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十大 AI 编程语言:新手入门指南

在这份对初学者友好的指南中探索 AI 编程语言的世界。了解顶级语言、它们在 AI 中的用途、主要包与库、依赖它们的岗位,以及助您起步的学习资源。
Vinita Silaparasetty
Vinita Silaparasetty

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随着人工智能(AI)持续重塑各行各业,许多初学者都渴望参与其中。选择合适的编程语言是重要的第一步。

在这篇博文中,我将为您介绍十大 AI 编程语言。我还会说明它们在 AI 中的用法,重点介绍其主要包与库,讨论主要使用它们的 AI 岗位,并提供入门资源。

什么是 AI 编程语言?

AI 编程语言是用于构建模拟人类智能应用的工具。这些语言让创建能够从数据中学习并做出决策的算法成为可能。每种语言都支持其独有的库与框架,助力语音识别、数据解读、自动驾驶等任务的开发。

选择一门能简化编码、并提供适用于机器学习和数据分析等任务的库的语言至关重要。例如,Python 因 TensorFlow 和 PyTorch 等库而闻名,而 R 则因统计分析而受青睐。

AI 编程语言是智能系统的基石,将代码与高效处理复杂 AI 专属任务的能力相结合。

十大 AI 编程语言

以下是我为 2024 年精心整理的十大 AI 编程语言清单。位列榜首且遥遥领先的是 Python。

1. Python

Python 是 AI 领域最受欢迎、也最易上手的编程语言。其清晰的语法与广泛的库和包使其极具价值。

TensorFlow 和 PyTorch 等主流平台有助于我们构建强大的 AI 模型,而 scikit-learn 等库则为常见的机器学习任务提供工具。便捷性与高级特性的结合,使 Python 成为开发 AI 应用的专家之选。

  • Python 如何用于 AI? Python 广泛用于 AI,覆盖人工智能的各个应用领域。
  • 顶级 Python AI 包与库:
    • NumPy:能够轻松处理复杂的数学结构。
    • pandas:提供如 DataFrame 等易用的数据结构,用于分析与处理数据。
    • Matplotlib:广泛用于创建静态、动画和交互式图表的可视化工具。
    • scikit-learn:提供一系列机器学习工具与算法。
    • TensorFlow:Google 的成果,为构建与部署神经网络提供坚实基础。

使用 Python 的 AI 岗位

Python 是 AI 专业人士的基础工具,覆盖从机器学习工程师到计算机视觉专家等多种角色。通过我们的课程进一步提升技能,了解 如何成为数据科学家、 如何成为数据工程师,以及 机器学习工程师学习路径。以下是一些使用 Python 的 AI 岗位:

  • 机器学习工程师:使用 TensorFlow、PyTorch、scikit-learn 等 Python 库创建与部署机器学习模型。
  • 数据科学家:利用 Pandas、Matplotlib 等库进行数据分析、清洗、处理与可视化。
  • 自然语言处理工程师:构建和部署能理解与处理人类语言的系统,用于机器翻译等任务。
  • 计算机视觉工程师:让机器高效分析视觉信息。TensorFlow 等库为视频处理等任务提供功能。
  • 研究科学家:使用 Python 原型设计并实现新的 AI 算法。Python 的库与包覆盖多种与科学相关的领域。

Python 入门精选资源

Python 以对新手友好而著称。您可从我们的课程、教程或博文中选择,助您快速上手:

  1. 如何学习 Python
  2. 数据科学 Python 入门
  3. Python 进阶
  4. 用 pandas 进行数据处理
  5. Python 机器学习基础

