開始學(xué)習(xí)人工智能的優(yōu)秀時期在什么時候?

人工智能這場革命席卷整個世界，學(xué)習(xí)人工智能和機器學(xué)習(xí)早已不再是計算機科學(xué)專業(yè)人員的專利，各個學(xué)科背景的研究生甚至高中生都在探索這個領(lǐng)域。這就引出了一個基本問題：開始學(xué)習(xí)人工智能的優(yōu)秀時期在什么時候？

我們的猜想是，學(xué)生最好從小學(xué)習(xí)人工智能，尤其是在初中時期。在今年夏天教了一門人工智能/機器學(xué)習(xí)的入門課程后，我們意識到，雖然有一些點需要多注意一下，但初中生確實能夠理解人工智能/機器學(xué)習(xí)。

先來介紹一下大多數(shù)初中生已經(jīng)學(xué)會的知識。在編碼方面，一些六年級到八年級的學(xué)生都理解編碼的基本原理，不論是塊編碼，比如Scratch，還是實際語言，如Java。幸運的話，有些學(xué)生甚至知道Python。

只要學(xué)生能理解基本的編碼概念，如循環(huán)和if語句，他們就可以學(xué)習(xí)人工智能的概念，因為淺顯地學(xué)習(xí)人工智能并不需要深度編碼技能。

在數(shù)學(xué)方面，大多數(shù)學(xué)生需要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的代數(shù)概念，除非他們提前學(xué)過。大多數(shù)學(xué)生將了解坐標(biāo)平面，如x-y軸和坡度，最好從這里開始教。但這就意味著不能教授這些概念背后的真正理論，比如損失函數(shù)和梯度下降。我們最好淺顯易懂地解釋總體主題，展示如何在真實世界中應(yīng)用這些主題。

教學(xué)理念

積極強化和鼓勵是保持年輕學(xué)生積極性的最有效的方法，讓他們意識到自己理解了概念。

要向中學(xué)生介紹人工智能，必須從最基本的知識開始。首先，我們要消除“人工智能是一種可以完全獨立操作的可怕的機器人”這一觀念。從我們的經(jīng)驗來看，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為人工智能是《復(fù)仇者聯(lián)盟：奧創(chuàng)紀(jì)元》的產(chǎn)物。我們需要先要澄清什么是人工智能，并給出精確、準(zhǔn)確的例子。

我們介紹了人工智能是如何充斥在他們的生活中的，從亞馬遜Alexa到Netflix的推薦，幫助他們更好地理解什么是人工智能。

最重要的是，想要保持學(xué)生積極性，就需要讓學(xué)生理解為什么人工智能對他們的學(xué)習(xí)很重要。他們需要明白，未來大多數(shù)的工作都會涉及到人工智能，現(xiàn)在學(xué)習(xí)這些概念會讓他們在高中和大學(xué)里占據(jù)優(yōu)勢。給他們提供一些正在轉(zhuǎn)向?qū)嵱萌斯ぶ悄茴I(lǐng)域的例子，如醫(yī)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)，將使學(xué)生產(chǎn)生各種不同的興趣。

人工智能是一種模擬人類智能的機器，這些機器經(jīng)過編程，可以像人類一樣思考和行動。

為了幫助初中生理解人工智能或機器學(xué)習(xí)，我們的授課主題需要非常簡單直觀。我們的解釋是，機器將從自己的結(jié)果中學(xué)習(xí)，并運行數(shù)千個測試來改進自己。

但對于初中生來說，下面的例子更好理解：人工智能是一個小嬰兒，它一遍又一遍地顯示正方形和三角形，直到它能夠分辨出正方形和三角形。我們以一種易于理解的方式解釋了為模型學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)和標(biāo)簽的基本概念。

