定 價(jià)：49.5 元
叢書名：面向數(shù)字化時(shí)代高等學(xué)校計(jì)算機(jī)系列教材·大數(shù)據(jù)與人工智能
- 作者：楊軍，劉振晗 主編；趙學(xué)軍，李策，張帆，張瀟，張向陽(yáng)，劉毅，唐繼婷，張瀟瀾 編著
- 出版時(shí)間：2024/12/1
- ISBN：9787302695783
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP18
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本教材結(jié)合人才培養(yǎng)與計(jì)算機(jī)教育改革的新思想、新要求，以人工智能技術(shù)和應(yīng)用為核心，融合計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，旨在循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生掌握人工智能的基礎(chǔ)概念、支撐理論，并深入程序設(shè)計(jì)和新一代信息技術(shù)的專業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，通過理論講解、實(shí)踐案例和習(xí)題練習(xí)，致力于培養(yǎng)學(xué)生的人工智能理論知識(shí)和實(shí)踐技能，奠定學(xué)生在人工智能領(lǐng)域深入研究和創(chuàng)新的能力。本書適合作為高等學(xué)校新生的優(yōu)質(zhì)門計(jì)算機(jī)類通識(shí)課程教材，也適合計(jì)算機(jī)愛好者自學(xué)使用。
通過理論講解、實(shí)踐案例和習(xí)題練習(xí)，致力于培養(yǎng)學(xué)生人工智能的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，奠定其在人工智能領(lǐng)域深入研究和創(chuàng)新的能力。
前言
在21世紀(jì)的今天，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)正以前所未有的速度發(fā)展，并深刻影響著社會(huì)的每一個(gè)角落。我們已邁入一個(gè)以人工智能為標(biāo)志的“未來時(shí)代”。2018年，印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，明確提出要引導(dǎo)高等學(xué)校在人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的重大突破，以滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求。
本教材應(yīng)運(yùn)而生，結(jié)合人才培養(yǎng)與計(jì)算機(jī)教育改革的新思想、新要求，以人工智能技術(shù)和應(yīng)用為核心，融合計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，旨在循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生掌握人工智能的基礎(chǔ)概念、支撐理論，并深入程序設(shè)計(jì)和新一代信息技術(shù)的專業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，適合作為高等學(xué)校新生的優(yōu)質(zhì)門計(jì)算機(jī)類課程教材，也適合計(jì)算機(jī)愛好者自學(xué)使用。
第1章計(jì)算機(jī)與人工智能基礎(chǔ)為本課程奠定基石，介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與人工智能的歷史背景，涵蓋計(jì)算機(jī)的誕生、發(fā)展以及人工智能的起源和重要里程碑，為學(xué)生提供理解人工智能發(fā)展脈絡(luò)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
第2章計(jì)算機(jī)中的信息表示與編碼深入信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼技術(shù)，為學(xué)生揭示數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征工程的基本原理，為后續(xù)學(xué)習(xí)人工智能算法打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)工作原理及云計(jì)算技術(shù)，強(qiáng)調(diào)操作系統(tǒng)在人工智能應(yīng)用中的關(guān)鍵作用，以及云計(jì)算對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的支持。
第4章Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)專注于人工智能領(lǐng)域首選編程語(yǔ)言Python的教學(xué)，從基礎(chǔ)語(yǔ)法到高級(jí)特性，通過實(shí)踐項(xiàng)目和案例分析，使學(xué)生能夠運(yùn)用Python解決人工智能問題。
第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)探討網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用案例，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)收集中的重要性。
第6章走進(jìn)大數(shù)據(jù)聚焦大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在人工智能中的核心作用，介紹大數(shù)據(jù)的基本概念、處理技術(shù)、分析和挖掘方法，幫助學(xué)生理解大數(shù)據(jù)如何支撐人工智能的發(fā)展。
第7章探索人工智能介紹人工智能的主要研究領(lǐng)域和前沿技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺等，深入探討其原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究興趣。
本教材通過理論講解、實(shí)踐案例和習(xí)題練習(xí)，致力于培養(yǎng)學(xué)生人工智能的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，奠定其在人工智能領(lǐng)域深入研究和創(chuàng)新的能力。
