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學AI真簡單(II):動手做深度學習

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內容簡介

  本書是順應教育部108課綱科技領域-資訊科技加深加廣課程的學習需求,為16~18歲青少年提供最新的人工智慧探索實作內容。書中講述人工智慧的「視覺辨識」相關的實作主題,啟發下一世代AI工作者或創造者。

  這是一本為初學者寫的深度學習專書,打破堆艱澀的理論與難以理解的程式語言,介紹Teachable Machine、Tensorflow Playground等web工具,以深入淺出的方式帶領讀者進入深度學習與類神經網路的知識領域,再以詳細實作步驟,讓您也一步一步學會如何打造貓狗辨識、人臉辨識門禁的AI視覺辨識應用。

  本書作者為AI4kids團隊,曾應教育部國教署邀請,至全國高中主任會議分享AI教學、親子天下雜誌專文報導,成員來自AIA台灣人工智慧學校的校友,團隊有軟體技術、創新研發、工程管理、電商行銷等資歷專長,因為對AI科技教育的熱情而投入AI的教案研發與教學,目標是透過教孩子動手實作AI專題,來啟發他們的好奇心與想像力,協助他們運用各種程式或平台工具來探索、創造自己的AI應用。

本書特色

  ‧讀得懂:全彩圖像解說,激發讀者興趣,無痛學習。
  ‧想得到:深入淺出、解釋運算思維、資料分析、模型訓練、測試與驗證、推論應用,讓青少年充分掌握人工智慧的運作流程。
  ‧做得出:從生活情境切入,設計有趣的AI體驗與實作案例,清楚的Python程式碼解析,讓人人都能獲得創造AI的成功經驗。
  ‧造得好:提供各種創造AI應用的平台工具,鼓勵青少年發揮創造力,持續探索人工智慧的豐富可能性。

名人推薦

  王裕德 臺中市立臺中女子高級中等學校 教務主任
  石仲哲 國立竹山高級中學 教務主任
  吳俊霖 國立中興大學 資訊科學與工程學系 教授
  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
  胡筱薇 東吳大學 巨量資料管理學院 副教授兼系主任
  許瑞愷 東海大學 資訊工程學系 助理教授
  溫怡玲 AIA台灣人工智慧學校 副執行長
  廖偉良 臺中市立文華高級中等學校 資訊科技學科教師
  劉峻誠 耐能智慧股份有限公司 創辦人暨執行長
  蔡汶鴻 國立南科國際實驗高級中學 物理教師
  蔡宗翰 國立中央大學 資訊工程學系 教授
  蔡炎龍 國立政治大學 應用數學系 副教授
  蔣珮瑋 AIA台灣人工智慧學校 校友會 會長
  鄧陳裕 臺北市私立東山高級中學 資訊中心 組長
  賴珈蓁 天主教道明學校財團法人高雄市道明高級中學 教務主任
  (依照姓氏排列)
 

作者介紹

作者簡介

AI4kids


  AI4kids成立於2019年6月,是一群來自AIA台灣人工智慧學校的校友團隊,成員各有軟體技術、創新研發、工程管理、電商行銷等資歷專長,因為對AI科技教育的熱情,而投入AI的教案研發與教學,教學足跡遍佈北、中、南、東各高中與大專院校。

  曾獲教育部國教署邀請於全國高中教務主任會議上分享人工智慧的教與學,也是《親子天下》雜誌專文推薦的AI教育團隊。
 

目錄

第一章 10 分鐘讓電腦學會辨識剪刀、石頭、布
1-1 Teachable Machine 簡介
1-2 如何輸入影像
1-3 如何訓練模型
1-4 如何驗證準確率
1-5 小結

第二章 看得見的神經網路:TensorFlow playground
2-1 類神經網路簡介
2-2 看見類神經網路的運行
2-3 動手訓練神經網路
2-4 小結

第三章 為什麼電腦可以辨識影像
3-1 電腦如何看
3-2 電腦視覺常見應用
3-3 深度學習
3-4 卷積神經網路
3-5 小結

第四章 是貓還是狗? CNN 網路AI秒辨識
4-1 準備資料集(Dataset)
4-2 載入套件
4-3 資料預處理
4-4 合併貓狗資料集
4-5 創建CNN 類神經網路模型
4-6 如何測試與驗證準確率
4-7 小結

第五章 延伸創作──人臉辨識門禁管理
5-1 門禁系統介紹
5-2 設備說明
5-3 Tensorflow Lite 模型建置
5-4 為樹莓派安裝作業系統
5-5 在樹莓派上使用我們訓練的模型
5-6 完成人臉辨識門禁系統
5-7 小結

附錄A Python 基礎語法查詢表
附錄B Google Colab 使用簡介
 

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。

 
 

詳細資料

  • ISBN:9789865034382
  • 叢書系列:高職資訊
  • 規格:平裝 / 112頁 / 19 x 26 x 1 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

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