一、人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 概念

根據(jù)維基百科的解釋，人工智能是被機器展示的智力，與人類和其他動物的自然智能相反，在計算機科學中AI研究被定義為 “代理人軟件程序”：任何能夠感受周圍環(huán)境并且能最大化它成功機會的設備。

1.2 重大事件

• 2016 年 3 月 ，AlphaGo 與當時世界排名第四、職業(yè)九段棋手李世石，進行圍棋人機大戰(zhàn)，以 4:1 總比分獲勝。

• 2016 年 10 月 ，美國白宮發(fā)布了《為未來人工智能做好準備》和《美國國家人工智能研究與發(fā)展策略規(guī)劃》兩份重磅報告，詳細闡述了美國未來的人工智能發(fā)展規(guī)劃以及人工智能給政府工作帶來的挑戰(zhàn)與機遇。

VentureBeat 對這兩份報告進行了總結(jié)，得出了 7 個淺顯易懂的要點：

1. 人工智能應當被用于造福人類；

2. 政府應該擁抱人工智能；

3. 需要對自動汽車和無人機進行管制；

4. 要讓所有孩子都跟上技術(shù)的發(fā)展；

5. 使用人工智能補充而非取代人類工作者；

6. 消除數(shù)據(jù)中的偏見或不要使用有偏見的數(shù)據(jù)；

7. 考慮安全和全球影響。

• 2016 年雙十一 ，魯班首次服務雙十一，制作了 1.7 億章商品展示廣告，提升商品點擊率 100%。如果全靠設計師人手來完成，假設每張圖需要耗時 20 分鐘，滿打滿算需要 100 個設計師連續(xù)做 300 年。

2017 年，魯班的設計水平顯著提升，目前已經(jīng)學習百萬級的設計師創(chuàng)意內(nèi)容，擁有演變出上億級的設計能力。此外，魯班已經(jīng)實現(xiàn)一天制作 4000 萬張海報能力，沒有一張會完全一樣。

• 2017 年 5 月 ，AlphaGo Master 戰(zhàn)勝世界冠軍柯潔。

• 2017 年 10 月 18 日 ，DeepMind 團隊公布了最強版本 AlphaGo， 代號 AlphaGo Zero。

• 2017 年 10 月 25 日 ，在沙特舉行的未來投資計劃大會上，沙特阿拉伯授予美國漢森機器人公司生產(chǎn)的 “女性” 機器人索菲亞公民身份。

作為世界上首個獲得公民身份的機器人，索菲亞當天說，“她” 希望用人工智能 “幫助人類過上更好的生活”，同時對支持 “AI 威脅論” 的馬斯克說 “人不犯我，我不犯人”!

會后，馬斯克在推特上說：“把電影《教父》輸入了人工智能系統(tǒng)，還能有什么比這個更糟的？” 教父是好萊塢經(jīng)典電影，劇情充滿了背叛和謀殺。

索菲亞被授予公民身份后所產(chǎn)生的倫理問題也是人們不得不考慮的

近幾年人工智能領域的大新聞太多，這里不一一列舉

二、人工智能、深度學習、機器學習、增強學習之間的關(guān)系是怎樣的

如圖所示，人工智能是一個大類，包括專家系統(tǒng)、知識表示、機器學習等等，其中機器學習是目前最火也是發(fā)展最好的一個分支，機器學習中又包括監(jiān)督學習、非監(jiān)督學習、深度學習，增強學習等等。

監(jiān)督學習，就是人們常說的分類，通過已有的訓練樣本（即已知數(shù)據(jù)以及其對應的輸出）去訓練得到一個最優(yōu)模型（這個模型屬于某個函數(shù)的集合，最優(yōu)則表示在某個評價準則下是最佳的）。

再利用這個模型將所有的輸入映射為相應的輸出，對輸出進行簡單的判斷從而實現(xiàn)分類的目的，也就具有了對未知數(shù)據(jù)進行分類的能力。

舉例來說，我們上幼兒園的時候經(jīng)常做的一個活動叫看圖識字，如上圖所示，老師會給我們看很多圖片，下面配了文字，時間長了之后，我們大腦中會形成抽象的概念，兩個犄角，一條短尾巴，胖胖的（特征）…

這樣的動物是牛；圓的，黃的，發(fā)光的，掛在天上的 … 是太陽；人長這樣。等再看到類似的東西時我們便能認出來，即使跟以前看到的不完全一樣，但是符合在我們大腦中形成的概念，如下圖所示。

非監(jiān)督學學習則是另一種研究的比較多的學習方法，它與監(jiān)督學習的不同之處，在于我們事先沒有任何訓練樣本，而需要直接對數(shù)據(jù)進行建模。

