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出版者:人民邮电出版社

作者:宋一兵

出品人:

页数:455 页

译者:

出版时间:2002-1

价格:57.0

装帧:平装

isbn号码:9787115080042

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一份针对您所提供的书名之外的、详细的、不包含任何重复或明显“AI痕迹”的图书简介，旨在描述一本内容充实且具有实际指导意义的技术或学术专著。 --- 图书简介： 《深度学习模型的可解释性与鲁棒性：从理论基础到工业级部署实践》 （Deep Learning Interpretability and Robustness: From Theoretical Foundations to Industrial Deployment） 本书聚焦于当前人工智能领域最核心、最具挑战性的两大前沿课题：深度学习模型的可解释性（Interpretability）与模型的鲁棒性（Robustness）。随着深度神经网络在金融风控、医疗诊断、自动驾驶等关键领域渗透的日益加深，模型决策的“黑箱”特性及其在对抗性攻击面前的脆弱性已成为制约其大规模应用和公众信任建立的根本性障碍。本书旨在为研究人员、高级工程师以及关注AI伦理与安全的专业人士，提供一个从基础理论构建到前沿应用落地的全面、深入的知识体系。 第一部分：理论基石与解释方法的演进 本部分奠定理解复杂模型行为的理论框架。我们首先回顾了传统统计模型中的因果推断与模型评估体系，为理解现代深度学习模型的复杂性提供对照。随后，本书深入探讨了可解释性AI（XAI）的分类学： 内在可解释性（Intrinsic Interpretability）： 分析了基于注意力机制（Attention Mechanisms）、可微分架构（Differentiable Architectures）以及稀疏性约束（Sparsity Constraints）的努力。重点剖析了Transformer模型中自注意力权重的多维度解读方法，探讨如何将其从单纯的特征权重提升到语义关联层面。 事后解释方法（Post-hoc Explainability）： 详细对比和评测了主流的局部解释（Local Explanations）和全局解释（Global Explanations）技术。在局部解释方面，我们不仅涵盖了LIME和SHAP的数学原理和实际局限性，更侧重于最新的梯度反向传播技术（如Grad-CAM的变体，包括Score-CAM和Guided Backpropagation的集成应用），展示如何通过特征可视化来定位模型决策的关键区域。在全局解释方面，本书引入了基于概念激活向量（TCAV/ACE）的方法，指导读者如何量化模型对特定高层概念的依赖程度。 第二部分：模型鲁棒性与对抗性防御机制 模型的鲁棒性是确保AI系统安全可靠运行的生命线。第二部分全面梳理了导致模型失效的内在及外在因素，并系统性地介绍了当前最先进的防御策略。 对抗性样本的生成与分析： 我们不仅仅停留在FGSM和PGD等经典攻击方法上，而是深入探讨了基于优化的白盒攻击（如C&W攻击）、黑盒迁移攻击（Transfer Attacks）以及面向特定模态（如语音信号扰动、3D模型形变）的隐蔽性攻击。本书详细分析了这些攻击的几何与流形视角下的共同弱点。 鲁棒性训练范式： 本部分的核心在于指导读者如何构建更具韧性的模型。我们详细阐述了对抗性训练（Adversarial Training）的多种优化形式，包括鲁棒性正则化与平滑化技术。此外，我们引入了从数据增强角度提升鲁棒性的新兴方法，如基于流的模型（Flow-based Models）生成的高质量“干净”数据，以及对比学习在提升特征空间抗扰动能力方面的潜力。 认证与验证： 区别于经验性的防御方法，本书重点介绍了如何对模型的鲁棒性进行形式化验证。包括基于线性松弛（Linear Relaxation）的区域传播技术，以及如何将验证过程集成到实际的CI/CD流程中，实现对关键决策边界的安全性度量。 第三部分：跨模态应用的挑战与前沿融合 随着多模态AI的兴起，解释性和鲁棒性面临新的维度。第三部分着眼于实际工业应用场景中的前沿融合技术。 视觉-语言模型（VLM）的解释： 针对如CLIP、GPT-4V这类模型，如何解释其跨模态对齐（Alignment）的机制？本书提供了针对注意力图在不同模态间传递效应的分析工具，以及如何识别模型中可能存在的“认知偏差”或“知识断裂点”。 时间序列与序列数据的可解释性： 在金融预测和工业物联网（IIoT）监控中，如何解释RNN/LSTM或时序Transformer的预测结果？我们提供了专门针对时间依赖性数据的归因方法，如基于因果发现的序列分解技术，用以区分短期波动与长期趋势对最终决策的影响。 可解释性与鲁棒性的权衡（The Trade-off）： 这是一个至关重要的问题。本书通过大量的实验案例，分析了过度强调解释性是否会导致模型过拟合于人类可理解的特征而牺牲了预测性能，以及激进的鲁棒性训练是否会“平滑化”决策边界，导致对细微但重要的信号丢失。我们提供了决策框架，指导工程师在特定应用场景下（如高风险医疗决策 vs. 低风险内容推荐）进行合理的平衡点选择。 面向实践的技术栈与代码实现 全书所有高级算法和框架均配有详尽的伪代码和在主流深度学习框架（PyTorch/TensorFlow）上的实现指南。附录部分专门提供了如何使用开源库（如Captum、Adversarial Robustness Toolbox）进行快速原型设计和基准测试的实操教程，确保读者不仅理解“是什么”和“为什么”，更能掌握“如何做”。 《深度学习模型的可解释性与鲁棒性》 不仅仅是一本技术手册，更是对下一代负责任、可信赖的AI系统的蓝图构建指南。它将帮助读者跨越当前AI应用落地的主要技术鸿沟，推动技术向更安全、更透明的方向发展。

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