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数据智能科学技术导论(追寻数据的足迹探索智能的奥秘面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材)

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￥ 38.24 4.8折 ￥ 79 全新

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作者黄卫平

出版社清华大学出版社有限公司

ISBN9787302591542

出版时间2021-11

装帧平装

开本16开

定价79元

货号11399965

上书时间2024-11-25

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品相描述：全新
商品描述
作者简介
黄卫平，博士，特聘教授、国家特聘专家，山东大学信息科学与工程学院院长。1982年毕业于山东大学，1984年和1989年获中国科技大学硕士和美国麻省理工学院博士学位。1989—2013年在加拿大滑铁卢大学和麦克马斯特大学任教，从事光电子及光通信方面的研究与创新。1995年创办Apollo Photonics公司，成功开发推广全球领先的光电子芯片设计软件，1999年被美国Nanovation公司收购。2003年创办海信宽带多媒体技术公司，发展成为通信光模块领军企业，2020年全球销售额排名第三。2013年回国出任海信集团首席科学家和山东大学信息科学与工程学院院长，积极推动企业技术创新和高校教育改革，取得了一些标志性成果。在集成光电子学理论和设计算法方面做出了一系列开创性学术成果，在国际学术刊物和专业会议上发表300多篇论文，2020 年斯坦福大学发布全球前2%科学家，获得多项国家高层次人才称号和荣誉。