2. R

R 是一门统计程序语言,专注于数据分析(包括清洗、可视化与解读)、机器学习和统计建模。

  • R 如何用于 AI? R 具备强大的统计能力,其丰富的数据可视化功能使其成为创建模型和开发机器学习算法原型的热门选择。
  • 顶级 R AI 包与库:
    • Tidyverse:不是单一库,而是一组在数据科学任务上无缝协作的包。
    • caret:R 中的一站式机器学习工具。为多种机器学习算法提供统一接口,便于训练、调优与评估不同模型。
    • XGBoost:梯度提升的强力工具,这是一种以准确性与高效性著称的机器学习技术。
    • randomForest:顾名思义,实现了随机森林算法,这是一种将多棵决策树的预测进行集成的流行方法。
    • IML(可解释机器学习):为在 R 中构建统计模型提供框架。

使用 R 的 AI 岗位

R 在 AI 的特定细分领域至关重要,尤其在需要统计专长与细致数据分析的场景中。这门多才多艺的语言支持从数据科学到生物信息学等多种 AI 岗位,各自利用其强大的统计与可视化工具。以下是一些使用 R 的 AI 岗位:

  • 数据科学家(R 方向):尽管 Python 在数据科学中应用广泛,但在涉及统计分析与建模的任务中,R 依然发挥重要作用。
  • AI 研究员(侧重统计建模):研究人员常因 R 的计算与可视化能力而选择它。可用 R 开发、测试与评估模型,推动 AI 算法进步。
  • 生物信息学科学家:用于基因表达分析与变异检测等任务,这些对基因组学和生物信息学中的 AI 应用至关重要。
  • 计量经济学家(AI 在经济学中的应用):开发用于趋势预测、风险评估与市场行为预测的 AI 模型。
  • 社会数据科学家:使用 R 进行社交网络与文本分析任务。

R 入门精选资源

R 具备强大的统计分析能力、清晰的数据可视化,以及便于构建机器学习模型的友好环境。探索我们的课程、教程与博文精选。以下资源可为您的起步提供指引:

  1. R 入门
  2. R 进阶
  3. Tidyverse 入门
  4. R 探索性数据分析
  5. R 机器学习科学家

3. Julia

Julia 以其快速的处理速度和处理复杂计算的能力著称,非常适合需要大规模数据分析的行业。

  • Julia 如何用于 AI? Julia 的速度与高效性使其成为高级机器学习模型的理想选择。
  • 顶级 Julia AI 包与库:
    • Flux.jl:流行的深度学习框架,提供直观的平台用于构建与微调神经网络。
    • Mocha.jl:是进行数据可视化任务的理想工具。
    • DiffEq.jl:为求解各类微分方程提供稳健高效的框架。
    • StatsBase.jl:Julia 的标准统计库。
    • Makie.jl:通过理解复杂数据与模型行为,助力高效的数据可视化。

使用 Julia 的 AI 岗位

Julia 以其高性能能力在 AI 领域日益受到认可。这门动态语言广泛用于从机器人到金融分析等不同 AI 专业方向,提升创新解决方案的开发与部署。以下是一些使用 Julia 的 AI 岗位:

  • AI 工程师:利用 Julia 的能力构建并训练稳健的前沿模型。
  • AI 研究员(算法优化):进行原型开发、评估与测量算法效果,随后再迁移到常用语言用于生产。
  • 机器学习工程师:利用 Flux.jl 等库为金融等行业构建 AI 解决方案。
  • 机器人工程师(AI 驱动机器人):Julia 能够处理实时数据,并与 ROS(机器人操作系统)等机器人框架集成,因而适合从事 AI 驱动机器人的工程师。
  • 金融分析师(AI 量化交易):Julia 在数值计算与优化方面的优势,使其成为构建基于 AI 的交易算法与风险管理模型的利器。

Julia 入门精选资源

凭借不断扩展的深度学习工具库与扎实的数学基础,Julia 非常适合构建 AI 模型。您可以从以下课程开始:

  1. Julia 入门
  2. Julia 进阶
  3. Julia 中的数据处理
  4. Julia 数据可视化入门
  5. Julia 机器学习入门

4. Scala

Scala 因其可扩展性与对 Apache Spark 的集成而在机器学习和 AI 中表现出色。其函数式编程能力与对 Java 的兼容性也提升了其开发 AI 系统的效率。

