Theano - Instalação

Theano pode ser instalado em Windows, MacOS e Linux. A instalação em todos os casos é trivial. Antes de instalar o Theano, você deve instalar suas dependências. A seguir está a lista de dependências -

Python
NumPy - Obrigatório
SciPy - Obrigatório apenas para Sparse Matrix e funções especiais
BLAS - Fornece blocos de construção padrão para realizar operações básicas de vetor e matriz

Os pacotes opcionais que você pode escolher para instalar dependendo de suas necessidades são -

nariz: para executar a suíte de testes de Theano
Sphinx - Para documentação de construção
Graphiz e pydot - para lidar com gráficos e imagens
Drivers NVIDIA CUDA - necessários para geração / execução de código de GPU
libgpuarray - Obrigatório para geração de código GPU / CPU em dispositivos CUDA e OpenCL

Discutiremos as etapas para instalar o Theano no MacOS.

Instalação MacOS

Para instalar o Theano e suas dependências, você usa pipna linha de comando da seguinte maneira. Essas são as dependências mínimas de que precisaremos neste tutorial.

$ pip install Theano
$ pip install numpy
$ pip install scipy
$ pip install pydot

Você também precisa instalar a ferramenta de desenvolvedor de linha de comando OSx usando o seguinte comando -

$ xcode-select --install

Você verá a seguinte tela. Clique noInstall botão para instalar a ferramenta.

Na instalação bem-sucedida, você verá a mensagem de sucesso no console.

Testando a instalação

Após a instalação ser concluída com sucesso, abra um novo bloco de notas no Anaconda Jupyter. Na célula de código, insira o seguinte script Python -

Exemplo

import theano
from theano import tensor
a = tensor.dscalar()
b = tensor.dscalar()
c = a + b
f = theano.function([a,b], c)
d = f(1.5, 2.5)
print (d)

Resultado

Execute o script e você verá a seguinte saída -

4.0

A captura de tela da execução é mostrada abaixo para sua referência rápida -

Se você obtiver o resultado acima, a instalação do Theano foi bem-sucedida. Caso contrário, siga as instruções de depuração na página de download do Theano para corrigir os problemas.

O que é Theano?

Agora que você instalou o Theano com sucesso, vamos primeiro tentar entender o que é Theano? Theano é uma biblioteca Python. Ele permite definir, otimizar e avaliar expressões matemáticas, especialmente aquelas que são usadas no desenvolvimento de Modelos de Aprendizado de Máquina. O próprio Theano não contém nenhum modelo de ML pré-definido; apenas facilita seu desenvolvimento. É especialmente útil ao lidar com matrizes multidimensionais. Ele se integra perfeitamente ao NumPy, que é um pacote fundamental e amplamente usado para cálculos científicos em Python.

Theano facilita a definição de expressões matemáticas usadas no desenvolvimento de ML. Essas expressões geralmente envolvem aritmética de matriz, diferenciação, computação de gradiente e assim por diante.

Theano primeiro constrói todo o Grafo Computacional para o seu modelo. Em seguida, ele o compila em um código altamente eficiente, aplicando várias técnicas de otimização no gráfico. O código compilado é injetado no tempo de execução Theano por uma operação especial chamadafunctiondisponível em Theano. Nós executamos issofunctionrepetidamente para treinar uma rede neural. O tempo de treinamento é substancialmente reduzido em comparação ao uso de codificação Python pura ou mesmo uma implementação C completa.

Devemos agora entender o processo de desenvolvimento de Theano. Vamos começar explicando como definir uma expressão matemática em Theano.