การประยุกต์ใช้การเรียนรู้เชิงลึกด้วย PyTorch (จากศูนย์ถึงความเชี่ยวชาญ)

📚 สรุปเนื้อหา

หลักสูตรนี้ให้การแนะนำอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับการเรียนรู้เชิงลึก (Deep Learning) โดยใช้ PyTorch ซึ่งเป็นเฟรมเวิร์กที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับงานวิจัยด้านการเรียนรู้ของเครื่อง ตั้งแต่พื้นฐานของเทนเซอร์ นักเรียนจะเดินทางผ่านกระบวนการงานวิเคราะห์ข้อมูลแบบครบวงจร งานด้านการมองเห็นของคอมพิวเตอร์ วิศวกรรมซอฟต์แวร์แบบโมดูลาร์ การเรียนรู้แบบถ่ายโอน และการนำไปใช้งานในระบบจริง เนื้อหาหลักสูตรนี้เน้น "เขียนโค้ดเป็นหลัก" โดยเน้นการประยุกต์ใช้และทดลองจริง เพื่อให้นักเรียนไม่เพียงแค่เข้าใจทฤษฎี แต่ยังสามารถสร้าง ปรับแต่ง และนำระบบการเรียนรู้เชิงลึกที่แข็งแรงไปใช้งานจริงได้

สรุปสั้น ๆ ของเป้าหมายหลักคือ ควรมีความเชี่ยวชาญในระบบนิเวศของ PyTorch ตั้งแต่พื้นฐานทางคณิตศาสตร์ จนถึงการประยุกต์ใช้งานด้านการมองเห็นของคอมพิวเตอร์ที่พร้อมใช้งานจริง

🎯 เป้าหมายการเรียนรู้

1. ดำเนินการทั้งกระบวนการงานวิเคราะห์ข้อมูลด้วย PyTorch ตั้งแต่การดำเนินการพื้นฐานของเทนเซอร์ ไปจนถึงการฝึกโมเดล การประเมินผล และการบันทึกสถานะโมเดล
2. ออกแบบและนำโมเดลการเรียนรู้เชิงลึกมาใช้งาน รวมถึงโครงสร้างเครือข่ายประสาทเทียม (ANNs) และเครือข่ายประสาทเชิงคอนโวลูชัน (CNNs) สำหรับงานจำแนกประเภทที่ซับซ้อนและงานด้านการมองเห็นของคอมพิวเตอร์
3. แปลงโค้ดทดลองกลายเป็นซอฟต์แวร์ที่พร้อมใช้งานจริงโดยใช้แนวทางวิศวกรรมมาตรฐานและโครงสร้างไดเรกทอรีที่เหมาะสม
4. ใช้เทคนิคขั้นสูง เช่น Transfer Learning และการติดตามการทดลองอย่างเป็นระบบ (ผ่าน TensorBoard) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ระดับแนวหน้าจากข้อมูลเฉพาะของตนเอง
5. จัดเตรียมและนำโมเดลที่ฝึกเสร็จแล้วไปใช้งานในแอปพลิเคชันเว็บแบบโต้ตอบ และใช้คุณสมบัติใหม่ๆ ใน PyTorch 2.0 เพื่อเร่งกระบวนการคำนวณ

