AI人工智能（ArtificialIntelligence，AI）、 机器学习（MachineLearning，ML）、 深度学习（DeepLearning，DL） 学习路径及推荐书籍

人工智能、机器学习和深度学习覆盖的技术范畴是逐层递减的，三者的关系：人工智能 > 机器学习 > 深度学习。

• 人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是最宽泛的概念，是研发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学
• 机器学习（MachineLearning，ML）是当前比较有效的一种实现人工智能的方式。
• 深度学习（DeepLearning，DL）是机器学习算法中最热门的一个分支，近些年取得了显著的进展，并替代了大多数传统机器学习算法。

机器学习

机器学习的实现可以分成两步：训练 和 预测 ，类似于归纳和演绎：

• 归纳： 从具体案例中抽象一般规律，机器学习中的“训练”亦是如此。从一定数量的样本（已知模型输入X和模型输出Y）中，学习输出Y与输入X的关系（可以想象成是某种表达式）。
• 演绎： 从一般规律推导出具体案例的结果，机器学习中的“预测”亦是如此。基于训练得到的Y与X之间的关系，如出现新的输入X，计算出输出Y。通常情况下，如果通过模型计算的输出和真实场景的输出一致，则说明模型是有效的。

机器学习的过程中, 确定模型的三个关键要素：假设、评价、优化。
牛顿第二定律:

• 假设：通过观察加速度a和作用力F的观测数据，假设a和F是线性关系，即a=w⋅F。
• 评价：对已知观测数据上的拟合效果好，即 w⋅F计算的结果要和观测的a尽量接近。
• 优化：在参数w的所有可能取值中，发现 w=1/m 可使得评价最好（最拟合观测样本）。

模型有效的基本条件是 能够拟合已知的样本

假设机器通过尝试答对（最小化损失）大量的习题（已知样本）来学习知识（模型参数w），并期望用学习到的知识所代表的模型 H(w,x)，回答不知道答案的考试题（未知样本）。最小化损失是模型的优化目标，实现损失最小化的方法称为优化算法，也称为寻解算法（找到使得损失函数最小的参数解）。参数w和输入
x组成公式的基本结构称为假设。在牛顿第二定律的案例中，基于对数据的观测，我们提出了线性假设，即作用力和加速度是线性关系，用线性方程表示。由此可见，模型假设、评价函数（损失/优化目标）和优化算法是构成模型的三个关键要素。

图6：机器学习就是拟合一个“大公式”

深度学习

构建神经网络/深度学习模型的基本步骤

要学习Pytorch，需要掌握以下基本知识：

• 编程语言：Pytorch使用Python作为主要编程语言，因此需要熟悉Python编程语言。
• 线性代数和微积分：Pytorch主要用于深度学习领域，深度学习是基于线性代数和微积分的，因此需要具备线性代数和微积分的基础知识。
• 机器学习基础知识：了解机器学习的基本概念和算法，如线性回归、逻辑回归、支持向量机、决策树等。
• 深度学习基础知识：了解深度学习的基本概念和算法，如前馈神经网络、循环神经网络、卷积神经网络等。
• 计算机视觉或自然语言处理等领域的基础知识：Pytorch可以应用于各种领域，比如计算机视觉和自然语言处理等，因此需要了解所涉及的领域的基本知识。
• Pytorch基础知识：了解Pytorch的基本概念和操作，如张量、自动求导、模型定义、优化器等。
• 实践经验：通过实践项目或者模型实现等方式加深对Pytorch的理解和应用能力。

线性代数、微积分

线性代数和微积分都是必不可少的数学基础知识

• 建议你先学线性代数，因为线性代数是深度学习的基础，很多深度学习模型都是建立在线性代数的基础上。线性代数的一些基本概念，如向量、矩阵、线性变换等，对于理解和实现深度学习模型非常重要

• 微积分也是非常重要的数学基础，它在深度学习中用于计算梯度和优化，但是如果你刚开始学习深度学习，建议你先掌握线性代数的基础知识，再逐步学习微积分

推荐的经典书籍（线性代数、微积分）

线性代数：

• 《线性代数及其应用》(Linear Algebra and Its Applications)， Gilbert Strang 著
• 《线性代数导论》(Introduction to Linear Algebra)， Gilbert Strang 著
• 《线性代数》(Linear Algebra)， Serge Lang 著
• 《线性代数及其应用》：这是一本线性代数领域的经典教材，由美国加州大学洛杉矶分校的教授Gilbert Strang编写，介绍了线性代数的基本概念、矩阵运算、向量空间、线性变换等。
• 《线性代数》：这是一本线性代数的入门教材，由北京大学的教授潘承志编写，介绍了线性方程组、矩阵、向量、线性变换等基本概念，同时也包含一些高阶的知识点，如特征值、特征向量等。
• 《线性代数》：这是一本比较全面的线性代数教材，由南开大学的教授郝宏伟编写，介绍了线性代数的基本概念和方法，包括线性空间、矩阵、行列式、特征值、特征向量等。
• 《线性代数与群论》：这是一本比较深入的线性代数教材，由清华大学的教授龚昌平编写，介绍了线性代数的基本概念和方法，同时也讲解了线性代数与群论的关系，以及一些高级的应用，如多项式矩阵等。

