SKC5053 · 深度学习专业课

深度学习 · 从原理到工业级实战

9 章系统讲解 + 7 大实验 · CNN / RNN / Transformer / GAN 全覆盖 · 54 学时从零搭建 AI 工程师能力

9 章节
7 实验
54 学时
3 学分
A10 云端 GPU

📚 9 大章节

总计 24 学时 · 理论 8 + 核心 12 + 前沿 4 · 贯穿 16 周

1
第 1 章
AI 概述与数学基础
AI 发展史 4 大浪潮 · 数学基础(线性代数 / 微积分 / 概率)
理论 ★☆☆☆☆ 2 学时
2
第 2 章
全连接神经网络(MLP)
感知机 · 反向传播 · 激活函数 · 优化器(SGD / Adam)
理论 ★★☆☆☆ 2 学时
3
第 3 章
CNN 卷积神经网络
卷积层 · 池化 · 经典架构(LeNet / AlexNet / VGG)
核心 ★★★☆☆ 3 学时
4
第 4 章
ResNet 与现代 CNN
残差连接 · 深度网络训练 · ResNet-18 / 50 / 101
重点 ★★★★☆ 3 学时
5
第 5 章
RNN / LSTM 时序建模
循环神经网络 · 长短期记忆 · 序列数据处理
理论 ★★★☆☆ 3 学时
6
第 6 章
Transformer 注意力机制
Self-Attention · Multi-Head · Positional Encoding
核心 ★★★★☆ 3 学时
7
第 7 章
BERT / GPT 预训练大模型
BERT 双向注意力 · GPT 自回归 · 微调实战
前沿 ★★★★★ 3 学时
8
第 8 章
生成模型(GAN / VAE / 扩散)
DCGAN · Stable Diffusion · 图像生成原理
前沿 ★★★★★ 3 学时
9
第 9 章
迁移学习与工程化部署
预训练 + 微调 · 边缘部署(Jetson / 树莓派)· ONNX
实战 ★★★★☆ 2 学时

🧪 7 大实验(验证性 → 综合性 → 设计性)

每集实验配云端 Ubuntu + A10 GPU + Jupyter Notebook

实验 1 · PyTorch 张量与自动微分
2 学时
张量创建 / 索引 / 广播 · 自动微分原理 · GPU 加速对比
🔥 难点:理解 autograd 计算图 · GPU 内存管理
实验 2 · MLP 手写数字识别
2 学时
手写反向传播算法 · MNIST 数据集 · 训练可视化
🔥 难点:手写反向传播(不调包)· 激活函数选择
实验 3 · CNN 图像分类
4 学时
LeNet → AlexNet → ResNet 三代经典 · CIFAR-10 精度对比 · 数据增强
🔥 难点:ResNet 残差连接设计 · 训练稳定性
实验 4 · YOLOv8 + U-Net 工业级检测
4 学时
YOLOv8 目标检测 · U-Net 语义分割 · mAP 76%+ 调参实战
🔥 难点:工业级 mAP 调参 · 数据不平衡处理
实验 5 · LSTM 情感分析
4 学时
LSTM 时序建模 · IMDB 影评数据集 · 情感二分类
🔥 难点:padding / mask / tokenize 三大坑
实验 6 · BERT 微调
6 学时
BERT-base-uncased 微调 · IMDB 准确率 92.7% · 注意力可视化
🔥 难点:理解注意力机制 · 1.1 亿参数微调
实验 7 · DCGAN + 迁移学习(毕设)
12 学时
DCGAN 图像生成 · 迁移学习 · 论文级研究
🔥 难点:对抗训练稳定性 · 研究级挑战
7 实验 · 学时 + 难度 + GPU 配置 三维度可视化 验证性 · 4 学时 综合性 · 12 学时 设计性 · 18 学时 L1 张量 · 2h · CPU/GPU 通用 L2 MLP · 2h · MNIST 98% L3 CNN · 4h · RTX 3060+ L4 YOLOv8 · 4h · 树莓派 + 4090 L5 LSTM · 4h · CPU 可跑 L6 BERT · 6h · A10 24GB L7 DCGAN+迁移 · 12h · A10 · 毕设 总学时 34h · 验证 4h + 综合 12h + 设计 18h · 7 大实验全开源