---

🔹 บทที่ 1: พื้นฐานของ PyTorch

ภาพรวม: บทเรียนพื้นฐานนี้แนะนำเกี่ยวกับ PyTorch และโครงสร้างข้อมูลหลักของมัน คือ เทนเซอร์ เราจะเริ่มต้นด้วยการอธิบายว่าทำไม PyTorch ถึงเป็นเฟรมเวิร์กที่ได้รับความนิยมในงานวิจัยการเรียนรู้เชิงลึกสมัยใหม่ โดยเน้นกราฟการคำนวณแบบไดนามิก จุดสำคัญทางเทคนิคคือการควบคุมเทนเซอร์ให้คล่องแคล่ว นักเรียนจะได้เรียนรู้วิธีสร้างเทนเซอร์ตั้งแต่ค่าคงที่ 0 มิติ (สเกลาร์) ไปจนถึงเมทริกซ์หลายมิติ โดยใช้วิธีต่าง ๆ เช่น torch.zeros() และ torch.rand() ปฏิบัติการสำคัญที่ครอบคลุม ได้แก่ การดำเนินการแบบองค์ประกอบ (การบวก การคูณ) และการดำเนินการทางพีชคณิตเชิงเส้นเฉพาะเจาะจง เช่น การคูณเมทริกซ์ (torch.matmul) นอกจากนี้ยังครอบคลุมเทคนิคการจัดการโครงสร้าง เช่น การดัชนี (indexing) การตัดส่วน (slicing) การเปลี่ยนรูป (reshaping) ผ่าน .view() และ .reshape() รวมถึงการลดมิติที่ไม่จำเป็นผ่าน .squeeze() สุดท้ายเราจะเรียนรู้แนวคิดสำคัญในการใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ (CPU หรือ GPU) ผ่าน .to() เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการคำนวณที่เร่งความเร็วในบทเรียนถัดไป

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• อธิบายบทบาทของเทนเซอร์ในฐานะโครงสร้างข้อมูลพื้นฐานของการเรียนรู้เชิงลึกและใน PyTorch
• สร้างและตั้งค่าเทนเซอร์ใน PyTorch ที่มีมิติต่าง ๆ (สเกลาร์, เวกเตอร์, เมทริกซ์) โดยใช้วิธีที่มีอยู่ในตัว
• ดำเนินการคำนวณพื้นฐานกับเทนเซอร์ และการดำเนินการเฉพาะเจาะจง เช่น การคูณเมทริกซ์
• จัดการโครงสร้างเทนเซอร์โดยใช้เทคนิคการดัชนี การตัดส่วน การเปลี่ยนรูป และการลดมิติ
• ย้ายเทนเซอร์ไปมาอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างอุปกรณ์ CPU และ GPU เพื่อเร่งการคำนวณ

---

🔹 บทที่ 2: กระบวนการทำงานของ PyTorch

ภาพรวม: บทเรียนนี้สร้างโครงสร้างกระบวนการงานของ PyTorch ที่สามารถทำซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการสร้างโมเดลการถดถอยเชิงเส้นพื้นฐานจากศูนย์ ขั้นตอนแรกคือการเตรียมข้อมูล โดยเน้นการสร้างข้อมูลจำลองและการแบ่งข้อมูลออกเป็นชุดฝึกและชุดทดสอบ โดยเน้นความสำคัญของการจัดวางข้อมูลให้ตรงกับประเภทข้อมูลและอุปกรณ์ (CPU/GPU) ขั้นตอนต่อมาคือการออกแบบสถาปัตยกรรมโมเดลโดยการสืบทอดจาก torch.nn.Module และกำหนดฟังก์ชัน forward() จุดสำคัญของกระบวนการคือการเลือกฟังก์ชันต้นทุนที่เหมาะสม (เช่น nn.L1Loss สำหรับการถดถอย) และตัวเลือกการปรับพารามิเตอร์ (เช่น โมเดลสุ่มชั้นสุ่ม - SGD) จากนั้นเราจะสร้างลูปการฝึกอบรม (ลูปขั้นตอนหน้า, การคำนวณค่าต้นทุน, การตั้งค่าพารามิเตอร์เป็นศูนย์, การคำนวณกลับ, การอัปเดตตัวเลือก) และลูปการทดสอบ/ประเมินผลเพื่อวัดประสิทธิภาพ ท้ายที่สุด เราจะจบกระบวนการด้วยการเรียนรู้วิธีบันทึกสถานะโมเดลที่ฝึกเสร็จแล้วโดยใช้ torch.save() และโหลดกลับมาใช้ใหม่เพื่อการคาดการณ์หรือการใช้งานต่อ ซึ่งสมบูรณ์แบบสำหรับวงจรงานวิเคราะห์ข้อมูลแบบครบวงจร

