本书主要阐述人工智能的理论、技术、实践、应用、发展。全书包括5个模块、18个典型实践任务。模块1为理论探究，包括设计图灵测试、体验弱人工智能、设计排序算法3个实践任务；模块2为技术探究，包括图说知识表示、测试机器学习、畅谈深度学习3个实践任务；模块3为实践探究，包括提取基于专家系统的需求、测试计算机视觉产品、测试自然语言处理软件、体验不同的身份识别方式、与机器人亲密接触5个实践任务；模块4为应用探究，包括规划智慧城市、设计智慧医疗产品、提取智慧生活产品、收集智慧工厂案例、设计智慧农业产品5个实践任务；模块5为前景探究，包括思辩奇点、我要“立法”两个实践任务。 本书取材新颖、内容丰富、结构合理、条理清晰、深入浅出、通俗易懂并融入思政元素，每个模块均包含视频导入、拓展资料、思政引领、视频体验等二维码，让读者在有限时间内，通过视频、文字结合的方式学习更多人工智能的知识与技术。此外，本书配有在线课程，支撑教材学习。 本书可作为本科、高职高专院校各专业通识类“人工智能导论”课程的教材，也可作为相关技术人员和培训机构教师的参考用书。

前 言 “新一代人工智能正在全球范围内蓬勃兴起，为经济社会发展注入了新动能，正在深刻改变人们的生产生活方式。”这是2018年9月17日，习近平总书记致世界人工智能大会的贺信原文。习近平总书记在贺信中强调，“中国正致力于实现高质量发展，人工智能的发展应用将有力提高经济社会发展智能化水平，有效增强公共服务和城市管理能力。”由此可见，人工智能技术是未来中国与世界发展的主流方向。 本书面向本科、高职高专各专业所开设的通识类课程“人工智能导论”开发，定位在科普教育层面，旨在让各专业学生对人工智能技术有一定了解，以促进学生结合专业需要进一步学习相关知识。 本书具有以下特色。 1．以“双主互辅、多元融合”重构教学目标——解决课程思政融入难的问题 教育部印发的《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》提出，“大力推动以课程思政为目标的课堂教学改革”“实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一”。在“三全育人”视域下思考和审视目前本科和高职院校课程思政建设情况，必须从教学目标改革入手，才能深入推进课程思政建设，着力提升育人成效。 “双主互辅、多元融合”以实用核心技术与思想政治教育为两个主要教学目标，同时又互为辅助，并融入自主学习能力、逻辑思维能力、沟通协作能力、创新能力等教学目标。本书通过“思政引领”“拓展学习”“视频体验”等模块将优秀民族企业、杰出科学家、中国科技崛起相关内容融入教材，并引发学生对于智能时代“如何读书”的思考。 2．以“五重探究”法整合教学内容——解决传统教材难度过高的问题 针对“人工智能导论”课程的特点，按照学生的认知规律，以“五重探究”法进行教材开发。 “五重探究”即理论探究、技术探究、实践探究、应用探究、发展探究。 理论探究的主要任务是解决理论基础问题，包括与人工智能相关的概念、发展层次等；技术探究的主要任务是探索人工智能中的关键技术问题，包括知识表示、机器学习等；实践探究的主要任务是探索人工智能在实践中的技术，包括计算机视觉、自然语言处理等；应用探究的主要任务是探索人工智能的主要应用场景，包括智慧医疗、智慧生活等；发展探究的主要任务是分析人工智能的发展前景以及发展中的道德与法制问题。 3．以“实践性任务”驱动教学活动——解决教学无抓手问题 传统的“人工智能导论”课程通常以理论教学为主，缺乏实践内容，不利于学生开展学习。本书将每个模块又划分为具体的工作任务，将知识与技能点以及“双主互辅、多元融合”目标融入任务当中，每节课以具体的实践操作性任务驱动教学开展，解决教学无抓手问题。 4．以线上线下相融合的教学需求构建“立体化教学资源”——解决教学资源匮乏问题 为了方便学习，本书以立体化的形式展现教学内容。融教材、课件、微课等教学资源于一体。读者可以通过二维码扫描获得相应资源。同时，本书配有在线课程，课程信息在“智慧职教MOOC学院”平台发布，学生可登录在线学习平台参与互动学习。微课资源以视频为引领，配合电子课件（PPT）、PDF文档、图片和实践练习等内容，以作业、测验、考试为辅助呈现教学内容。 本书取材新颖、内容丰富、结构合理、条理清晰、深入浅出、通俗易懂并融入思政元素，每个模块均包含视频导入、拓展资料、思政引领、视频体验等二维码，有大量详实的应用实例可供参考，便于教师教学和学生自学。本书结合教学过程、教学内容，参考了大量的国内外已经出版的教材，吸收了它们的许多优点和精华。同时，在编写过程中得到了银河水滴科技（北京）有限公司、阿里巴巴集团控股有限公司、高德软件有限公司、深圳市优必选科技有限公司等企业的技术与案例支持，在此向所有企业表示感谢。 本书模块1、模块5由许春艳编写，模块2由张静、刘黎红编写，模块3由张卓、李季编写，模块4由杨柏婷、于艳华编写。本书由许春艳、张静负责视频、PPT等配套资源开发与制作，由杨柏婷、张卓进行校对。本书得到全国高等院校计算机基础教育研究会专项课题（课题编号2022-AFCEC-155）、吉林省高等教育教学改革研究重点课题（课题编号：JLJY202129187051）资助。在此表示感谢！ 受编者学识水平和能力有限，尽管做了很大努力，教材中疏漏、不妥甚至错误之处在所难免，敬请广大读者不吝批评指正。 编 者 2022年6月