图 E-总览 · 7 实验三档分级可视化(绿=验证 · 黄=综合 · 红=设计/毕设)

🔌 配套 API 接口(Vercel Serverless)

6 个 RESTful API · 全球边缘 CDN 部署 · 冷启动 < 50ms · 日调用量 10 万+

Vercel Serverless API 调用流程图 客户端 浏览器 / App fetch('/api/...') Edge CDN 全球 100+ 节点 延迟 < 30ms Serverless Function Node.js 18 · Vercel 冷启动 < 50ms 数据源 课程 JSON + GitHub 资产 · 视频 · PPT JSON 响应 Content-Type: application/json 缓存 1h · stale-while-revalidate ↑ 响应缓存(边缘层 · 避免反复回源)

图 API-1 · Vercel Serverless API 调用全链路(客户端 → CDN → Function → 数据源)

GET /api/dl-course
返回 9 章节 + 7 实验完整课程数据(JSON)· 含学时 · 学分 · 难点标签
{ id: "skc5053", chapters: 9, experiments: 7, hours: 24 }
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返回 9 章详情(章节名 / 时长 / 核心概念 / 推荐资料)
[{id:1, name:"AI概述", hours:2}, ...]
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返回 7 实验详情(实验名 / 学时 / 难度 / GPU 配置)
[{id:1, tier:"验证", gpu:"T4"}, ...]
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返回学生实战项目集(医疗 / 自动驾驶 / 电商客服 3 大场景)
[{scene:"医疗", stack:"U-Net"}, ...]
GET /api/dl-course/videos
返回 3 集抖音短视频链接(EP1/2/3 · 60s · 带字幕)
[{ep:"EP1", url:"...", dur:52.4}, ...]
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返回 18 页 PPT 下载链接(紫色 AI 科技风 · 可商用)
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18 页 · 紫色 AI 科技风 · 9 章节全景 · 7 大实验分布

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实验代码库

7 大实验完整 Notebook · GitHub 开源 · 含数据集

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📖

核心论文清单

ResNet / Transformer / BERT / GAN / Stable Diffusion 9 篇精读

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🛠️

工具栈文档

PyTorch + CUDA + Jupyter + W&B 完整环境配置指南

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📊

数据集清单

MNIST / CIFAR-10 / IMDB + 自采葡萄叶片数据集

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🎯

4 大实战项目

医疗/自动驾驶/电商客服/AIGC 4 大毕设级项目

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🛤️ 推荐学习路径

16 周 · 4 阶段 · 5 个里程碑作业 · 1 个毕设

4 阶段 · 16 周学习时间轴 阶段 1 · 理论筑基 第 1-2 章 · 实验 L1-L2 周 1-2 · MNIST 98% 阶段 2 · 深度模型 第 3-4 章 · CNN/ResNet 周 3-5 · CIFAR-10 93% 阶段 3 · 序列建模 第 5-6 章 · LSTM/Transformer 周 6-10 · IMDB 89% 阶段 4 · 前沿 第 7-9 章 · 大模型 周 11-16 · 毕设 里程碑 R1-R2 数学 + MNIST 里程碑 R3-R4 CNN + ResNet 里程碑 R5-R7 LSTM + BERT 里程碑 R8-R10 + 毕设 部署 + 论文

图 P-1 · 4 阶段学习路径时间轴(绿色→蓝色→黄色→红色 · 难度递进)

📚

第 1 阶段(1-2 周)

理论筑基:第 1-2 章
实验 L1-L2

✓ MNIST 98%

🧠

第 2 阶段(2-3 周)

深度模型:第 3-4 章
实验 L3 CNN

✓ CIFAR-10 93%

🔄

第 3 阶段(3-4 周)

序列建模:第 5-6 章
实验 L4-L5

✓ IMDB 89%

🚀

第 4 阶段(4-6 周)

大模型 + 生成:第 7-9 章
实验 L6-L7 + 毕设

✓ BERT 92% + DCGAN

🎓 与国际课程对标

多维对比 · 本课程在 4 维度领先 · 6 维度持平

课程能力雷达图 · 10 维度对比 理论深度 代码实战 工业部署 CV 覆盖 NLP 覆盖 前沿追踪 中文资料 云端 GPU 本课程 (领先) 吴恩达 CS231n

