《圖解人工智能》從基礎概念、歷史沿革、基礎算法、代表性應用、**研究進展、跨學科交叉成果等多個方面深入介紹人工智能。為滿足不同程度學習者的學習需求,全書以圖片為主并輔以少量文字說明,每節(jié)配有小清愛提問在線視頻,具有初等閱讀能力的讀者(包括中小學生)可以輕松獲得人工智能的基礎知識和全局視野;每一節(jié)還包括擴展學習資料、深入閱讀材料和編程實踐資源供高等閱讀能力的讀者(包括大學生和教師)自學提高。為配合課堂教學,全書每一節(jié)都配有PPT課件、附加視頻資料、互動演示程序等教學資源。對應不同知識背景的讀者,本書有速讀、專業(yè)、教學3種建議閱讀模式。 期待更多人能借此書產(chǎn)生對人工智能學科的探索熱情! 本書封面貼有清華大學出版社防偽標簽,無標簽者不得銷售。版權所有,侵權必究。
《圖解人工智能》是一本既介紹人工智能的基本概念、原理,又介紹應用和前沿發(fā)展,不斷更新,而且圖片精美、語言簡潔生動、配套資源豐富的書。本書旨在幫助讀者養(yǎng)成人工智能的基礎素養(yǎng),把人工智能的知識基礎像講故事一樣呈現(xiàn)給讀者,使讀者更好地理解人工智能,為未來的學習和研究、應用奠定堅實的基礎,避免直接學習具體的人工智能技術可能遇到的困難和混淆。本書的兩位主編均來自清華大學,多年從事人工智能研究和教學工作,在人工智能領域頗具口碑,并熱愛人工智能的科普工作。作者還創(chuàng)立了AI光影社學習社區(qū),即時更新人工智能的最新成果,使本書成為具有成長性、互動性的人工智能學習資料,適合作為終生學習的基礎性書籍。本書采用四色印刷,圖文設計精美,精裝,內(nèi)文采用FSC森林認證紙張,閱讀舒適,有利于激發(fā)讀者的閱讀興趣。
人工智能是一門既古老又年輕的科學。早在 2000多年前,那些充滿智慧和理想主義的古代先賢們就試圖制造聰明的機器來幫助人類,然而真正的智能機器直到最近才走進我們的視野。例如 AlphaGO,它曾經(jīng)擊敗過人類頂級棋手,創(chuàng)造了歷史;還有 ChatGPT,它可以和人類愉快聊天,并且能寫會算;又比如 AlphaFold,它可以幫助科學家們解析蛋白質(zhì)宇宙;甚至還有能讓自行車真正自行的天機芯片等,每一項成果都令人驚嘆! 今天,人工智能技術已經(jīng)滲透到人們生活的各個角落,小到刷臉支付,大到飛船上天?梢灶A期,未來人工智能的影響會越來越深刻,不僅在聽、說、讀、寫等傳統(tǒng)智能領域大顯身手,還會與金融、軍事、科研等領域廣泛交融,為人類的世界帶來翻天覆地的變化。我們似乎能夠看到一個嶄新的智能社會在向人類招手。因此,學習人工智能成為人們跟上時代潮流的必選項。 然而,對于如何學習人工智能,有些人認為是學習編程來控制機器,有些人認為是學習人臉識別、車牌識別等技術。這些技與術的學習顯然是重要的,但它們不應該作為人工智能學習的起點,就像學數(shù)學不應該以使用計算器作為起點一樣。人工智能是一門科學,它的思想可以追溯到兩千年前,經(jīng)過無數(shù)科學家的積累與沉淀才有了今天的輝煌。在這些積淀之上,人工智能形成了區(qū)別于其他學科的獨特思維方式,即用計算手段從數(shù)據(jù)中學習規(guī)律。事實證明,這一新的思維方式正在深刻地改變著人們的生活,不僅在構造智能機器方面取得了巨大成功,而且已經(jīng)滲入到物理、化學、材料等基礎學科,成為和數(shù)學一樣普適的思想工具。從這個角度講,人工智能應該作為一門基礎學科走進課堂。 基于這樣的認知,編者認為學習人工智能的起點不該是具體技術,更不該是編程技巧,而應該是人工智能獨特的思維方式以及建立于其上的方法論。當然,這種思維方式不能是灌輸?shù),需要在學習中慢慢培養(yǎng)。從深度上,我們需要學習人工智能的起源、技術變遷以及典型的計算方法;從廣度上,我們需要學習人工智能在各個領域帶來的深刻變革,理解它作為普適工具的重要意義。經(jīng)過這樣的學習,我們就建立起了對人工智能的深入認知和全局視野,從而具備了人工智能的基礎素養(yǎng),之后再學習編程或具體技術就會水到渠成,學習其他學科時也會有更廣闊的視野。 幫助讀者養(yǎng)成人工智能的基礎素養(yǎng)正是本書的根本目的。我們試圖用一種簡潔的方 式來實現(xiàn)這一目的:把人工智能的事情像講故事一樣呈現(xiàn)給讀者,這部故事的經(jīng)線是歷史縱深,讓讀者了解這門學科的來龍去脈;緯線是各行各業(yè),讓讀者打開視野,看到全景。我們借助精美的圖片講故事,讓讀者不覺得疲乏;我們用生動的小清愛提問視頻幫助讀者獲得更形象的理解。我們不僅把目光投向這門學科的起源之初,去理解人工智能學者們最初 的心理悸動;我們也報告了最新的研究成果,讓讀者體會科技前沿的風起云涌。同時,我們還希望通過小清這個可愛的機器人形象,為讀者帶來更豐富的閱讀 體驗。本書還配套了豐富的在線資源,為讀者提供在線更新的學習資料。