目 录 模块1 理论探究 1 任务1.1 走近人工智能 2 实践任务：设计图灵测试 2 视频导入 2 1.1.1 初识人工智能 2 1.1.2 人工智能发展 7 1.1.3 人工智能的三大学派 13 英语加油站 15 习题 15 任务1.2 人工智能的三个层次 16 实践任务：体验弱人工智能 16 视频导入 16 1.2.1 了解人工智能的三个层次 16 1.2.2 当前阶段人工智能产品的发展现状与不足 18 1.2.3 全球人工智能产业发展现状比较 21 英语加油站 26 习题 27 任务1.3 人工智能的四要素 27 实践任务：设计排序算法 27 视频导入 27 1.3.1 知识 28 1.3.2 数据 29 1.3.3 算法 33 1.3.4 算力 36 英语加油站 38 习题 40 模块2 技术探究 41 任务2.1 知识表示 42 实践任务：图说知识表示 42 视频导入 42 2.1.1 初识知识表示 42 2.1.2 知识库 47 2.1.3 搜索策略 50 2.1.4 知识表示应用案例—机器“读片” 52 英语加油站 54 习题 55 任务2.2 机器学习 56 实践任务：测试机器学习 56 视频导入 56 2.2.1 什么是机器学习 56 2.2.2 机器学习的类型 61 2.2.3 机器学习的常见算法 64 2.2.4 机器学习的应用 66 2.2.5 体验机器学习 70 英语加油站 72 习题 73 任务2.3 深度学习 74 实践任务：畅谈深度学习 74 视频导入 75 2.3.1 什么是深度学习 75 2.3.2 深度学习框架 79 2.3.3 神经网络 82 2.3.4 深度学习算法案例—AlphaGo和蒙特卡洛算法 85 2.3.5 深度学习应用案例—自动驾驶技术 87 英语加油站 90 习题 91 模块3 实践探究 92 任务3.1 专家系统 93 实践任务：提取基于专家系统的需求 93 视频导入 93 3.1.1 走近专家系统 93 3.1.2 专家系统的发展 97 3.1.3 专家系统的工作原理 99 3.1.4 专家系统应用案例——花样滑冰AI辅助评分系统 106 英语加油站 107 习题 108 任务3.2 计算机视觉 109 实践任务：测试计算机视觉产品 109 视频导入 109 3.2.1 计算机视觉概述 109 3.2.2 计算机视觉的发展 113 3.2.3 计算机视觉的经典问题 115 3.2.4 计算机视觉应用案例——高德AR与车道级导航技术 118 英语加油站 121 习题 122 任务3.3 自然语言处理 123 实践任务：测试自然语言处理软件 123 视频导入 123 3.3.1 自然语言处理概述 124 3.3.2 自然语言处理发展史 126 3.3.3 自然语言处理的七大技术 129 3.3.4 自然语言处理应用案例——同声传译机 133 英语加油站 134 习题 135 任务3.4 身份识别技术 136 实践任务：体验不同的身份识别方式 136 视频导入 136 3.4.1 身份识别技术概述 137 3.4.2 人脸识别技术 139 3.4.3 指纹识别技术 142 3.4.4 步态识别技术 144 3.4.5 其他身份识别技术 146 3.4.6 身份识别技术应用案例——银河水滴步态识别产品 148 英语加油站 150 习题 151 任务3.5 机器人技术 151 实践任务：与机器人亲密接触 151 视频导入 151 3.5.1 走近机器人技术 152 3.5.2 机器人技术的发展 154 3.5.3 智能机器人的三要素 156 3.5.4 智能机器人的六大关键技术 157 3.5.5 机器人技术应用案例——教育机器人 159 英语加油站 162 习题 163 模块4 应用探究 164 任务4.1 智慧城市 165 实践任务: 规划智慧城市 165 视频导入 165 4.1.1 什么是智慧城市 165 4.1.2 智慧城市的三大特点 167 4.1.3 智慧城市应用案例 169 4.1.4 智慧城市与元宇宙 176 英语加油站 177 习题 177 任务4.2 智慧医疗 178 实践任务：设计智慧医疗产品 178 视频导入 178 4.2.1 什么是智慧医疗 178 4.2.2 智慧医疗应用案例 184 英语加油站 187 习题 188 任务4.3 智慧生活 188 实践任务：提取智慧生活产品 188 视频导入 189 4.3.1 什么是智慧生活 189 4.3.2 智慧生活应用案例 191 英语加油站 198 习题 198 任务4.4 智慧工厂 199 实践任务：收集智慧工厂案例 199 视频导入 199 4.4.1 什么是智慧工厂 200 4.4.2 智慧工厂应用案例 204 4.4.3 有争议的智慧工厂——黑灯工厂 209 英语加油站 211 习题 211 任务4.5 智慧农业 212 实践任务：设计智慧农业产品 212 视频导入 212 4.5.1 什么是智慧农业 212 4.5.2 智慧农业应用案例 213 英语加油站 217 习题 218 模块5 发展探究 219 任务5.1 人工智能的前景 220 实践任务: 思辩奇点 220 视频导入 220 5.1.1 人工智能三大发展趋势 220 5.1.2 未来人工智能的转度 221 5.1.3 认识人工智能奇点 223 英语加油站 226 习题 226 任务5.2 人工智能发展中的道德与法制 227 实践任务：我要“立法” 227 视频导入 227 5.2.1 机器人三大法则 227 5.2.2 人工智能与人类安全 228 5.2.3 人工智能与伦理道德 230 5.2.4 人工智能与职业 233 英语加油站 236 习题 237

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