微积分：

• 《微积分学教程》(Calculus)， Michael Spivak 著
• 《微积分学：初等函数与极限》(Calculus: Early Transcendentals)， James Stewart 著
• 《微积分学教程》(Calculus: A Complete Course)， Robert A. Adams 和 Christopher Essex 著
• 《微积分学》：这是一本经典的微积分教材，由美国哈佛大学的教授Michael Spivak编写，介绍了微积分的基本概念、极限、连续、导数、积分等，并通过一系列例题和习题帮助读者深入理解微积分的概念和应用。
• 《微积分学教程》：这是一本比较全面的微积分教材，由北京大学的教授郭家宝编写，介绍了微积分的基本概念、函数极限、连续性、导数、微分、积分等，并通过丰富的例题和习题帮助读者加深对微积分知识的理解。
• 《微积分(上、下)》：这是一套比较系统的微积分教材，由清华大学的教授王立鹏编写，介绍了微积分的基本概念、极限、导数、微分、积分等，并通过大量的例题和习题帮助读者巩固所学的知识。
• 《微积分学习指导与习题解答》：这是一本比较适合初学者的微积分教材，由上海交通大学的教授陈永昌编写，介绍了微积分的基本概念、导数、微分、积分等，并通过详细的解题步骤和技巧帮助读者掌握微积分的知识和应用。

以上书籍都是非常经典的教材，内容详实且易于理解。此外，网上也有很多免费的线性代数和微积分课程资源，如MIT OCW等，可以根据自己的需求和兴趣选择适合自己的资源。

机器学习

学习机器学习需要一定的数学和编程基础，下面是一个简单的学习计划：

• 学习Python编程语言：Python是机器学习最常用的编程语言之一，需要熟练掌握Python的基本语法和常用的Python库，如NumPy、Pandas和Matplotlib等。
• 学习数学基础：机器学习涉及到很多数学知识，尤其是线性代数、微积分和概率论。可以选择上述推荐的书籍进行学习，也可以参考网上的免费教程和视频。
• 学习机器学习基础理论：了解机器学习的基本概念和流程，如监督学习、无监督学习、训练集和测试集等。可以参考经典的机器学习教材，如《机器学习》(周志华著)、《统计学习方法》(李航著)等。
• 学习机器学习算法：掌握机器学习中常用的算法，如线性回归、逻辑回归、决策树、支持向量机和神经网络等。可以参考经典的机器学习教材，如《机器学习实战》(Peter Harrington著)、《Python机器学习基础教程》(Sebastian Raschka著)等。
• 实践项目：参与实际的机器学习项目，通过实践巩固学习成果。可以参加开源项目或者自己设计实现一个小项目。
• 持续学习：机器学习是一个快速发展的领域，需要不断学习最新的理论和技术。可以参加线上或线下的机器学习课程，关注机器学习领域的最新进展。

推荐的经典书箱

• 《机器学习》：这是一本机器学习领域的经典教材，由加州大学伯克利分校的教授Tom Mitchell编写，涵盖了机器学习的基础知识和高级技术，包括监督学习、非监督学习、强化学习等。
• 《统计学习方法》：这是一本经典的统计学习教材，由清华大学计算机科学与技术系的教授李航编写，介绍了统计学习的基础理论和常用方法，包括感知机、支持向量机、决策树、随机森林、朴素贝叶斯等。
• 《Python机器学习基础教程》：这是一本适合初学者的机器学习教程，由美国加州大学欧文分校的教授Andreas Mueller和Sarah Guido编写，介绍了使用Python实现机器学习的基础知识和常用技术，包括数据预处理、模型选择、特征工程等。
• 《机器学习实战》：这是一本实践性很强的机器学习教材，由美国康奈尔大学的教授Peter Harrington编写，通过一些实际案例来介绍机器学习的基础知识和常用技术，包括分类、聚类、回归等。
• 《机器学习系统设计》：这是一本介绍机器学习系统设计的书籍，由美国加州大学伯克利分校的教授Richert Wang和Shanqing Cai编写，介绍了机器学习系统设计的流程、技术和方法，包括数据预处理、模型构建、模型评估等。

