人工智能通识基础与应用(微课版)

“基础理论—核心技术—应用领域—前沿趋势”四位一体,系统介绍人工智能的核心理论与技术。
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李云红 , 张凯兵 (主编) 翟永智 , 苏雪平 , 姚远 (副主编) 978-7-115-68479-0

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☑1.知识结构兼顾基础性与前沿性
内容覆盖人工智能基础技术(如决策树、神经网络)与前沿技术(如大模型、生成式人工智能),帮助读者在夯实基础的同时,紧跟技术发展趋势。
〼2.内容设计融合案例驱动与问题导向
每章以真实场景问题引入,通过场景化案例教学,打造满足多学科需求的通识教育教材,助力培养具备技术能力与人文素养的复合型人才。
3.注重素质教育与伦理教育
通过算法偏见、数据隐私相关案例引导学生思考技术的社会影响,培养科技向善意识,融入科技强国理念,以“厚基础、强实践、重伦理、促创新”为目标,融入国产人工智能技术案例,如华为昇腾、百度飞桨等,增强读者对本土化技术的认知。
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内容摘要

本书系统介绍了人工智能领域的主要研究内容及相应的技术原理,并对人工智能的发展方向进行了展望。本书主要包括人工智能概述、机器学习、神经网络、专家系统、智能机器人、类脑智能、智能图像处理、自然语言处理、生成式人工智能等内容。本书力求体现科学性、实用性和前沿性,内容安排循序渐进、条理清晰,旨在帮助读者快速了解人工智能的发展过程与基础知识,熟悉人工智能产业的发展现状与市场需求,让读者建立起对人工智能的总体认识,为其应用人工智能相关技术开展跨领域研究奠定良好的基础,进而提升对人工智能相关技术的应用能力。
本书可作为高等院校人工智能通识相关课程的教材,也可供相关领域的技术人员参考使用。

目录

【章名目录】
第1章 人工智能概述
第2章 机器学习
第3章 神经网络
第4章 专家系统
第5章 智能机器人
第6章 类脑智能
第7章 智能图像处理
第8章 自然语言处理
第9章 生成式人工智能

