五南官網-機器學習的基礎概論：Python程式設計我也可以成功做到

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機器學習的基礎概論：Python程式設計我也可以成功做到

作　　者：張紹勳、張任坊、張博一
出版社別：五南
書　　系：研究&方法
出版日期：2026/05/04(1版1刷)
ＩＳＢＮ：978-626-442-367-0
E I S B N：9786264423687
書　　號：1H4F
頁　　數：432
開　　數：20K
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定　　價：580元
優惠價格：522元

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⊙循序漸進紮實基礎：從核心概念出發，涵蓋監督式、非監督式與強化學習，並提供關鍵的數學推導（如梯度下降、線性代數），以建立深厚的機器學習底層邏輯。
⊙經典演算法至深度學習全解析：並重經典迴歸、決策樹與SVM，並深度拆解CNN、RNN、LSTM及當前主流的Transformer架構，接軌AI業界最熱門的技術核心。
⊙Python實作與全生命週期導引：搭配主流程式碼與Kaggle真實數據集，完整走過資料清洗、特徵工程到模型評估的專案流程，同時深入探討AI倫理與模型可解釋性。

本書兼具理論知識的傳授與實務應用能力的培養。
全書以核心概念紮實基礎，並輔以數學直覺和必要的推導（如梯度下降、機率論、線性代數）說明，內容涵蓋廣泛，從經典迴歸模型到現代深度學習的熱門應用——CNN、RNN及領先時代的Transformer架構，均有深入淺出的探討。
實務操作以Python程式碼應用為重點，搭配Scikit-learn、TensorFlow與PyTorch等函式庫，完整拆解從資料清洗、特徵工程到模型評估的「專案全生命週期」。透過Kaggle等真實數據集的實戰演練，讀者將可親手實作圖像分類與自然語言處理等案例。此外，本書更具備前瞻性的倫理視角，深入討論數據偏見與模型可解釋性，讓讀者對機器學習概念、方法與實踐能有全面的理解。

張紹勳
學歷：國立政治大學資訊管理博士
現職：國立彰化師範大學電機與機械科技學系專任教授
經歷：致理技術專任副教授
Email：chess1mail@gmail.com

