隨著AlphaGo與李世石大戰的落幕,人工智能成為話題焦點。AlphaGo背後的工作原理“深度學習”也跳入大眾的視野。什麼是深度學習,什麼是神經網絡,為何一段程序在精密的圍棋大賽中可以大獲全勝?人工智終將會取代人類智慧嗎?
本書結閤日常生活中的尋常小事,生動形象地闡述瞭神經網絡與深度學習的基本概念、原理和實踐,案例豐富,深入淺齣。對於正在進入人工智能時代的我們,這些內容無疑可以幫助我們更好地理解人工智能的原理,豐富我們對人類自身的認識,並啓發我們對人機智能之爭更深一層的思考與探索。
《神經網絡與深度學習》是一本介紹神經網絡和深度學習算法基本原理及相關實例的書籍,它不是教科書,作者已盡量把公式減少到極少,以適應絕大部分人的閱讀基礎和知識儲備。《神經網絡與深度學習》涵蓋瞭神經網絡的研究曆史、基礎原理、深度學習中的自編碼器、深度信念網絡、捲積神經網絡等,這些算法都已在很多行業發揮瞭價值。
《神經網絡與深度學習》適閤有誌於從事深度學習行業的,或想瞭解深度學習到底是什麼的,或是有一定機器學習基礎的朋友閱讀。
第0章 寫在前麵:神經網絡的曆史
第1章 神經網絡是個什麼東西
1.1 買橙子和機器學習
1.1.1 規則列錶
1.1.2 機器學習
1.2 怎麼定義神經網絡
1.3 先來看看大腦如何學習
1.3.1 信息輸入
1.3.2 模式加工
1.3.3 動作輸齣
1.4 生物意義上的神經元
1.4.1 神經元是如何工作的
1.4.2 組成神經網絡
1.5 大腦如何解決現實生活中的分類問題
第2章 構造神經網絡
2.1 構造一個神經元
2.2 感知機
2.3 感知機的學習
2.4 用代碼實現一個感知機
2.4.1 Neuroph:一個基於Java的神經網絡框架
2.4.2 代碼實現感知機
2.4.3 感知機學習一個簡單邏輯運算
2.4.4 XOR問題
2.5 構造一個神經網絡
2.5.1 綫性不可分
2.5.2 解決XOR問題(解決綫性不可分)
2.5.3 XOR問題的代碼實現
2.6 解決一些實際問題
2.6.1 識彆動物
2.6.2 我是預測大師
第3章 深度學習是個什麼東西
3.1 機器學習
3.2 特徵
3.2.1 特徵粒度
3.2.2 提取淺層特徵
3.2.3 結構性特徵
3.3 淺層學習和深度學習
3.4 深度學習和神經網絡
3.5 如何訓練神經網絡
3.5.1 BP算法:神經網絡訓練
3.5.2 BP算法的問題
3.6 總結深度學習及訓練過程
第4章 深度學習的常用方法
4.1 模擬大腦的學習和重構
4.1.1 灰度圖像
4.1.2 流行感冒
4.1.3 看看如何編解碼
4.1.4 如何訓練
4.1.5 有監督微調
4.2 快速感知:稀疏編碼(Sparse Coding)
4.3 棧式自編碼器
4.4 解決概率分布問題:限製波爾茲曼機
4.4.1 生成模型和概率模型
4.4.2 能量模型
4.4.3 RBM的基本概念
4.4.4 再看流行感冒的例子
4.5 DBN
4.6 捲積神經網絡
4.6.1 捲積神經網絡的結構
4.6.2 關於參數減少與權值共享
4.6.3 舉個典型的例子:圖片內容識彆
4.7 不會忘記你:循環神經網絡
4.7.1 什麼是RNN
4.7.2 LSTM網絡
4.7.3 LSTM變體
4.7.4 結論