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• จัดโครงสร้างและดำเนินการหกขั้นตอนพื้นฐานของกระบวนการงานวิเคราะห์ข้อมูลแบบครบวงจรใน PyTorch
• สร้างโมเดลเชิงเส้นพื้นฐานโดยการกำหนดคลาสที่สืบทอดจาก torch.nn.Module อย่างถูกต้อง
• ใช้ฟังก์ชันต้นทุน (nn.L1Loss) และตัวเลือกการปรับพารามิเตอร์ (torch.optim.SGD) ที่เหมาะสมสำหรับงานถดถอยพื้นฐาน
• กำหนดและดำเนินการลูปการฝึกอบรม รวมถึงการกระจายกลับ (backpropagation) และการลดลงของค่าเฉลี่ย (gradient descent) และลูปการประเมินผลแยกต่างหาก
• ตั้งค่าความสามารถในการบันทึกและโหลดสถานะโมเดลโดยใช้เครื่องมือของ PyTorch เพื่อการเก็บรักษาโมเดล

---

🔹 บทที่ 3: การจำแนกประเภทด้วยเครือข่ายประสาท

ภาพรวม: บทเรียนนี้นำกระบวนการงานของ PyTorch มาประยุกต์ใช้เพื่อแก้ปัญหาการจำแนกประเภทที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งก้าวไกลจากงานถดถอยเชิงเส้นที่เรียบง่าย เราจะเริ่มต้นด้วยการแยกแยะระหว่างสถานการณ์แบบไบนารีและแบบหลายคลาส และแสดงวิธีจัดโครงสร้างชั้นเอาต์พุตสุดท้ายโดยใช้ฟังก์ชันกระตุ้นแบบ Sigmoid (สำหรับแบบไบนารี) และแบบ Softmax (สำหรับหลายคลาส) แนวคิดสำคัญของความไม่เป็นเชิงเส้นจะถูกนำเสนอโดยการรวมฟังก์ชันกระตุ้น ReLU ไว้ในชั้นซ่อน เพื่อให้เครือข่ายสามารถเรียนรู้ขอบเขตการตัดสินใจที่ซับซ้อนได้ นักเรียนจะต้องทำการตั้งค่าฟังก์ชันต้นทุนที่เหมาะสมสำหรับการจำแนกประเภท เช่น BCEWithLogitsLoss และ CrossEntropyLoss ส่วนที่ปฏิบัติการคือการสร้างและฝึกโมเดลเครือข่ายประสาทบนชุดข้อมูลจำลองที่ซับซ้อน (เช่น ชุดข้อมูล 'moons') และวาดแผนภูมิพื้นที่ตัดสินใจเพื่อยืนยันว่าเครือข่ายสามารถแยกจุดข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจว่านักเรียนมีความเข้าใจพื้นฐานของสถาปัตยกรรมโมเดลการเรียนรู้เชิงลึก

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• แยกแยะและประยุกต์ใช้โมเดลใน PyTorch สำหรับงานจำแนกประเภทแบบไบนารีและแบบหลายคลาส
• อธิบายความจำเป็นของการใช้ฟังก์ชันกระตุ้นที่ไม่เป็นเชิงเส้น (ReLU, Sigmoid, Softmax) เพื่อให้สามารถสร้างขอบเขตการตัดสินใจที่ซับซ้อนได้
• ใช้ฟังก์ชันต้นทุนที่เหมาะสม (BCEWithLogitsLoss, CrossEntropyLoss) และคำนวณตัวชี้วัดความแม่นยำในการจำแนกประเภท
• ประยุกต์ใช้กระบวนการงานจำแนกประเภทของ PyTorch บนชุดข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้น
• แสดงภาพพื้นที่ตัดสินใจที่โมเดลเรียนรู้มา และตีความความสามารถในการจำแนกจุดข้อมูล

