大圣陪你学AI:人工智能从入门到实验(第2版)
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人工智能背后的秘密

悟空已经了解了人工智能的前世今生,他觉得自己已经准备好开始修炼技能了。一日,他正准备继续练习AI,菩提祖师说道:“今日为师带你下山去历练。”

机器学习初入门,观察外观挑西瓜

菩提祖师带悟空来到山下的瓜田,说道:“你去给为师挑选两个成熟的西瓜。记住,不可鲁莽搞破坏,要用你的智慧来判断。”

悟空这可犯了难,他以前吃西瓜都是直接砸开,看西瓜熟不熟,不熟就不吃。如今师父不许他破坏,这些西瓜看起来都差不多,怎么知道哪个熟了呢?

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菩提祖师见悟空如此犯难,微笑着说道:“为师今日教你用人工智能中的机器学习来观察外观,挑选成熟的西瓜。”

机器学习可以通过外观特点来判断一个西瓜是否成熟。西瓜的外观包括:西瓜的大小,表皮颜色是青绿还是墨绿,瓜蒂的状态是蜷缩还是坚挺,敲击西瓜的声音是清脆还是浑浊。这些都叫作特征。

知识点

特征,是指一个物体有异于其他物体的特点。

通常可以利用这些特点区分不同的物体。

菩提祖师随机挑选了10个西瓜,让悟空先观察它们的外观,每个特征记录一个数值,如表皮颜色从青绿到墨绿,按颜色深度划分为10个等级,用1~10来表示。然后,逐个切开西瓜看其是否成熟,并做好标记。观察完10个西瓜后,在脑海里总结各个特征与西瓜是否成熟之间的关联。最后,根据脑海中的经验,去瓜田里挑选自己认为成熟的西瓜,并切开西瓜来验证自己的判断是否正确。

悟空因此获得了“根据外观挑西瓜”的技能,心想此次下山历练收获颇多,回到洞中一定要好好修炼。

举一反三遇难题,深度学习来助力

悟空学会挑西瓜的技能后很开心,刚回到三星洞,就开始琢磨怎么举一反三,更深入地掌握此技能。这天,他突然想到如果能够分辨人和动物,那就更神奇了。于是,他找了一堆人和狗的图片,开始修炼。

谁知,刚开始修炼,悟空就遇到了困难。

有些图片中需要分辨的对象外形是类似的,但实际上一个是人、一个是动物,这该如何选取特征进行分类呢?

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悟空百思不得其解,只得去找师父解惑。

菩提祖师听了悟空的疑问后,欣慰地说道:“你能自己发现问题,很好。其实还有个类似的问题,即有些需要分辨的对象外形看起来不同,但其实属于同一类。”

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需要选取特征的机器学习只能解决一些简单的问题,而对于上面的复杂问题,就束手无策了。这种情况下,我们就要靠深度学习来助力了。

深度学习技术通过学习人类的神经系统,模仿人脑的神经元,去观察不同的事物有哪些不同的特征。我们不需要再去选取特征。

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可以先回想一下人脑是如何识别图像的。当我们看到一张图像时,眼睛首先把视觉影像,也就是我们看到的图像,以神经脉冲的形式输入到大脑的纹状皮层;然后神经脉冲刺激大脑皮层,获取图像的所有特征,再输入到纹外视觉皮层,大脑经过思考,分辨出图像里的物体;最后,本次思考过程和获得的经验会保存在海马体里,作为记忆留在我们的大脑中。当然,随着时间的推移,有些记忆会丢失。

悟空听到这里,觉得人工智能更加神奇了,说道:“如果深度学习能解决我遇到的难题,师父可否教授我此术?”

菩提祖师答道:“当然,机器学习只是一个基本功,人工智能的神奇在于它可以模仿人脑。如今你基本功扎实,为师便开始授你人工智能中的技术。”

菩提祖师倾囊授,悟空勤学获技能

前面做了那么多准备工作,悟空终于可以开始修炼人工智能中的技术了。

首先,菩提祖师传授悟空火眼金睛的技能,火眼金睛可用来查看图像中的物体,还可以用来分析话语中隐藏的情绪。

例如,悟空最喜欢看路上来往的车辆,拍一张照片,火眼金睛就能把图像中所有的车辆都识别出来。

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火眼金睛可以返回每辆车的类型和坐标位置,可以识别出一辆车是小汽车、卡车、巴士、摩托车还是三轮车。

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再例如,悟空太调皮,经常惹师父生气,菩提祖师不得不训诫他。为了少被训,悟空要时刻理解师父话语中的情绪。如果识别出师父的负向情感—愤怒,那就要小心啦!

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紧接着,菩提祖师又传授悟空顺风灵耳的技能,顺风灵耳可用来识别师兄们各种方言的语音,还可以分析视频中有哪些内容。

例如,悟空经常和师兄们一起看电影,但是有的电影没有字幕。有了顺风灵耳,悟空就可以帮助师兄们生成视频中的字幕了。

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悟空在三星洞中一边修炼,一边用人工智能解决日常生活中遇到的问题,虽然修炼辛苦,但有满满的成就感。

学成技能别师父,临别送行赠宝典

转眼已过数载,菩提祖师已经把所有的技能都传授于悟空。一日,菩提祖师将悟空召至身边,说道:“为师已经没什么能传授给你了,接下来要靠你自己通过实践去提升。为师现送你三个宝典,你且下山自行修炼吧。”

宝典1:人工智能的基础工具—Python编程语言

如果要修炼人工智能,必须学会编程,把自己的想法转换成机器可以读懂的语言,也就是编程。Python是一种主流的编程语言,也是学习人工智能少不了的编程工具。

宝典2:人工智能的基础技术框架—飞桨

PaddlePaddle(飞桨)是由百度出品的国内首个开源深度学习框架,集深度学习训练和预测框架、模型库、工具组件和服务平台于一体,是源于产业实践的开源深度学习平台。

宝典3:人工智能的基础平台—EasyDL平台

EasyDL是基于飞桨框架PaddlePaddle的一个具有强大功能的AI开发平台,其中EasyDL经典版在自动化人工智能模型训练方面非常便捷,即使不懂算法、编程的零基础使用者,也可以使用EasyDL快速搭建深度学习模型。

拓展阅读

EasyDL网址:

https://ai.baidu.com/easydl/

悟空接过三个宝典,拜别菩提祖师,回到了花果山水帘洞,自封“齐天大圣”,开始闭关修炼人工智能技术。