第 1 章 AI 的基础与历史
第1章 AIの基礎と歴史
学习目标
- 能举例区分基于规则的系统与机器学习,以及学习的类型(监督、无监督、强化)
- 能说明神经网络通过调整权重进行学习的机制,以及过拟合及其对策
- 能说明 CNN、RNN、LSTM、VAE、GAN,以及判别式 AI 与生成式 AI 的区别
- 能说明三次 AI 热潮的特点,以及发展到生成式 AI 的脉络
要点
- 基于规则的系统按人写的规则运行,难以应对意外的输入。机器学习则从数据中学习规则(模型)。
- 监督学习用带标签的数据进行分类和回归;无监督学习在无标签的情况下进行聚类和降维;强化学习通过行动和奖励学习策略。半监督学习同时使用少量带标签数据和大量无标签数据。
- 没有免费午餐定理:不存在在所有问题上总是最优的算法。
- 神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成,通过误差反向传播和梯度下降调整权重,使损失函数的值变小。
- 过拟合是指过度拟合训练数据,导致在未知数据上性能下降。对策有正则化、Dropout、早停、增加数据等。
- CNN 通过卷积捕捉图像特征;RNN 处理序列数据但易受梯度消失影响;LSTM 通过门保持长距离依赖。之后 Attention 和 Transformer 成为主流。
- VAE 用编码器压缩为潜在向量、用解码器生成;GAN 让生成器和判别器相互竞争来生成。
- 第一次热潮是搜索与推理,第二次是知识表示与专家系统,第三次是机器学习、深度学习与大数据。其延长线上是基于 Transformer、LLM 和扩散模型的生成式 AI。
工作中的应用场景
- 总务把咨询分派从关键词规则(基于规则)改为用过去分派结果训练的模型(监督学习),更容易应对新的说法。
- 销售在无标签的情况下对客户购买数据进行聚类,按相似客户群调整提案内容。
考试评估项目(来自考试指南)
- AIの基本的な仕組み(ルールベースと機械学習)
- 機械学習(教師あり・教師なし・強化・半教師あり学習、ノーフリーランチ定理)
- ニューラルネットワーク(学習の仕組み、過学習と対策、転移学習、CNN・RNN・LSTM・VAE・GAN、識別系AIと生成系AI)
- AIの歴史(ダートマス会議から第三次AIブーム、生成AI、シンギュラリティ)