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陳胤辰

中原大學商業設計系
資宸科技

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Natural Science & AI · History

AI 歷史

接在「人類如何預測世界?」之後:當資料驅動成為逼近規律的一條路,機器學習與深度學習如何一步步長成今天的樣貌。

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起源資料學習深度學習生成與強化Transformer大型模型

Ⅰ. 智慧能否被寫成規則?·1943–1969

Ⅰ · 1943–1969

智慧能否被寫成規則?

  1. 1943–1956

    關鍵轉折

    人工神經元與「人工智慧」命名

    McCulloch 與 Pitts 先用數學描述「神經元如何計算」;1956 年 Dartmouth 研討會把這個領域正式命名為 Artificial Intelligence。一開始就有兩條路:一條模仿神經計算,一條追求符號與邏輯。

    McCulloch–Pitts 神經元Dartmouth計算與邏輯
    試玩:單個神經元
  2. 1950s–60s

    符號推理與搜尋:智慧=規則?

    人們相信「智慧 = 邏輯規則」。寫下 if-then,機器就能下棋、證明定理。短期成果令人興奮,但真實世界規則太多、太脆,一遇到模糊情境就崩——這條路後來會再以專家系統形式回來,也會再失敗一次。

    符號推理搜尋演算法專家系統雛形
  3. 1957–1969

    感知機:向神經元借靈感

    Rosenblatt 的感知機用權重加總輸入,再決定「放電與否」。簡單、可學,在當時看起來像通往智慧的捷徑。但它只能畫直線邊界——下一節的限制分析,會直接打中這條路。

    感知機權重與偏置線性分類
    試玩:單個神經元試玩:多個神經元
  4. 1969 → 第一次寒冬

    關鍵轉折

    感知機限制:為什麼單層不夠

    Minsky & Papert 系統性分析了單層感知機的限制,XOR 是最容易理解的代表例子。加上當時算力不足、訓練方法尚未成熟,以及早期承諾未能實現,神經網路研究逐漸失去資金與關注。後來才明白:多層 + 非線性激發,才能彎曲決策邊界——這正是「深度」的起點。

    XOR 範例多層感知機非線性第一次 AI 寒冬
    試玩:多層與 XOR試玩:激發函數

Ⅱ · 1980s–2000s

從人工知識轉向資料學習

  1. 1980s → 1990s

    專家系統:把人類經驗寫進機器

    企業開始把醫師、工程師與金融專家的判斷整理成大量 if-then 規則。短期內成果亮眼,但規則愈寫愈多、彼此衝突,維護成本暴增;面對沒看過的情況,系統也不會自己調整。AI 再次進入低潮,也讓研究者更重視「從資料學習」。

    知識庫推論引擎知識工程瓶頸第二次 AI 寒冬
  2. 1986

    關鍵轉折

    反向傳播:網路開始會學

    有了多層,還需要「怎麼調權重」。反向傳播用鏈式法則把誤差拆回每一條連線;梯度下降沿著損失山谷往下走。AI 從「人工寫規則」更明確地轉向「從資料學規則」——但當時資料與算力仍有限,還沒到深度學習爆發。

    反向傳播梯度下降損失函數鏈式法則
    試玩:損失函數試玩:梯度下降試玩:反向傳播
  3. 1990s–2000s

    統計機器學習成為主流

    資料變多、算力變便宜。重點變成:選什麼特徵?訓練/測試怎麼切?怎樣避免背答案(過擬合)?SVM、隨機森林等方法也很強——實務流程往往比「炫技模型」更常決定成敗。

    特徵工程訓練/測試分割正則化監督/非監督
    試玩:特徵工程試玩:機器學習入門試玩:訓練與測試試玩:過擬合試玩:正則化

Ⅲ · 1997–2015

深度學習重新崛起

  1. 1997 → 2014

    LSTM 與序列模型:讓 AI 記住前後關係

    影像可以一次看完,但語言、聲音與時間序列必須按順序理解。RNN 的概念更早就已存在;1997 年提出的 LSTM,改善了普通 RNN 難以保留長期資訊的問題。不過,資料仍必須一步一步處理,訓練速度受到限制——這正是後面 Attention「為什麼必要」的鋪墊。

    RNNLSTM記憶狀態梯度消失序列學習
  2. 2012

    關鍵轉折

    AlexNet:深度學習真正翻身

    神經網路並不是突然被發明,而是三個條件終於同時成熟:大量標註資料(ImageNet)、GPU 平行運算,以及更容易訓練深層網路的方法(ReLU、Dropout 等)。AlexNet 在影像辨識比賽大幅領先,讓研究與產業重新押注神經網路。核心觀念:不是單一演算法突破,而是資料、算力、模型三者同時成熟。

    延伸:2015 ResNet

    ResNet 引入殘差連接(skip connection),讓資訊可以跨層直接傳遞,改善深層網路愈疊愈難訓練的問題。後來 Transformer 也大量使用這個設計——「深度」不只是一直加層。

