人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）一詞在很久以前就有了，被大眾津津樂道卻是近幾年的事情，這和機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning）、深度學(xué)習(xí)（Deep Learning）等技術(shù)的崛起有著千絲萬縷的聯(lián)系，而這一切又得益于大數(shù)據(jù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)處理性能的不斷提升。
本書將帶領(lǐng)讀者了解人工智能的相關(guān)技術(shù)和發(fā)展近況，通過一些實(shí)例來掌握必備的技能，并能夠獨(dú)立使用相關(guān)技術(shù)完成對(duì)計(jì)算機(jī)視覺問題的分析和處理。本書各個(gè)章節(jié)的知識(shí)要點(diǎn)如下。
第1章主要介紹人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展歷史，讓讀者對(duì)這一領(lǐng)域有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。 第2章主要介紹在理解和掌握后面章節(jié)的內(nèi)容時(shí)需要用到的數(shù)學(xué)知識(shí)，以及在實(shí)戰(zhàn)操作的過程中進(jìn)行環(huán)境搭建及安裝相關(guān)軟件的方法。本書中數(shù)學(xué)相關(guān)的大部分知識(shí)都集中在本章中，其主要目的是讓讀者先對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)生興趣，這樣才能更好地深入學(xué)習(xí)和研究。在本章中不會(huì)插入大量的數(shù)學(xué)公式，這樣做會(huì)讓初學(xué)者望而卻步，在不斷消化公式的過程中喪失學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。通過不斷實(shí)戰(zhàn)來學(xué)習(xí)，可以累積成就感，這種自頂向下的方式不失為一種更好的學(xué)習(xí)方法。
第3章主要介紹在學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過程中會(huì)經(jīng)常遇到的一些概念和定義。比如后向傳播（Back Propagation）、激活函數(shù)（Activation Function）、監(jiān)督學(xué)習(xí)（Supervised Learning）、無監(jiān)督學(xué)習(xí)（Unsupervised Learning），等等，這也是為之后學(xué)習(xí)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。在搭建一個(gè)完整的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，就需要不斷地用到本章的內(nèi)容了。
第4章主要介紹深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Network，簡(jiǎn)稱CNN）。首先介紹卷積層、全連接層、池化層等相關(guān)內(nèi)容，之后又列舉了目前主流的一些卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并對(duì)比它們之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，以便于掌握不同的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)細(xì)節(jié)。
第5章主要介紹Python編程語言的相關(guān)知識(shí)，目的是讓讀者掌握Python語言的語法定義和使用方式，并使用Python語言進(jìn)行功能代碼的編寫；還會(huì)介紹在處理計(jì)算機(jī)視覺問題時(shí)需要用到的兩個(gè)重要的Python包：NumPy和Matplotlib。本章內(nèi)容豐富，而且Python語言自身就很簡(jiǎn)單且易上手，讀者很快就能掌握Python這門編程語言。
第6章主要介紹如何使用PyTorch深度學(xué)習(xí)框架。PyTorch非常簡(jiǎn)單易用，能夠根據(jù)我們的需求快速搭建出我們想要的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，這在很大程度上歸功于PyTorch基于動(dòng)態(tài)圖計(jì)算的特性，它與基于靜態(tài)圖計(jì)算的深度學(xué)習(xí)框架相比，有更多的優(yōu)勢(shì)，比如PyTorch不僅速度快，還有許多功能強(qiáng)大的包可供調(diào)用。本章先介紹PyTorch中常用的包和類的使用方法；然后介紹如何使用PyTorch中的一些自動(dòng)化方法來提升代碼的執(zhí)行效率和簡(jiǎn)潔度；最后會(huì)通過一個(gè)綜合實(shí)例，使用本章的內(nèi)容解決一個(gè)實(shí)際的計(jì)算機(jī)視覺問題。
第7章一開始就是一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)視覺問題的實(shí)戰(zhàn)，介紹了一種非常實(shí)用的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)用方法，即遷移學(xué)習(xí)（Transfer Learning）。在掌握遷移學(xué)習(xí)的原理之后，會(huì)基于PyTorch對(duì)遷移學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)，并解決比之前更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)視覺問題。對(duì)實(shí)戰(zhàn)代碼的解析會(huì)貫穿本章，讓讀者更深刻地理解代碼。
第8章講解如何基于PyTorch實(shí)戰(zhàn)圖像風(fēng)格遷移（Neural Style）。通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅能處理圖片分類問題，只要有想法和創(chuàng)意，還能做更多、更有趣的事情。
第9章介紹一種多模型融合方法，在現(xiàn)有的模型遭遇性能提升瓶頸時(shí)，可通過搭建一種經(jīng)過科學(xué)融合的新模型達(dá)到超過預(yù)期的泛化能力。本章依然會(huì)基于PyTorch對(duì)多模型融合方法進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)。
第10章介紹一種區(qū)別于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Recurrent Neural Network，簡(jiǎn)稱RNN）。不同于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的圖像特征提取能力，循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要用于處理有序輸入的數(shù)據(jù)。為了方便讀者理解模型如何對(duì)有序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本章會(huì)基于PyTorch使用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來處理一個(gè)計(jì)算機(jī)視覺問題。
第11章講解自動(dòng)編碼器，它是一種使用非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。自編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，本章會(huì)選取一個(gè)圖像去噪問題來進(jìn)行自動(dòng)編碼器實(shí)戰(zhàn)。
本書前6章的內(nèi)容可作為后5章的鋪墊，前6章的知識(shí)偏向基礎(chǔ)和理論，不過，只有掌握了這些內(nèi)容，才能從容應(yīng)對(duì)后5章的實(shí)戰(zhàn)。這個(gè)循序漸進(jìn)的過程會(huì)讓讀者對(duì)知識(shí)的理解更深刻，技能提升更迅速。
人工智能在近幾年大熱，網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資料良莠不齊且沒有體系，即使有優(yōu)秀的干貨，對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的初學(xué)者來說起點(diǎn)也太高。本書也是出于對(duì)這一現(xiàn)狀的考慮，通過從基礎(chǔ)到實(shí)戰(zhàn)、由淺入深的過程，讓讀者基于PyTorch來使用深度學(xué)習(xí)方法實(shí)際解決一些計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的問題，這樣，讀者在獲取知識(shí)的過程中會(huì)更有成就感，學(xué)起來也會(huì)更積極、主動(dòng)。
感謝家人的鼓勵(lì)和支持，也感謝張國霞編輯的幫助和付出，筆者才能以更好的方式將這部作品呈現(xiàn)在讀者的面前。希望讀者能遵從敏捷學(xué)習(xí)的思路，多實(shí)戰(zhàn)、多思考并不斷進(jìn)步。在本書中會(huì)有很多實(shí)例，讀者可以舉一反三、不斷實(shí)踐，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)要多思考，畢竟本書涉及的內(nèi)容有限，若想讓自己的能力得到更高層次的提升，則需要獲取更多的資料來充實(shí)自己。

唐進(jìn)民
2018年5月

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