這是你不應(yīng)該教的 | 圖源：KDnuggets

與其試圖區(qū)分人工智能和機器學(xué)習(xí)，不如簡單地說它們非常相似，本質(zhì)上是一回事。試圖區(qū)分兩者只會讓已經(jīng)困惑的中學(xué)生更加困惑。這與先教小學(xué)生0是最小的數(shù)字，然后等他們長大再告知他們負(fù)數(shù)的存在是同一個策略。

深度學(xué)習(xí)vs.標(biāo)準(zhǔn)機器學(xué)習(xí)

誠然，教授深度學(xué)習(xí)并不是最有效的舉措。從標(biāo)準(zhǔn)機器學(xué)習(xí)算法（如線性回歸和邏輯回歸）的基礎(chǔ)知識開始，將幫助學(xué)生脫離不知所措的狀態(tài)，輕松理解概念。如果一個學(xué)生學(xué)過代數(shù)，甚至懂得基本的線性方程（y=mx+b），他們就能理解線性回歸是如何運算的。同樣，積極強化可以讓學(xué)生保持積極性。

如果需要教授深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的話，那么盡量簡單點。解釋一下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它只是一個函數(shù)，就像?（x），其中?是網(wǎng)絡(luò)，x是數(shù)據(jù)。函數(shù)的目標(biāo)是使其輸出盡可能接近數(shù)據(jù)的實際標(biāo)簽。在訓(xùn)練過程中，方程不斷改進，以獲得正確的輸出。這讓深度學(xué)習(xí)看起來像是一個基本的代數(shù)函數(shù)，易于中學(xué)生理解它。

解釋人工智能、機器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)最簡單的方法 | 圖源：Edureka

項目與問題

同樣，由于目標(biāo)群體很年輕，首要目標(biāo)應(yīng)該是保持他們的積極性和興趣。毫無疑問，做項目是比較好的方法。通過編碼這些項目所獲得的實際經(jīng)驗對于幫助他們理解每一部分是如何組合在一起的至關(guān)重要。

這也意味著這些項目應(yīng)該盡可能的簡單且妙趣橫生。例如，一個乳腺癌分類項目非常受歡迎，因為許多學(xué)生認(rèn)為他們在“治愈癌癥”，這是一個極大的動機。

通常，代碼顯然比實際模型涉及更多內(nèi)容，例如，語法和數(shù)據(jù)預(yù)處理。記住，目標(biāo)是關(guān)注實際的模型，這意味著許多其他內(nèi)容與教授學(xué)生機器學(xué)習(xí)的目標(biāo)無關(guān)。最重要的是，教師在進行項目的過程中，要教給學(xué)生實際涉及到的機器學(xué)習(xí)知識。

開始一個簡單有效的項目 | 圖源：Author筆記本

結(jié)語

對初中生來說，真正重要的是幫助他們培養(yǎng)興趣。只要有足夠的熱情，任何人都可以在日后的學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)高級概念。

從經(jīng)驗來看，對中學(xué)生進行人工智能或機器學(xué)習(xí)教學(xué)是完全可行的，要盡早播種靈感的種子。然而，教給他們?nèi)栽诎l(fā)展的數(shù)學(xué)和編碼技能，避免懈怠是非常重要的。

在教一個中學(xué)生人工智能的知識時，你的目標(biāo)不是讓他們建立公司或進行研究。雖然看起來他們在短期內(nèi)學(xué)到了更多，但從長遠發(fā)展來看，這種心態(tài)會阻礙他們的發(fā)展。我們的目的是激發(fā)下一代對人工智能領(lǐng)域的興趣，并宣傳它的趣味性和重要性。過于復(fù)雜的情況會嚇跑學(xué)生，讓他們望而生畏。

更多的人工智能工程師是未來發(fā)展的關(guān)鍵。為了吸引更多學(xué)生到這個領(lǐng)域來，確保他們對這些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍钣袌詫嵒A(chǔ)是非常重要的。對中學(xué)生來說，真正重要的是幫助他們培養(yǎng)興趣，在年幼時期培養(yǎng)興趣和理解力無疑會讓他們走的更遠。
責(zé)編AJX