【详细目录】
第1章 人工智能概述 1
1.1 什么是人工智能 4
1.1.1 强人工智能与弱人工智能 5
1.1.2 人工智能与人类智能 6
1.2 大数据和人工智能 7
1.2.1 大数据的概念 8
1.2.2 大数据在人工智能中的应用优势 9
1.2.3 大数据在人工智能中的具体应用 9
1.3 人工智能的起源与发展历史 10
1.3.1 起步发展期 11
1.3.2 反思发展期 12
1.3.3 应用发展期 12
1.3.4 低迷发展期 12
1.3.5 稳步发展期 12
1.3.6 蓬勃发展期 12
1.4 人工智能的核心研究内容与应用生态 14
1.4.1 人工智能的核心研究内容 15
1.4.2 智能系统构建与认知建模 16
1.4.3 人工智能的应用生态 20
1.5 人工智能的实现途径 25
1.5.1 符号主义 25
1.5.2 连接主义 26
1.5.3 学习主义 26
1.5.4 行为主义 26
1.5.5 进化主义 27
1.5.6 群体主义 27
1.6 人工智能伦理 28
1.6.1 人工智能伦理概述 28
1.6.2 人工智能伦理挑战 29
1.6.3 人工智能伦理机遇 31
1.6.4 人工智能伦理应对策略 31
1.6.5 人工智能中应该遵循的伦理规范 31
1.6.6 应对人工智能伦理问题的路径 32
本章小结 33
习题 34
案例讨论 34
案例分析 35
第2章 机器学习 37
2.1 机器学习概述 39
2.1.1 简单的学习模型 39
2.1.2 什么是机器学习 41
2.1.3 机器学习知识点梳理 42
2.1.4 机器学习的研究概况 42
2.2 归纳学习 44
2.2.1 归纳学习的基本概念 44
2.2.2 变型空间学习 45
2.2.3 决策树及其构造方法 46
2.3 类比学习 47
2.3.1 相似性 48
2.3.2 转换类比 48
2.3.3 基于案例的推理 49
2.3.4 迁移学习 51
2.4 统计学习 52
2.4.1 逻辑回归 52
2.4.2 支持向量机 53
2.4.3 提升方法 54
2.5 强化学习 55
2.5.1 强化学习模型 56
2.5.2 学习自动机 56
2.5.3 自适应动态程序设计 57
2.5.4 Q-学习 58
2.6 进化学习 59
2.6.1 进化算法 59
2.6.2 遗传算法 60
2.6.3 进化策略 62
2.6.4 进化规划 62
2.7 群体智能 62
2.7.1 蚁群算法 62
2.7.2 粒子群优化算法 64
2.8 知识发现 66
本章小结 66
习题 67
案例讨论 67
案例分析 68
第3章 神经网络 69
3.1 神经网络概述 71
3.1.1 神经网络简介 71
3.1.2 神经网络发展历史 72
3.2 神经网络信息处理的基本原理 73
3.3 感知机 76
3.3.1 基本神经元 76
3.3.2 感知机模型 76
3.4 前馈神经网络 77
3.4.1 前馈神经网络模型 77
3.4.2 BP算法 78
3.4.3 BP算法的若干改进 79
3.5 Hopfield神经网络 79
3.5.1 离散Hopfield神经网络 80
3.5.2 连续Hopfield神经网络 80
3.6 随机神经网络 81
3.6.1 模拟退火算法 82
3.6.2 玻尔兹曼机 83
3.7 深度学习 85
3.7.1 人脑视觉机理 85
3.7.2 自编码器 86
3.7.3 受限玻尔兹曼机 87
3.7.4 深度信念网络 88
3.8 自组织神经网络 89
3.8.1 网络的拓扑结构 89
3.8.2 网络自组织算法 89
3.8.3 监督学习 91
本章小结 91
习题 91
案例讨论 92
案例分析 93
第4章 专家系统 95
4.1 专家系统概述 97
4.1.1 专家系统的基本结构 97
4.1.2 专家系统的特点 98
4.1.3 专家系统的类型 99
4.1.4 专家系统的发展历史 101
4.2 专家系统工具 103
4.2.1 专家系统工具概述 103
4.2.2 专家系统工具CLIPS 104
4.2.3 专家系统工具JESS 108
4.3 专家系统的建造 110
4.3.1 专家系统的建造原则 110
4.3.2 专家系统的建造步骤 111
4.3.3 专家系统的评价 112
4.4 新型专家系统 113
4.4.1 新型专家系统的特征 113
4.4.2 新型专家系统的种类 114
本章小结 117
习题 117
案例讨论 118
案例分析 118
第5章 智能机器人 120
5.1 智能机器人概述 122
5.1.1 智能机器人的特点 122
5.1.2 智能机器人的主要组成部分 122
5.1.3 智能机器人的分类 123
5.1.4 智能机器人的研究现状 124
5.1.5 智能机器人的关键技术 125
5.2 智能机器人的体系结构 126
5.2.1 分层递阶结构 127
5.2.2 包容结构 127
5.2.3 三层结构 127
5.2.4 自组织结构 127
5.2.5 分布式结构 128
5.2.6 进化控制结构 128
5.2.7 社会机器人结构 129
5.3 机器人视觉系统 130
5.3.1 机器人视觉技术的发展历程 130
5.3.2 机器人视觉系统的关键技术 130
5.3.3 机器人视觉系统的特点 131
5.3.4 机器人视觉系统的功能 131
5.3.5 机器人视觉系统的应用 132
5.4 机器人规划系统 132
5.5 情感机器人 133
5.5.1 概述 133
5.5.2 情感机器人发展历程 134
5.5.3 情感机器人的理论障碍 135
5.5.4 情感机器人发展状态 136
5.5.5 情感机器人对社会的影响及产生的问题 137
5.5.6 情感机器人的技术设计 138
5.6 教育机器人 139
5.6.1 概述 139
5.6.2 机器人在教育领域的应用 140