图 C-1 · 课程能力雷达图(8 维度对比 · 紫色实线 = 本课程 · 面积更大 = 覆盖更广)

📘 Coursera · 吴恩达 Deep Learning

理论深度 + 数学推导

理论 92% · 实战 65% · 部署 30%

✅ 我们补:工业级实战 + A10 云端 GPU

📗 fast.ai · Practical DL

代码优先 + 自顶向下

理论 50% · 实战 90% · 部署 45%

✅ 我们补:BERT/GPT/扩散模型前沿

📙 CS231n · 李飞飞

计算机视觉经典

CV 95% · NLP 10% · 部署 30%

✅ 我们补:NLP + 多模态完整闭环

📚 9 章深度学习笔记

每章核心要点 + 关键公式 + 学习路径

第 1 章 · AI 概述与数学基础

核心要点:AI 四大浪潮(符号主义→统计学习→深度学习→大模型时代);数学三大基石(线性代数、微积分、概率论)。

关键公式:矩阵乘法 $A \cdot B$、梯度 $ abla f$、贝叶斯 $P(A|B) = \frac{P(B|A)P(A)}{P(B)}$

学习路径:吴恩达 ML 课程 → 周志华《机器学习》→ 复现经典算法

1956 符号主义 达特茅斯会议 1990 统计学习 SVM / 随机森林 2012 深度学习 AlexNet ImageNet 2017+ 大模型时代 Transformer / GPT / LLM

图 1-1 · AI 发展四大浪潮时间线

📝 PyTorch 矩阵运算与自动微分最小示例
import torch
x = torch.tensor([[1.0, 2.0], [3.0, 4.0]], requires_grad=True)
y = (x ** 2).sum() # y = x1² + x2² + x3² + x4²
y.backward() # 自动求导:∂y/∂x = 2x
print(x.grad) # tensor([[2., 4.], [6., 8.]])
📅 学习节奏 · 第 1 周 6 学时(理论 4 + 习题 2)→ 第 2 周提交 R1 数学基础作业

第 2 章 · 全连接神经网络(MLP)

核心要点:感知机→MLP→反向传播算法(链式法则);激活函数对比(Sigmoid/ReLU/Tanh);优化器演进(SGD→Adam)。

关键公式:前向 $y = \sigma(Wx + b)$;反向 $\frac{\partial L}{\partial W} = \frac{\partial L}{\partial y} \cdot \frac{\partial y}{\partial W}$

学习路径:手写 MLP → 调参对比 → MNIST 98%

MLP 三层架构 + 反向传播数据流 输入层 (784) 隐藏层 (128) 隐藏层 (64) 输出层 (10) → 前向传播 (Forward) ← 反向传播 (Backward) W₁ W₂ W₃ b₁ b₂ b₃

图 2-1 · MLP 架构(784→128→64→10)+ 双向数据流

📝 MLP 手写实现(PyTorch nn.Module)
class MLP(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.net = torch.nn.Sequential(
            torch.nn.Linear(784, 128), torch.nn.ReLU(),
            torch.nn.Linear(128, 64), torch.nn.ReLU(),
            torch.nn.Linear(64, 10)
        )
    def forward(self, x):
        return self.net(x.view(-1, 784))
📅 学习节奏 · 第 3-4 周 12 学时 → 第 4 周末完成 实验 2 MNIST ≥ 97%

第 3 章 · CNN 卷积神经网络

核心要点:卷积操作(局部连接+权值共享);池化层(最大/平均);经典架构演进(LeNet→AlexNet→VGG→GoogLeNet→ResNet)。

关键公式:卷积 $(f * g)[i,j] = \sum_{m,n} f[m,n] g[i-m, j-n]$;感受野

学习路径:CS231n → 复现 ResNet → 迁移学习

卷积运算:输入 5×5 + 3×3 卷积核 = 输出 3×3 特征图 输入 (5×5) 1 2 3 0 1 0 1 2 1 0 0 2 3 1 0 1 1 0 1 2 1 2 1 3 1 卷积核 (3×3) 1 0 1 0 1 0 1 0 1 × 输出 (3×3) 8 10 6 9 11 5 7 8 6 关键参数 • 步长 stride = 1 • 填充 padding = 0 • 输出尺寸: ⌊(5-3)/1⌋+1 = 3 • 权值共享:1 个核扫整张图 • 局部连接:每输出仅连 9 输入

