【深智書摘】不管你是不是電腦業的從業人員,你都應該學會Python及至少一種人工智慧的框架!

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘
馬克•庫班(NBA獨行俠隊老闆,億萬富翁)說過:「人工智慧、深度學習和機器學習,不論你現在是否能夠理解這些概念,你都應該學習。否則三年內,你就會像被滅絕的恐龍一樣被社會淘汰。現在不開始,以後就來不及了。」
  深度學習如何高效入門可以說是AI 領域老生常談的問題了,一種路徑是從傳統的統計學習開始,然後跟著書上推公式學數學;另一種路徑是從實驗入手,畢竟深度學習是一門實驗科學,可以透過學習深度學習框架TensorFlow 和Keras 以及具體的影像辨識的任務入手。對想要快速出成果的同學來說,第一種方法是不推薦的,除非你的數學很強想去做一些偏理論的工作,對大部分人來說還是從深度模型入手,以實驗為主來學習比較合適。

什麼是人工智慧、機器學習與深度學習?

  AI 是Artificial Intelligence 的縮寫,中文是大家廣知的「人工智慧」。它可以視為使機器具備類似人類的智慧,從而代替人類去完成某些工作和任務。
  要說明什麼是深度學習,首先要知道機器學習、神經網路、深度學習之間的關係。
  眾所皆知,機器學習是一種利用資料訓練出模型,然後使用模型預測的技術。與傳統的為解決特定任務、透過編碼實現的軟體程式不同,機器學習使用大量的資料來「訓練」,透過各種演算法從資料中學習如何完成任務。機器學習是人工智慧的子領域,機器學習理論主要是研究、分析和設計一些讓電腦可以自動學習的演算法。在這種機器自學的方式中,我們不給機器規則,取而代之的是,我們提供機器大量針對某一任務的資料,讓機器自己去學習,去挖掘出規律,從而具備完成某一任務的智慧。因此,機器學習就是透過演算法,使用大量資料進行訓練,訓練完成後會產生模型,訓練好的模型就用於新資料結果的預測。

深度學習框架TensorFlow、Keras

  深度學習已經廣泛應用於各個領域,這裡拋磚引玉,簡單介紹一下時下非常熱門的深度學習開放原始碼框架TensorFlow。TensorFlow 是Google 開放原始碼的機器學習工具,在2015 年11 月實現正式開放原始碼,開放原始碼協定為Apache 2.0。TensorFlow 作為Google 重要的開放原始碼專案,有非常火熱的開放原始碼社區推動其發展。TensorFlow 中的實現程式可能跟通常的Python 程式有點不一樣,因為TensorFlow 有它自己的框架和系統,會用它自己更加調配的方式來描述過程。
  Keras 是一個極簡的、高度模組化的神經網路函數庫,採用Python 開發,能夠執行在TensorFlow 平台,旨在完成深度學習的快速開發。Keras 的開發重點是支援快速的實驗,能夠以最小的延遲把我們的想法轉為實驗結果,是做好神經網路研究工作的關鍵。Keras 最初是作為ONEIROS 專案(開放式神經電子智慧型機器人作業系統)研究工作的一部分而開發的,Keras 是一款使用純Python 語言撰寫的神經網路API,使用Keras 能夠快速實現我們的深度學習方案,所以Keras 有著「為快速試驗而生」的美稱。Keras 以TensorFlow、Theano、CNTK 為後端,即Keras 的底層計算都是以這些框架為基礎,這使得Keras 能夠專注於快速架設神經網路模型。

IMDB電影評論情感分析

  IMDB 是一個與電影相關的線上資料庫,它包含了25000 部電影的評價資訊,該資料庫是由史丹佛大學的研究院整理的。IMDB 電影資料集含有50000 個電影評論,訓練資料與測試資料各25000 項,每一項電影評論都被標記為「正面評價」和「負面評價」兩類。
  情感分析是自然語言處理中很重要的方向,目的是讓電腦理解文字中包含的情感資訊。情感分析有很多的應用場景,比如做一個電子商務網站,賣家需要時刻關心使用者對於商品的評論是否是正面的。再比如做一個電影的宣傳和策劃,電影在觀眾中的口碑也非常重要。網際網路上任何一個事件或物品,都有可能產生成千上萬的文字評論,如何定義每一個文字的情緒是正面還是負面的,是一件很有挑戰的事情。
  我們希望建立一個模型,在經過大量的電影評論文字訓練後,這個模型可以用來預測電影評論是正面評價或是負面評價。

遷移學習,人臉辨識、影像風格遷移、生成對抗網路

  人臉辨識其實是一種身份驗證技術,它與我們所熟知的指紋辨識、聲紋辨識、虹膜辨識等均屬於生物資訊辨識領域。它是分析與比較人臉視覺特徵資訊,進行身份驗證或查詢的一項電腦視覺技術手段。作為生物資訊辨識之一的人臉辨識,其具有對擷取裝置要求不高(裝置只需要能夠拍照即可)、擷取方式簡單等特點。在進行人臉身份認證時,不可避免地會經歷諸如影像擷取、人臉檢測、人臉定位、人臉提取、人臉前置處理、人臉特徵提取、人臉特徵對比等步驟,這些都可以認為是人臉辨識的範圍。
  我們正經歷一場大革命,這場革命就是由巨量資料和強大的電腦運算能力開始的。如果你會一點點Python,本書就是最適合你入門的一本書。
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深智數位出版:〈用最簡潔的Python上手 - 深度學習從精通再成大神〉
本文取自深智數位出版之〈用最簡潔的Python上手 - 深度學習從精通再成大神〉
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