人工智慧基礎

第一章　人工智慧：新時代的開啟
1.1　跨越時空：銘銘的一天
1.2　光輝歲月：人工智慧簡史
1.3　百花齊放：人工智慧在各行各業的應用
1.4　初露真容：人工智慧與機器學習
1.5　本章小結

第二章　牛刀小試：察異辨花
2.1　初學乍練：分類任務
2.2　含英咀華：提取特徵
2.3　分門別類：分類器
2.4　實踐出真知：測試和應用
2.5　五花八門：多類別分類
2.6　大顯身手：二分類在生活中的應用
2.7　本章小結

第三章　別具慧眼：識圖認物
3.1　溫故知新：基於手工特徵的圖像分類
3.2　另闢蹊徑：基於深度神經網路的圖像分類
3.3　「網」不厭深：深度神經網路的發展與挑戰
3.4　忽如一夜春風來：圖像分類在日常生活中的應用
3.5　本章小結

第四章　耳聽八方：析音賞樂
4.1　洗耳恭聽：聽聲的藝術
4.2　絲竹管弦：音樂風格分類
4.3　言聽計從：語音識別技術
4.4　聽聲辨曲：樂曲檢索技術
4.5　本章小結

第五章　冰雪聰明：看懂視訊
5.1　化靜為動：從圖像到視訊
5.2　明察秋毫：視訊行為識別
5.3　基於深度學習的視訊行為識別
5.4　本章小結

第六章　無師自通：分門別類
6.1　當人工智慧未曾聽說花的名字
6.2　物以類聚：鳶尾花的K均值聚類
6.3　人以群分：相簿中的人臉聚類
6.4　層次聚類與生物聚類
6.5　本章小結

第七章　識文斷字：理解文字
7.1　任務的特點
7.2　文字的特徵
7.3　高屋建瓴：發掘文字中潛在的主題
7.4　投其所好：基於主題的文字搜尋與推薦
7.5　本章小結

第八章　神來之筆：創作圖畫
8.1　九層之臺，起於累土：資料空間和資料分布
8.2　化腐朽為神奇的創作家：生成網路
8.3　火眼金睛的鑑賞家：判別網路
8.4　在對抗中合作與進步：生成對抗網路
8.5　得心應手地創作：條件生成對抗網路
8.6　本章小結

第九章　運籌帷幄：圍棋高手
9.1　初窺門徑：AlphaGo的走棋網路
9.2　遠見卓識：AlphaGo的大局觀
9.3　成就非凡：AlphaGo Zero
9.4　本章小結

後　記
參考文獻
 

序

　　親愛的讀者：

　　人工智慧（Artificial Intelligence）正在全球迅速崛起，已經影響了我們生活的各方面，你感受到了嗎？2016與2017年由於AlphaGo與AlphaGo Zero以無可爭辯的能力戰勝了李世、柯潔等人類圍棋高手而名噪一時；在無人駕駛等領域，人工智慧也大顯身手，且顯示出越來越強的能力；圖像識別、語音辨識技術的日益成熟，已為人們的生活帶來極大便利。由此，人們才感受到人工智慧的時代已經到來，而且，改變我們生活的步伐會越來越快。

　　人類生活在自然之中，自然是我們的母親，與自然和睦相處是人類唯一的生存之道。母親幫助我們將手從爬行中解放出來，從此，人類就有了極大的自由發展空間。當然，人類不會滿足於手的解放，在數千年的發展中，一直試圖在發展機械能以突破人類體力的局限；發展各種感知器件，以實現人類在感知覺方面的突破；也一直試圖解開大腦的祕密，尋求大腦發展之途。

　　經過數千年的努力，人類在這些方面已經取得巨大成就。在勞動中，我們的祖先發明了各種工具，減低了人類的體力耗損，提高了勞動的效率。然而，人類並沒有滿足於這些成就，在體力得到一定程度保留下時，人工智慧由此應運而生。

　　人工智慧是從圖靈提出「圖靈測試」開始的。艾倫．圖靈（Alan Turing)是英國著名的數學家和邏輯學家，被稱為電腦科學之父、人工智慧之父，是電腦邏輯的奠基者，曾協助英國軍方破解德國著名的密碼系統「謎」（Enigma），幫助盟軍獲得二戰的勝利。他提出的「圖靈機」和「圖靈測試」等概念，是電腦科學和人工智慧發展的重要基石，為紀念其在電腦領域的卓越貢獻，人們以其名設立了「圖靈獎」，且以圖靈為代表的先驅科學家們開創了一個創新的學科—人工智慧。

　　風雲際會，潮起潮落，在數十年的發展中，人工智慧有過高潮，也有過低谷，但是，人類的希望之火從未熄滅。在21世紀的第二個十年，人工智慧終於迎來了指數式的增長。2017年7月，中國國務院發布「新一代人工智慧發展規劃」，特別強調「加快人工智慧創新應用」。文件中要求「利用智慧技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智慧學習、互動式學習的新型教育體系」；「開展智能校園建設，推動人工智慧在教學、管理、資源建設等全程應用」；「廣泛開展人工智慧科普活動」，「實施全民智能教育專案，在中小學階段設置人工智慧相關課程」；「支持開展人工智慧競賽，開發立體綜合教學場域、植基於大數據智能的線上學習教育平臺」。這就是對人工智慧教育提出了新的任務。

　　商湯科技是中國人工智慧領域的「獨角獸」，在該領域有著豐富的成果。2017 年11月，商湯與上海市政府簽訂戰略合作協議：目標是使上海成為全球人工智慧發展的戰略高地。作為有著高度社會良知與責任擔當的企業，商湯深知普及人工智慧的價值，2017年11月，商湯決定與華東師範大學慕課中心合作，邀請華東師範大學二附中、上海交大附中、上海七寶中學、上海格致中學、上海市西中學、上海晉元中學教師共同編寫人工智慧教材（高中版）。

　　與您讀過的其他教材不同，本教材以「手腦結合」為主要學習方式，在提供必要的基礎知識之後，就需要您動手做一些實驗，特別希望您發揮發獨特的想像力，在您高中階段有限的時間中，設計有可能完成的項目，並動手將其轉化為獨具特色的作品。相信您在此一過程中能夠享受到創造的無窮樂趣。

　　當然，人工智慧是技術極高的領域，尤其是一些用到高等數學的演算法，可能已經超出您已學過的範圍，有些甚至超出了大學本科的範圍，為使您能深入了解人工智慧的原理，本教材這對這些演算法只做定性的介紹，其定量的部分留待您以後再學。商湯已將這些演算法開放在其教學實驗平臺之中，提供讀者在動手進行時使用。

　　作為試驗教材，錯誤與不當之處在所難免，歡迎讀者們在使用過程中提出批評與改進建議。本教材的目標是：讓讀者們學會像科學家一樣思考。糾錯是科學取得進展的基本途徑，美國著名心理學家馬斯洛（A. H. Maslow）說過：「要做的唯一有氣魄的事，似乎就是不要害怕錯誤，投身進去，盡力而為，以期能從大錯到糾正它們的過程中學到足夠的東西」鰡。本教材的編者深以為然，更期盼著閱讀本教材的讀者能以更大的勇氣去創新與創造。