作者序
人工智慧對未來的影響與重要性已經不言可喻,十年內,可預見AI 科技將加速各行各業的翻轉,並改變我們的生活模式。因此,該如何讓下一代理解並因應時代的轉變呢?
根據美國AAAI(Association for the Advancement of Artificial Intelligence, 人工智慧促進協會)與CSTA(Computer Science Teachers Association,電腦科學教師協會)共同組成的AI4k12.org 組織於2019 年提出四大理由,指出「現在」是K-12 孩子(小學1 年級到高中3 年級)學習AI 人工智慧的最佳時機:
理由一:人工智慧在現今社會中扮演著越來越重要的角色,逐漸融入日常生活中,包含手機語音助理、自動駕駛汽車、工作場所、家庭中的智慧機器人。
理由二:大眾未來需了解如何應用人工智慧於社會,以及對於各種AI 技術相關的重要公共政策應如何判斷與決策。
理由三:人工智慧技術將導致某些領域的工作者失業,而在另一些領域創造新的就業機會,因此教育體系應提早做好因應。
理由四:職場中越來越需要具備AI 知識的人才,應該鼓勵學生們以STEAM 的方式學習。
而在AI 趨勢下,教育部也於12 年國教中新增「科技領域課程綱要」,期望透過資訊科技的學習,培養普通型高中及技術型高中學生邏輯思考、系統化思考等運算思維。
AI4kids 在教導超過千位的高中生學習AI 後,我們便進一步思考:是否有更好、更全面的方式,能夠讓更多的青少年接觸並了解人工智慧?於是編寫書籍的計劃於焉誕生。
這是一本依循教育部資訊科技課綱,並延伸加深加廣的學習教材,內容循序漸進、由淺入深,生活化的應用題材,再加上電腦程式實作,讓讀者理解AI 知識的同時,培養基礎技能,創造人人都能打造AI 應用的信心。
書籍將以系列方式推出,近期出版「機器學習」與「深度學習」兩冊,將體驗活動、知識詳解、程式實作、資訊補充,整合線上影音輔助教材,成為一套完整的系統,不論是老師的教學或是學生的演練,都能夠輕鬆而精準地落實。同時,考量課堂現場不同的電腦硬體設備與作業系統軟體間差異,本書所有章節的程式實作均使用Web 介面,透過連網雲端即能完成各項學習主題步驟,無須考慮場域與軟硬體的限制。
本書的付梓要感謝台灣人工智慧學校對團隊成員的培育,尤其是已故的陳昇瑋執行長一直以來對團隊成員的期勉,他懷有的「AI 傳教士」熱忱,無時無刻不感染著我們,更堅定地把AI 教育的種子散播開,並長期培育下去。同時感謝眾多台灣AI 領域學者專家、AIA 校友們對本書編寫過程中的寶貴建議,有您們的同行,一起關注與推動台灣AI 教育,我們的下一代將更有能力去迎向更挑戰的未來。
AI4kids
推薦序
科技領域一本啟發興趣又提升教學成效的AI 入門書
王裕德(臺中市立臺中女子高級中等學校 教務主任)
隨著科技的進步,課程設計及教學方式等也面臨著變革,十二年國教新課綱新增了科技領域,科技領域涵蓋了資訊科技及生活科技二個學科,並且貫穿了國小、國中及高中三個教育階段,培養學生運用科技工具、跨領域整合及動手操作的能力,許多新興科技的主題,如:AI 人工智慧、AR 擴增實境、VR 虛擬實境、IoT 物聯網、Big Data 大數據等都納入教學課程之中,希望藉由科技領域教育來培養學生的科技素養。
台中女中在推動科技教育上已有多年的基礎,也一直在思考如何於有限的授課時數中,將人工智慧融入資訊科技課程,而本書利用淺顯易懂的範例,並運用Google Colab 線上程式編碼工具來進行實作,著實讓第一線的科技領域老師方便運用於課程中,讓讀者也在短時間內藉由範例、動手實作更了解AI 人工智慧,書中的說明也能啟發興趣,自學了解人工智慧的發展趨勢,大大提升與延續教學成效。
一本深入淺出的入門實作AI 教材
李家岩(國立成功大學資訊工程系暨製造資訊與系統研究所 所長)
事實上,在台灣正面臨產業轉型之際,AI 扮演著十分關鍵性的角色。AI4kids 非常有「熱忱」,想為台灣AI教育盡一份心力。這份「感動」就是這本書誕生的「初衷」。
從教育體系出來的我們,往往在商品設計或規劃推出前,就思考著商品的定位與差異化。現在,這框架正被一群有能力、細心且有行動力的團隊打破,心中僅想著如何為台灣的AI 教育盡一份心力。熱忱,不就是這樣子嗎?
