您可能经常遇到人工智能 (AI)、机器学习 (ML) 和深度学习 (DL) 这些术语,有时它们甚至可以互换使用。了解它们之间的关系会很有帮助。可以将它们视为嵌套的层次:AI 是最广泛的范围,包含任何使计算机能够模仿人类智能的方法。机器学习是 AI 的一个子集,侧重于系统从数据中学习规律,而无需为每个任务进行明确编程。深度学习反过来又是机器学习的一个特定子集。digraph G { bgcolor="transparent"; rankdir=TB; node [shape=box, style="rounded,filled", fontname="sans-serif", margin=0.2]; edge [arrowhead=none, penwidth=1.5]; // 注意:尚未定义任何边 subgraph cluster_AI { label = "人工智能 (AI)"; style="filled"; fillcolor="#e9ecef"; // 灰色 fontsize=14; fontcolor="#495057"; // 在AI范围内但ML之外定义一个节点 // 您可以在此处添加一个代表性AI节点,如果ML填充了它,则可以留空 // 示例: // ai_concept [label="通用AI\n理念", fillcolor="#ced4da"]; subgraph cluster_ML { label = "机器学习 (ML)"; style="filled"; fillcolor="#a5d8ff"; // 蓝色 fontsize=12; fontcolor="#1c7ed6"; // 在ML范围内但DL之外定义一个节点 // 示例: // ml_concept [label="算法\n(SVM, 回归)", fillcolor="#d0bfff"]; subgraph cluster_DL { label = "深度学习 (DL)"; style="filled"; fillcolor="#b2f2bb"; // 绿色 fontsize=10; fontcolor="#37b24d"; // *** 在此处定义实际的深度学习节点 *** dl_node [shape=plaintext, label="多层神经网络"]; } // 如果您想要一个特定的ML节点: // ml_node [shape=plaintext, label="其他ML算法"]; } // 如果您想要一个特定的AI节点: // ai_node [shape=plaintext, label="更广泛的AI理念"]; } // 如果您想显示关系,您可以定义边: // 示例: ai_concept -> ml_concept; // 示例: ml_concept -> dl_node; // 或者如果节点在集群内部定义,则直接连接节点 }人工智能、机器学习和深度学习之间的关系。深度学习是机器学习中的一个专门子方向,而机器学习本身则是更广泛的人工智能范围的一部分。那么,是什么让深度学习“深”呢?这个术语指的是使用多层(有时数百甚至数千层)堆叠在输入和输出之间的人工神经网络 (ANN)。如本章节所述,神经网络受人脑结构启发,由相互连接的节点或“神经元”组成。在传统机器学习中,特征工程通常需要大量的专业知识和精力。您需要手动识别并从原始数据中提取最相关的特征,以输入到您的学习算法中。例如,在图像分类任务中,您可能会构建像边缘检测器或特定形状模板这样的特征。深度学习采取了不同的方法。深度神经网络不再依赖于手动设计的特征,而是以分层的方式直接从数据中学习特征。初始层可能会学习简单的模式,例如图像中的边缘或纹理。后续层会组合这些简单的模式,以学习更复杂的特征,例如形状或物体部分。最终层会组合这些高层次特征进行预测,例如识别图像中的特定物体。这种自动学习大量原始数据中复杂模式和表示的能力,是推动深度学习在各种复杂任务中取得成功的原因,例如:计算机视觉: 图像分类、物体检测、图像生成。自然语言处理 (NLP): 机器翻译、情感分析、文本生成。语音识别: 将口语转录为文本。推荐系统: 推荐产品或内容。训练这些深层网络涉及可能数百万个参数(权重和偏置),其计算密集度之所以变得可行,是因为算法的改进(例如反向传播的改进版本)、大规模数据集的可用性以及现代硬件(特别是图形处理器 (GPU))提供的并行处理能力。Keras,本课程的核心库,提供了一个高级、用户友好的接口,用于定义、训练和评估这些深度神经网络。它让您能够专注于架构和训练过程,而无需陷入底层实现细节,并与 TensorFlow、PyTorch 或 JAX 等后端引擎平滑集成(特别是 Keras 3 及更高版本)。随着您在本课程中的学习,您将使用 Keras 构建和训练各种类型的深度学习模型,从即将到来的章节中介绍的基础知识开始。