張任坊
學歷：國立海洋大學商船系
現職：永樂福有限公司負責人

張博一
學歷：國立中央大學通訊工程所
現職：微星科技股份有限公司工程師

第一部分　核心概念與基礎
⊙機器學習（Machine Learning, ML）基礎知識與準備
　　機器學習（ML）是人工智慧（AI）的一個重要分支，它讓電腦系統能夠透過資料分析與模型辨識來自動學習與改進，而不需要被明確地編寫每一步的程式指令。迄今機器學習的應用領域極為廣泛，其重要性在於它能帶來自動化、優化決策與創造新的價值。
　　「機器學習」研究的是：如何設計與分析演算法，讓電腦系統能夠從資料中自動「學習」規律，並利用這些規律對未知資料進行預測或決策，而不需要人類明確地輸入程式指令。
　　簡單來說，就像學生透過大量的練習與經驗來學習知識一樣，機器學習的模型是透過處理大量的歷史數據來發現模型，然後不斷優化自己，使其預測結果越來越準確。
第一章　機器學習概論
　　一個完整的機器學習基礎課程應從概念、數據處理、模型評估開始，然後深入了解幾種經典的監督式與非監督式演算法及Python 程式設計。本書是學習機器學習的起點，故包含必要的工具與數學基礎。
1-1　機器學習的起源：定義、歷史、應用領域與重要性
一、機器學習的定義
　　機器學習的核心思想，是讓電腦系統能夠從資料中自動學習規律、持續優化決策或預測，而無需人類給出明確的程式設計指令。
(一) 可以將機器學習想像成一位學生
1. 資料：如同學生的課本與作業。
2. 演算法：如同學生的學習方法與推理邏輯。
3. 模型：是學習過程結束後，學生內化並歸納出的一套知識體系或解題方法。
(二) 核心運作方式
1. 資料輸入：給予模型大量的歷史資料（例如數百萬張照片／影像、感測器大數據、交易紀錄或X光片）。
2. 模型識別：演算法從這些數據中尋找與萃取潛在的模型與數學關聯。
3. 模型訓練與優化：模型根據這些感測器收集的大數據來進行預測。每當預測出錯時，模型會調整其內部的數學參數（權重），不斷從錯誤中學習與改進，直到預測的準確度達到要求。
　　總結來說：機器學習讓電腦能夠「從經驗中學習」，並利用這些經驗來對新的數據做出精準的預測或決策。
二、機器學習的歷史
　　機器學習的發展與AI歷史緊密相關，經歷了數個關鍵階段：
(一) 早期起源（1950∼1970年）
1. 1950年：艾倫．圖靈（Alan Turing）提出圖靈測試，為機器智慧奠定了理論基礎。
2. 1956 年：達特茅斯會議正式提出「人工智慧」一詞。
3. 1959 年：阿瑟．塞繆爾（Arthur Samuel）首次提出了「機器學習」這個術語。他開發了一個著名的西洋跳棋程式，這個程式能夠透過與自己對弈來學習與改進策略，這被認為是機器學習的早期典範。
　　此階段研究主要集中在模型識別與統計學方法。
(二) 第一次與第二次AI寒冬（1970∼1990年）
　　由於當時的計算能力與資料量的侷限，早期的AI研究未能達到預期的高目標，導致學術界與工業界對AI失去信心，資金投入跟著減少，進入了所謂的「AI寒冬」。不過，期間也出現了專家系統，這是一種基於明確規則（rule）來解決特定領域問題的系統。
(三) 復甦與崛起（2000年代至今）
　　隨著科技的進步，機器學習迎來了爆發性成長：
1. 大數據（Big Data）：5G網路、感測器與數位化的普及，使得可供訓練的資料量呈指數級增長。
2. 計算能力提升：圖形處理器（GPU）的發展為複雜的機器學習演算法（會看、會說），特別是深度學習，提供了強大的運算支援。
3. 演算法改進：深度學習（Deep Learning）作為機器學習的一個子集，基於類神經網路的結構，透過多層次的學習，在影像處理、語音與文本等高維度非結構化數據方面，展現出驚人的準確度。
(四) 里程碑事件
1. 2012年：卷積神經網路（CNN）在影像識別大賽（ImageNet）中取得突破性成績，標誌著深度學習時代的正式到來。
2. 2016年：Google的AlphaGo擊敗世界圍棋冠軍李世乭，展現了強化學習與深度學習結合的強大能力。
　　如今，機器學習已成為AI領域的核心，廣泛應用於推薦系統、自動駕駛、無人機、醫療診斷、自然語言處理等各個領域。
三、機器學習的主要應用領域（Applications）
　　機器學習的技術已經深入到我們日常生活的方方面面，並在各大產業中發揮著關鍵作用。
四、ML重要性
　　機器學習之所以重要，是因為它能處理與分析人類難以應付的巨量數據，並從中萃取有價值的洞察，從而推動各行各業的創新與效率提升。
(一) 提升決策品質與速度
1. 數據驅動決策：機器學習模型能夠快速分析大規模數據集，識別出人類可能忽略的複雜趨勢與模型，讓企業能夠做出更準確、基於事實的決策。
2. 及時反應：在金融交易（股市／匯市）或網路安全等領域，機器學習可以在毫秒間做出決策與反應，這對傳統的人工判斷來說是不可能達成的。
(二) 實現高度自動化
1. 任務效率化：將顧客服務（如ChatGPT、NotebookML、Gemini、Sora AI聊天機器人）、資料處理與品質檢查等重複性或例行性任務自動化〔像自動倉儲（透過控制系統協助，整合儲存、取出、運輸和分揀等步驟，有效提升倉儲作業效率，實現貨物自動存取）〕，降低人力成本並提高營運效率。
2. 持續優化：模型會隨著新數據的流入而不斷自我學習與改進，形成「越用越聰明」的良性循環，持續優化其性能與準確度。模型優化係指通過一系列技術與方法，改進演算法性能，以提高準確性、穩定性和計算效率。核心目標為提升準確率，使模型能更有效地完成預測或分類任務。
(三) 創造新的商業模型與顧客體驗
1. 個人化：機器學習是個人化推薦系統的核心，它能為顧客提供量身定制的產品、內容或服務，極大地提升顧客滿意度與促進銷售。例如推薦系統使用機
器學習與資料篩選技術的AI子集來提供建議。
2. 創新解決方案：促成了自動駕駛（車／船／無人機）、精準醫療等顛覆性技術的實現，解決了過去無法解決的複雜問題，開拓新商機及收入管道。
　　總結來說，機器學習是當代數位轉型的基石，它使機器具備了「學習」的能力，成為企業在快速變化的市場中保持競爭力、應對挑戰與開創新局的關鍵工具。

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