人工智能通识

曹良亮,北京师范大学教育技术学院，理学博士，不错工程师，长期从事计算机教学工作，主要研究方向是计算机教育应用。

第1篇人工智能的基本理论

 第1章人工智能概述

 1.1什么是人工智能

 1.1.1达特茅斯会议与人工智能的诞生

 1.1.2“人工”和“智能”的完美结合

 1.1.3“全面”人工智能和“部分”人工智能

 思考与练习1-1怎样理解人工智能

 1.2人工智能的发展历史

 1.2.1“前”人工智能阶段

 1.2.2人工智能的起步阶段

 1.2.3人工智能的瓶颈期

 1.2.4人工智能的复苏期

 1.2.5人工智能的繁荣期

 1.3实现人工智能的多种研究学派

 1.3.1“智能的黑箱”——符号主义学派

 思考与练习1-2“中文屋”的悖论

 1.3.2“黑箱的内部”——连接主义学派

 1.3.3“动作和控制”——行为主义学派

 1.4人工智能对社会生活的影响

 1.5本章内容小结

 1.6本章练习题

 第2章问题求解和知识工程

 2.1搜索技术和问题求解

 2.1.1问题求解——按照既定的步骤操作

 思考与练习2-1传统查找和问题求解

 思考与练习2-2地图中路径的搜索技术

 2.1.2盲目搜索技术

 思考与练习2-3如何理解深度优先算法和广度优先算法

 2.1.3启发式搜索技术

 思考与练习2-4非启发式搜索和启发式搜索的对比

 2.2知识在计算机内的表示方式

 2.2.1陈述性知识和过程性知识

 思考与练习2-5语义网络基本形式

 2.2.2从已知到未知的逻辑推理

 2.2.3通过计算机实现推理的过程

 2.3像专家一样解决问题

 2.3.1专家系统的发展历程

 2.3.2专家系统的基本结构

 思考与练习2-6专家系统的一种模拟

 2.4从专家系统到知识工程

 2.4.1知识工程和专家系统的区别

 2.4.2知识工程的知识处理过程

 2.4.3互联网时代的知识图谱

 2.5本章内容小结

 2.6本章练习题

 第3章人工神经网络、机器学习和深度学习

 3.1神经元细胞的数字化模型

 3.1.1神经元细胞和感知机

 3.1.2感知机的分类判断模型

 3.1.3扩展——感知机如何学会正确分类

 思考与练习3-1感知机的模拟运行

 3.2人工神经网络——生物神经网络的数字化

 3.2.1从单层感知机到多层感知机

 思考与练习3-2多层感知机的应用

 3.2.2人工神经网络的基本功能特点

 3.2.3卷积神经网络的优势和特点

 3.3机器学习——机器的自我适应

 3.3.1机器学习的发展和分类

 3.3.2监督学习和无监督学习

 思考与练习3-3监督学习和无监督学习

 3.3.3机器学习的应用

 3.4深度学习——机器学习的进一步发展

 3.4.1深度学习的发展及其特点

 3.4.2深度学习与机器学习的异同

 3.4.3深度学习的应用和发展

 3.5本章内容小结

 3.6本章练习题

 第2篇人工智能的应用

 第4章图像识别与人工智能

 4.1计算机内图像的数字化表示

 4.1.1人眼成像的原理

 4.1.2图像数字化的基本原理

 思考与练习4-1数码相机中的CMOS成像原理

 4.1.3扩展——数字图像的基本属性和特征

 思考与练习4-2数字图像的颜色表示

 4.1.4扩展——数字图像的存储格式

 4.2图像分割——选择图像中的“物”

 4.2.1图像分割技术的意义和特点

 4.2.2基于阈值的图像分割方法

 4.2.3基于区域的图像分割方法

 思考与练习4-3基于阈值和区域的图像分割方法演示

 4.2.4基于边缘的图像分割方法

 4.2.5基于深度学习的图像分割方法

 4.3图像识别——辨别图像中的“物”

 4.3.1对待识别物体的特征提取

 4.3.2通过对特征的分类识别物体

 4.3.3图像识别中的支持向量机分类

 4.4本章内容小结

 4.5本章练习题

 第5章语音识别与人工智能

 5.1声音的本质和声音的三要素

 5.2声音的数字化转换和处理

 5.2.1模拟信号到数字信号的转换过程

 5.2.2扩展——音频的数字化编码技术

 5.2.3扩展——常见的音频文件格式

 5.3语音识别——针对语言的处理过程

 5.3.1语音识别的分类和技术特点

 5.3.2语音识别从声音到文字的转换过程

 5.3.3针对声音频率特性的频谱分析技术

 5.4自然语言处理——从听见到听懂

 5.4.1自然语言处理简介

 5.4.2自然语言处理的功能和意义

 思考与练习自然语言处理中的分词和语义分析

 5.4.3自然语言处理与人工智能技术

 5.5本章内容小结

 5.6本章练习题

 第6章机器人和智能体

 6.1硬件类型的机器人学

 6.1.1机器人学的简要发展史

 6.1.2机器人的主要类型和区别

 ……

人工智能等级考试是由中国软件评测中心主办的人工智能考试，分为一级、二级、三级。该考试被纳入国家信息技术紧缺人才培养工程（National Information Technology Education Project，简称NITE）。考试合格者将获得由中国软件评测中心颁发的相应等级的证书。 本书适合作为人工智能通识与专业技能考试辅导教材，也可以作为各类院校和培训机构相关教程的教材和参考书，还可以作为人工智能相关行业非技术岗人才的参考书。

本书面向我国人工智能的通识教育与专业技术人才的培养。全书共8章，分为3篇，分别为人工智能的基本理论、人工智能的应用以及人工智能的融合拓展，涵盖了目前主流的人工智能技术。全书在介绍人工智能的基本原理时，尽量回避了相关的复杂模型和算法设计，方便读者在社会层面理解人工智能的应用形式和未来的发展路径。此外，书中每章都设计了一些思考与练习的题目，以便读者在课堂练习和研讨中使用。本书适合具有高中及以上数学基础的学生，包括各类职业院校、应用型本科非计算机专业的学生阅读，也适合对人工智能感兴趣或有相关需求的社会人士阅读。