面向深度学习的低代码开发平台的设计与实现

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近年来,人工智能技术不仅在众多领域取得了一系列进展,而且在许多行业都取得了良好的落地效果,由于其巨大的应用前景,越来越多的企业投身到人工智能相关技术的开发之中。深度学习作为人工智能的关键技术,吸引了众多开发者的关注,然而深度学习的开发却面临着技术门槛高、开发效率低、后期难以维护等诸多难题,一方面深度学习要求开发者不仅要有较强的编程和数学基础,还需要对机器学习和深度学习的相关理论有较深的理解;另一方面深度学习开发过程繁琐复杂,需要开发者进行大量重复的代码编写和调试工作,这些因素都不利于深度学习技术的推广。因此,本文将低代码开发的思想应用到深度学习开发领域,设计并实现了面向深度学习的低代码开发平台,提供了从深度学习算法可视化开发到作业管理、信息实时统计的一站式开发服务。本文的主要工作和创新点可以分为如下部分:(1)设计开发了基于领域驱动设计的高可用微服务架构。采用领域驱动设计作为微服务架构设计的指导思想,通过战略设计和战术设计,完成了平台各领域边界的合理划分以及领域模型的构建,并基于领域模型将业务架构映射到系统架构,实现了系统各个模块间的充分解耦。每个微服务模块内部通过分层架构提高了系统的可维护性,并基于Ngnix、Spring Cloud Gateway、Nacos、Kafka、gRPC 等技术进一步提高了系统的稳定性和可用性。(2)设计实现了易用的深度学习可视化开发方法。基于对深度学习建模流程的分析,定义了一种面向深度学习的数据流图模型,将完整的深度学习算法逻辑转化为可视化的有向无环图,用户只需在Web前端通过简单的点选、拖拽、连线以及配置等可视化操作,即可完成深度学习算法的开发。基于数据流图模型,设计实现了一种基于模板的模块化代码翻译算法,实现了数据流图向完整可执行Python代码的高效和准确翻译。(3)开发实现了作业的全生命周期管理。基于Slurm这一集群管理和作业调度系统,设计并实现了针对深度学习作业的全生命周期管理机制,实现了自定义资源分配、作业提交、作业终止、作业运行状态和集群状态的实时监控以及作业运行日志和生成代码的下载等功能。(4)开发实现了基于流式计算的信息实时统计。针对传统信息统计中存在的时效性差和性能低下等问题,将信息统计模块与平台其他功能模块通过Kafka消息队列解耦,并基于Flink这一开源流处理引擎,通过实时消费和处理作业信息数据流,实现了对用户作业状态和窗口时间内用户平均资源占用情况等信息的实时统计。
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