  • Scala 如何用于 AI?Scala 擅长数据处理与函数式编程,能胜任与 Apache Spark 协同工作的的大规模 AI 应用。
  • 顶级 Scala AI 包与库:
    • Apache Spark:提供分布式计算、数据流处理与机器学习等功能,是在 Scala 中开发 AI 应用的基础工具。
    • Spark MLlib:提供分类、回归、聚类与推荐系统构建等多种机器学习算法。
    • Breeze:涵盖线性代数操作、统计函数与优化方法,为用 Scala 构建 AI 模型提供基础。
    • Deeplearning4j:尽管 DL4J 主要基于 Java,但也提供 Scala 接口用于构建与训练深度学习模型,支持多种网络结构,并能与 Apache Spark 无缝集成。
    • Scopt:虽不属于 AI 库,但可帮助开发者设计命令行界面(CLI)来管理与配置 AI 模型,简化使用与部署流程。

使用 Scala 的 AI 岗位

Scala 常用于需要大规模数据处理和复杂算法挑战的环境。该语言支持多种 AI 岗位,并在系统工程与大数据集成方面具备独特优势。以下是一些使用 Scala 的岗位示例:

  • 机器学习工程师:构建与部署机器学习模型和大规模系统。
  • 数据科学家:用于数据清洗、处理与构建定制的机器学习流水线。
  • Spark 开发者:Apache Spark 是大数据处理框架,Scala 是其主要语言之一。若公司使用 Spark 执行 AI 任务,往往会有 Spark 开发者参与。
  • AI 研究员:前沿研究者会用 Scala 进行算法原型开发或构建专用工具,因其灵活与高性能。
  • Scala 后端开发(面向 AI):使用 Scala 构建与维护服务端功能。

Scala 入门精选资源

Scala 为管理大型数据集与创建复杂的 AI 解决方案提供了坚实基础。凭借对函数式编程的重视以及与 Apache Spark 的无缝衔接,Scala 是处理大数据与开发创新 AI 项目的利器。

以下资源可帮助您开始学习 Scala:

  1. Scala 入门

5. Java

Java 常用于 AI 高级软件应用的开发。它以构建可在多种计算平台上运行的可适配系统而闻名,并可与 AI 库集成以实现机器学习算法。

  • Java 如何用于 AI?Java 用于构建大规模、跨平台且集成 AI 功能的应用程序。
  • 顶级 Java AI 包与库:
    • WEKA:一组机器学习算法的集合。
    • DeepJAVA:提供在 Java 中构建与训练深度神经网络的工具。
    • H2O:利用分布式计算高效训练模型。
    • Deeplearning4j(DL4J):深度学习库,支持卷积神经网络(CNN)与循环神经网络(RNN)等模型。
    • Smile:以高效与简洁语法见长,用于开发机器学习模型。

使用 Java 的 AI 岗位

Java 依然是 AI 开发的基石之一,提供稳健的框架与库,帮助将 AI 集成到从大数据系统到移动应用的各类平台。以下是一些使用 Java 的 AI 岗位:

  • 大数据工程师:使用基于 Java 的框架(提供分布式处理与机器学习算法工具)构建与管理处理海量数据的 AI 流水线。
  • 企业级 AI 开发者:使用 Deeplearning4j(DL4J)或 H2O 等 Java 库,将 AI 模型集成到现有的企业 Java 系统中,让企业无需投入更复杂的基础设施即可利用 AI 功能。
  • Android AI 开发者:使用 TensorFlow Lite 等工具(针对移动端优化的 TensorFlow)将 AI 功能集成到 Android 应用中。
  • AI 基础设施工程师(AI 的 Java 后端):用 Java 开发 API,将 AI 模型或功能提供给应用调用;也可能用 Java 创建流水线与监控系统,确保模型在生产环境平稳运行。
  • 软件工程师(在 Java 系统中集成 AI):通过 Java API 将如 scikit-learn 或 spaCy 等库的模型集成到基于 Java 的应用中,从而使用 AI 能力。

