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出版者:科学出版社

作者:陈书海

出品人:

页数:428

译者:

出版时间:2005-6

价格:56.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030149466

丛书系列:

图书标签:

• 数字图像处理
• 图像处理
• 图像分析
• 计算机视觉
• MATLAB
• Python
• 图像算法
• 图像增强
• 图像分割
• 模式识别

深入探索人工智能的奥秘：一本面向未来的技术指南 书名：智能嬗变：从理论基石到前沿应用的深度解析 引言 我们正身处一个由数据驱动、算法塑造的时代。人工智能（Artificial Intelligence, AI）不再是科幻小说中的缥缈概念，而是深刻地融入了社会肌理、重塑着产业格局的核心生产力。本书《智能嬗变：从理论基石到前沿应用的深度解析》，旨在为读者构建一个全面、系统且与时俱进的知识框架，帮助我们理解驱动这场技术革命背后的复杂机制，并掌握将其付诸实践的必备技能。我们深知，要真正驾驭AI的力量，必须超越表面的工具层面，深入其数学本质、工程实现和伦理考量。 第一部分：理论的铸造——奠定坚实的数学与统计学基础 人工智能的殿堂建立在严密的逻辑和概率之上。本部分将系统梳理支撑现代AI算法的数学工具箱，确保读者能够理解而非仅仅使用黑箱模型。 第一章：核心数学分支的重温与聚焦 线性代数在数据表示中的应用： 矩阵与向量空间是数据结构化的基础。我们将重点讨论特征值分解（Eigendecomposition）、奇异值分解（SVD）在降维技术如主成分分析（PCA）中的核心作用，以及张量在处理高维数据（如视频和复杂网络）时的建模优势。 概率论与数理统计的基石： 从贝叶斯定理的视角理解模型的不确定性。深入探讨概率分布（高斯分布、多项式分布）的选择与拟合，以及最大似然估计（MLE）和最大后验概率估计（MAP）在参数估计中的差异与应用场景。 优化理论的驱动力： 梯度下降法及其变体是训练模型的核心引擎。详细分析凸优化与非凸优化问题的区别，阐述随机梯度下降（SGD）、动量（Momentum）、自适应学习率方法（如AdaGrad, RMSProp, Adam）的收敛速度与稳定性的权衡。 第二章：机器学习的范式转换 本章聚焦于机器学习的经典范式，为后续的深度学习打下基础。 监督学习的精髓： 深入剖析回归模型（线性、岭回归、Lasso）和分类模型（逻辑回归、支持向量机SVM）。特别是SVM中的核函数技巧，如何将低维空间的复杂问题映射到高维空间进行线性可分处理。 无监督学习的探索： 聚类算法（K-Means、DBSCAN、谱聚类）如何揭示数据内在的结构。以及对流形学习（如t-SNE）的介绍，理解其在数据可视化和高维数据探索中的价值。 模型评估与正则化： 偏差-方差的权衡（Bias-Variance Tradeoff）是模型泛化的核心矛盾。详述交叉验证的实施策略，以及L1/L2正则化如何通过约束模型复杂度来抑制过拟合。 第二部分：深度学习的架构与实现 深度学习是当前AI浪潮的主导力量。本部分将以工程实践为导向，系统解构主流深度神经网络的内部工作机制。 第三章：神经网络的结构解析 前馈网络（FNN）的深度剖析： 从感知机到多层网络，细致讲解激活函数的选择（ReLU家族、Sigmoid、Tanh）及其对梯度流的影响。讨论批标准化（Batch Normalization）在加速收敛和稳定训练中的关键作用。 卷积神经网络（CNN）的图像革命： 详细拆解卷积操作、池化层、感受野的概念。重点分析经典架构（如LeNet, VGG, ResNet, Inception）的设计哲学，特别是残差连接（Residual Connections）如何解决深层网络的梯度消失问题。 循环神经网络（RNN）的时序处理： 探讨RNN处理序列数据的内在机制与局限性。重点剖析长短期记忆网络（LSTM）和门控循环单元（GRU）中“门控”机制的数学实现，用以捕获长期依赖关系。 第四章：现代深度学习的前沿模块 注意力机制（Attention）的崛起： 解释注意力机制如何允许模型动态地聚焦于输入序列中最相关的部分，这是Transformer架构成功的关键。深入探讨自注意力（Self-Attention）的计算过程。 Transformer与序列到序列模型： 全面解析Transformer的编码器-解码器结构，重点讲解多头注意力（Multi-Head Attention）和位置编码（Positional Encoding）如何取代传统的RNN结构，实现并行化的高效序列建模。 生成模型概览： 对比生成对抗网络（GANs）的工作原理（生成器与判别器的博弈），变分自编码器（VAEs）的概率生成视角，以及扩散模型（Diffusion Models）在图像合成领域展现出的超强性能和稳定性。 第三部分：应用领域的拓展与工程实践 理论的价值体现在实际应用中。本部分将结合实际案例，探讨如何将深度学习模型部署到真实世界中。 第五章：从模型到产品的工程化 高效的框架与部署： 对主流深度学习框架（如PyTorch, TensorFlow）的API设计哲学进行对比分析。讨论模型量化（Quantization）、模型剪枝（Pruning）和知识蒸馏（Knowledge Distillation）等技术，以优化模型在边缘设备上的推理速度和内存占用。 可解释性人工智能（XAI）： 面对日益复杂的黑箱模型，理解“为什么”模型做出某个决策至关重要。深入探讨LIME、SHAP值等局部解释方法，以及Grad-CAM等梯度可视化技术，以增强模型的透明度和可信赖性。 强化学习的决策科学： 从马尔可夫决策过程（MDP）出发，介绍无模型方法（如Q-Learning, SARSA）和基于模型的策略梯度方法（如REINFORCE, A2C/A3C），及其在控制系统和复杂决策制定中的应用潜力。 结语 《智能嬗变》力求成为读者通往高阶人工智能研究与开发道路上的坚实阶梯。我们不仅关注技术本身，更强调对底层原理的深刻理解和对前沿发展的敏锐洞察。掌握本书内容，意味着您将具备从零开始构建、优化和部署尖端AI系统的能力，真正把握住智能时代的脉搏。