深度学习

深度学习是机器学习的分支之一，需要具备机器学习和数学基础。以下是一个简单的学习计划及精典书籍：

• 学习Python编程语言：Python是机器学习最常用的编程语言之一，需要熟练掌握Python的基本语法和常用的Python库，如NumPy、Pandas和Matplotlib等。
• 学习机器学习基础理论：了解机器学习的基本概念和流程，如监督学习、无监督学习、训练集和测试集等。可以参考经典的机器学习教材，如《机器学习》(周志华著)、《统计学习方法》(李航著)等。
• 学习深度学习基础理论：了解深度学习的基本概念和流程，如人工神经网络、反向传播算法、卷积神经网络和循环神经网络等。可以参考经典的深度学习教材，如《深度学习》(Ian Goodfellow、Yoshua Bengio和Aaron Courville著)、《神经网络与深度学习》(Michael Nielsen著)等。
• 学习深度学习框架：掌握深度学习常用的框架，如PyTorch、TensorFlow等。可以参考官方文档、教程和实战项目进行学习。
• 实践项目：参与实际的深度学习项目，通过实践巩固学习成果。可以参加开源项目或者自己设计实现一个小项目。
• 持续学习：深度学习是一个快速发展的领域，需要不断学习最新的理论和技术。可以参加线上或线下的深度学习课程，关注深度学习领域的最新进展。

推荐的经典书籍：

• 《深度学习》(Deep Learning)，Ian Goodfellow、Yoshua Bengio和Aaron Courville著
• 《神经网络与深度学习》(Neural Networks and Deep Learning)，Michael Nielsen著
• 《Python深度学习》(Python Deep Learning)，斋藤康毅著
• 《深度学习实战》(Deep Learning with Python)，Francois Chollet著
• 《动手学深度学习》(Dive into Deep Learning)，李沐、Aston Zhang等著
• 《深度学习入门：基于Python的理论与实现》：这是一本适合初学者的入门书籍，由日本深度学习研究者斋藤康毅编写，书中使用Python语言讲解深度学习的基础知识和实现方法。
• 《深度学习》：这是一本深度学习领域的经典教材，由加州大学伯克利分校的教授Ian Goodfellow等人编写，涵盖了深度学习的基础知识和高级技术，包括卷积神经网络、循环神经网络、生成模型等。
• 《Python深度学习》：这本书由Python深度学习框架Keras的作者Francois Chollet编写，介绍了如何使用Keras实现深度学习模型，包括卷积神经网络、循环神经网络等。
• 《深度学习之TensorFlow：入门、原理与进阶》：这是一本由TensorFlow作者之一李沐编写的书籍，涵盖了TensorFlow的基础知识和实现方法，包括卷积神经网络、循环神经网络等。
• 《深度学习与计算机视觉实战》：这是一本针对计算机视觉领域的深度学习应用实战书籍，由清华大学计算机视觉与模式识别研究组的教授李沐编写，涵盖了深度学习在图像分类、目标检测、图像分割等领域的应用。

有很多深度学习的优秀老师开设了公开课，以下是一些比较受欢迎的老师及其公开课：

• 吴恩达 (Andrew Ng)：吴恩达是深度学习领域的著名科学家和教育家，他的公开课包括《机器学习》、《深度学习》和《AI for Everyone》等。
• 李宏毅：李宏毅是台湾大学计算机科学系的教授，他的公开课包括《机器学习》、《深度学习》和《生成式对抗网络》等。
• 斋藤康毅：斋藤康毅是日本的一位深度学习研究者和科普作家，他的公开课包括《深度学习入门》和《深度学习进阶》等。
• 谷歌机器学习工程师课程：由谷歌机器学习工程师主讲的课程，包括《机器学习速成课程》和《深度学习课程》等。
• 斯坦福大学CS231n：由斯坦福大学计算机科学系主办的深度学习课程，涵盖了卷积神经网络、循环神经网络等内容。

以上是一些比较受欢迎的深度学习公开课老师和课程，建议选择适合自己的老师和课程进行学习。

学习 Pytorch 电脑需要什么样的配置

最低要求：

• CPU：64位CPU，支持AVX指令集
• 内存：4GB
• 显卡：支持CUDA加速的NVIDIA GPU，建议使用Tesla、Quadro、GeForce GTX 10xx/16xx/20xx系列显卡
• 硬盘：至少10GB的可用存储空间

推荐配置：

• CPU：Intel Core i7或以上
• 内存：16GB或以上
• 显卡：NVIDIA Tesla V100或以上，至少11GB显存
• 硬盘：NVMe SSD

需要注意的是，对于一些需要训练大型神经网络或使用超参数搜索的任务，需要更高的内存和显存，以及更快的硬盘读写速度。此外，在使用PyTorch时，也需要安装适当的驱动程序和CUDA库以支持GPU加速。