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课程导览:从找函数到智能体

这是一门"把 AI 重演一遍"的自学课程。上篇沿着历史的脉络把概念和原理讲透——每个概念都回答两个问题:它诞生时要解决什么问题?为什么是这个方案胜出? 下篇是应用实操手册——怎么选模型、装工具、用 AI 促进学习科研,以及文生图、PPT、代码、论文四大实战。

课程地图

上篇 · AI 发展史(9 讲,含全量数学推导)

讲次 主题 核心问题
01 机器学习就是找函数 什么是"学习"?为什么泛化是可能的?
02 感知机与支持向量机 线性分类器怎么找?哪条分界线最好?
03 决策树与贝叶斯方法 不用几何用逻辑与概率,怎么分类?
04 神经网络的兴衰与反向传播 复合函数怎么训练?NN 为何两起两落?
05 AlexNet 与深度学习热潮 为什么 2012 年深度学习突然爆发?
06 从序列建模到 Transformer 语言这种变长序列怎么处理?注意力是什么?
07 Scaling Laws 与大语言模型 为什么"大力出奇迹"?LLM 怎么被造出来?
08 让输出更好更稳:四个工程 提示词 → 上下文 → 编排 → 循环
09 工具调用、智能体、MCP 与 Skills LLM 怎么一步步变得更强大、更通用?

下篇 · AI 应用(9 讲,实操向)

讲次 主题
10 模型地图与选型:每个模型有什么特点、适合干什么活
11 软件与环境安装:从聊天网页到 CLI 智能体到本地部署
12 用 AI 促进学习:当导师而不是答案机
13 用 AI 促进科研:文献、推导、复现、写作
14 使用技巧与坑:幻觉、谄媚、上下文腐烂与 verify 文化
15 实战:写代码与数据分析
16 实战:文生图
17 实战:PPT 与文档
18 实战:论文与长文写作

专题 · AI 系统工程(1 讲)

讲次 主题 核心问题
19 推理服务:延迟、吞吐与排队 同一块硬件怎样在首 token、单请求等待与总吞吐之间取舍?

实验室(10 个可运行实验):每个原理讲次都配一个动手实验,"跑过一遍"比"读过一遍"记得牢。lab01–lab07 在本机计算(numpy / scikit-learn / PyTorch),不需要 API key;lab05 首次会尝试下载数据。lab08–lab10 调用 DeepSeek API,需要联网、账号与有效 API key。

怎么使用这门课

  1. 读讲义:浏览器里按顺序读。公式不要跳——上篇的推导是为你的数学背景定制的,动笔跟一遍推导是本课程最有价值的部分。
  2. 跑实验:读完一讲,跑对应的 lab。实验代码里有密集的教学注释,建议逐块读懂再改参数玩。
  3. 改着玩:每个 lab 末尾有"动手改改"建议。把参数改坏、观察怎么坏,比看十遍正确结果学得多。

推荐节奏:每讲 1–2 天(读讲义 + 跑实验 + 推导),全程约 4–6 周。上下篇可以交替读(比如每周 2 讲原理 + 1 讲应用),应用篇相互独立可跳读。

环境准备

阅读网页无需安装实验环境。运行 Python 实验时,先安装 Git 与 Python 3.12,在你希望保存课程的目录打开终端。以下命令从公开仓库开始;如果已克隆,直接进入其中的 ai-course 目录,从创建虚拟环境那一步继续。

Windows PowerShell:

git clone https://github.com/Ryugu-07/course-library.git
cd course-library/ai-course
py -3.12 -m venv .venv
.\.venv\Scripts\python.exe -m pip install -r labs/requirements.txt
.\.venv\Scripts\python.exe -c "import numpy, matplotlib, sklearn, torch; print('OK')"
.\.venv\Scripts\python.exe labs/lab01_find_function.py

macOS / Linux:

git clone https://github.com/Ryugu-07/course-library.git
cd course-library/ai-course
python3.12 -m venv .venv
.venv/bin/python -m pip install -r labs/requirements.txt
.venv/bin/python -c "import numpy, matplotlib, sklearn, torch; print('OK')"
.venv/bin/python labs/lab01_find_function.py

依赖清单是仓库内的 ai-course/labs/requirements.txt,首次安装需要联网。命令直接指定虚拟环境中的 Python,无需额外激活环境。图表会先保存到 labs/output/,再弹窗;关闭图窗后程序继续。无桌面环境的运行方法、CPU 最小检查和 API 配置见实验总览。

普通 CPU 可以运行实验,无需 M4。lab05–lab07 的代码在 MPS 可用时使用 Apple GPU,否则使用 CPU;训练时间随硬件和参数变化,先完成短实验再尝试默认训练配置。

讲义如何更新

讲义源文件是 lectures/*.md,站点由 build_site.py 生成。在上面的 ai-course 目录中,使用已安装依赖的虚拟环境重建:

# Windows PowerShell
.\.venv\Scripts\python.exe build_site.py
# macOS / Linux
.venv/bin/python build_site.py

浏览全部课程时,从仓库根目录启动服务:Windows 使用 py -3.12 -m http.server 8778,macOS / Linux 使用 python3.12 -m http.server 8778,然后打开 http://localhost:8778/。这样跨课程相对链接也能正常访问。

关于时效

上篇的历史与数学不会过期。下篇涉及具体产品与模型(第 10、11 讲尤其),以 2026 年初为基准写成——AI 产品迭代极快,实操前用最新信息核对一遍(讲义里标注了哪些结论易变、哪些方法论长期有效)。


下一讲我们从一个 1936 年就存在的问题出发:给你一朵鸢尾花的测量数据,判断它是哪个品种——机器学习的一切,从这里开始。

研究前沿:生成、推理与内部机制

三讲各回答一个技术问题:生成模型如何学习连续运动;可验证奖励与更多推理计算到底改变了什么;怎样把相关激活升级为因果证据。每讲包含数学模型、关键推导、论文窗口与迁移题,文献核查日期为 2026-09-08。这组课程不依赖某个商业模型的当前排名。

专题课 已有基础 核心问题 学完应能检查什么
Flow Matching 神经网络、概率与常微分方程 怎样用条件速度的回归学到分布运动? 端点、耦合、边际路径与采样误差是否混为一谈?
推理强化学习 大模型训练、Bellman 奖励、策略优化与测试时搜索分别贡献什么? pass@k、实际选中正确答案和推理链真实性是否分别评估?
机制可解释性 神经网络、Transformer 怎样从特征表征走到可检验的因果电路? 消融、补丁与冗余路径的结论是否超出干预证据?

先把玩具模型手算出来,再对照论文中的真实系统规模、数据和评估。预印本结论、论文报告的经验现象与已经证明的恒等式会分别标明;不同论文的测量协议不能直接混成同一个排行榜。

相关路线:数学前沿 · 物理前沿。

连续研究课程:从基础工具到研究问题

每条线按四讲顺序推进:先建立可算对象,再检验模型条件,最后进入研究文献。讲次之间有关联;与前面的专题课可以交叉阅读。

科学机器学习

算子学习 → Fourier 神经算子 → 等变网络 → 模拟推断。

世界模型与具身智能

潜在动力学 → 基于模型的规划 → 视觉语言动作模型 → 泛化与任务评估。

科学机器学习线先修神经网络、线性代数、概率与微分方程;世界模型与具身线先修动力学、优化和条件概率。实验使用明确的低维模型,便于手算与复验;论文中的大模型训练和机器人评测另列数据、算力及环境条件。