人工智能通识导论(微课版)

“基础概念+核心技术+领域应用”三位一体,涉及智能视觉、智能博物馆、智能机器人、智能穿戴设备、智能驾驶、智能医疗、智能教育七大领域,扎实助力AI通识教育 。
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侯荣旭 , 卢增宁 , 任金林 (主编) 张翼英 , 符颖卓 , 赵婷婷 (副主编) 978-7-115-66718-2

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1.知识多元,体系完备
本书构建了全面且系统的知识网络,从人工智能的基础原理到前沿应用,各知识点紧密相连。其内容涵盖了人工智能学科的发展现状、关键技术和典型应用,展现了学科的全貌,为读者构建系统的知识体系,使其能深入浅出地学习和理解人工智能这一复杂的新兴领域。此外,本书采用分类细致的知识结构,以通俗易懂的方式呈现内容,使得读者能够更轻松地理解人工智能的概念、原理和应用。
2.科技赋能,智联交互
本书积极引入人工智能新技术,从人工智能在智能视觉、智能博物馆、智能机器人、智能穿戴设备、智能驾驶、智能医疗、智能教育等多个领域的典型应用出发,让读者多角度、多方式了解人工智能技术在实践中的应用情况,以期深度融入人工智能的新形态建设。
3.案例鲜活,场景真实
本书引入大量鲜活案例,这些案例来源广泛且多元,涉及医疗、交通、金融等众多领域。从智能诊断系统助力疾病检测,到智能驾驶技术改变出行方式等,每个案例皆紧密贴合实际场景,生动展现人工智能在现实世界中的具体应用,不仅让抽象的知识具象化,还为读者提供了可借鉴的实践范例,以期培养读者运用人工智能技术解决实际问题的能力,使其所学能直接应用于未来工作与生活的各类场景之中。
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特别说明

本书教学案例丰富全面,方便教师教学。
强化应用案例——AlphaGo战胜围棋选手
人工智能安全与伦理案例——数据脱敏技术
智能驾驶应用案例——萝卜快跑
举例来说,智能穿戴设备这章的应用案例包括以下几种。
(1)心率测量
(2)血氧仪
(3)血压计
(4)智能穿戴解锁汽车:开启便捷出行新时代
(5)智能手表:促进健康生活方式的转变
智能视觉这章的应用案例包括以下几种。
(1)安防监控:守护安全的“智慧之眼”
(2)医疗影像分析:辅助医生精准诊断
(3)智能驾驶与辅助驾驶:引领未来出行方式
(4)新零售与智能家居:打造智能生活新体验
(5)农业智能化:推动农业生产变革

内容摘要

人工智能是近年来发展最为迅猛的新兴交叉学科,也是新质生产力的重要推动因素。本书作为人工智能学科的入门通识教材,通过由浅入深、理论与实践有机结合的方式,全方位阐述了人工智能相关的历史背景、理论脉络、关键技术及典型应用。全书共分12章。第1章阐述了人工智能的定义、发展历史和发展趋势。第2章到第5章是人工智能学科的理论基础,分别介绍了基于知识、学习、大模型的人工智能,人工智能安全与伦理问题等内容。第6章到第12章从人工智能的应用领域出发,主要阐述了智能视觉、智能博物馆、智能机器人、智能穿戴设备、智能驾驶、智能医疗、智能教育等方面的应用技术及方法,并以案例分析的形式详细介绍了人工智能的具体应用。
本书是人工智能学科的“零基础”入门级通识教材,可以作为高校学生的人工智能通识教材,也可以作为人工智能爱好者及相关研究人员进行人工智能相关培训、开发及研究工作的参考资料。

目录

【章名目录】
第1章 人工智能
第2章 基于知识的人工智能
第3章 基于学习的人工智能
第4章 基于大模型的人工智能
第5章 人工智能安全与伦理问题
第6章 智能视觉
第7章 智能博物馆
第8章 智能机器人
第9章 智能穿戴设备
第10章 智能驾驶
第11章 智能医疗
第12章 智能教育

