本書是一本專為大氣科學領域的本科生和研究人員編寫的教科書,旨在培養(yǎng)具備大氣科學、人工智能、大數據技術等跨學科知識和技能的未來人才。內容包括:人工智能基礎篇,介紹人工智能的基本概念、數據預處理、特征提取、降維技術和數據可視化方法;自然啟發(fā)的人工智能篇,講授進化算法、群體智能算法等自然啟發(fā)算法的基本原理;機器學習基礎篇,涵蓋線性模型、決策樹、集成學習模型、支持向量機、樸素貝葉斯算法和聚類算法等經典機器學習算法;深度學習基礎篇,介紹前饋神經網絡、卷積神經網絡、循環(huán)神經網絡、注意力機制、Transformer模型、圖神經網絡、生成對抗網絡(GANs)和擴散模型等深度學習技術;人工智能拓展篇,介紹表征學習、自監(jiān)督學習、遷移學習、強化學習、聯(lián)邦學習、時間序列分析、自然語言處理、圖像和視頻生成及氣象大模型等前沿技術;人工智能可解釋性技術篇,講解機器學習模型的可解釋性技術和人工智能因果推理。本書不僅提供了全面的知識體系,還注重培養(yǎng)讀者的實踐能力,通過豐富的實際案例,提升解決問題的能力。讀者將掌握人工智能的基本理論和方法,熟練應用機器學習和深度學習技術,解決大氣科學中的實際問題,提升天氣預報和大氣科學中的分析能力。