4.8 你是我的眼:利用稀疏編碼器找圖像的基本單位
4.9 你是我的眼(續)
4.10 使用深度信念網搞定花分類
第5章 深度學習的勝利:AlphaGo
5.1 AI如何玩棋類遊戲
5.2 圍棋的復雜性
5.3 AlphaGo的主要原理
5.3.1 策略網絡
5.3.2 MCTS拯救瞭圍棋算法
5.3.3 強化學習:“周伯通,左右互搏”
5.3.4 估值網絡
5.3.5 將所有組閤到一起:樹搜索
5.3.6 AlphaGo有多好
5.3.7 總結
5.4 重要的技術進步
5.5 一些可以改進的地方
5.6 未來
第6章 兩個重要的概念
6.1 遷移學習
6.2 概率圖模型
6.2.1 貝葉斯的網絡結構
6.2.2 概率圖分類
6.2.3 如何應用PGM
第7章 雜項
7.1 如何為不同類型的問題選擇模型
7.2 我們如何學習“深度學習”
7.3 如何理解機器學習和深度學習的差異
7.4 大規模學習(Large Scale Learning)和並行計算
7.5 如果喜歡應用領域,可以考慮以下幾種應用
7.6 類腦:人工智能的目標
參考文獻
術語
很多朋友告訴我,一本書總是要加一個前言纔算完整。如果書沒有前言,就好像隻有山沒有水一樣,沒有意境。
對我來說,這是我的第一本技術科普類讀物。之所以把它稱作第一本,是因為我從前沒寫過書,哪怕是一篇超過4萬字的文章(論文不算)都沒寫過,所以聽編輯說寫書有字數要求時,我都沒有概念,心想不就寫本書嗎?easy!
寫著寫著發現不對瞭,自己沒有為一本書建立好整體知識體係!從2014年開始斷斷續續地寫著,中間有段時間甚至想過放棄。我之所以沒放棄,無非是因為覺得做事要有始有終。如果我寫得不好,那是我的能力有限;如果因為一些之前估計不到的難度就放棄瞭,那是態度問題!
為什麼說這是一本科普類讀物呢?至少在我寫書時,很多人(都是IT、軟件這個行業的人)對於神經網絡、深度學習(Deep Learning)等都毫無概念,如果連這些人對神經網絡等都沒有概念,可以想象其普及程度有多低。但我覺得深度學習並不是隻有大學學府或幾個相關的專業學生纔能研究它;並不是隻有公司裏這個領域的專傢纔能研究它,它是屬於整個大眾的東西。
對於技術層麵的東西,將會慢慢簡化再簡化,如同編程語言一樣,開始是匯編語言,後來是C語言,再後來有瞭C++,再後來有瞭Java,甚至齣現瞭Python、JavaScript,它們降低瞭進入門檻,可以讓更多人使用。對的,編程語言的進化就是讓更多人更便捷地使用。對於深度學習來說,基本的算法庫至少目前來講已經很多很多瞭,這些算法庫基本覆蓋瞭我們的現代編程語言,讓人能夠更方便地使用。微軟甚至齣瞭一個圖形化的深度學習在綫工具,你隻要拖曳下鼠標就能得到一個算法並訓練它,極大地加快瞭學習效率。
我強調這一點是想說:技術的進步擴散瞭這些技術,最終目標也許就是機器像人類那樣思考,讓人類想什麼有什麼,而不僅僅局限於技術層麵;而今天深度學習的進化已經可以使機器通過學習已有的知識就能推導齣或預測齣未知的事物,想起這點時常讓我激動,讓我覺得創造齣一個機器生命體是有可能的!所以寫本書的意義在於讓人們不過多地關注公式及推導過程,而是關注它的使用方法,把人類的想法迅速轉換成生産力纔是目的,畢竟隻有人類的想法纔是最有價值的!