【详细目录】
第1章 人工智能
1.1 人工智能概述 1
1.1.1 人工智能简介 2
1.1.2 人工智能流派 4
1.1.3 人工智能的三大核心要素 6
1.2 人工智能发展史 8
1.2.1 人工智能的早期发展 8
1.2.2 人工智能的寒冬与复苏 10
1.2.3 现代人工智能的崛起 11
1.3 人工智能关键技术概述 14
1.3.1 机器学习 14
1.3.2 深度学习 16
1.3.3 知识图谱 17
1.3.4 自然语言处理 18
1.3.5 计算机视觉 19
1.4 大语言模型 19
1.4.1 大语言模型的定义 19
1.4.2 大语言模型的特点 20
1.4.3 大模型的分类 20
本章小结 21
习题 21

第2章 基于知识的人工智能
2.1 知识建模和表示 22
2.1.1 本体论设计和分类学 22
2.1.2 语义网络和框架 23
2.1.3 知识图谱和图数据库 26
2.2 知识搜索 26
2.2.1 启发式搜索 27
2.2.2 搜索树 29
2.2.3 遗传算法 31
2.3 知识推理 32
2.3.1 线性和非线性推理 34
2.3.2 确定性和不确定性推理 35
2.3.3 模糊推理 39
2.3.4 概率推理 40
本章小结 41
习题 41

第3章 基于学习的人工智能
3.1 机器学习 43
3.1.1 机器学习概述 43
3.1.2 分类及回归 47
3.1.3 聚类及降维 53
3.2 深度学习 55
3.2.1 卷积神经网络 57
3.2.2 递归神经网络 66
3.2.3 生成式神经网络 69
3.3 强化学习 73
3.3.1 基于值函数的学习方法 75
3.3.2 基于策略的学习方法 78
3.3.3 Actor-Critic方法 81
本章小结 84
习题 84

第4章 基于大模型的人工智能
4.1 大模型概述 85
4.2 大模型技术简介 87
4.3 典型大模型 88
4.3.1 通用大模型DeepSeek 89
4.3.2 通用大模型ChatGPT 92
4.3.3 通用语言模型GLM 94
4.3.4 视频生成大模型 97
4.3.5 图像生成大模型 99
4.3.6 音乐生成大模型 100
4.3.7 语言识别大模型 101
本章小结 103
习题 103

第5章 人工智能安全与伦理问题
5.1 人工智能安全概述 104
5.1.1 人工智能安全形势分析 105
5.1.2 人工智能安全风险分析 105
5.1.3 应用案例——数据脱敏技术 107
5.1.4 各方应对人工智能安全问题的举措 107
5.2 人工智能安全体系架构 108
5.2.1 人工智能内生安全 110
5.2.2 人工智能衍生安全 110
5.3 人工智能助力安全 111
5.3.1 人工智能助力防御 111
5.3.2 人工智能辅助攻击 113
5.3.3 针对人工智能自身安全问题的攻击 115
5.3.4 针对人工智能自身安全问题的防护 116
5.4 人工智能伦理问题 117
本章小结 120
习题 120

第6章 智能视觉
6.1 智能视觉概述 122
6.2 智能视觉关键技术 123
6.2.1 图像获取与预处理 123
6.2.2 特征提取与表示 125
6.3 典型应用案例 128
6.3.1 安防监控:守护安全的“智慧之眼” 128
6.3.2 医疗影像分析:辅助医生精准诊断 129
6.3.3 智能驾驶与辅助驾驶:引领未来出行方式 130
6.3.4 新零售与智能家居:打造智能生活新体验 133
6.3.5 农业智能化:推动农业生产变革 136
6.4 智能视觉发展趋势 138
本章小结 139
习题 139

第7章 智能博物馆
7.1 人工智能与博物馆:新时代的融合 140
7.2 人工智能在博物馆的关键应用 141
7.2.1 藏品保护与场馆管理 141
7.2.2 展览设计与展示 147
7.2.3 观众服务与体验 150
7.3 未来趋势与发展方向 155
7.3.1 人工智能技术在博物馆中的应用趋势 155
7.3.2 人工智能与博物馆的可持续发展 156
本章小结 157
习题 157

第8章 智能机器人
8.1 智能机器人的“智能” 158
8.1.1 为机器人的智能提供支撑的三种关键技术 158
8.1.2 人工智能加持下的机器人 159
8.2 智能机器人的主要传感器及其应用 169
8.3 智能机器人的前沿探索 173
8.3.1 深度学习在智能机器人中的应用 173
8.3.2 柔性机器人与软体机器人 174
8.3.3 群体智能与多机器人协作 176
本章小结 179
习题 179

