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📦 텐서

텐서 생성

tf.constant([1, 2, 3]) 상수 텐서 생성
tf.Variable([1, 2, 3]) 변수 텐서 생성
tf.zeros((3, 4)) 0 텐서
tf.ones((2, 3)) 1 텐서
tf.fill((2, 2), 7) 값으로 채우기
tf.eye(4) 단위 행렬
tf.range(0, 10, 2) 범위 텐서
tf.linspace(0.0, 1.0, 5) 균등 간격

🎲 랜덤 텐서

tf.random.uniform((3, 4)) 균등 랜덤
tf.random.normal((3, 4)) 정규 랜덤
tf.random.truncated_normal((3, 4)) 절단 정규
tf.random.set_seed(42) 랜덤 시드 설정
tf.random.shuffle(tensor) 텐서 셔플

📊 텐서 속성

t.shape 텐서 형태
t.dtype 데이터 타입
t.device 디바이스
tf.size(t) 요소 수
tf.rank(t) 차원 수
t.numpy() NumPy로 변환

🧮 텐서 연산

수학 연산

tf.add(a, b), a + b 덧셈
tf.subtract(a, b), a - b 뺄셈
tf.multiply(a, b), a * b 요소별 곱셈
tf.matmul(a, b), a @ b 행렬 곱셈
tf.pow(t, 2) 거듭제곱
tf.sqrt(t) 제곱근
tf.exp(t), tf.math.log(t) 지수/로그
tf.abs(t) 절대값

📉 축소 연산

tf.reduce_sum(t) 모든 요소 합
tf.reduce_mean(t) 평균
tf.reduce_max(t), tf.reduce_min(t) 최대/최소
tf.reduce_prod(t)
tf.argmax(t), tf.argmin(t) 최대/최소 인덱스

🔄 형태 변환

tf.reshape(t, (3, 4)) 텐서 형태 변환
tf.squeeze(t) 크기 1 차원 제거
tf.expand_dims(t, axis=0) 차원 추가
tf.transpose(t) 전치
tf.concat([a, b], axis=0) 연결
tf.stack([a, b], axis=0) 텐서 스택
tf.split(t, 3, axis=0) 텐서 분할

🏗️ Keras API

📚 Sequential 모델

model = tf.keras.Sequential([...]) Sequential 모델 생성
model.add(tf.keras.layers.Dense(64)) 레이어 추가
model.summary() 모델 요약 출력
model.compile(optimizer, loss, metrics) 모델 컴파일

🔧 Functional API

inputs = tf.keras.Input(shape=(784,)) 입력 정의
x = tf.keras.layers.Dense(64)(inputs) 레이어 적용
model = tf.keras.Model(inputs, outputs) 모델 생성

📦 일반 레이어

layers.Dense(units, activation="relu") Dense/완전 연결
layers.Conv2D(filters, kernel_size) 2D 합성곱
layers.MaxPooling2D(pool_size) 최대 풀링
layers.Flatten() 평탄화 레이어
layers.Dropout(rate) 드롭아웃
layers.BatchNormalization() 배치 정규화
layers.LSTM(units) LSTM 레이어
layers.Embedding(vocab_size, embed_dim) 임베딩

활성화 함수

activation="relu" ReLU
activation="sigmoid" 시그모이드
activation="tanh" Tanh
activation="softmax" 소프트맥스
tf.keras.activations.gelu GELU

🏋️ 학습

🎯 컴파일 & 학습

model.compile(optimizer="adam", loss="sparse_categorical_crossentropy", metrics=["accuracy"]) 모델 컴파일
model.fit(x_train, y_train, epochs=10, batch_size=32) 모델 학습
model.fit(..., validation_data=(x_val, y_val)) 검증 데이터 포함
model.fit(..., validation_split=0.2) 자동 검증 분할

⚙️ 옵티마이저

tf.keras.optimizers.SGD(lr=0.01) SGD
tf.keras.optimizers.Adam(lr=0.001) Adam
tf.keras.optimizers.RMSprop(lr=0.001) RMSprop
tf.keras.optimizers.AdamW(lr=0.001) AdamW

📉 손실 함수

"sparse_categorical_crossentropy" 정수 레이블용
"categorical_crossentropy" 원핫 레이블용
"binary_crossentropy" 이진 분류
"mse" or "mean_squared_error" 평균 제곱 오차
"mae" or "mean_absolute_error" 평균 절대 오차

📞 콜백

tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint(path) 최고 모델 저장
tf.keras.callbacks.EarlyStopping(patience=5) 조기 종료
tf.keras.callbacks.TensorBoard(log_dir) TensorBoard 로깅
tf.keras.callbacks.LearningRateScheduler(fn) 학습률 스케줄러
tf.keras.callbacks.ReduceLROnPlateau() 정체 시 LR 감소

📊 평가 & 예측

🎯 평가 & 예측

model.evaluate(x_test, y_test) 테스트 데이터 평가
model.predict(x_new) 예측 수행
model.predict_classes(x_new) 클래스 예측 (폐기)
tf.argmax(model.predict(x), axis=1) 클래스 예측 얻기

📂 데이터 파이프라인

📦 tf.data.Dataset

tf.data.Dataset.from_tensor_slices((x, y)) 텐서에서 생성
dataset.batch(32) 데이터 배치
dataset.shuffle(buffer_size) 데이터 셔플
dataset.prefetch(tf.data.AUTOTUNE) 성능을 위한 프리페치
dataset.map(transform_fn) 변환 적용
dataset.cache() 데이터셋 캐시
dataset.repeat() 데이터셋 반복

📚 내장 데이터셋

tf.keras.datasets.mnist.load_data() MNIST 데이터셋
tf.keras.datasets.cifar10.load_data() CIFAR-10 데이터셋
tf.keras.datasets.imdb.load_data() IMDB 리뷰

💾 저장 & 불러오기

📁 모델 저장

model.save("model.keras") 전체 모델 저장
tf.keras.models.load_model("model.keras") 모델 불러오기
model.save_weights("weights.h5") 가중치만 저장
model.load_weights("weights.h5") 가중치 불러오기
tf.saved_model.save(model, "saved_model/") SavedModel 형식

💡 팁 & 모범 사례

유용한 팁

  • 성능 최적화를 위해 tf.function 데코레이터 사용
  • tf.keras.mixed_precision으로 혼합 정밀도 활성화
  • 자동 성능 튜닝에 tf.data.AUTOTUNE 사용
  • TensorBoard로 모니터링: tensorboard --logdir logs
  • NaN/Inf 감지에 tf.debugging.enable_check_numerics() 사용
  • tf.distribute.MirroredStrategy()로 분산 학습