AI知识体系概述


AI(人工智能)知识体系包含多个重要方面:

一、机器学习(Machine Learning)

  1. 定义

  2. 机器学习是多领域交叉学科,涉及概率论、统计学等多门学科,它研究计算机如何模拟人类学习行为,获取新知识和技能,优化自身性能。

  3. 类型

  4. 监督学习(Supervised Learning)

    • 有标记好的训练数据集,例如图像分类任务中图像有类别标签。模型学习输入特征和输出标签的关系,算法有决策树、支持向量机、多层感知机(分类)、线性回归(数值预测)等。
  5. 无监督学习(Unsupervised Learning)

    • 训练数据无标签,如聚类任务中模型根据数据相似性划分簇。常见算法有K - 均值聚类、主成分分析(PCA,用于数据降维和特征提取)。
  6. 强化学习(Reinforcement Learning)

    • 智能体在环境中行动,通过环境反馈的奖励信号来学习最优行为策略,例如机器人行走训练,著名算法有Q - 学习和深度Q网络(DQN)。

二、深度学习(Deep Learning)

  1. 定义

  2. 深度学习是机器学习的分支,通过构建多层(深度神经网络)模型,从大量数据中自动学习复杂模式和特征表示。

  3. 神经网络架构

  4. 多层感知机(Multilayer Perceptron, MLP)

    • 前馈神经网络,由输入、多个隐藏和输出层组成,神经元全连接,常用于简单分类和回归任务。
  5. 卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)

    • 主要处理图像等网格结构数据,包含卷积层(提取局部特征)、池化层(降维)和全连接层,应用于图像分类、目标检测等。
  6. 循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN)

    • 神经元连接成有向环,适合处理序列数据如文本、语音,但存在梯度消失和爆炸问题,改进的有长短期记忆网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)。

三、自然语言处理(Natural Language Processing, NLP)

  1. 定义

  2. 自然语言处理是计算机科学与人工智能中的重要方向,研究人与计算机用自然语言有效通信的理论和方法。

  3. 任务和技术

  4. 词法分析(Lexical Analysis)

    • 包括分词(如将句子划分成单词)、词性标注(给单词标注词性)。
  5. 句法分析(Syntactic Analysis)

    • 分析句子语法结构,如构建语法树。
  6. 语义理解(Semantic Understanding)

    • 旨在理解句子含义,知识图谱有助于理解文本实体关系,用于问答系统等。
  7. 机器翻译(Machine Translation)

    • 利用深度学习模型如Transformer架构(BERT、GPT等基于此改进)实现语言翻译。

四、计算机视觉(Computer Vision)

  1. 定义

  2. 计算机视觉研究让机器“看”的科学,用摄影机和电脑代替人眼对目标识别、跟踪、测量等,并处理图像。

  3. 主要任务和技术

  4. 图像分类(Image Classification)

    • 用深度学习中的CNN模型判断图像物体类别。
  5. 目标检测(Object Detection)

    • 确定图像中物体及其位置,技术有基于区域的卷积神经网络(R - CNN)系列、YOLO系列等。
  6. 语义分割(Semantic Segmentation)

    • 将图像像素分类到不同语义类别,基于全卷积网络(FCN)等架构在医学图像等有应用。