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人工智能主要任务与应用速览

人工智能（AI）的核心任务可归纳为以下几大类：

• 分类（Classification）
• 回归（Regression）
• 计算机视觉（Computer Vision, CV）
• 自然语言处理（Natural Language Processing, NLP）
• 语音识别与生成
• 推荐系统
• 决策优化
• 人工智能生成内容（AIGC）

本节重点介绍：分类、回归、计算机视觉、自然语言处理

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一、分类（Classification）

1. 什么是分类？

分类是将输入数据划分到预先定义好的离散类别中的机器学习任务。

• 输入：特征（Feature）
• 输出：离散标签（Label）
• 核心目标：学习决策边界

📌 示例： 西瓜 → 颜色 / 瓜蒂 / 敲声 → 判断 好瓜 / 坏瓜

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2. 学习方式

（1）有监督学习

• 数据包含：输入特征 + 输出标签
• 学习目标：特征 → 标签的映射关系

📌 应用：

• 分类任务
• 回归任务

（2）无监督学习

• 没有标签
• 发现数据内部结构与模式

📌 应用：

• 聚类分析
• 异常检测
• 用户画像

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3. 有监督分类任务类型

（1）二分类

• 输出类别：2 个（0 / 1）

• 示例：

  • 垃圾邮件 vs 正常邮件
  • 是否违约

（2）多分类

• 输出类别：多个互斥类别

• 示例：

  • 新闻分类（体育 / 政治 / 娱乐）

（3）多标签分类

• 一个样本可属于多个类别

• 示例：

  • 新闻同时属于「政治 + 国际 + 经济」

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4. 分类的典型应用

（1）自然语言处理

• 新闻分类
• 情感分析（正 / 负 / 中性）
• 垃圾邮件识别

（2）计算机视觉

• 交通场景识别
• 安防监控
• 工业缺陷检测

（3）生物信息学

• 物种进化分类
• 疾病相关基因分类

（4）医疗领域

• 症状 → 疾病分类
• 医学影像（良性 / 恶性）

（5）金融领域

• 个人信用评级
• 企业信用评估

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二、回归（Regression）

1. 什么是回归？

回归是通过输入特征预测连续数值输出的任务。

• 输出是连续值
• 与分类（离散标签）本质不同

📌 示例：

• 房价预测
• 气温预测
• 销量预测

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2. 回归 vs 分类（核心对比）

对比项	分类	回归
输出	离散类别	连续数值
数学性质	有限	无限
示例	好 / 坏	500 万

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3. 回归类型

（1）线性回归

• 拟合一条直线
• 假设变量线性相关

（2）非线性回归

• 处理复杂非线性关系
• 曲线拟合

（3）机器学习回归

• 决策树回归
• 支持向量回归（SVR）

（4）深度学习回归

• 神经网络
• 端到端建模
• 复杂非线性问题

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4. 回归的应用

（1）金融

• 股票价格预测
• 基金收益分析

（2）医疗

• 疾病风险预测
• 预后评估

（3）营销

• 销量预测
• 客户忠诚度预测
• 广告投放优化

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三、计算机视觉（Computer Vision, CV）

1. 什么是计算机视觉？

计算机视觉研究如何让机器“看懂”图像和视频。

目标：

• 理解图像内容
• 支持自动决策

📌 本质： 从像素 → 特征 → 抽象 → 语义理解

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2. 基本原理

• 模拟人类视觉系统
• 深度学习（CNN / Transformer）
• 多层特征抽象

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3. 主要视觉任务

（1）图像分类

• 整张图一个标签

（2）目标检测与定位

• 是什么 + 在哪里

（3）语义分割

• 每个像素一个类别

（4）实例分割

• 区分不同实例对象

（5）关键点检测

• 人体关节、物体角点

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4. 发展简史

• 早期：模式识别
• 1980s：Marr 视觉理论
• 2006：CNN（LeNet / AlexNet）
• ResNet：解决深度训练问题
• 2020：Vision Transformer（ViT）

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5. 计算机视觉应用

• 农业：病虫害识别
• 工业 / 制造：缺陷检测、机器人导航
• 医疗：肿瘤识别
• 金融：身份验证、签名识别

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四、自然语言处理（NLP）

1. 什么是自然语言处理？

NLP：让计算机理解和生成人类自然语言。

核心任务：

• 自然语言理解（NLU）
• 自然语言生成（NLG）

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2. NLP 发展范式

1. 统计语言模型
2. 神经语言模型
3. 预训练语言模型
4. 大规模语言模型（LLM）

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3. 典型 NLP 应用

（1）金融

• 智能客服
• 舆情分析
• 指令分类

（2）医疗

• 病历分析
• 疾病预测

（3）教育

• 智能辅导
• 自动批改作业

（4）娱乐

• 聊天机器人
• 游戏 NPC
• 自动字幕

（5）通用场景

• 机器翻译
• 招聘简历筛选
• 定向广告

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