    ImageNetGPUCNNReLUDropout表徵學習
    試玩:卷積直覺試玩:Softmax試玩:物種辨識試玩:激發函數
  3. 2014–2015

    注意力機制:不必把整句話塞進一個記憶

    早期翻譯模型必須把整個句子壓縮成固定長度的內部表示,句子愈長,資訊愈容易遺失。注意力機制讓模型在產生每個詞時,重新查看輸入內容,決定此刻應該注意哪些部分。對 AI 而言,Attention 不是「真正的注意力」,而是一種依照相關性動態分配權重的方法。

    Attention 並不是 2017 Transformer 才出現;早期已用於機器翻譯。Query/Key/Value 是後來 Transformer 的標準表述。Google 團隊在 2017 年提出的是「完全以 Attention 為核心」的 Transformer。

    對齊分數Attention WeightContext VectorEncoder/Decoder動態加權

Ⅳ · 2014–2016

AI 開始生成與決策

  1. 2014–2022

    生成模型:AI 從辨認走向創作

    分類模型回答「這是什麼」,生成模型則嘗試回答「新的內容可以長什麼樣」。GAN 讓生成器與判別器互相競爭;Diffusion 則學習如何從雜訊一步步還原出影像。這些方法推動了人臉、插畫、影像編輯與文字生成影像——商設學生最常接觸的,往往就是這條支線。

    2021|CLIP:讓文字與影像進入同一個語意空間

    模型同時學習圖片與文字描述的對應關係,使「一張圖片像哪一句話」可以被計算。這類圖文對齊技術後來成為文字生成影像、跨模態搜尋與多模態模型的重要基礎。

    GAN生成器/判別器Diffusion去雜訊潛在空間
  2. 2015–2016

    深度強化學習:從畫面學會玩遊戲

    DQN 讓代理人直接觀看遊戲像素,透過分數獎勵學會行動。AlphaGo 進一步結合深度神經網路、樹搜尋與強化學習,擊敗頂尖圍棋棋手。重點不只是「AI 贏了人」,而是模型開始能在龐大的可能性中規劃與決策。

    DQNExperience ReplayPolicy/ValueMCTSAlphaGo
    試玩:強化學習入門試玩:迷宮尋路試玩:多臂拉霸試玩:接球試玩:貪食蛇試玩:井字棋 AI

Ⅴ · 2017–2020

通用模型的基礎形成

  1. 2017

    關鍵轉折

    Transformer:每個詞都能直接查看其他詞

    RNN 必須按照順序讀取文字,前面的結果算完,後面才能繼續。Transformer 使用 Self-Attention,讓句子中的每個位置直接衡量其他位置的重要性,因而更容易平行運算,也更能處理遠距離關係。它最初是為機器翻譯設計,後來卻成為語言、影像、聲音與多模態模型的共同基礎。

    QueryKeyValueSelf-AttentionMulti-Head Attention
  2. 2018–2020

    預訓練:先讀大量資料,再學特定任務

    過去每個任務通常要各自蒐集資料、訓練模型。BERT、GPT 等模型改成先閱讀大量文字,學習語言中的結構與關係,再透過少量資料適應分類、問答、摘要或生成任務。AI 的開發方式從「每個問題訓練一個模型」,逐漸轉向「先訓練通用模型,再適應不同工作」。

    自監督學習預訓練Fine-tuningMasked LMNext-token Prediction
    試玩:訓練與測試試玩:過擬合
  3. 2020–2022

    規模化:能力隨資料與算力提升

    當模型參數、訓練資料和計算量持續增加,大型語言模型在多項任務上的表現持續提升,並開始呈現少樣本學習、文字生成、程式撰寫等過去不明顯的能力,也開始能嘗試處理多步驟任務。使用者不一定要重新訓練模型,只要在提示中提供任務描述與範例,就能改變模型行為。

    ScalingIn-context LearningZero-shotFew-shotPromptFoundation ModelRAG

Ⅵ · 2020s → 現在

AI 成為互動與工作系統

  1. 2020s → 現在

    關鍵轉折

    對話式、多模態與工具化 AI

    指令微調與人類回饋讓模型更能理解使用者意圖,以對話方式完成任務。模型也逐步從只處理文字,擴展到影像、聲音、影片與工具操作。AI 不再只是單一預測模型,而開始成為能接收指令、使用工具與完成工作流程的系統。

    RLHF 主要是調整模型行為,不等於模型因此獲得全部知識,也不能保證答案正確。

    Instruction TuningRLHFMultimodalTool UseAgent
    試玩:獎勵與對齊直覺試玩:回到神經元試玩:複習反傳

總結兩條線

Attention 是方法 → Transformer 是架構 → 預訓練是訓練方式 → LLM 是規模化結果 → ChatGPT 是產品與互動形式。

資料決定它看過什麼,損失函數決定它學什麼,架構決定它怎麼計算,對齊決定它如何回應人。

看完時間軸,直接進實驗室動手驗證直覺。

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