我們 相信,通過這樣的方式,讀者將更好地理解人工智能,并為未來的學習和研究 奠定堅實的基礎。 為了照顧不同知識背景的讀者,我們對內(nèi)容進行了難易分級,對那些相對困難的知識點標了星號。希望快速了解人工智能知識的讀者可以略過這些帶星號的內(nèi)容。為了啟發(fā)讀者思考,每一節(jié)還設計了一個動動腦筋欄目,給出一些思考題。很多思考題是發(fā)散型的,沒有確切答案,但我們會在網(wǎng)站資源中給出一些提示和思考,讀者可以登錄網(wǎng)站獲得這些信息。 本書使用有三種建議模式。速讀模式:僅限閱讀本書內(nèi)容,忽略帶星號內(nèi)容;重點閱讀第一篇概述,略過第二篇基礎,對第三篇、第四篇僅關注基礎概念,略過技術內(nèi)容。速讀模式所需時間約為兩天,適合人工智能零基礎的讀者。教學模式:根據(jù)教學需要選擇相關內(nèi)容和知識點,閱讀教學資料擴展閱讀等在線資源;下載教學 PPT,結合視頻展示演示鏈接中的資源設計教學流程。專業(yè)模式:以本書知識為基礎,選擇感興趣的課題,深入閱讀在線資源中高級讀者一欄中列出的參考資料,閱讀開發(fā)者資源中的技術資料并嘗試復現(xiàn)相關代碼。不論哪種模式,我們都建議讀者關注AI光影社公眾號,獲取人工智能前沿的科普視頻。 總之,本書只是一個知識索引,希望這本有趣的書及豐富的補充資料滿足不同層次讀者的人工智能自學和教學需求,也希望讀者們能搭載這一葉小舟,駛向更為浩瀚的海洋。 本書的出版匯聚了太多人的辛勤勞動。感謝編寫組成員蔡云麒、王依然、李藍天、利節(jié)、石穎、杜文強、黃曉薇,前后五易其稿。感謝黃曉薇、劉夏、趙冠城、方媛、楊艷錚的美術設計。感謝教育專家組的王依然、利節(jié)、劉靖、胡菊萍、李沛聰、張敏、余津京等老師對本書的可學習性進行了審查。感謝小讀者組的王思瑤、韓牧言、熊柳雁、黃曉薇、李穎、利恩一、馬樂怡、蔡牧寧、董僑、東煜博、徐梓昊等同學對內(nèi)容的可讀性提出的寶貴意見。感謝人工智能學會的組織和指導,感謝 AI光影社提供的視頻資料,感謝卜輝和語音之家在圖片制作和在線資源建設上的貢獻。 鑒于編者本身知識所限,書中難免有不足之處,懇請讀者批評、指正。 編者 2023年2月
王東,英國愛丁堡大學博士,清華大學副研究員,清華人工智能研究院聽覺研究中心副主任,亞太信息與信號處理聯(lián)盟杰出講師,在人工智能、語音信息處理等方面發(fā)表學術論文150余篇,獲最佳論文獎四次,出版《人工智能》《機器學習導論》等著作,主持多項國家自然科學基金項目,研究成果獲北京市科技進步二等獎。王東老師發(fā)起的AI光影社致力于人工智能科普工作,與中國人工智能學會聯(lián)合制作AI科普短視頻100余期,為國家的人工智能戰(zhàn)略做出了貢獻。
馬少平,清華大學計算機系教授,博世知識表示與推理冠名教授,現(xiàn)任清華大學天工智能計算研究院常務副院長,人工智能研究院信息 獲取研究中心主任,中國人工智能學會副監(jiān)事長,中國中文信息學會副理事長,長期從事智能信息處理工作,在信息檢索、推薦系統(tǒng)方面 取得了優(yōu)秀成果。同時,馬少平教授從事人工智能導論的教學工作長達20多年,在人工智能教育領域有豐富經(jīng)驗。
人工智能概述 1 什么是人工智能2 人類智能3 人類的智能是如何產(chǎn)生的4 人工智能的起源5 圖靈:人工智能之父6 達特茅斯會議7 人工智能的發(fā)展歷程8 讓人驚訝的 AI9 人工智能的風險 第二篇人工智能基礎 10 基于知識的人工智能11 基于學習的人工智能12 機器學習基本流程13 學習方法14 學習策略☆15 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡16 典型網(wǎng)絡結構17 深度學習☆18 深度學習前沿☆19 深度學習面臨的挑戰(zhàn) 第三篇人工智能應用 20 人臉識別21 車牌識別22 AI美顏23 AI繪畫大師24 AI鑒偽 目.錄 25 語音識別 56 26 聲紋識別 58 227 語音合成 60 428 機器作家 62 629 人工智能詩人 64 830 機器翻譯 66 1031 圍棋國手 68 1232 AI游戲 70 1433 掃地機器人 72 1634 搜索引擎 74 1835 商品推薦 76 第四篇人工智能前沿 2136 破解蛋白質(zhì)結構之謎 79 2337 重構材料微觀三維結構 81 2538 預測化學反應類別 83 2939 生物擬態(tài)證據(jù) 85 3140 聽聲辨位 87 3341 檢測炭疽芽孢 89 3542 太空探索 91 3743 AI譜曲 93 3944 和數(shù)學家做朋友 95 4345 機器做夢 9746 天文學家的助手 9947 預測新冠病毒傳染性 10148 開發(fā)癌癥疫苗 103 4649 AI增強顯微鏡 105 4850 走向未來 107 50 52 54參考文獻 109