图 3-1 · 卷积运算示意(局部连接 + 权值共享两个核心特性)

📝 CNN 最小实现(CIFAR-10 分类)
class CNN(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.conv1 = torch.nn.Conv2d(3, 32, 3, padding=1) # 32×32×32
        self.pool = torch.nn.MaxPool2d(2, 2)         # 32→16→8→4
        self.conv2 = torch.nn.Conv2d(32, 64, 3, padding=1)
        self.fc = torch.nn.Linear(64 * 8 * 8, 10)
📅 学习节奏 · 第 5-6 周 12 学时 → 实验 3 CIFAR-10 ≥ 93%

第 4 章 · ResNet 与现代 CNN

核心要点:残差连接 $F(x) + x$ 解决梯度消失;BatchNorm 加速收敛;ResNet-18/50/101 对比;EfficientNet 复合缩放。

关键公式:$y = F(x, \{W_i\}) + x$;梯度 $\frac{\partial}{\partial x} = 1 + \frac{\partial F}{\partial x}$

学习路径:阅读 ResNet 论文 → 实现 50 层 → 迁移到 CIFAR-10

ResNet 残差块 · y = F(x) + x 解决梯度消失 x Conv 3×3 Conv 3×3 F(x) 残差映射 + Shortcut(恒等映射) y 核心公式 y = F(x, {Wᵢ}) + x ∂L/∂x = 1 + ∂F/∂x → 梯度永远 ≥ 1 ResNet-50: 25.6M 参数 ImageNet Top-5: 92.1%

图 4-1 · 残差块结构(红色虚线 = 跳跃连接 · 解决深度网络梯度消失)

📝 ResNet 残差块实现
class ResidualBlock(torch.nn.Module):
    def __init__(self, in_c, out_c, stride=1):
        super().__init__()
        self.conv = torch.nn.Sequential(
            torch.nn.Conv2d(in_c, out_c, 3, stride, 1),
            torch.nn.BatchNorm2d(out_c), torch.nn.ReLU(),
            torch.nn.Conv2d(out_c, out_c, 3, 1, 1),
            torch.nn.BatchNorm2d(out_c)
        )
        self.shortcut = torch.nn.Sequential() # x 恒等映射
    def forward(self, x):
        return torch.nn.functional.relu(self.conv(x) + self.shortcut(x))
📅 学习节奏 · 第 7 周 6 学时 → 复现 ResNet-18/50 → ImageNet 子集 ≥ 85%

第 5 章 · RNN / LSTM 时序建模

核心要点:循环神经网络(序列建模);LSTM 三门控(遗忘/输入/输出)解决长期依赖;GRU 简化版;双向 RNN。

关键公式:$f_t = \sigma(W_f \cdot [h_{t-1}, x_t] + b_f)$

学习路径:手写 RNN → LSTM → 情感分析

LSTM 三门控结构 · 解决 RNN 长期依赖 t-2 → t-1 → t → t+1 → t+2 C 细胞状态(长记忆) t-1 f i o t (当前) fₜ iₜ oₜ t+1 三门控说明 遗忘门 f: 决定丢弃什么 输入门 i: 决定存储什么 输出门 o: 决定输出什么 Cₜ = fₜ ⊙ Cₜ₋₁ + iₜ ⊙ C̃ₜ xₜ hₜ

图 5-1 · LSTM 时间展开图 · 三门控 × 水平细胞状态(长记忆通道)

📝 LSTM 情感分类器(IMDB)
class LSTMClassifier(torch.nn.Module):
    def __init__(self, vocab_size, embed_dim=128, hidden=128):
        super().__init__()
        self.embed = torch.nn.Embedding(vocab_size, embed_dim)
        self.lstm = torch.nn.LSTM(embed_dim, hidden, batch_first=True)
        self.fc = torch.nn.Linear(hidden, 2)
    def forward(self, x):
        _, (h, _) = self.lstm(self.embed(x))
        return self.fc(h.squeeze(0))
📅 学习节奏 · 第 8-9 周 12 学时 → 实验 5 IMDB ≥ 89%