---

🔹 บทที่ 4: การมองเห็นของคอมพิวเตอร์ด้วย CNN

ภาพรวม: บทเรียนนี้เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญจากการจัดการข้อมูลที่มีโครงสร้าง ไปสู่การประมวลผลข้อมูลภาพที่มีมิติสูง ซึ่งต้องใช้สถาปัตยกรรมการเรียนรู้เชิงลึกเฉพาะเจาะจง เราจะเริ่มต้นด้วยการไขความลับของการแทนข้อมูลภาพในรูปแบบเทนเซอร์หลายมิติของ PyTorch โดยเน้นการใช้รูปแบบการเขียนชื่อที่มาตรฐาน (N, C, H, W: ขนาดแบทช์, ช่องสัญญาณ, ความสูง, ความกว้าง) หัวใจของทฤษฎีคือการแนะนำเครือข่ายประสาทเชิงคอนโวลูชัน (CNN) โดยอธิบายว่าชั้นคอนโวลูชัน (nn.Conv2d) สามารถดึงลักษณะพื้นที่เฉพาะเจาะจงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และชั้นพูลลิ่ง (nn.MaxPool2d) สามารถลดมิติได้โดยคงข้อมูลที่สำคัญไว้ ผ่านแนวทาง "เขียนโค้ดเป็นหลัก" เราจะสร้างและฝึกโมเดลสถาปัตยกรรม CNN ขนาดเล็กที่สมบูรณ์ — ตัวอย่างหนึ่งเหมือนกับ TinyVGG — จากศูนย์ ซึ่งให้ตัวอย่างการใช้งานจริงของโมเดลการมองเห็นของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้ ท้ายที่สุด เราจะเปรียบเทียบความแตกต่างพื้นฐานระหว่างโครงสร้าง CNN กับเครือข่ายเชิงเส้นที่ใช้ก่อนหน้า เพื่อเสริมความเข้าใจว่าทำไม CNN จึงโดดเด่นในการตรวจจับรูปแบบในภาพ

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• อธิบายและใช้รูปแบบเทนเซอร์ (N, C, H, W) เพื่อแทนข้อมูลภาพใน PyTorch
• ประยุกต์ใช้ชั้นคอนโวลูชัน (nn.Conv2d) และชั้นพูลลิ่ง (nn.MaxPool2d) ภายในโมเดลของ PyTorch
• สร้างและฝึกโมเดลสถาปัตยกรรม CNN ขนาดเล็กที่สมบูรณ์ (ตัวอย่างแบบจำลองของ TinyVGG) สำหรับงานจำแนกประเภท
• อธิบายความแตกต่างพื้นฐานด้านการดึงลักษณะและคุณสมบัติการแชร์น้ำหนักระหว่างชั้นเชิงเส้นกับ CNN