已故的台灣人工智慧學校陳昇瑋執行長,在推動產業AI 化轉型的過程,說明經常面臨的挑戰,包含實戰人才訓練的養成、資料基礎建設的開發、找對問題不簡單、以及產學之間的鴻溝。因此,耳提面命地提醒我們:
企業主該換腦袋,否則數位轉型就是做半套
資料要懂得用、用得對才有價值,所以資料下水道工程很重要
人工智慧不是救命的浮木,請先搞清楚自己的需求
而這本書,就是讓您懂得換腦袋、懂得用對資料價值、懂得釐清問題的一本入門書,讓您一起「熱血」起來,發現AI 是如此生活化、好玩、有趣,並體認其產業價值。
書中不用深奧的數學理論與方程式,而是從實作引導每個AI 專題的起、承、轉、合,抽絲剝繭地探索AI 在實際應用,是淺顯易懂的一本實作AI 教材。不論您是國中生、高中生、大學生、上班族,或想了解程式,只要您對AI 有興趣,想認識跟「它」做朋友的,這本書值得推薦給您。
跨越人工智慧迷霧 掌握實現夢想的工具
溫怡玲(財團法人科技生態發展公益基金會副執行長、《人工智慧在台灣》作者)
自從2016 年人工智慧成為全球顯學後,我們這一代的父母最擔心的就是:如果孩子不懂人工智慧,是不是註定成為社會的魯蛇?世界經濟論壇早在三年前就提出預測,2021 年全世界將有700 萬個工作會被機器取代。700 萬!好驚人的數字,難怪父母們憂心忡忡。但是,根據我們在台灣人工智慧學校接觸近7000 位產業精英後發現,通常對於人工智慧的恐懼來自於不了解它的本質與應用,所以,與其憂慮被取代,不如好好來了解究竟什麼是人工智慧!
本書從什麼是AI 談起,由基本原理、對應技術到該怎麼實際操作,循序漸進,敘述平易近人。不僅讓高中生了解類神經網路、監督式學習、非監督式學習等人工智慧領域關鍵的原理與技術,還特別安排實際操作單元,以最貼近實務的方式,讓學生跨越對於人工智慧的誤解與恐懼,快速掌握未來職涯中最重要的技術工具。
這本書的作者群皆為台灣人工智慧學校的校友,來自不同產業的精英,因為了解人工智慧對於未來的重大影響,從學校結業後即組成教學團隊,結合他們的經驗與知識,協助高中及國中小學校老師們進行人工智慧教學。再根據教學現場累積的經驗,合力撰寫本書,不只適合高中生閱讀實作,更推薦給憂心未來的父母們。這本書,將會讓你不再害怕人工智慧將取代孩子們的工作,更能夠鼓勵孩子善用AI 這類數位工具,讓孩子更能實現自己的理想,追求人生價值!
三個面向討論人工智慧 快速上手的整合教材
蔡炎龍(國立政治大學應用數學系 副教授)
人工智慧是目前當紅的領域,也是許多人看好的技術,但會產生什麼樣的應用, 還在等待更多人了解人工智慧後,將創意應用到各個領域中。要做到這樣的事,就必須要了解什麼是人工智慧。
市面上人工智慧的書,通常分成純粹科普、理論介紹和實作三個類型。純粹科普的書介紹很多人工智慧有趣的應用,讓讀者們覺得人工智慧好像很厲害而產生興趣。但這並無法了解人工智慧能怎麼樣幫助自己、解決切身的問題。
所以介紹人工智慧的理論是必要的,了解人工智慧可以解決什麼樣子的問題,可以從注意生活週遭的問題,並使用人工智慧解決。誰知道也許在高中時代想到的一個應用,未來真的實現變成一個成功的事業!
真正困難的部份是實作,沒有實作,很難真的了解人工智慧是怎麼運作。雖然現代主流人工智慧框架,如 Tensorflow 或 PyTorch,許多優秀的高中生能駕馭得很好,但對於沒有太多程式經驗的讀者,可能難以著手做出有點意思的專案出來。
找到適合高中生與程式初學者,將應用、理論、實作整合的教材十分困難,而本系列就是難得一見。以淺顯易懂的方式,介紹什麼是人工智慧、可以做什麼,甚至自己做出一些有趣的人工智慧專案。
AI4kids 作者群在本書中將最有挑戰的實作活動,找了許多可以讓高中生與初學者很快上手,完成人工智慧專案的工具,我深信會是對高中生非常有幫助的教材。