6. C++

C++ 以强大的处理能力著称,凭借对硬件的精细控制与卓越性能,在计算机视觉与机器人等 AI 任务中表现出色。

  • C++ 如何用于 AI?C++ 常用于需要高计算能力与对硬件资源精确管理的 AI 任务。
  • 顶级 C++ AI 包与库:
    • Eigen:高级线性代数工具箱。
    • Armadillo:另一款代数库,语法风格与 MATLAB 类似。
    • Dlib:可实现实时效果,非常适合在设备中嵌入 AI 应用。
    • OpenCV:提供丰富的图像处理、目标检测等算法与工具。
    • TensorFlow C++ API:C++ 接口可调用 TensorFlow 功能,使开发者能用 C++ 的速度处理模型中最耗时的部分。

使用 C++ 的 AI 岗位

C++ 使开发者能够利用其速度与贴近硬件的特性,设计并实现需要实时运行与最佳资源管理的复杂 AI 应用。以下是一些使用 C++ 的岗位:

  • 高性能计算(HPC)AI 工程师:使用 C++ 构建与训练复杂模型,并对硬件资源进行精细控制。
  • 嵌入式系统工程师(边缘设备上的 AI):使用 C++ 开发在资源受限设备(如手机)上高效运行的 AI 模型,这对设备端目标检测或实时决策等应用至关重要。
  • 机器人工程师(机器人实时 AI):使用 C++ 开发机器人控制的核心功能,将路径规划或避障等任务的 AI 模型集成其中,确保机器人在动态环境下的实时性能。
  • 游戏 AI 程序员:用 C++ 为游戏中的非玩家角色(NPC)实现复杂的 AI 行为。
  • 计算机视觉工程师(性能关键的视觉任务):使用 OpenCV 等 C++ 库完成图像处理、目标检测或视频分析,尤其在对性能与低延迟有严格要求时。

7. Javascript

JavaScript 用于开发如聊天机器人与推荐系统等应用,也适用于快速原型设计。

  • Javascript 如何用于 AI? JavaScript 可在浏览器中构建交互式 AI 功能(如聊天机器人),并借助 TensorFlow.js 等库快速验证 AI 想法。
  • 顶级 Javascript AI 包与库:
    • TensorFlow.js:可用于开发与训练机器学习模型,借助 JavaScript 将 AI 功能集成进 Web 应用。
    • Brain.js:提供与 TensorFlow.js 相似的接口,更便于新手上手。
    • Synaptic.js:提供灵活的 API,用于在 JavaScript 中构建与训练多种神经网络架构。
    • Keras.js:使您能够在 JavaScript 环境中使用 Keras 的高级功能。
    • Ml5.js:为 JavaScript 应用提供一系列开箱即用的机器学习功能。

使用 Javascript 的 AI 岗位

Javascript 常用于将 AI 集成到 Web 界面中,从 AI 驱动的可视化到实时交互。以下是一些在 AI 中使用 Javascript 的岗位示例:

  • 前端开发工程师(AI 驱动的用户界面):使用 JavaScript 库构建交互式、智能的用户界面,例如视频聊天中的人脸识别或语音搜索。
  • Web AI 开发者(构建独立 AI Web 应用):使用 Synaptic.js 等 JavaScript 框架在浏览器中直接构建完整的 AI 应用。
  • AI 可视化开发者:可视化 AI 模型生成的复杂数据,帮助用户更易理解模型输出与洞见。
  • 对话式 AI 开发者(AI 驱动的聊天机器人):使用提供 JavaScript SDK 的库,构建能以更自然、更具吸引力的方式与用户互动的聊天机器人。
  • 全栈 AI 开发者(前端 JavaScript + 后端 AI):在构建 AI 驱动的 Web 应用时,利用 JavaScript 带来的更快迭代周期。