---

🔹 บทที่ 5: ชุดข้อมูลเฉพาะ

ภาพรวม: บทเรียนสำคัญนี้ช่วยเติมช่องว่างระหว่างตัวอย่างข้อมูลที่เป็นโครงสร้าง (เช่น MNIST) กับข้อมูลภาพจริงที่ซับซ้อนและไม่มีโครงสร้าง พร้อมเปิดฉากโครงการการมองเห็นของคอมพิวเตอร์จริงอย่าง "FoodVision" เราจะเริ่มต้นด้วยการเรียนรู้วิธีจัดระเบียบไดเรกทอรีข้อมูลให้ถูกต้องสำหรับ PyTorch โดยใช้คลาส torchvision.datasets.ImageFolder ที่มีประสิทธิภาพสูงในการโหลดข้อมูลและดึงป้ายชื่อจากตำแหน่งไฟล์อัตโนมัติ จุดสำคัญคือการควบคุมแนวคิดคลาส torch.utils.data.Dataset ที่ให้การควบคุมเต็มที่เหนือกระบวนการโหลดข้อมูล การประมวลผลก่อน และการจัดการป้ายชื่อสำหรับรูปแบบข้อมูลที่หลากหลาย จากนั้นเราจะแนะนำ DataLoader เพื่อจัดการการแบ่งกลุ่มข้อมูล การสลับลำดับ และการโหลดแบบขนาน ท้ายที่สุด บทเรียนนี้จะครอบคลุมเทคนิคการเสริมข้อมูล (data augmentation) และ Transforms ของ PyTorch ซึ่งมีความสำคัญต่อการขยายขนาดข้อมูลที่จำกัดและเพิ่มความแม่นยำและความทนทานของโมเดล

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• จัดระเบียบข้อมูลภาพจริงในรูปแบบไดเรกทอรีที่ระบบ PyTorch คาดหวัง
• ใช้ torchvision.datasets.ImageFolder เพื่อโหลดชุดข้อมูลภาพเฉพาะจากดิสก์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• สร้างคลาส torch.utils.data.Dataset ที่กำหนดเองเพื่อจัดการข้อกำหนดการโหลดข้อมูลที่เฉพาะเจาะจงหรือซับซ้อน
• ใช้ torchvision.transforms ต่าง ๆ สำหรับการประมวลผล (เช่น การปรับขนาด การแปลงเป็นเทนเซอร์) และการเสริมข้อมูล (เช่น การหมุน การสะท้อน)
• รวมคลาส Dataset เข้ากับ DataLoader เพื่อจัดการการแบ่งกลุ่ม การสลับลำดับ และการโหลดข้อมูลแบบขนานที่มีประสิทธิภาพ

---

🔹 บทที่ 6: การจัดโครงสร้างโมดูล (วิศวกรรมซอฟต์แวร์)

ภาพรวม: บทเรียนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเปลี่ยนโค้ดทดลองจากสคริปต์ใน Jupyter Notebook ไปสู่แนวทางวิศวกรรมซอฟต์แวร์ที่ยั่งยืนและพร้อมใช้งานจริงในระบบนิเวศของ PyTorch เราจะครอบคลุมขั้นตอนจำเป็นในการรีแฟกเตอร์โค้ดในแบบไม่เป็นโมดูล (monolithic) ให้กลายเป็นสคริปต์ภาษา Python ที่มีโครงสร้างและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แนวคิดหลักคือการสร้างโครงสร้างโปรเจกต์ของ PyTorch ที่มีมาตรฐาน โดยแยกความรับผิดชอบออกเป็นโมดูลเฉพาะเจาะจง โมดูลสำคัญที่ต้องสร้าง ได้แก่ data_setup.py (จัดการการโหลดข้อมูล ฟังก์ชันแปลง และ DataLoaders), model_builder.py (เก็บคำจำกัดความของโมเดลที่สืบทอดจาก nn.Module), และ engine.py (จัดการลูปการฝึกอบรมและการทดสอบ) ท้ายที่สุด นักเรียนจะได้เรียนรู้วิธีเริ่มต้นและเรียกใช้กระบวนการฝึกอบรมทั้งหมด โดยการกำหนดพารามิเตอร์ไฮเปอร์และเลือกอุปกรณ์ผ่านบรรทัดคำสั่งของภาษา Python ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำไปใช้งานจริงและการทดลองขนาดใหญ่