5.6.3 教育机器人的发展目标 141
5.6.4 教育机器人面临的挑战 141
5.6.5 教育机器人的发展趋势 142
5.7 服务机器人 142
5.7.1 概述 142
5.7.2 服务机器人的特点 143
5.7.3 服务机器人的应用 143
5.7.4 服务机器人的发展目标 144
5.7.5 服务机器人的挑战 144
5.7.6 服务机器人的发展方向 145
5.8 智能机器人的应用 145
5.8.1 军用机器人 146
5.8.2 民用机器人 147
5.8.3 机器人世界杯 148
5.9 智能机器人的发展趋势 149
本章小结 150
习题 150
案例讨论 151
案例分析 151
第6章 类脑智能 153
6.1 类脑智能概述 155
6.1.1 类脑智能的定义 155
6.1.2 类脑智能的形成 155
6.1.3 类脑智能的未来发展 156
6.1.4 类脑智能的应用 158
6.2 大数据智能 159
6.2.1 大数据的定义 159
6.2.2 大数据智能的定义 160
6.2.3 大数据智能的发展 160
6.3 认知计算 163
6.4 神经形态芯片 164
6.5 类脑智能未来发展趋势 167
本章小结 167
习题 167
案例讨论 168
案例分析 169
第7章 智能图像处理 170
7.1 图像分类 173
7.1.1 背景与意义 173
7.1.2 应用 174
7.1.3 图像分类的概念 174
7.1.4 图像分类的工作流程 175
7.1.5 图像分类的常用算法 176
7.2 图像分割 177
7.2.1 背景与意义 177
7.2.2 应用 178
7.2.3 图像分割的概念及类别 178
7.2.4 图像分割的工作流程 180
7.3 视觉问答 180
7.3.1 背景与意义 181
7.3.2 VQA任务及常见架构的分类法 182
7.3.3 视觉问答的工作流程 182
7.3.4 视觉问答的常用算法 183
7.4 图像修复 184
7.4.1 背景与意义 184
7.4.2 图像修复方法 185
7.4.3 图像修复的概念 187
7.4.4 图像修复面临的挑战 187
7.5 图像风格迁移 189
7.5.1 背景与意义 189
7.5.2 图像风格迁移技术 190
7.5.3 图像风格迁移技术的应用 190
7.6 视频分类 191
7.6.1 概述 191
7.6.2 技术原理 192
7.6.3 视频分类常见模型 192
7.6.4 视频分类的应用 194
7.7 视频转文本 195
7.7.1 背景与意义 195
7.7.2 技术原理 196
7.7.3 视频数据预处理 198
7.7.4 视频生成 198
7.7.5 视频转文本的应用 199
本章小结 200
习题 200
案例讨论 201
案例分析 202
第8章 自然语言处理 204
8.1 什么是NLP 206
8.1.1 NLP基本概念 206
8.1.2 NLP发展历程 207
8.2 NLP任务类型 208
8.2.1 类别到序列 208
8.2.2 序列到类别 209
8.2.3 文本序列到文本序列 210
8.2.4 同步的序列到序列 210
8.2.5 异步的序列到序列 211
8.3 NLP的预处理 211
8.3.1 收集数据—语料库 212
8.3.2 清理数据—文本清洗 213
8.3.3 分词 213
8.3.4 标准化 214
8.3.5 特征提取 215
8.4 NLP表示方式 215
8.4.1 离散式表示 215
8.4.2 分布式表示 216
8.5 NLP的业务场景 216
8.5.1 情感分析 217
8.5.2 聊天机器人 217
8.5.3 语音识别 218
8.5.4 机器翻译 218
本章小结 219
习题 219
案例讨论 219
案例分析 220
第9章 生成式人工智能 222
9.1 生成式人工智能及发展背景 224
9.1.1 什么是生成式人工智能 224
9.1.2 生成式人工智能发展背景 225
9.2 AIGC的发展历史 225
9.3 AIGC的三大核心技术 227
9.3.1 自然语言处理 228
9.3.2 计算机视觉 230
9.3.3 生成对抗网络 232
9.4 AIGC的三大应用场景 233
9.4.1 文本生成 233
9.4.2 图像生成 234
9.4.3 音视频生成 235
9.5 AI大模型应用 236
9.6 AIGC创新设计与创业实践 238
9.6.1 AIGC在创新设计中的应用 238
9.6.2 AIGC在创业实践中的变革性作用 238
9.7 AIGC面临的挑战及未来发展趋势 239
9.7.1 AIGC面临的挑战 239
9.7.2 AIGC未来发展趋势 239
本章小结 240
习题 240
案例讨论 240
案例分析 241

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作者介绍

李云红:
西安工程大学电子信息学院教授,高等教育研究与质量评估中心主任。曾任电子信息学院院长助理、科研院长、教学院长、科技处处长,现任陕西省教育统计数据研究中心常务副主任、陕西省电源学会名誉副理事长、西安市人工智能机器人学会常务理事、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛评审专家、全国大学生电子设计竞赛陕西赛区评审专家、教育部产学合作协同育人项目评审专家、陕西高等学校通信工程专业共同体专家。 主要从事人工智能、图像处理等方面的研究。拥有授权发明专利13项;主编教材5部、专著2部,发表学术论文60余篇,三大检索收录30余篇;以第一完成人获陕西省自然科学二等奖1项、第十三届陕西青年科技奖、陕西高等学校科学技术奖二等奖2项。

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