Java 用于人工智能

人工智能 (AI) 正在使机器能够执行通常不需要人工干预的任务，例如解决问题、自然语言理解和图像处理，从而实现行业的现代化。对于与 AI 相关的软件开发，通常使用Python 。但是， Java也是一个强大的选择，因为许多组织由于其稳健性和可扩展性而在企业应用程序中使用它。在本文中，我们将探讨如何使用 Java 编程语言进行 AI 开发以及支持库和工具。

用于人工智能的 Java 编程语言

Java 提供了多种特性，使其适合用于 AI 相关任务的开发：

1. 平台独立性

Java 编程语言的“一次编写，随处运行”理念使开发人员能够创建无需更改即可在各种平台上运行的 AI 系统。这一特性使 Java 具有高度的可扩展性。

2. 强大的生态系统

Java有许多内置支持AI和机器学习的库和框架，使得实现复杂的算法变得更加容易。

3.内存管理

垃圾收集功能是 Java 的关键功能之一。Java 自动管理对象的内存分配和释放，内存管理有助于有效地管理资源。由于 AI 处理大型数据集，因此处理内存管理非常重要。Java 内存管理在 AI 系统中至关重要。

4.可扩展性

AI 应用程序处理更大的数据集和大量需要大量计算的数据。Java 具有高度可扩展性，有助于开发 AI 应用程序。 

5.多线程

神经网络训练、大规模数据处理和其他与 AI 相关的任务需要并行处理来处理大量数据。Java 支持允许并行处理的多线程。

用于 AI 的 Java 库和框架

有许多库可用于构建 AI 系统。   

以下是一些 Java 的 AI 库：

1. Weka

Weka是一个用于数据挖掘和机器学习的流行库。Weka 提供了用于分类、回归、聚类和特征选择的算法集合。Weka 还具有图形界面，使可视化和预处理数据变得更加容易。

Weka 主要功能

• 大量机器学习算法
• 可视化和数据预处理支持
• 支持与Java应用程序集成

2.深度学习4j（DL4J） 

Deeplearning4j专为商业环境而创建，以促进基于 Java 的深度学习任务。这些库与 Apache Spark 和 Hadoop 等分布式计算框架兼容，非常适合处理大规模数据处理。DL4J 提供用于构建神经网络、开发深度学习模型和创建自然语言处理 (NLP) 应用程序的工具。

特征

• Apache Spark 与 Hadoop 集成
• GPU 支持
• 深度神经网络和强化学习 (RL) 工具

3. 协议备忘录

MOA 适用于流式 ML 和大数据分析。MOA 提供了一个从海量数据中学习的框架，这是欺诈检测、网络入侵检测和推荐系统等实时 AI 应用的关键步骤。

特征

• 实时数据算法
• 聚类、回归、分类
• Weka 集成

4. Java-ML

Java-ML 是一个机器学习库。它具有用于聚类、分类和特征选择的算法。它易于使用，适合需要在其应用程序中实现 AI 算法的开发人员。

特征

• 许多机器学习算法
• 重量轻且易于嵌入
• 数据处理和可视化支持

5. 阿帕奇 Mahout

Apache Mahout是一个用于开发 ML 算法的开源项目，也是另一个可扩展且可用于处理大数据的流行机器学习库。它专注于线性代数、协同过滤、聚类和分类等数学运算。它与 Apache Hadoop 等分布式计算框架配合使用，因此非常适合大数据应用程序。

主要特点

• 用于聚类、分类和协同过滤的可扩展算法
• Hadoop 集成以实现大数据
• 用户定义引擎

使用 Java 的 AI 应用程序

• 示例：使用 Weka 库的 Java 中的 ML 模型

步骤 1：设置和安装

1. 通过 Maven 添加依赖项来下载并安装 Weka 库：

Pom.xml文件：

<dependency>

    <groupId>nz.ac.waikato.cms.weka</groupId>

    <artifactId>weka-stable</artifactId>

    <version>3.8.0</version>

</dependency>

步骤2：加载数据集

加载数据集并执行预处理。

import weka.core.Instances;

import weka.core.converters.ConverterUtils.DataSource;

public class WekaExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // Loading dataset

        DataSource source = new DataSource("data/iris.arff");

        Instances data = source.getDataSet();

        //  classification 

        if (data.classIndex() == -1) {

            data.setClassIndex(data.numAttributes() - 1);

        }

        System.out.println("Dataset loaded successfully!");

    }

}

步骤 3：构建分类器

使用J48决策树分类器的算法。

import weka.classifiers.Classifier;

import weka.classifiers.trees.J48;

import weka.core.Instances;

 

public class WekaClassifier {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        DataSource source = new DataSource("data/iris.arff");

        Instances data = source.getDataSet();

        data.setClassIndex(data.numAttributes() - 1);

 

        // Build classifier

        Classifier classifier = new J48();

        classifier.buildClassifier(data);

        System.out.println("Classifier built successfully!");

    }

}

步骤 4：评估模型

import weka.classifiers.Evaluation;

import weka.classifiers.trees.J48;

import weka.core.Instances;

import weka.core.converters.ConverterUtils.DataSource;

public class WekaEvaluation {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // Load dataset

        DataSource source = new DataSource("data/iris.arff");

        Instances data = source.getDataSet();

        data.setClassIndex(data.numAttributes() - 1);

 

        // Build classifier

        J48 tree = new J48();

        tree.buildClassifier(data);

 

        // Perform 10-fold cross-validation

        Evaluation eval = new Evaluation(data);

        eval.crossValidateModel(tree, data, 10, new java.util.Random(1));

 

        // Output evaluation results

        System.out.println(eval.toSummaryString("\nResults\n======\n", false));

    }

}

 

为了评估模型，您可以使用交叉验证来查看分类器对看不见的数据的表现如何。

import weka.core.Instances;

import weka.core.converters.ConverterUtils.DataSource;

public class WekaExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // Loading dataset

        DataSource source = new DataSource("data/iris.arff");

        Instances data = source.getDataSet();

        //  classification 

        if (data.classIndex() == -1) {

            data.setClassIndex(data.numAttributes() - 1);

        }

        System.out.println("Dataset loaded successfully!");

    }

}