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• อธิบายความแตกต่างระหว่างโค้ดในโน้ตบุ๊กทดลองกับโครงสร้างโปรแกรมพีทีที่มีการจัดระเบียบและโมดูลาร์
• ประยุกต์ใช้โครงสร้างไดเรกทอรีโปรเจกต์ของ PyTorch ที่ออกแบบมาเพื่อการขยายตัวและการทำงานร่วมกัน
• รีแฟกเตอร์ตรรกะการฝึกโมเดลเดิมให้กลายเป็นโมดูลที่แยกจากกันและสามารถใช้ซ้ำได้ (เช่น data_setup.py, model_builder.py, engine.py)
• ตั้งค่าสคริปต์หลักเพื่อรันกระบวนการฝึกอบรมทั้งหมดผ่านบรรทัดคำสั่ง
• อธิบายประโยชน์เชิงปฏิบัติของโค้ดแบบโมดูลาร์ในด้านการทดสอบ การควบคุมเวอร์ชัน และความพร้อมสำหรับการนำไปใช้งานจริง

---

🔹 บทที่ 7: การเรียนรู้แบบถ่ายโอน (Transfer Learning)

ภาพรวม: การเรียนรู้แบบถ่ายโอน (Transfer Learning) เป็นเทคนิคที่ทรงพลัง ซึ่งช่วยให้เราสามารถนำความรู้ที่ได้จากโมเดลที่ฝึกบนข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น ImageNet มาประยุกต์ใช้กับปัญหาขนาดเล็กและเฉพาะเจาะจงได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทเรียนนี้แนะนำแนวคิดพื้นฐาน โดยเน้นว่าทำไมน้ำหนักที่ฝึกไว้ล่วงหน้า (โดยเฉพาะจากโมเดลเช่น ResNet หรือ EfficientNet ผ่าน torchvision.models) จึงมีความสำคัญต่อการได้ผลลัพธ์ระดับแนวหน้าด้วยข้อมูลและเวลาคำนวณที่ลดลง งานปฏิบัติการเน้น การดึงคุณลักษณะ (Feature Extraction): นักเรียนจะได้เรียนรู้วิธีโหลดโมเดล ปิดการอัปเดตน้ำหนักของชั้นพื้นฐานคอนโวลูชันโดยใช้ requires_grad=False ของ PyTorch และแทนที่ชั้นการจำแนกประเภทสุดท้ายอย่างมีกลยุทธ์ พร้อมฝึกเฉพาะชั้นนี้ให้เหมาะกับโดเมนใหม่ เช่น โครงการ 'FoodVision' ที่กำลังดำเนินอยู่ บทเรียนนี้ยังเปรียบเทียบวิธีนี้กับวิธีที่ใช้ทรัพยากรมากกว่า คือ การปรับแต่งละเอียด (Fine-tuning) ทั้งเครือข่าย

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• อธิบายข้อได้เปรียบทางทฤษฎีและสถานการณ์ทั่วไปที่จำเป็นต้องใช้การเรียนรู้แบบถ่ายโอน
• โหลดและตรวจสอบสถาปัตยกรรมโมเดลที่มีอยู่ล่วงหน้าโดยใช้เครื่องมือ torchvision.models ของ PyTorch
• ประยุกต์ใช้การดึงคุณลักษณะโดยการปิดการอัปเดตน้ำหนักของชั้นพื้นฐานคอนโวลูชันได้อย่างสำเร็จ
• ปรับเปลี่ยนชั้นการจำแนกประเภทของโมเดลที่มีอยู่ล่วงหน้าให้รองรับงานจำแนกประเภทเฉพาะใหม่
• แยกแยะความแตกต่างระหว่างกลยุทธ์การดึงคุณลักษณะ (การปิดการอัปเดต) และการปรับแต่งละเอียด (การเปิดการอัปเดต)

---

🔹 บทที่ 8: การติดตามการทดลอง (โครงการก้าวสำคัญที่ 1)

