閱讀過本系列叢書一《從人腦到人工智能：帶你探索AI的過去和未來》的讀者已經(jīng)了解到人工智能的起源與發(fā)展的過程，閱讀過本系列叢書二《人工智能的應(yīng)用：酷炫的AI讓你腦洞大開》的讀者已經(jīng)了解到身邊正在改變我們生活的人工智能。但也許你仍感到意猶未盡并充滿好奇。你雖然已經(jīng)知道了人工智能是什么，人工智能能做什么，但是你仍不清楚人工智能內(nèi)部是怎么運(yùn)作的。機(jī)器并非直接就能有某項(xiàng)智能，就像人并非出生便能行走，只有當(dāng)機(jī)器的創(chuàng)造者去賦予它這種智能的時候，它才有可能表現(xiàn)出相應(yīng)的智能。你也許會問，我們究竟是怎么賦予機(jī)器某項(xiàng)智能的，為什么人工智能能夠在一些智能上表現(xiàn)得比人類更加厲害，例如圍棋。為了讓沒有太多專業(yè)知識的讀者也能盡量讀懂人工智能的“內(nèi)幕”——內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方法，便有了這本書。

2019年寒假前夕，俞勇教授開始籌劃編寫一套面向青少年AI學(xué)習(xí)的叢書，全套叢書共分四冊，本書是第3冊《人工智能技術(shù)入門：讓你也看懂的AI“內(nèi)幕”》，本書內(nèi)容涉及高等數(shù)學(xué)知識，比如線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)與優(yōu)化理論等，這些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)可能會超出你的知識儲備。盡管如此，我們希望通過結(jié)合實(shí)例講解，繞過部分涉及高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容，力求讓你掌握人工智能的主干技術(shù)內(nèi)容和思維方式。

本書從構(gòu)思開始到最終成稿，只有短短的半年時間。期間，我們對各部分的內(nèi)容不斷進(jìn)行增刪修改，以期本書的內(nèi)容更加完整和準(zhǔn)確。例如起初，在搜索策略部分并沒有講到博弈的內(nèi)容，但實(shí)際上博弈是人工智能領(lǐng)域一個非常重要的部分，所以最終加上了第四章博弈中的搜索。一開始在邏輯推理部分有更多有趣的案例和內(nèi)容，但由于篇幅

前言

人工智能技術(shù)入門——讓你也看懂的AI“內(nèi)幕”有限，我們只能忍痛割愛地刪減掉其中一部分。而對于機(jī)器學(xué)習(xí)部分，內(nèi)容是最多的，我們更是進(jìn)行了反復(fù)的修改和討論。為了更加清楚地呈現(xiàn)人工智能技術(shù)，我們在一開始的內(nèi)容上不斷添加一些案例故事，希望能更好地幫助讀者理解。在審閱階段，參與本書不同章節(jié)的編寫人員相互之間進(jìn)行審閱，力圖做到不同章節(jié)內(nèi)容的合理性與一致性；最后參與第二冊叢書的編寫人員也被邀請加入審閱過程。本書的第一部分由朱耀明編寫，第二部分由楊陽編寫，第三部分的第八章、第九章和第十章分別由沈鍵、盧冠松和陳力恒編寫。同時，感謝陳子薇繪制書中的漫畫插圖，感謝任侃、粟銳、吳憲澤、周思錦、秦佳銳和楊正宇對本書初稿的審閱。

從這本書中可以讀到本書主要介紹三種人工智能方法：搜索策略、邏輯推理和機(jī)器學(xué)習(xí)，分別是本書的三個部分。首先會在第一部分和第二部分分別介紹兩類經(jīng)典的人工智能方法——搜索策略與邏輯推理，然后在第三部分深入淺出介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的主流方法。搜索和推理在早期的人工智能領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的地位，而在如今的人工智能時代，基于大數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法更是舉足輕重。

搜索策略是人工智能中發(fā)展最早的技術(shù)，所謂搜索策略就是根據(jù)問題的現(xiàn)狀不斷尋找可利用的知識，構(gòu)造一條代價最小的規(guī)劃路線，從而解決問題的過程。搜索技術(shù)主要分為無信息搜索（盲目搜索）、有信息搜索（啟發(fā)式搜索）和博弈中的搜索。在人工智能研究的初期，有信息搜索算法曾一度是人工智能的核心課題。邏輯推理是人工智能中非常重要的經(jīng)典技術(shù)，所謂邏輯推理就是嘗試從個體事物中概括出普遍道理的過程。數(shù)理邏輯是智能推理的基礎(chǔ)，我們可以利用已有的知識和一些特定的規(guī)則推理出新的知識。產(chǎn)生式規(guī)則則是一些人為規(guī)定的指令，告訴機(jī)器在什么條件下該執(zhí)行什么動作。利用產(chǎn)生式規(guī)則融合特定領(lǐng)域的知識庫后形成的專家系統(tǒng)在一些特定領(lǐng)域上也曾取得不菲成就而風(fēng)靡一時。

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能時下最為熱門、應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。所謂機(jī)器學(xué)習(xí)就是賦予機(jī)器通過大數(shù)據(jù)來學(xué)習(xí)某一智能的能力。機(jī)器學(xué)習(xí)根據(jù)問題的特性主要可以分為三種范式：監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。監(jiān)督學(xué)習(xí)是最基本的機(jī)器學(xué)習(xí)類別，根據(jù)標(biāo)簽數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)得到一種預(yù)測標(biāo)簽的能力。無監(jiān)督學(xué)習(xí)則是在沒有標(biāo)簽的情況下，致力于挖掘數(shù)據(jù)本身的一些內(nèi)在性質(zhì)。強(qiáng)化學(xué)習(xí)是在一個動態(tài)環(huán)境中，經(jīng)由不斷試錯，然后根據(jù)反饋找到一個更好的策略。

前 言3

如何使用這本書本書可作為讀者的自學(xué)讀物，但需要讀者掌握一些基本的數(shù)學(xué)概念，例如函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、向量。就算讀者完全沒有這些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，本書也能在一定程度上提供對不同方法的直觀解釋。本書各部分沒有嚴(yán)格的閱讀順序要求，讀者可以自行選擇感興趣的技術(shù)方法開始閱讀。本書還可作為中學(xué)人工智能相關(guān)課程的輔助讀物。看到這里，讀者也許會有些望而生畏。但實(shí)際上，人工智能的方法并沒有多么玄妙深奧。如果你們細(xì)細(xì)閱讀書中內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)這些方法其實(shí)并不復(fù)雜。為此，本書也竭力將之后的內(nèi)容描述得通俗易懂，我們希望不具備專業(yè)基礎(chǔ)知識的讀者也能通過閱讀本書對人工智能的方法有一些清晰的認(rèn)識與了解。我們相信，認(rèn)真好學(xué)的讀者在閱讀完本書后一定能夠有所收獲，人工智能的未來也終究是屬于你們的。