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初次接触这类专业书籍时，最怕的就是那种晦涩难懂的术语堆砌，读起来像是在啃一本天书。庆幸的是，这位作者在概念的引入上做得相当到位，他没有直接跳到高深的数学推导，而是先用生动的比喻或者非常贴近生活的例子来解释核心思想，比如对噪声模型的描述，让我一下子就抓住了问题的关键。这种循序渐进的教学方式，极大地降低了入门的门槛。然而，在深入到一些高级的滤波技术时，感觉讲解的深度略有不足，很多关键的参数设置和优化权重的选择，书中只是简单提及，并没有深入探讨背后的权衡利弊。我花了不少时间去查阅其他论文来补足这部分空白。如果能把不同算法在不同类型的图像缺陷上进行一个横向的对比分析，明确指出每种方法的优缺点和适用场景，那这本书的实用价值会飙升一个档次。对于希望系统建立知识体系的读者来说，这个基础框架打得非常牢固，但高阶的“内功心法”仍需自行挖掘。

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这本书的装帧和排版真的没得挑剔，纸张摸起来很有质感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是下了成本的。光是翻阅的过程就成了一种享受，那些复杂的公式和算法图表，在清晰的印刷下显得格外直观。不过，我个人期待的是更多实践性的案例分析，比如如何将书中的理论知识应用到具体的工业检测或者医疗影像增强上。感觉这本书更偏向于学术理论的深度挖掘，对于初学者来说，可能需要花费更多时间去消化这些概念。如果能在每一章节的末尾增加一些针对性的编程练习或者项目挑战，那就完美了，能帮助我们更好地将学到的知识转化为实际操作能力。整体而言，这是一本值得收藏的参考书，但对于急需上手项目的朋友来说，可能需要搭配其他更注重实战的资料一起阅读。我希望作者能在后续版本中，考虑加入一些现代计算平台（比如GPU加速）的优化策略讨论，让这本书的生命力更持久。

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这本书的章节逻辑安排得非常有条理，从最基础的图像采集和量化开始，逐步过渡到变换域处理，再到形态学操作，层次分明，一气呵成。我特别欣赏作者在处理不同处理模块之间的衔接时所采用的过渡语，使得前后内容的关联性非常强，不会让人感到知识点是孤立存在的。但说实话，我有点失望于其中对色彩空间理论的介绍。图像处理领域，色彩信息的有效利用至关重要，尤其是涉及到人眼视觉特性的部分，但这本书对于CMYK、Lab等空间的深入讲解和它们在特定应用（比如印刷或影视后期）中的具体处理流程涉及得比较单薄。我期待能看到更多关于如何跨越不同色彩空间进行精确转换和优化的实战心得，而不仅仅是停留在理论公式的罗列上。总的来说，它为我们构建了一个扎实的“骨架”，但一些“血肉”部分，比如跨领域的应用细节，略显单薄。

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我非常喜欢作者在书中穿插的那些“作者附注”和“历史回顾”部分。这些小插曲往往能揭示一个算法背后研发的艰难历程，或者解释为什么某一个看起来不那么直观的数学操作会被采用，这极大地增强了阅读的趣味性和代入感。它让冰冷的算法有了一丝人情味。但是，我发现书中提供的所有算法实现示例，似乎都是基于非常基础的伪代码或者C/C++的早期思想来描述的，缺乏对现代高效库（如OpenCV、Scikit-image）中优化后函数的详细剖析。比如，当讲解FFT时，如果能对比一下标准FFT与快速傅里叶变换（FFTW）在实际性能上的差异，或者直接给出使用Python/NumPy进行向量化操作的简洁代码片段，那对现代程序员来说将更加实用。现在的讲解方式，需要我们自己去重新“翻译”成现代高效的编程语言和框架，多了一层转换的成本。这本书更像是为未来的研究人员准备的理论基石，而不是为当前的应用开发者准备的速查手册。

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这本书的参考文献列表简直是一座宝库，每一条引用都指向了该领域的经典之作或最新研究方向，这对于希望进行下一步深入研究的读者来说，简直是省去了大量的摸索时间。作者显然对这个领域的研究历史有着深刻的理解，能够准确地把握哪些是奠基性的工作，哪些是当前的研究热点。然而，在对一些新兴的、基于深度学习的图像重建和去噪技术方面，内容更新略显滞后。我们都知道，近几年计算机视觉领域的变化速度惊人，而这本书的某些章节似乎还停留在传统的信号处理范式中。我本意是想找一本能够兼顾经典与前沿的教材，但很遗憾，它更像是对过去三十年经典理论的一次精彩总结，对于追逐最新的AI驱动方法，它的指导性作用就不那么强了。对于那些需要紧跟技术前沿的工程师来说，可能需要找到一本专门针对CNN或Transformer在图像任务中的应用的补充材料。

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