ภาพรวม: เมื่อเราเคลื่อนตัวจากงานฝึกโมเดลเดียว ไปสู่การเปรียบเทียบเชิงซับซ้อน (เช่น เปรียบเทียบโมเดล CNN ธรรมดา กับโมเดลที่ใช้การเรียนรู้แบบถ่ายโอน) การบันทึกแบบแมนนวลจะไม่เพียงพอ บทเรียนนี้จึงสร้างแนวทางการติดตามการทดลองอย่างเป็นระบบ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็น เราจะแนะนำและใช้โซลูชันแบบเดิมของ PyTorch คือ torch.utils.tensorboard.SummaryWriter เพื่อจัดการและบันทึกข้อมูลประสิทธิภาพ นักเรียนจะได้เรียนรู้วิธีติดตั้งลูปการฝึกอบรมเพื่อบันทึกเมตริกสำคัญ เช่น ค่าต้นทุนการฝึกและทดสอบรายรอบ ความแม่นยำ และอัตราการเรียนรู้ จุดประสงค์หลักคือการควบคุมการเริ่มต้นและใช้งานอินเทอร์เฟซ TensorBoard เพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการทดลองหลายครั้งแบบขนานกัน ซึ่งช่วยให้สามารถวิเคราะห์อย่างเป็นกลางเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ไฮเปอร์ ตัดสินใจด้านสถาปัตยกรรม และกลยุทธ์การปรับพารามิเตอร์ จึงช่วยให้มั่นใจได้ถึงความซ้ำซ้อนและเร่งความเร็วในการปรับปรุงโมเดล

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• อธิบายความจำเป็นของการติดตามการทดลองอย่างเป็นระบบเพื่อให้การเรียนรู้เชิงลึกสามารถทำซ้ำได้และมีประสิทธิภาพ
• ประยุกต์ใช้คลาส torch.utils.tensorboard.SummaryWriter เพื่อบันทึกเมตริกสเกลาร์ (ต้นทุน ความแม่นยำ) ภายในลูปการฝึกอบรมของ PyTorch
• เปิดใช้งานและนำทางผ่านอินเทอร์เฟซ TensorBoard เพื่อแสดงกราฟเมตริกและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการทดลองหลายครั้ง
• ใช้เทคนิคการติดตามเพื่อเปรียบเทียบผลกระทบของพารามิเตอร์ไฮเปอร์ต่าง ๆ (เช่น ขนาดแบทช์ อัตราการเรียนรู้) และสถาปัตยกรรมโมเดล

---

🔹 บทที่ 9: การจำลองงานวิจัยจากบทความ (โครงการก้าวสำคัญที่ 2)

ภาพรวม: บทเรียนนี้เป็นจุดสูงสุดของหลักสูตร ซึ่งท้าทายให้นักเรียนแปลงแนวคิดการวิจัยการเรียนรู้เชิงลึกจากทฤษฎีสู่โค้ดที่ใช้งานได้จริง โดยการจำลองสถาปัตยกรรมสมัยใหม่จากบทความวิชาการ เราจะเริ่มต้นด้วยการไขความลับโครงสร้างของบทความวิชาการทั่วไป โดยเน้นเฉพาะวิธีดึงรายละเอียดสถาปัตยกรรมและสูตรคณิตศาสตร์จากส่วนวิธีการ (Methodology) งานทางเทคนิคหลักคือการแปลสูตรคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน เช่น สูตรที่ควบคุมกลไกการจดจำ (attention) หรือชั้นใหม่ ๆ ไปเป็นโมดูลของ PyTorch โดยใช้คลาส nn.Module ที่กำหนดเอง ตัวอย่างสมัยใหม่ เช่น วิชันทรานสฟอร์เมอร์ (ViT) จะถูกใช้เป็นกรณีศึกษาในการตั้งค่า ความสำคัญจะเน้นที่กลยุทธ์การแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบ ที่จำเป็นต่อโมเดลที่ซับซ้อนและมีหลายส่วน ซึ่งต้องเผชิญกับปัญหาเช่น ความไม่สอดคล้องของรูปทรง การตั้งค่าเริ่มต้นน้ำหนัก และการตรวจสอบการไหลของเกรเดียนต์ เพื่อให้มั่นใจว่านักเรียนสามารถสร้างโมเดลขั้นสูงจากศูนย์ได้สำเร็จ