第 6 章 · Transformer 注意力机制

核心要点:Self-Attention(QKV 三矩阵);Multi-Head(多视角并行);Positional Encoding(位置信息);LayerNorm。

关键公式:$\text{Attention}(Q,K,V) = \text{softmax}(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}})V$

学习路径:Attention Is All You Need 精读 → 实现 Self-Attention → 多头

Self-Attention 流程 · Q·Kᵀ → Softmax → ⊗V → 输出 Token 1 Token 2 Token 3 输入 X Q K V 线性层 Q × Kᵀ 相似度矩阵 ÷ √dₖ → Softmax 归一化 注意力权重 × V 加权求和 → Attention (Q,K,V) 输出特征 Attention(Q,K,V) = softmax(QKᵀ/√dₖ)V √dₖ 缩放防梯度消失 · 多头 h=8 并行捕获不同子空间

图 6-1 · Self-Attention 计算图(Q/K/V 三矩阵 → 相似度 → 权重 → 加权求和)

📝 Multi-Head Attention 核心
class MultiHeadAttention(torch.nn.Module):
    def __init__(self, d_model, n_head=8):
        super().__init__()
        self.n_head = n_head
        self.qkv = torch.nn.Linear(d_model, d_model * 3)
        self.proj = torch.nn.Linear(d_model, d_model)
    def forward(self, x):
        B, N, C = x.shape
        qkv = self.qkv(x).reshape(B, N, 3, self.n_head, C // self.n_head)
        q, k, v = qkv.permute(2, 0, 3, 1, 4)
        attn = (q @ k.transpose(-2, -1)) * (C ** -0.5)
        attn = attn.softmax(dim=-1) @ v
        return self.proj(attn.transpose(1, 2).reshape(B, N, C))
📅 学习节奏 · 第 10-11 周 12 学时 → 精读论文 + 手写 Self-Attention → R5 复现报告

第 7 章 · BERT / GPT 预训练大模型

核心要点:BERT 双向 MLM(掩码语言模型);GPT 单向自回归;下游任务微调;HuggingFace Transformers 实战。

关键公式:$L_{MLM} = -\sum_{masked} \log P(x_i | x_{\text{context}})$

学习路径:BERT 论文 → HuggingFace 微调 → IMDB 92%

BERT vs GPT · 双向 MLM vs 单向自回归 BERT(双向编码) [CLS] 猫 [MASK] 沙发 [SEP] 预测 [MASK] = "在" MLM 损失 + NSP 3.4亿参数 · 12/24层 GPT(单向自回归) 猫 在 ? ? ? ▶ 预测下一个 token 自回归 · 因果 LM GPT-4: 1.8万亿参数

图 7-1 · BERT vs GPT 对比(黄色 = 待预测 · 双向 vs 单向注意力方向)

📝 HuggingFace BERT 微调(10 行搞定)
from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForSequenceClassification
tok = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-uncased")
model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("bert-base-uncased", num_labels=2)
# Trainer API 一键微调
from transformers import Trainer, TrainingArguments
trainer = Trainer(model=model, args=TrainingArguments(
    output_dir="./out", num_train_epochs=3, per_device_train_batch_size=16
), train_dataset=train_ds, eval_dataset=eval_ds)
trainer.train() # IMDB ≥ 92%
📅 学习节奏 · 第 12-13 周 12 学时 → 实验 6 IMDB ≥ 92%

第 8 章 · 生成模型(GAN / VAE / 扩散)

核心要点:GAN 对抗训练(生成器 vs 判别器);VAE 变分自编码器(隐空间);Stable Diffusion 潜在扩散模型。

关键公式:$\min_G \max_D V(D,G) = \mathbb{E}[\log D(x)] + \mathbb{E}[\log(1-D(G(z)))]$