按以上思路,我安排書的整體目錄架構如下。
第0章,介紹機器學習、神經網絡的曆史,好讓大傢有基本的瞭解。
第1章,解釋大腦的運作結構和如何利用仿生學産生邏輯上的神經元和神經網絡。
第2章,我們用仿生學的知識試著構造一個神經網絡(感知機)並使用它做些事情,解釋瞭XOR問題。在2.6節給齣一些例子,讓我們能更好地瞭解神經網絡是如何分類學習和預測的。
第3章,介紹深度學習的基本概念,深度學習和神經網絡的聯係。
第4章,介紹深度學習的常用方法。
第5章,介紹AlphaGo。
第6章,兩個重要概念,遷移學習和概率圖模型PGM。
第7章,給齣瞭一些經驗以加快大傢學習和研究的效率。
按照慣例,在前言的最後一部分應該做一些感謝,首先要感謝張傑同學,是他介紹瞭我和電子工業齣版社的編輯認識。感謝我的編輯劉皎,對於一個剛剛進入寫書圈子的新人,她給予瞭我很多幫助和支持。另外,還要感謝我的同事唐煒,他在我寫書的後期給瞭一些很好的建議。
最後要感謝的,是我的夫人李茉,為瞭讓我完成這本書的創作,她付齣瞭傢庭方麵的很多努力,也為成書給瞭很多建議和幫助。
謝謝他們!
本書部分資料來源於網上,由於鏈接失效或無法知道原作者,因此沒辦法注明來源。請原作者看到後和我聯係:wuanch@gmail.com。
這本書的語言風格,我必須說,是一種非常獨特的魅力。它不像某些教科書那樣枯燥乏味,也不是像網絡文章那樣隨意跳躍。作者的文字,既有學術的嚴謹性,又充滿瞭人文的溫度。在解釋復雜的概念時,他會恰到好處地運用一些比喻和類比,讓原本晦澀難懂的內容變得生動有趣。同時,他的敘述邏輯清晰,過渡自然,讀起來絲毫不會感到疲憊。我尤其喜歡他在適當的時候穿插的一些個人思考和行業觀察,這讓整本書充滿瞭生命力,仿佛是在與一位經驗豐富的同行進行一次深入的交流。這種“有血有肉”的寫作方式,讓我覺得不僅僅是在學習技術,更是在感受一種治學態度和科學精神。這本書帶給我的,不僅僅是知識的儲備,更是一種閱讀的愉悅感和學習的動力。
評分當我拿到這本書時,最先讓我眼前一亮的是它在概念解釋方麵的細膩之處。作者並沒有直接拋齣復雜的數學公式,而是用瞭一種非常形象生動的方式,將抽象的神經網絡模型“具象化”。比如,在介紹感知機的時候,他用瞭一個非常貼切的生活化例子,將輸入、權重、偏置以及激活函數,巧妙地類比成我們日常生活中做決策的思考過程。這種循序漸進、由淺入深的方式,極大地降低瞭初學者的門檻。即使是之前對機器學習完全沒有概念的讀者,也能通過這些生動的比喻,建立起對神經網絡最基礎的理解。我尤其欣賞的是,作者在講解每一個核心概念時,都會穿插一些曆史發展的脈絡,讓我們知道這些理論是如何一步步演進至今的,這不僅增加瞭知識的趣味性,也讓我對這些方法的齣現有瞭更深刻的認識。這種“知其然,更知其所以然”的講解方式,讓我覺得這本書的價值遠不止於技術本身,更在於它傳遞瞭一種科學探索的精神。
評分我一直認為,一本優秀的技術書籍,除瞭傳授知識,更重要的是能激發讀者的思考和探索欲。這本書在這方麵做得非常齣色。在介紹完各種經典的神經網絡模型後,作者並沒有止步於此,而是深入探討瞭模型的可解釋性、泛化能力以及一些前沿的研究方嚮。他提齣的那些開放性問題,比如“如何纔能真正理解神經網絡的決策過程?”,“如何纔能構建齣更魯棒、更普適的模型?”,都深深地觸動瞭我。這些問題引導我開始思考,而不是被動地接受信息。書中對於不同模型優缺點的權衡分析,以及作者對未來發展趨勢的預測,也讓我對這個領域有瞭更宏觀的認識。它讓我意識到,深度學習是一個不斷發展、充滿活力的領域,永遠有新的挑戰和機遇等待我們去發掘。這種啓發式的教學方式,讓我在學習過程中,不斷産生新的疑問,並主動去尋找答案,這正是我想從一本書中獲得的。
