人工智能学习路线规划

一、学习目标与阶段划分

作为初学者，建议将学习路径划分为五个阶段，从数学基础到项目实战逐步推进，最终具备独立解决实际问题的能力。以下是具体规划：

第一阶段：基础准备（1-2个月）

1. 数学基础（2-3周）

线性代数

重点：向量、矩阵运算，特征值与特征向量，矩阵分解（SVD）。

资源推荐：MIT线性代数公开课（Gilbert Strang）、《线性代数及其应用》。

概率论与统计学

重点：概率分布（正态、泊松）、贝叶斯定理、最大似然估计、假设检验。

资源推荐：《概率论及其应用》（William Feller）、Khan Academy概率课程。

微积分

重点：导数、梯度、泰勒展开、多元函数优化（拉格朗日乘数法）。

资源推荐：3Blue1Brown《微积分的本质》系列视频。

2. 编程基础（3-4周）

Python编程

学习内容：数据结构（列表、字典）、函数、类、异常处理、文件操作。

工具：Jupyter Notebook、PyCharm。

资源推荐：《Python编程：从入门到实践》、Codecademy Python课程。

科学计算库

NumPy：数组操作、矩阵运算。

Pandas：数据处理与分析（DataFrame操作、数据清洗）。

Matplotlib/Seaborn：数据可视化。

实战练习：用Pandas分析泰坦尼克号生存数据集。

第二阶段：机器学习基础（2-3个月）

1. 机器学习核心概念

监督学习 vs 无监督学习

分类（逻辑回归、SVM）、回归（线性回归、决策树）、聚类（K-means、DBSCAN）。

模型评估与调优

指标：准确率、召回率、F1分数、ROC曲线。

技术：交叉验证、网格搜索、正则化（L1/L2）。

2. 经典算法实现

从零实现算法

用NumPy手动实现线性回归、逻辑回归、K-means。

Scikit-learn库

学习使用Scikit-learn快速构建管道（Pipeline）、集成学习（随机森林、XGBoost）。

实战项目：鸢尾花分类（Iris Dataset）、房价预测（Boston Housing）。

3. 资源推荐

书籍：《Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras & TensorFlow》（Aurélien Géron）。

课程：Coursera《Machine Learning》（Andrew Ng）。

第三阶段：深度学习入门（2个月）

1. 神经网络基础

理论：感知机、激活函数（Sigmoid、ReLU）、损失函数（交叉熵、MSE）、反向传播。

实践：用NumPy实现单层神经网络，理解梯度下降优化过程。

2. 深度学习框架

TensorFlow/Keras

快速搭建CNN（卷积神经网络）、RNN（循环神经网络）。

实战项目：手写数字识别（MNIST）、文本情感分析（IMDB Dataset）。

PyTorch

学习动态计算图、自动微分机制。

实战项目：用PyTorch实现图像分类（CIFAR-10）。

3. 计算机视觉与NLP

计算机视觉

学习CNN架构（LeNet、AlexNet、ResNet），目标检测（YOLO、Faster R-CNN）。

实战：用预训练模型（如VGG16）进行图像迁移学习。

自然语言处理（NLP）

词嵌入（Word2Vec、GloVe）、RNN、Transformer基础。

实战：用LSTM生成文本，用BERT进行句子分类。

4. 资源推荐

书籍：《Deep Learning》（Ian Goodfellow）、《Python深度学习》（François Chollet）。

课程：fast.ai《Practical Deep Learning for Coders》。

第四阶段：项目实战与优化（持续进行）

1. 经典项目实践

计算机视觉

项目1：猫狗分类（使用CNN，数据集：Kaggle Dogs vs. Cats）。

项目2：人脸关键点检测（结合Dlib或OpenCV）。

NLP

项目3：微博情感分析（使用LSTM或BERT）。

项目4：智能问答系统（基于RNN或Transformer）。

推荐系统

项目5：电影推荐（协同过滤、矩阵分解）。

2. 竞赛与开源贡献

参与Kaggle竞赛（如Titanic、House Prices），学习特征工程与模型融合技巧。

在GitHub上贡献开源项目（如修复bug、优化代码）。

3. 工具与部署

学习使用Docker容器化模型，用Flask/Django搭建API接口。

部署案例：将图像分类模型部署到AWS Lambda或阿里云函数。

第五阶段：进阶与前沿领域（长期）

1. 强化学习

学习Q-learning、DQN、Policy Gradient算法。

实战：用Gym库实现CartPole平衡杆控制。

2. 生成模型

研究GAN（生成对抗网络）、VAE（变分自编码器）。

实战：生成动漫头像（Anime GAN）、图像修复（Inpainting）。

3. 领域交叉应用

AI+医疗：医学影像分析（如CT图像肺结节检测）。

AI+金融：股票预测（LSTM时间序列分析）、反欺诈（异常检测）。

AI+机器人：SLAM（同步定位与地图构建）、运动控制。

学习资源整合

在线课程平台

Coursera、edX、Udacity（深度学习专项课程）。

社区与论坛

Stack Overflow、Reddit（r/MachineLearning）、知乎AI话题。

ArXiv（关注CVPR、NeurIPS等顶会论文）、Google Scholar。

工具链

数据处理：Pandas、Dask。

模型训练：TensorFlow/PyTorch、Hugging Face Transformers。

模型解释：SHAP、LIME。

学习建议

每日代码练习：在LeetCode或Kaggle练习Python编程与算法实现。

复现论文：每周精读一篇经典论文（如《Attention Is All You Need》），并尝试复现核心思想。

建立知识网络：用思维导图整理知识点（如激活函数对比、优化器差异）。