特別感謝中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）人工智能學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系研究生張瀟瀾、楊增龍、吳建國(guó)、陳佳悅、王燕、孫書龍、謝海珍、王薇、沈博韜、李晨堯、邱敏等，他們?cè)诒緯淖珜戇^程中做了大量工作。
此外，還感謝中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）的趙學(xué)軍、李策、張瀟、唐繼婷、張帆、張向陽(yáng)、劉毅老師，他們提出了很多有價(jià)值的建議，對(duì)本書的內(nèi)容形成起到了關(guān)鍵的引導(dǎo)和支撐作用。最后，特別感謝清華大學(xué)出版社的郭賽編輯對(duì)本書出版的大力支持和幫助。
作者
2025年5月
目錄
第1章計(jì)算機(jī)與人工智能基礎(chǔ)1
1.1計(jì)算機(jī)的誕生1
1.1.1計(jì)算工具的演變2
1.1.2優(yōu)質(zhì)臺(tái)計(jì)算機(jī)的誕生5
1.1.3計(jì)算機(jī)歷史重要人物6
1.2計(jì)算機(jī)發(fā)展8
1.2.1計(jì)算機(jī)發(fā)展的4個(gè)階段8
1.2.2摩爾定律11
1.2.3中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展12
1.3人工智能的起源15
1.3.1人類智能與人工智能15
1.3.2人工智能的誕生18
1.3.3人工智能的定義18
1.4人工智能的發(fā)展19
1.4.1人工智能的起源與發(fā)展19
1.4.2中國(guó)人工智能的發(fā)展24
習(xí)題27
第2章計(jì)算機(jī)中的信息表示與編碼28
2.1計(jì)算機(jī)中的信息表示28
2.1.1數(shù)制28
2.1.2不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換29
2.1.3二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則31
2.1.4計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位32
2.1.5數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與處理32
2.2計(jì)算機(jī)信息編碼34
2.2.1字符編碼34
2.2.2數(shù)字編碼36
2.2.3漢字編碼37
2.2.4多媒體信息編碼38
習(xí)題40
第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)41
3.1計(jì)算機(jī)的基本組成41
3.1.1計(jì)算機(jī)的工作原理41
3.1.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)44
3.1.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)46
3.1.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)47
3.2操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類59
3.2.1操作系統(tǒng)的定義59
3.2.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程60
3.2.3操作系統(tǒng)的作用62
3.2.4操作系統(tǒng)的性能指標(biāo)62
3.2.5操作系統(tǒng)的基本特征63
3.2.6相關(guān)概念64
3.2.7操作系統(tǒng)的基本類型64
3.3操作系統(tǒng)的功能66
3.3.1處理機(jī)管理66
3.3.2存儲(chǔ)管理66
3.3.3設(shè)備管理66
3.3.4信息管理67
3.3.5用戶接口67
3.3.6進(jìn)程的概念67
3.3.7進(jìn)程的描述及上下文68
3.3.8進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換69
3.3.9進(jìn)程之間的制約關(guān)系及死鎖問題70
3.3.10線程的概念70
3.4常見操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介71
3.4.1Windows系列71
3.4.2UNIX操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介72
3.4.3Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介73
3.5云計(jì)算74
3.5.1云計(jì)算概述74
3.5.2云計(jì)算基本原理與特點(diǎn)75
3.5.3云計(jì)算與其他超級(jí)計(jì)算的區(qū)別77
3.5.4云計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域79
3.5.5云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)81
3.5.6云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合87
3.5.7云數(shù)據(jù)中心89
3.5.8云服務(wù)中心91
習(xí)題92
第4章Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)93
4.1初識(shí)Python93
4.1.1Python語(yǔ)言的發(fā)展93
4.1.2Python語(yǔ)言的特點(diǎn)93
4.1.3Python環(huán)境搭建94
4.1.4編譯與解釋95
4.1.5變量95
4.1.6保留字96
4.1.7運(yùn)算符96
4.1.8賦值語(yǔ)句97
4.1.9縮進(jìn)與注釋98
4.1.10輸入與輸出99
4.1.11列表101
習(xí)題102
4.2數(shù)據(jù)基本類型104
4.2.1數(shù)字類型105
4.2.2字符串107
4.2.3元組109
4.2.4列表111
4.2.5字典115
4.2.6集合118
4.2.7類型轉(zhuǎn)換121
習(xí)題122
4.3程序的控制結(jié)構(gòu)124
4.3.1程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)124
4.3.2順序結(jié)構(gòu)127
4.3.3選擇結(jié)構(gòu)127
4.3.4循環(huán)結(jié)構(gòu)129
習(xí)題131
4.4函數(shù)133
4.4.1函數(shù)的調(diào)用過程134
4.4.2局部變量與全局變量135
習(xí)題136
第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)137
