives. 

Conception de réseaux de Deep Learning

Créez un réseau profond à partir de zéro à l'aide de l'application Deep Network Designer. Importez un modèle pré-entraîné, visualisez la structure du réseau, modifiez les couches et réglez les paramètres. 

Analyse de réseaux de Deep Learning

Analysez votre architecture réseau afin de détecter et déboguer les erreurs, les avertissements et les problèmes de compatibilité avant la phase d'apprentissage. Visualisez la topologie apprentissage du réseau et consultez des détails tels que les paramètres et activations entraînables.

Analyse de l'architecture d'un réseau de Deep Learning

Apprentissage par transfert et modèles pré-entraînés

Importez des modèles pré-entraînés dans MATLAB à des fins d'inférence. 

Apprentissage par transfert

L'apprentissage par transfert est couramment utilisé dans les applications de Deep Learning. Accédez à un réseau pré-entraîné et utilisez-le comme point de départ pour apprendre une nouvelle tâche et transférer rapidement les caractéristiques apprises à une nouvelle tâche en utilisant un plus petit nombre d'images d'apprentissage.

Modèles pré-entraînés

Accédez aux modèles les plus récents issus de la recherche à l'aide d'une seule ligne de code. Importez des modèles pré-entraînés tels qu'AlexNet, GoogLeNet, VGG-16, VGG-19, ResNet-101, Inception-v3 et SqueezeNet. Consultez la section Modèles pré-entraînés pour obtenir la liste complète des modèles disponibles.

Analyse de modèles de réseau de neurones profond

Visualisation

Visualisez les topologies du réseau, la progression de l'apprentissage et les activations des caractéristiques apprises dans un réseau de Deep Learning.

Visualisation d'un réseau

Visualisez la topologie d'un réseau, avec ses couches et ses connexions. Utilisez la fonction analyzeNetwork pour analyser l'architecture du réseau de façon interactive.
 

Visualisation de l'architecture d'un réseau Deep Learning

Progression de l'apprentissage

Consultez la progression de l'apprentissage à chaque itération à l'aide du tracé de différentes métriques. Affichez la comparaison entre les métriques de validation et les métriques d'apprentissage pour déterminer visuellement si un surajustement a lieu au niveau du réseau.

Surveillance de l'avancement de l'apprentissage de votre modèle

Activations d'un réseau

Extrayez les activations correspondant à une couche, visualisez les caractéristiques apprises et entraînez un classificateur de Machine Learning à l'aide des activations. Utilisez la fonction deepDreamImage pour comprendre et diagnostiquer le comportement d'un réseau en synthétisant les images qui activent fortement les couches du réseau et en mettant en évidence les caractéristiques apprises.

Visualisation des activations

Interopérabilité entre différents environnements

Bénéficiez d'une interopérabilité avec différents environnements de Deep Learning à partir de MATLAB.

Conversion ONNX

Importez et exportez des modèles ONNX dans MATLAB® pour assurer l'interopérabilité avec d'autres environnement de Deep Learning. ONNX permet d'entraîner des modèles dans un environnement et de les transférer dans un autre à des fins d'inférence.

Interopérabilité avec différents environnements de Deep Learning

Fonctionnalité d'importation Tensorflow-Keras

Importez des modèles à partir de TensorFlow-Keras dans MATLAB à des fins d'inférence et d'apprentissage par transfert à l'aide de la fonction importKerasNetwork

Fonctionnalité d'importation Caffe

Importez des modèles à partir de Caffe Model Zoo dans MATLAB à des fins d'inférence et d'apprentissage par transfert à l'aide de la fonction importCaffeNetwork.

Importation de modèles à partir de Caffe Model Zoo dans MATLAB

Accélération de l'apprentissage

Accélérez l'apprentissage du Deep Learning à l'aide de GPU, d'un Cloud et de calculs distribués.

Accélération GPU

Accélérez l'apprentissage et les inférences du Deep Learning à l'aide des GPU NVIDIA® haute performance. Vous pouvez effectuer l'apprentissage sur une station de travail à GPU unique ou le déployer sur plusieurs GPU à l'aide de systèmes DGX dans des datacenters ou sur le Cloud. Vous pouvez utiliser MATLAB avec la Parallel Computing Toolbox et la plupart des GPU NVIDIA compatibles CUDA® dotés d'une capacité de calcul 3.0 ou supérieure

Accélération à l'aide de GPU

Accélération Cloud

Accélérez l'apprentissage du Deep Learning à l'aide d'instances dans le Cloud. Pour obtenir les meilleurs résultats, utilisez des instances GPU haute performance. 

Intégration de la Parallel Computing Toolbox et de MATLAB Parallel Server

Augmentation de la puissance du Deep Learning en parallèle et dans le Cloud

Génération et déploiement de code

Déployez des réseaux entraînés sur des systèmes embarqués ou intégrez-les dans un vaste éventail d'environnements de production.

Génération de code

Avec GPU Coder™, générez du code CUDA optimisé à partir de code MATLAB pour le Deep Learning, la vision embarquée et les systèmes autonomes. Générez du code C/C++ à l'aide de MATLAB Coder™ pour déployer des réseaux de Deep Learning sur des processeurs Intel® Xeon® et ARM® Cortex®-A

Support de MATLAB Compiler

MATLAB Compiler™ et MATLAB Compiler SDK™ vous permettent de déployer des réseaux entraînés en tant que bibliothèques partagées C/C++, assemblages Microsoft® .NET, classes Java® et packages Python® à partir de programmes MATLAB. Vous pouvez également entraîner un modèle de réseau peu profond dans l'application ou le composant déployé.

Partage de programmes MATLAB autonomes à l'aide de MATLAB Compiler

Réseaux de neurones peu profonds

Utilisez des réseaux de neurones avec différentes architectures de réseaux de neurones peu profonds supervisés et non supervisés.

Réseaux supervisés

Entraînez des réseaux de neurones peu profonds supervisés pour modéliser et contrôler des systèmes dynamiques, classifier des données bruitées et prévoir des événements futurs. 

Réseaux de neurones peu profonds

Réseaux non supervisés

Détectez les relations entre des données et définissez automatiquement des modèles de classification en laissant le réseau peu profond s'ajuster continuellement aux nouvelles entrées. Utilisez des réseaux non supervisés auto-organisés, des couches cachées et des cartes auto-organisatrices. 

Cartes auto-organisatrices

Auto-encodeurs empilés

Effectuez une transformation de caractéristiques non supervisée en extrayant des caractéristiques de faible dimension à partir de votre jeu de données à l'aide d'auto-encodeurs. Vous pouvez également utiliser des auto-encodeurs empilés à des fins d'apprentissage supervisé en entraînant et empilant plusieurs encodeurs.

Auto-encodeurs empilés

Nouveautés

Données de volume 3D

Entraînez des réseaux de Deep Learning sur des données d’images 3D

Deep Network Designer

Créez des réseaux pour les applications de computer vision, de traitement du signal et de texte, et générez du code MATLAB à partir de l’application

Réseaux récurrents

Associez des couches à convolution et des couches LSTM pour la classification de vidéos et la reconnaissance de gestes

Support ONNX

Utilisez ONNX avec les réseaux LSTM et les modèles de Computer Vision Toolbox

Couches de Deep Learning

Créez des couches personnalisées avec plusieurs entrées ou plusieurs sorties, des couches de convolution groupées et par canal, et des couches d’activation tanh et ELU.

Consultez les notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.

MATLAB pour le Deep Learning

Concevez, développez et visualisez des réseaux de Deep Learning

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Contactez Shounak Mitra, expert technique de Deep Learning Toolbox

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