学习路径:手写 DCGAN → 调参生成人脸 → 扩散模型

三大生成模型:GAN 对抗 / VAE 变分 / Diffusion 扩散 GAN 真实数据 噪声 z G 生成器 D 判别器 对抗训练 minG maxD V VAE x 编码器 μ,σ 隐空间 解码器 x' 变分下界 ELBO 重建 + KL 散度 Diffusion x₀ xₜ 清晰 纯噪声 前向:逐步加噪 T 步 反向:U-Net 预测噪声 Stable Diffusion = 潜在扩散 FID ≤ 7 (当前 SOTA)

图 8-1 · 三大生成模型架构对比(GAN 对抗 / VAE 变分推断 / Diffusion 扩散去噪)

📝 DCGAN 最小实现(生成手写数字)
class Generator(torch.nn.Module):
    def __init__(self, z_dim=100):
        super().__init__()
        self.net = torch.nn.Sequential(
            torch.nn.ConvTranspose2d(z_dim, 128, 4, 1, 0), torch.nn.BatchNorm2d(128), torch.nn.ReLU(),
            torch.nn.ConvTranspose2d(128, 64, 4, 2, 1), torch.nn.BatchNorm2d(64), torch.nn.ReLU(),
            torch.nn.ConvTranspose2d(64, 1, 4, 2, 1), torch.nn.Tanh()
        )
📅 学习节奏 · 第 14-15 周 12 学时 → 实验 7 DCGAN FID ≤ 50

第 9 章 · 迁移学习与工程化部署

核心要点:预训练 + 微调范式;边缘部署(Jetson Nano / 树莓派);模型压缩(量化/剪枝/蒸馏);ONNX + TensorRT 加速。

关键公式:$\text{size}_{INT8} = \frac{\text{size}_{FP32}}{4}$

学习路径:预训练模型 → 微调 → ONNX 导出 → 树莓派部署

深度学习模型部署流水线 · 训练 → 压缩 → 加速 → 边缘 ① 训练 PyTorch .pt · 350MB RTX 4090 · 数小时 ② 压缩 量化/剪枝/蒸馏 FP32 → INT8 体积 ↓4x · 速度 ↑2-4x ③ 转换 ONNX / TorchScript 跨框架兼容 后端解耦 ④ 加速 TensorRT / OpenVINO GPU/CPU/NPU 延迟 ↓5-10x ⑤ 边缘设备 树莓派 4B · 8GB Jetson Nano/Orin RK3588 国产 NPU 边缘推理指标 YOLOv8s: 320 → 80MB 延迟: 45ms → 12ms

图 9-1 · 工业级部署 5 步流水线(训练→压缩→转换→加速→边缘落地)

📝 ONNX 导出 + INT8 量化(YOLOv8 工业部署)
from ultralytics import YOLO
model = YOLO("yolov8s.pt")
model.export(format="onnx", imgsz=640, half=True)   # FP16 · 87MB
# TensorRT 加速(NVIDIA GPU)
model.export(format="engine", imgsz=640, int8=True) # INT8 · 22MB
# 树莓派 OpenVINO
mo --input_model yolov8s.onnx --data_type FP16
📅 学习节奏 · 第 16 周 6 学时 → 预训练 YOLOv8 → 树莓派 5 部署 → R10 毕设

📖 推荐学习书籍(10 本经典)

教学使用 · 可商用 · 保留原作者署名

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Deep Learning

深度学习(花书)

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AI 圣经 · 数学严谨 · 理论首选

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3 大实验 · 工业级实战 · 紫色 AI 科技风

9 章 + 7 实验

EP1 · 选课前必看

SKC5053 到底有多硬核 · 52.4s

9 章 + 7 实验
入门 L1-L2 综合 L3-L5 设计 L6-L7

EP2 · 难度地图

7 大实验一张图看懂 · 55.8s

3 色分级
医疗 自动驾驶 电商

EP3 · 工业项目

3 节课搞定 3 个工业项目 · 60.5s

医疗/自动驾驶/电商

💼 7 大实验详细卡片

每个实验配数据集 + 评估指标 + 部署建议

实验 1 · PyTorch 张量与自动微分

⭐ 入门
📊 数据集
内置 torch.randn 演示
📈 指标
GPU 加速比 ≥ 50x
💻 代码
PyTorch + autograd
🚀 部署
本地 Jupyter 即可
CPU vs GPU 矩阵乘法加速对比 矩阵维度 N 耗时 (s) 2.1s 8.5s 32s 0.04s 0.18s 0.62s CPU GPU (RTX 4090)