5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述137
5.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念137
5.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成137
5.1.3網(wǎng)絡(luò)類型及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)139
5.1.4網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)141
5.1.5網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)的基本概念142
5.1.6OSI/RM開放系統(tǒng)互連參考模型143
5.1.7TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)145
5.2物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展145
5.2.1二維碼支付145
5.2.2校園一卡通146
5.2.3刷身份證進(jìn)站乘車147
5.2.4電子停車收費(fèi)148
5.2.5手機(jī)導(dǎo)航與計(jì)步148
5.2.6物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征150
5.2.7物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展152
5.2.8物聯(lián)網(wǎng)支撐第四次工業(yè)革命154
5.2.9物聯(lián)網(wǎng)支撐中國(guó)制造2025156
5.3物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)157
5.3.1物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的定義157
5.3.2物聯(lián)網(wǎng)四層體系結(jié)構(gòu)157
5.4物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)160
5.4.1條形碼161
5.4.2RFID技術(shù)167
5.4.3傳感器170
5.5物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用173
5.5.1智能交通與智慧物流173
5.5.2環(huán)境監(jiān)測(cè)與醫(yī)療健康174
5.5.3智能家居與智能電網(wǎng)174
習(xí)題175
第6章走進(jìn)大數(shù)據(jù)177
6.1大數(shù)據(jù)的基本概念177
6.1.1數(shù)據(jù)類型177
6.1.2大數(shù)據(jù)的信息處理178
6.2大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)180
6.2.1大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)180
6.2.2數(shù)據(jù)質(zhì)量治理182
6.3大數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展歷程184
6.3.1大數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程184
6.3.2大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展歷程185
6.3.3大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)187
6.4大數(shù)據(jù)分析挖掘189
6.4.1基本統(tǒng)計(jì)分析189
6.4.2聚類分析193
6.4.3城市軌道交通客流聚類分析195
6.4.4關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘204
習(xí)題208
第7章探索人工智能210
7.1人工智能研究領(lǐng)域210
7.1.1人工智能的誕生與發(fā)展210
7.1.2知識(shí)表示與知識(shí)圖譜212
7.1.3機(jī)器感知與機(jī)器行為215
7.1.4機(jī)器思維與機(jī)器學(xué)習(xí)216
7.1.5專用人工智能和通用人工智能217
7.2模擬人類的系統(tǒng)218
7.2.1系統(tǒng)的定義218
7.2.2系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)219
7.2.3系統(tǒng)中的產(chǎn)生式知識(shí)表示220
7.2.4動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)222
7.3模擬人看東西的計(jì)算機(jī)視覺224
7.3.1計(jì)算機(jī)視覺的任務(wù)224
7.3.2人臉識(shí)別225
7.3.3虹膜識(shí)別226
7.4模擬人看書聽話的自然語(yǔ)言理解226
7.4.1怎樣才算理解了人的語(yǔ)言227
7.4.2自然語(yǔ)言理解的發(fā)展227
7.4.3基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器翻譯228
7.4.4讓計(jì)算機(jī)聽懂人說話的語(yǔ)音識(shí)別229
7.5模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)230
7.5.1人工神經(jīng)元與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)230
7.5.2掀起人工智能優(yōu)質(zhì)次高潮的感知器231
7.5.3掀起人工智能第二次高潮的BP學(xué)習(xí)算法232
7.5.4掀起人工智能第三次高潮的深度學(xué)習(xí)235
7.6模擬生物特性的智能計(jì)算238
7.6.1生物進(jìn)化的過程239
7.6.2模擬生物進(jìn)化的遺傳算法239
7.6.3模擬鳥群覓食行為的粒子群優(yōu)化算法242
7.6.4模擬蟻群覓食行為的蟻群算法243
7.7游戲中的人工智能技術(shù)244
7.7.1人工智能游戲244
7.7.2游戲人工智能246
7.7.3史上最著名的兩次人機(jī)大戰(zhàn)247
7.7.4人工智能研究中的“果蠅”248
7.7.5掃雷機(jī)人工智能游戲開發(fā)249
習(xí)題250
參考文獻(xiàn)252
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