8. Lisp

由于其高度适应性,Lisp 常用于推理类任务,如语言处理。

  • Lisp 如何用于 AI? 由于能灵活操作符号与数据结构,Lisp 适合用于符号推理任务。
  • 顶级 Lisp AI 包与库:
    • Common Lisp User Environment(CL-USER):这并非库,而是用于与 Common Lisp 交互的环境。它提供数据处理、程序流程管理与符号交互等功能,皆为 AI 相关任务所必需。
    • Applicative Common Lisp(ACL2):面向自动推理与定理证明的计算逻辑。可用于表达理论并支持演绎。
    • McAll:为机器学习算法提供功能,侧重于机器学习方法。
    • OpenCyc:该项目是以 Lisp 开发的开源知识库计划,旨在构建知识与逻辑推理能力的仓库,可服务于自然语言理解与问答等 AI 领域。
    • 具备 AI 功能的 Lisp 实现:众多 Lisp 发行版(如 Apache CLIME 与 GNU CLisp)内置了处理 AI 相关任务的函数或库。

使用 Lisp 的 AI 岗位

Lisp 在研究、教育以及维护遗留 AI 系统方面尤为受重视,为探索与教学 AI 概念提供了丰富环境。以下是一些使用 Lisp 的 AI 岗位:

  • AI 研究科学家(基于 Lisp 的研究):在学术或研究环境中用于快速原型开发。
  • AI 语言工程师(Lisp 编译器开发):开发与改进 Lisp 的编译器、解释器或库,以增强其在 AI 应用中的能力。
  • 遗留 AI 系统维护者:部分公司仍保有早期用 Lisp 构建的 AI 系统。具备 Lisp 专长的开发者对于维护、调试与迁移这些系统至关重要。
  • 开源 AI 开发者(基于 Lisp 的项目):部分开源项目会在特定功能上使用 Lisp。具备 Lisp 技能的开发者可为这些项目做出贡献,推动 AI 研发进展。
  • AI 教育者(用 Lisp 教授 AI 概念):尽管不是直接的开发角色,但 Lisp 可作为教授核心 AI 概念的有力工具。具备 Lisp 专长的教育者可借助其平台介绍符号推理、函数式编程范式与 AI 问题求解方法。

9. Haskell

凭借函数式编程与强类型系统,Haskell 能编写简洁可靠的代码。因而非常适合 AI 研究、算法原型设计与教授核心编程概念。

  • Haskell 如何用于 AI?Haskell 因其函数式编程与强类型带来的简洁可靠代码而用于 AI 研究、算法原型与教育。
  • 顶级 Haskell AI 包与库:
    • HLearn:提供多种用 Haskell 编写的机器学习算法。
    • Bayesbayes:专注于概率编程,这是一种用于处理 AI 中不确定性的方法。
    • Halcyon:处理逻辑推理,即基于信息进行推断。
    • BioCondor:使用 Haskell 创建工作流并管理分布式计算相关任务,非 AI 专用。

使用 Haskell 的 AI 岗位

Haskell 以其数学严谨性与函数式特性著称,是需要高可靠性与高精度领域的 AI 研究者与开发者的优选工具。以下是一些使用 Haskell 的 AI 岗位:

  • AI 研究员:利用 Haskell 的不可变性与强类型对 AI 算法进行形式化验证,这在医疗或自动驾驶等安全关键系统中尤为重要。
  • 概率编程专家:借助 Haskell 的类型系统与 Monad transformers 等库,构建能处理现实世界数据复杂性与不确定性的模型,适用于贝叶斯推断与概率推理。
  • 功能验证工程师:利用 Haskell 的函数式特性与类型系统,帮助为 AI 系统创建精确的规格说明,从而促进严格的测试与验证。
  • 领域专用语言(DSL)开发者:利用 Haskell 的函数式风格开发清晰简洁的 DSL,使领域专家无需大量编程知识也能使用高级工具。
  • 研究科学家:基于函数式编程原则开发深度学习框架,旨在提升模型设计与训练的效率与表达力。