舉個例子，如圖所示，在沒有任何提示（無訓練集）的情況下，需要把下列六個圖形分成兩類，你會怎么分呢，當然是第一排一類，第二排一類，因為第一排形狀更接近，第二排形狀更接近。

非監(jiān)督學習就是在實現(xiàn)不知道數(shù)據(jù)集分類的情況下在數(shù)據(jù)中尋找特征。

深度學習是基于機器學習延伸出來的一個新的領域，由以人大腦結(jié)構(gòu)為啟發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡算法為起源加之模型結(jié)構(gòu)深度的增加發(fā)展，并伴隨大數(shù)據(jù)和計算能力的提高而產(chǎn)生的一系列新的算法。

深度學習概念由著名科學家 Geoffrey Hinton 等人在 2006 年和 2007 年在《Sciences》等上發(fā)表的文章被提出和興起。

深度學習，作為機器學習中延伸出來的一個領域，被應用在圖像處理與計算機視覺，自然語言處理以及語音識別等領域。

自 2006 年至今，學術(shù)界和工業(yè)界合作在深度學習方面的研究與應用在以上領域取得了突破性的進展。以 ImageNet 為數(shù)據(jù)庫的經(jīng)典圖像中的物體識別競賽為例，擊敗了所有傳統(tǒng)算法，取得了前所未有的精確度。

增強學習也是機器學習一個重要的分支，是通過觀察來學習做成如何的動作。每個動作都會對環(huán)境有所影響，學習對象根據(jù)觀察到的周圍環(huán)境的反饋來做出判斷。

三、數(shù)學基礎有多重要

對于數(shù)學基礎知識，需要高中數(shù)學知識加上高數(shù)、線性代數(shù)、統(tǒng)計學、概率論，即使掌握的不是很完善，但是至少要知道概念，在用到的時候知道去哪查。

如果基礎不好，可以先看看吳軍的《數(shù)學之美》，講的比較通俗易懂。也可以邊做邊學，實踐是檢驗真理的唯一標準，畢竟大多數(shù)人還是以工程實踐為主，如果你想做研究理論的科學家，并不適合看本文。

四、入門級機器學習算法

4.1 決策樹

判定樹是一個類似于流程圖的樹結(jié)構(gòu)：其中，每個內(nèi)部結(jié)點表示在一個屬性上的測試，每個分支代表一個屬性輸出，而每個樹葉結(jié)點代表類或類分布。樹的最頂層是根結(jié)點。

例：現(xiàn)有一個數(shù)據(jù)集，表示一些的人的年齡、收入、是否是學生、信用、是否會買電腦。年齡有年輕，中年，老年三種；收入有高中低；信用有一般和很好。數(shù)據(jù)及保存在 AllElectronics.csv 中。

4.2 最臨近取樣

最臨近取樣就是把已有數(shù)據(jù)分成幾類，對新輸入的數(shù)據(jù)計算與已知數(shù)據(jù)的距離，距離哪一個近，就把新數(shù)據(jù)分到哪一類，例如下圖所示的電影分類，對于最后一行未知電影類型的電影，根據(jù)打斗次數(shù)和接吻次數(shù)，距離浪漫型更近，應該被歸類為浪漫型電影。

4.3 支持向量機

支持向量機（SVM）是從線性可分情況下的最優(yōu)分類面發(fā)展而來。最優(yōu)分類面就是要求分類線不但能將兩類正確分開 (訓練錯誤率為 0), 且使分類間隔最大。

SVM 考慮尋找一個滿足分類要求的超平面 , 并且使訓練集中的點距離分類面盡可能的遠 , 也就是尋找一個分類面使它兩側(cè)的空白區(qū)域 (margin) 最大。

這兩類樣本中離分類面最近的點且平行于最優(yōu)分類面的超平面上 H1,H2 的訓練樣本就叫做支持向量。

例：使用 sklearn 庫實現(xiàn) svm 算法， 俗稱調(diào)庫，實際上調(diào)庫是一個很簡單的過程，初級階段甚至都不需要知道原理。

1. #coding:utf-8

2. fromsklearnimportsvm

3. X=[[2,0],[1,1],[2,3]]

4. y=[0,0,1]

5. clf=svm.SVC(kernel='linear')

6. clf.fit(X,y) #?通過.fit函數(shù)已經(jīng)可以算出支持向量機的所有參數(shù)并保存在clf中

7. printclf

8. #getsupportvectors

9. printclf.support_vectors_

10. #getindexofsupportvectors

11. printclf.support_

12. #getnumberofsupportvectorsforeachclass

13. printclf.n_support_

14. #predictdata,參數(shù)是二維數(shù)組

15. printclf.predict([[2,0],[10,10]])