图 E1-1 · GPU 加速实测:4096×4094 矩阵乘法 CPU 32s → GPU 0.62s(51x 加速)

实验 2 · MLP 手写数字识别

⭐ 入门
📊 数据集
MNIST 7 万张
📈 指标
准确率 ≥ 97%
💻 代码
手写反向传播
🚀 部署
CPU/GPU 通用
MNIST MLP 训练曲线 · 10 epochs Epoch Loss / Acc Loss Acc epoch 2: 92% 98.3% ✓ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

图 E2-1 · MLP 训练收敛曲线(Loss ↓ / Acc ↑ · 10 epochs 达到 98.3%)

实验 3 · CNN 图像分类

⭐⭐ 综合
📊 数据集
CIFAR-10 6 万张
📈 指标
准确率 ≥ 93%
💻 代码
ResNet-18/50
🚀 部署
RTX 3060+
CIFAR-10 · ResNet-18 混淆矩阵示意(验证集 93.2%) 飞机 汽车 鸟 猫 鹿 狗 青蛙 马 船 卡车 预测 评估指标 正确分类 (对角线) 误分类 (狗↔猫最多) 总体准确率: 93.2% Macro F1: 0.931 Top-3 Acc: 99.4%

图 E3-1 · CIFAR-10 混淆矩阵(猫/狗类最难区分 · 绿色对角线 = 正确率)

实验 4 · YOLOv8 + U-Net 检测

⭐⭐ 综合
📊 数据集
自采葡萄叶片 1 万张
📈 指标
mAP@0.5 ≥ 76%
💻 代码
Ultralytics + OpenCV
🚀 部署
树莓派 + RTX 4090
YOLOv8 葡萄叶片检测示意 + 训练 mAP 曲线 黑腐病 0.92 白粉病 0.87 健康 0.95 mAP@0.5 训练曲线 (100 epochs) 76.2% @ epoch 100 Epoch mAP

图 E4-1 · YOLOv8 葡萄叶片病害检测(3 类:黑腐病/白粉病/健康 · mAP@0.5=76.2%)

实验 5 · LSTM 情感分析

⭐⭐ 综合
📊 数据集
IMDB 5 万条
📈 指标
准确率 ≥ 89%
💻 代码
PyTorch LSTM
🚀 部署
CPU 可跑
IMDB 情感分析 · LSTM vs BERT 对比 89.4% LSTM (本章) 92.6% BERT-base (下章) 人类基准 95% 模型对比 LSTM: 1.6M 参数 BERT: 110M 参数 LSTM 优势:CPU 快 100x BERT 优势:精度 +3%

图 E5-1 · LSTM 与 BERT 情感分析对比(精度 vs 速度权衡)

实验 6 · BERT 微调

⭐⭐⭐ 设计
📊 数据集
IMDB 5 万条
📈 指标
准确率 ≥ 92%
💻 代码
HuggingFace Trainer
🚀 部署
A10 24GB
BERT 微调流程 · 预训练 → 微调 → 推理三阶段 ① 预训练 Wikipedia + 语料 3.3B tokens ② 微调 IMDB 5 万条 3 epochs · 45min ③ 推理 新文本 → 正/负 推理 12ms/条 batch_size=16 · lr=2e-5 · warmup=10% · 显存占用 18GB / A10 24GB

图 E6-1 · BERT 微调三阶段流程(预训练 → 任务微调 → 部署推理)

实验 7 · DCGAN + 迁移学习(毕设)

⭐⭐⭐⭐ 毕设
📊 数据集
CelebA + 自采
📈 指标
FID ≤ 50 + 论文
💻 代码
PyTorch DCGAN
🚀 部署
A10 24GB · 12 学时
DCGAN 人脸生成 · 训练 epoch 演化(FID 趋势) Epoch FID ↓ FID FID=320 FID=180 FID=48 ✓ epoch 0 epoch 50

图 E7-1 · DCGAN 生成质量随训练 epoch 演化(FID 320 → 48 · 已达毕设目标)

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