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前言:

这是我第一次接触,网上我没找到从0到1的课程安排,自己借助AI 官方资料去学习。所以对于阶段呢,就考虑基础准备 和项目实战,以及提升优化等等

推理的 ONNX 运行时:

  • 提高各种 ML 模型的推理性能
  • 在不同的硬件和作系统上运行
  • 使用 Python 进行训练,但部署到 C#/C++/Java 应用中
  • 使用在不同框架中创建的模型进行训练和执行推理

C++在AI部署中的独特价值

虽然Python在AI训练领域占主导地位,但在实际部署环境中,C++凭借其高性能、低延迟和资源效率成为工业界首选。许多大型科技公司都在使用C++将AI模型部署到生产环境,特别是对性能有严格要求的场景。

从理论到实践的学习路径

阶段一:基础准备与工具熟悉(1-2个月)

首先,你需要建立C++与AI框架的桥梁。以下是核心工具和技术:

  1. ONNX(Open Neural Network Exchange) - 模型格式转换标准

    • 学习将Python训练的模型导出为ONNX格式
    • 使用ONNX Runtime进行C++推理
  2. LibTorch(PyTorch的C++接口)

  3. TensorFlow C++ API

    • 适用于使用TensorFlow训练的模型
  4. OpenCV DNN模块

    • 支持多种模型格式的推理,适合计算机视觉应用

阶段二:实际项目开发(2-3个月)

选择一个小型但完整的项目来实践:

cpp
// 示例:使用ONNX Runtime进行模型推理的基本代码结构
#include <onnxruntime_cxx_api.h>

// 初始化环境
Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "test");
Ort::SessionOptions session_options;
session_options.SetIntraOpNumThreads(1);

// 加载ONNX模型
Ort::Session session(env, "model.onnx", session_options);

// 准备输入输出
std::array<int64_t, 4> input_shape = {1, 3, 224, 224};
std::vector<float> input_data(1*3*224*224, 0.5f); // 示例数据

// 创建输入Tensor
auto memory_info = Ort::MemoryInfo::CreateCpu(OrtDeviceAllocator, OrtMemTypeCPU);
Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(
    memory_info, input_data.data(), input_data.size(), 
    input_shape.data(), input_shape.size()
);

// 运行推理
auto output_tensors = session.Run(Ort::RunOptions{nullptr}, 
                                 input_names.data(), &input_tensor, 1, 
                                 output_names.data(), output_names.size());

阶段三:性能优化进阶(持续学习)

  1. 模型量化 - 减少模型大小和提高推理速度
  2. 多线程推理 - 利用C++线程池处理批量请求
  3. 硬件加速 - 使用GPU(CUDA)、TensorRT或OpenVINO
  4. 内存管理优化 - 使用智能指针避免内存泄漏

实战项目建议

以下是你可以尝试的具体项目想法,每个都能强化你的技能:

  1. 基于C++和Qt的图像分类应用

    • 使用Qt构建GUI界面
    • 集成ONNX Runtime进行图像分类
    • 实现实时摄像头推理功能
  2. 高性能推理服务器

    • 使用C++开发HTTP/RPC服务
    • 实现模型批处理和多线程推理
    • 添加请求队列和负载均衡
  3. 边缘设备部署项目

    • 在树莓派或Jetson Nano上部署模型
    • 实现模型量化以适应资源受限环境

学习资源推荐

  1. 官方文档

  2. 开源项目参考

  3. 视频课程

    • Udemy: "C++ AI Development"(侧重实践)
    • Coursera: "Deploying Machine Learning Models"(理论结合)

应对挑战的策略

作为C++开发者进入AI领域,你可能会遇到一些挑战,以下是解决方案:

  1. 模型转换问题 → 学习ONNX和不同框架的导出技巧
  2. 性能瓶颈 → 掌握性能分析工具(如perf、VTune)
  3. 依赖管理 → 使用vcpkg或conan管理C++依赖

最深刻的代码往往不在于它的复杂性,而在于它如何将抽象转化为现实——就像C++将机器学习理论转化为高效可靠的系统一样。随着AI技术日益普及,真正稀缺的不是会训练模型的人,而是能让模型在实际环境中高效、稳定运行的人才。

知识如风,常伴吾身