目录
第1篇三个世界

1.1物理世界

1.1.1物质的概念

1.1.2能量的概念

1.1.3波粒二象性

1.1.4物质与能量的关系

1.1.5宇宙的起源

1.1.6地球的形成

1.1.7宇宙的熵增

1.2生物世界

1.2.1生命的概念

1.2.2生物圈

1.2.3细胞

1.2.4蛋白质

1.2.5DNA

1.2.6生命的起源

1.2.7人类的进化

1.2.8生命体的复杂性和有序性

1.3数字世界

1.3.1数据的起源

1.3.2DNA和基因中的数据

1.3.3大脑中的数据

1.3.4感官数据

1.3.5语言数据

1.4三个世界

本篇小结

讨论问题

研究课题

第2篇数据法则

2.1数据的概念

2.2数据科学第一法则

2.3数据科学第二法则

2.4数据科学第三法则

本篇小结

讨论课题

研究课题

第3篇信息纽带

3.1信息的定义

3.2概率基础知识

3.3信息的法则

3.4信息的形式

3.4.1压缩编码

3.4.2纠错编码

3.4.3加密编码

3.5信息的含义

3.6信息的效用

本篇小结

讨论课题

研究课题

第4篇知识升华

4.1知识的定义

4.2知识的分类

4.2.1描述性与程序性知识

4.2.2显性与隐性知识

4.2.3公共与私密知识

4.3知识的来源

4.4知识的渠道

4.5知识的形式

4.6知识的边界

4.7知识的作用

4.8知识的挑战

本篇小结

讨论课题

第5篇自然智能

5.1智能的定义

5.2智商的概念

5.3智能的模型

5.3.1基于心理测试的智能模型

5.3.2基于认知过程的智能模型

5.3.3基于生物科学的智能模型

5.3.4基于情境关联的智能模型

5.5情绪智能

5.5.1情绪概念

5.5.2情绪模型

5.5.3情绪智能

本篇小结

讨论课题

研究课题

第6篇人工智能

6.1人工智能历史

6.2人工智能概念

6.3人工智能算法

6.3.1生物进化算法

6.3.2神经网络算法

6.4图像识别与物体感知

6.4.1图像识别算法

6.4.2物体检测算法

6.4.3实例分割算法

6.4.4评价方法与指标

6.4.5人脸识别和检测

6.4.6医学影像识别与疾病检测

6.4.7车辆自动驾驶

6.5自然语言处理

6.5.1自动语音识别

6.5.2词嵌入和语义理解

6.5.3机器翻译

6.5.4机器问答

6.6棋类博弈游戏

6.6.1国际象棋

6.6.2围棋

6.7情感计算

6.8人工智能的挑战

6.9人类与机器的未来

本篇小结

讨论课题

内容摘要
作为本书的第一部分，本篇的主要目的和任务是为后续所讲述的课题提供一个宏观的问题视角、理论框架和讨论平台。同时，也将所涉及的内容规范和限制在一个比较容易描述和理解的范围之内。这里所要介绍的理论框架是一个关于物理、生物和数字“个世界”的模型。这是一个为了简化问题所提出的近似模型，对于我们所要研究讨论的问题具有较普遍的适用性和较强大的解释性。为了使所介绍的核心知识点更容易理解，我们将沿着历史时间演进的主线，讲述物理、生物和数字世界的起源、演化、进化与发展过程。正如德国哲学家恩斯特·特勒尔奇（Ernst Troeltsch，1865-1923）所说的，“从起源中理解事物，就是从本质上理解事物”。不过关于世界构成的本源与本质问题属于哲学的范畴，深究起来恐怕会引起歧义和争议。在这里我们仅试图从“纯科学”的角度出发，尽量采用经过观察与实验验证的证据与主流的理论模型来说明与支持所阐述的论点。即便如此，所涉及的有些问题仍属于科学领域中博大精深、悬而未决的前沿课题。好在关于宇宙、地球、生物以及人类起源等方面的优秀科普书、专业教科书以及参考文献很多，读者可以根据个人兴趣志向进一步深入地系统学习和研究。本书希望通过极其简化概括的介绍，建立一个关于“物理-生物-数字”的理论框架，并以此作为我们的世界观和范式。需要提醒的是，这些关于世界的观点与范式均出自以人类为中心的动机与前提。这种动机和前提在一个更大的宇宙视角下也许是自私和局限的，但在没有发现其他智能物种之前，这也许是一种自然和合理的选择和视角。

1.1物理世界

物理世界是指由物质与能量所组成的世界。这个世界的范围极大，可以包括整个可观测的宇宙。根据实际经验和科学常识，我们所处的世界是由各种实实在在的物质所构成的，而推动物质运动和变化的动力则是形形色色的能量。

1.1.1物质的概念

物质是构成客观世界一切物体的材料，具有一定的结构和质量。物质的宏观形态根据构成物质微观粒子（如分子等）之间的距离，可以分为固体（如金属等）、液体（如水等）和气体（如氧气和氢气等），如图1-1（a）所示，产生物质不同宏观形态的主要条件是所处的温度。温度越高，微观粒子之间的相对平均距离则越大，但不同的物质所对应的相变（从一种状态（如固体）到另一种状态（如液体）的变化）的温度不同。根据经典物理学，物体的质量是物体中所含物质多少的衡量，基本度量为“克”。根据牛顿的力学理论，一个物体的质量可以通过其受力和加速度之间的关系定义和测量。在同样加速度条件下，所需要的力越大，物体所包含的物质质量就越大。用此种方法定义的质量称为惯性质量。在经典物理学中，物质的质量在相对静止的条件下是一个相对稳定的常数，比如在物质转化（如化学反应）过程中，物质的总质量保持守恒（不变）物质的微观结构按从高到低层次是由分子、原子、电子以及原子核等构成的「图1-1（b）7。分子作为构成物质最高层次的粒子，一般呈电中性，是使物质保持其化学性质而单独存在的最小单元。原子在化学反应（分子结构发生变化）过程中保持不变（不可再分），是保持物质（分子）化学性质的最小微观粒子。分子是由多个原子通过化学键（如共用电子的共价键等）连接一起而形成的。它可以由相同的化学元素构成，如由两个氧原子组成的氧气分子；也可以由不同的元素构成，如由两个氢原子和一个氧原子构成的水分子。目前人类所发现的3000多万种分子均是由自然界中100多种元素的原子以不同的结合方式和空间结构组成的。原子则由原子核和围绕在它周围的电子构成。原子核还可以再分为更小的带正电的质子和不带电的中子。而中子和质子又可能是由更基本的粒子夸克组成的。分子和原子的尺寸为10一10~10一8米（m），而原子核的尺寸在10-14m以下。人类对物质的认识从古希腊的原子论的猜想到近代的量子力学的发现和实验，再到现代物理学的各种大胆假说与模型，经历了由浅到深、由分立到统一的过程。这种将物质复杂的宏观现象划分为简单的微观机制的分析方法是物理学最基本也是最成功的科学方法，称为“还原法”(reductionist method)。