評分這本書的裝幀設計,首先吸引瞭我。硬殼封麵,紙張的觸感溫潤而不失厚重,扉頁的設計也很彆緻,帶有一種復古的學術氣息。我喜歡這種實體書的感覺,翻閱時書頁間的沙沙聲,以及那種油墨的淡淡香氣,都讓閱讀的體驗變得更加沉浸。封麵上的圖案,以抽象的神經網絡節點和連接綫條為主體,色彩搭配沉穩又不失科技感,給人一種專業而又引人探索的印象。我一直認為,一本好書,從它的外在呈現就應該傳遞齣內容的品質,這本書無疑做到瞭。它不像一些快餐式的讀物,而是充滿瞭匠心,讓我在還沒翻開正文之前,就已經對它産生瞭期待。書脊的文字清晰,便於我在書架上找到它,而且整體的印刷質量非常高,排版布局也閤理,即使是密集的公式和代碼,看起來也不會讓人眼花繚亂。這種對細節的追求,也讓我相信書中的內容一定經過瞭細緻的打磨,值得我花時間去深入研讀。
評分對於我這種偏愛實操的讀者來說,這本書的實踐部分堪稱點睛之筆。它並非僅僅停留在理論層麵,而是提供瞭大量貼閤實際需求的示例代碼和項目思路。作者在書中構建的案例,從簡單的圖像分類到更復雜的自然語言處理任務,都非常有代錶性。最讓我驚喜的是,這些代碼並不是那種“拿來主義”的片段,而是經過精心設計,清晰地展示瞭從數據預處理、模型構建、訓練到評估的完整流程。而且,在講解代碼時,作者也非常注重解釋每一行代碼背後的邏輯和意圖,這使得即使是對編程不太熟練的讀者,也能跟隨作者的思路,一步步地理解並實現這些模型。更重要的是,書中提供的這些實踐項目,都非常貼近當前工業界應用的熱點,這意味著我學習到的知識可以直接用於解決實際問題,這對於我個人的職業發展來說,非常有價值。我甚至可以在此基礎上進行二次開發,探索更多有趣的應用。
評分公共號上的文章都看完瞭,在迴過頭來看書,係統性更強
評分沒想到這書這麼薄,希望對得起價格。
評分講的 故事 很有發揮。 有些點還是不太好理解。
評分發貨快,很小很薄,好好拜讀瞭以後再來評價。六一八存書季,買瞭4000多塊錢的書。感謝京東
評分經常網購,總有大量的包裹收,感覺寫評語花 掉瞭我大量的時間和精力!所以在一段時間 裏,我總是不去評價或者隨便寫寫!但是,我 又總是覺得好像有點對不住那些辛苦工作的賣 傢客服、倉管、老闆。於是我寫下瞭―小段 話,給我覺得能拿到我五星好評的賣傢的寶貝 評價裏麵以示感謝和尊敬!首先,寶貝是性價 比很高的,我每次都會先試用再評價的,雖然 寶貝不一定是最好的,但在同等的價位裏麵絕 對是錶現最棒的。京東的配送絕對是一流的, 送貨速度快,配送員服務態度好,每樣東西都 是送貨上門。希望京東能再接再厲,做得更大 更強,提供更多更好的東西給大傢。為京東的 商品和服務點贊。
評分理論性不強,偏實踐,相關的東西f都能在網上下載,就是書太貴瞭,其實書很薄的
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評分書質量很不錯,我很喜歡該書作者和內容。京東快遞給力!
評分買給親愛的男盆友的,希望他能有用!
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