10. Mojo

Mojo 让 AI 开发更轻松,兼顾易用代码与高速度。它具备性能与适应性,但在库支持方面仍在追赶更成熟的语言。

  • 如何用于 AI: Mojo 以高性能且易用的语言,帮助构建高效、可扩展的 AI 应用。

注意:撰写本文时,Mojo 仍是一门前景可观的新语言,但仍在开发中,尚未在业界广泛采用。目前尚无明确要求 Mojo 专长的成熟岗位。

如何学习 AI 编程语言

开启 AI 之旅需要掌握关键技能,如基础数学(线性代数与微积分)与统计学,它们是理解 AI 运行机制与算法的基石。

掌握编程知识,尤其是 Python,十分重要,因其简洁易学且拥有大量 AI 相关资源。数据处理技巧与对数据结构的理解,也是实现 AI 解决方案的关键。

通过实践项目与有针对性的学习路径持续更新这些技能,能有效提升您的 AI 专业能力。

若需从零开始学习 AI 编程的全面指南(含详细学习计划与资源),请参阅如何从零开始学习 AI。

如何开始学习 AI

以下是一些额外资源,帮助您开启 AI 学习之旅:

  1. 什么是 AI?新手快速上手指南:本指南概述 AI 及其在各行业的应用,将 AI 与机器学习工作流拆解为易懂步骤,并包含从零开始学习 AI 的完整指南,非常适合初学者。
  2. 在业务中实现 AI 解决方案:AI 入门:课程涵盖 AI 基础、演进及其与其他数据方案的区别。包含企业落地 AI 的框架、AI 战略关键要素与实施阶段,并强调负责任的 AI 治理。
  3. 人工智能基础课程:这门初学者友好课程介绍 AI 的基础方面,包括机器学习、深度学习与自然语言处理。课程包含动手练习,帮助您理解其实际应用与社会影响。
  4. AI 智能体入门:从 Auto-GPT、AgentGPT 到 BabyAGI:本资源探讨 AI 智能体,并介绍如何使用 Auto-GPT、AgentGPT 与 BabyAGI 等工具。涵盖这些智能体的潜在风险与局限,并指导如何有效访问与使用。
  5. AI 基础认证:该认证覆盖 AI 的核心概念,包括机器学习与生成式 AI。适合需要全面理解 AI 原理及其应用的人士。

开启 AI 编程之旅既令人兴奋又充满潜力。选择您的语言,动手实践,在做中学!

FAQs

一门编程语言为何适合用于 AI?

一门优秀的 AI 编程语言应具备完善的库与框架支持,便于实现 AI 算法。同时应拥有活跃的社区与持续的迭代更新,以跟上 AI 的发展。

我可以为 AI 同时使用多种编程语言吗?

可以。许多 AI 从业者会同时使用多种编程语言,以发挥各自优势,例如用 Python 做机器学习、用 JavaScript 开发 AI 驱动的 Web 应用。

学习一门 AI 编程语言需要多久?

所需时间因您的背景与语言难度而异。一般而言,若能坚持学习,初学者可在数月内掌握基础,并持续进阶更高级的技能。

对初学者而言,最好的 AI 编程语言是哪一门?

Python 通常被推荐给初学者,因其可读性强、学习资源丰富,并在 TensorFlow 与 PyTorch 等库的支持下对 AI 开发非常友好。

有没有新兴的 AI 编程语言?

Python 与 R 等成熟语言仍占主导,但 Julia 与 Mojo 等新语言正受到关注。尤其是 Mojo,因其针对 AI 应用的定位而备受瞩目,提供了面向机器学习任务的优化特性。

Vinita Silaparasetty

作者

Vinita Silaparasetty

Vinita Silaparasetty 是 Trendwise Analytics 的首席数据科学家、作者和演讲者。她拥有英国纽卡斯尔大学的数据科学硕士学位。她专注于在生成式 AI、机器学习和深度学习领域使用 Python、R 和 Julia。她的专长包括使用 Tensorflow 和 Keras 构建神经网络模型。

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