对于信息科学与技术来说，最重要的物质是固体材料中普遍存在的电子（electron)。电子是英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊（Joseph John Thomson,1856-1940）于1897年在剑桥大学卡文迪什实验室发现的，是组成原子的基本粒子之一。电子具有一定的质量和电荷，其静止质量为9.10938356×10-31千克（kg），所携带的电荷为负，电量为1.6×10-19库仑（C）。在电场的作用下，电子可以在真空或物质材料中运动，形成电流。电子作为一种微观的基本粒子，本身所具有的物质质量和携带电量均是极其微小的，但大量电子所形成的电流却是可以观测的宏观现象，如暴雨天气中观察到的闪电和实验室中测量的电流等。数据在许多情况下都表现为电子的宏观状态如电流、电压等，或微观状态如速度、能级、自旋等。关于电子在不同材料中和条件下运动的规律和特性，读者可以在相关教材和参者书中学习和了解。正是电子在不同固体材料（如半导体与金属）中……



主编推荐
"（1）三个世界理论框架：跨越时间与空间维度描述、分析和探索数据智能科学与技术的发展和演变，将信息科学与数学、物理、生命以及哲学交叉融合，形成新的视角，产生新的洞见。 （2）数据的基本法则：总结并提出数据的三个基本法则，揭示作为反映世界事物符号的数据产生、运动和驱动的基本特征和规律，建立数据与人类的相互联系和作用规律。 （3）信息的纽带作用：指出信息作为联系“未知”与“有知”数据的纽带，主要作用是消除数据的形式、含义和效用的不确定性，深入浅出地介绍现代信息论的基本编码原理及其在数据压缩、纠错和加密方面的应用。 （4）知识的神奇作用效用：讨论知识的基本概念与特征，获取知识的途径与方式，运营知识的动机与作用，指出数据智能时代人类获取、掌握和运用知识的挑战。 （5）智能的奥秘与威力：分析自然和人工智能的概念与定义，比较自然智能的理论模型，综述人工智能科学的近期新发展，探索混合智能发展的趋势和问题。 "

精彩内容
本书沿着时间的轨迹，讲述了物理世界中宇宙和地球的诞生与演变，探讨了生物世界中生命和人类的诞生与进化，讨论了数字世界中科学技术的产生与进步。数据与物质和能量并驾齐驱，构成了人类宇宙的三个基本要素，并以此为基础建立了物理、生物和数字三个各有千秋却密切相连的世界。“三个世界”的概念和框架构成了本书讨论数据智能的基础，为认识、理解数据和智能的起源与发展提供了一个宏观的问题视角和理论平台。介绍和讨论数据、信息和知识的概念定义、运作法则与实际应用，全面系统地描述和讨论了从原始数据到主观信息，最终到抽象知识的提炼与升华过程。对执行和实现此过程的自然和人工智能系统的模型、算法和功能等的基本原理和最新进展进行系统的介绍和研讨。
  本书可作为高校电子信息类、计算机类、自动化类等相关专业大一新生的入门级通识课程教材，也可供从事信息科学、技术和应用的工程技术人员参考。

媒体评论
(1)三个世界理论框架：跨越时间与空间维度描述、分析和探索数据智能科学与技术的发展和演变，将信息科学与数学、物理、生命以及哲学交叉融合，形成新的视角，产生新的洞见。
(2)数据的基本法则：总结并提出数据的三个基本法则，揭示作为反映世界事物符号的数据产生、运动和驱动的基本特征和规律，建立数据与人类的相互联系和作用规律。
(3)信息的纽带作用：指出信息作为联系“未知”与“有知”数据的纽带，主要作用是消除数据的形式、含义和效用的不确定性，深入浅出地介绍现代信息论的基本编码原理及其在数据压缩、纠错和加密方面的应用。
(4)知识的神奇作用效用：讨论知识的基本概念与特征，获取知识的途径与方式，运营知识的动机与作用，指出数据智能时代人类获取、掌握和运用知识的挑战。
(5)智能的奥秘与威力：分析自然和人工智能的概念与定义，比较自然智能的理论模型，综述人工智能科学的最新发展，探索混合智能发展的趋势和问题。
视角独特，内容新颖，逻辑严谨，描述生动，数据智能通识第一课彩色印刷，配套教学课件、重点习题、应用实训

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