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• แยกวิเคราะห์และวิเคราะห์คำอธิบายสถาปัตยกรรมและสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ที่ปรากฏในบทความวิจัยด้านการเรียนรู้เชิงลึก
• แปลขั้นตอนอัลกอริธึมที่ซับซ้อนและสูตร (เช่น กลไกการจดจำตัวเอง) ไปเป็นโค้ดของ PyTorch อย่างถูกต้องโดยใช้คลาส nn.Module ที่กำหนดเอง
• สร้างและรวมส่วนต่าง ๆ ทั้งหมดของสถาปัตยกรรมการเรียนรู้เชิงลึกที่ซับซ้อนและทันสมัย (เช่น วิชันทรานสฟอร์เมอร์) อย่างสมบูรณ์จากศูนย์
• ใช้กลยุทธ์การแก้ไขปัญหาขั้นสูงเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดด้านรูปทรง ความไม่สอดคล้องกับอุปกรณ์ และข้อผิดพลาดด้านตรรกะที่พบเมื่อจำลองโมเดลระดับแนวหน้า

---

🔹 บทที่ 10: การนำไปใช้งานโมเดลและ PyTorch 2.0

ภาพรวม: บทเรียนสุดท้ายนี้เน้นการนำโมเดลที่ฝึกเสร็จแล้วจากสภาพแวดล้อมการวิจัยไปสู่แอปพลิเคชันเว็บแบบโต้ตอบที่สามารถเข้าถึงได้โดยสาธารณะ เราจะเริ่มต้นด้วยการเรียนรู้ขั้นตอนสำคัญในการเตรียมโมเดลสำหรับการนำไปใช้งาน โดยเน้นการโหลดอย่างมีประสิทธิภาพและการคำนวณผลในสภาพแวดล้อมจริง งานภาคปฏิบัติหลักคือการสร้างตัวอย่างเว็บที่ใช้งานได้จริงโดยใช้เครื่องมือรวดเร็วอย่าง Gradio หรือ Streamlit ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถป้อนข้อมูลและได้รับการคาดการณ์ทันที บทเรียนนี้ยังครอบคลุมกลยุทธ์การโฮสต์แอปพลิเคชันเหล่านี้ โดยใช้แพลตฟอร์มเช่น Hugging Face Spaces ท้ายที่สุด เราจะใช้เวลาสำรวจอนาคตของเฟรมเวิร์ก โดยเฉพาะการเพิ่มประสิทธิภาพและคุณสมบัติการคอมไพล์ที่นำเสนอใน PyTorch 2.0 โดยแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีใหม่อย่าง 'torch.compile' ช่วยเพิ่มความเร็วอย่างมากทั้งในขั้นตอนการฝึกและนำไปใช้งาน

ผลลัพธ์การเรียนรู้:

• จัดเตรียมอาร์ติแฟกต์ของโมเดลที่ฝึกเสร็จแล้วใน PyTorch สำหรับการโหลดและคำนวณผลในสภาพแวดล้อมจริงอย่างมีประสิทธิภาพ
• พัฒนาอินเทอร์เฟซเว็บที่ใช้งานได้จริงโดยใช้ Gradio หรือ Streamlit
• โฮสต์แอปพลิเคชันการเรียนรู้ของเครื่องที่พัฒนาแล้วบนแพลตฟอร์มสาธารณะ (เช่น Hugging Face Spaces)
• อธิบายแนวคิดหลักและกลไกของคุณสมบัติ 'torch.compile' ใน PyTorch 2.0
• รวมความรู้การนำไปใช้งานกับแนวทางโค้ดแบบโมดูลาร์ที่เรียนมาเพื่อสร้างโปรเจกต์สุดท้ายแบบครบวงจร