第9章 智能穿戴设备
9.1 智能穿戴设备概述 180
9.1.1 智能穿戴设备简介 180
9.1.2 发展历程 182
9.1.3 智能穿戴设备种类 186
9.2 智能穿戴设备技术基础 187
9.2.1 常见智能穿戴设备测量原理 187
9.2.2 无线通信技术 190
9.2.3 低功耗芯片技术 193
9.2.4 软件开发技术 193
9.3 智能穿戴设备应用案例 194
9.3.1 智能穿戴设备解锁汽车:开启便捷出行新时代 194
9.3.2 Apple Watch:促进健康生活方式的转变 195
9.4 智能穿戴设备的未来 196
9.4.1 未来技术发展方向 196
9.4.2 虚拟现实技术的融合 197
9.4.3 应用趋势 197
本章小结 198
习题 199

第10章 智能驾驶
10.1 智能驾驶系统概述 200
10.1.1 智能驾驶的起源与发展背景 200
10.1.2 智能驾驶的定义 202
10.1.3 智能驾驶应用场景 203
10.1.4 智能驾驶全面数据解读 204
10.2 智能驾驶关键技术 205
10.2.1 智能驾驶中的环境感知 205
10.2.2 智能驾驶中的目标识别 210
10.2.3 智能驾驶中的动态决策 212
10.3 智能驾驶应用案例 213
本章小结 221
习题 221

第11章 智能医疗
11.1 智能医疗概述 223
11.1.1 智能医疗的主要特点 223
11.1.2 智能医疗发展历史 224
11.2 智能医疗关键技术 226
11.2.1 计算机视觉 226
11.2.2 机器学习和深度学习 228
11.2.3 物联网 229
11.3 典型应用案例 230
11.3.1 药物发现 230
11.3.2 医学影像分析 232
11.3.3 医疗保健 235
11.3.4 生物医学大数据分析 238
11.4 智能医疗的技术挑战和发展趋势 240
11.4.1 技术挑战 240
11.4.2 发展趋势 241
本章小结 242
习题 243

第12章 智能教育
12.1 智能教育概述 244
12.1.1 智能教育背景 244
12.1.2 智能教育的必要性 245
12.1.3 发展趋势 246
12.2 智能教育技术 248
12.2.1 人工智能技术 248
12.2.2 虚拟现实与增强现实 250
12.2.3 智能化学习辅导:基于大模型的个性化教育 252
12.3 个性化教育 253
12.3.1 实现方式 254
12.3.2 应用场景 254
12.3.3 案例介绍 255
12.3.4 个性化学习优势 257
12.4 基于AI的教育平台 258
12.4.1 教育服务优化 258
12.4.2 知识生产与获取变革 260
12.4.3 教育大模型 261
12.5 推荐教育或学习资源网站 265
本章小结 269
习题 269
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作者介绍

侯荣旭:
沈阳工程学院副教授,主要研究方向为数据库技术、人工智能技术等,辽宁省级创新创业教育实践平台负责人,曾担任全国大学生计算机博弈大赛评委,辽宁省大学生计算机设计大赛、移动应用开发大赛等赛事评委,获全国大学生创新创业实践联盟-创新创业先进工作者、沈阳市高校优秀创新创业指导教师等荣誉称号。曾主持或参与省部级科研、教研项目共计10余项,发表SCI等专业论文10余篇,荣获全国商业科技进步奖三等奖1项,省级教学成果二等奖1项。主编或副主编教材等3部。
张翼英:
天津科技大学博导、教授级高工,天津市高校学科领军人才、海河学者特聘教授,国家电网公司信息网络安全实验室客座教授,2010年,博士毕业于韩国高丽大学计算机与无线通信专业,北京邮电大学与国家电网公司博士后;主要研究方向为人工智能、物联网技术、大数据、智能电网等。曾主持或参与博士后面上基金、973项目、863项目、国家重大科技专项、国家自然科学基金等国家级、省部级科研、教研项目共计40余项,发表SCI等专业论文100余篇,获省部级科技奖9项和省部级教学成果奖3项。主编或副主编教材(含国家重点图书、规划教材)30余部。

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