介紹人工智能入門知識

構(gòu)建人工智能通識體系

推動人工智能普及教育

近年來，隨著人工智能相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和日益成熟，技術(shù)實施成本不斷降低，人工智能在很多領(lǐng)域的應用已經(jīng)落地，并取得顯著的應用效果。人工智能正在改變著各行各業(yè)，也在慢慢地改變我們的生活，人工智能時代已經(jīng)悄然來臨。

2017年7月，國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)〔2017〕35號）明確指出，人工智能已經(jīng)成為國際競爭的新焦點，應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，培養(yǎng)復合型人才，形成我國人工智能人才高地。

人工智能是個非常寬泛且變化較快的概念。其研究范疇包括知識表示、自動推理、智能搜索、專家系統(tǒng)、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機視覺、模式識別、自然語言處理、自動程序設計、智能機器人等；應用領(lǐng)域包括家居、零售、交通、醫(yī)療、教育、物流和安防等。自誕生以來，人工智能的技術(shù)、理論不斷發(fā)展，而且隨著應用的不斷深入，其范圍在快速擴大。有些觀點認為，人工智能屬于社會科學和自然科學交叉領(lǐng)域，涉及數(shù)學、心理學、神經(jīng)生理學、信息論、計算機科學、哲學和認知科學、不定性論以及控制論等。因此，人工智能不僅僅是一個學科專業(yè)，作為一個新時代的技術(shù)核心，它更應該是一種知識技能基礎，是一種普及型的知識平臺。通過推動人工智能普及教育，結(jié)合大學傳統(tǒng)專業(yè)，形成“人工智能+傳統(tǒng)專業(yè)”的大學人才專業(yè)培養(yǎng)模式是加快建設人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)人工智能相關(guān)復合型人才的一條重要途徑。

本書旨在面向人工智能的初學者和愛好者，盡量使用通俗易懂的語言深入淺出地介紹人工智能的相關(guān)知識，致力于推動人工智能的普及教育。

全書共分為6章，第1章闡述了人工智能的基本概念、發(fā)展歷史、研究范式和應用領(lǐng)域；第2章從鳶尾花經(jīng)典數(shù)據(jù)集入手，介紹了分類的基本概念、感知機和支持向量機兩種最基本的分類器，對分類器的工作步驟和多分類器設計進行了講解；第3章主要圍繞回歸和聚類，介紹機器學習的相關(guān)基礎知識，并對常用的相似度計算方法進行了敘述；第4章從人工神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展歷史出發(fā)，對生物神經(jīng)網(wǎng)絡和人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行了綜合敘述，并介紹了傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡和深度神經(jīng)網(wǎng)絡；第5章從人眼成像出發(fā)，介紹了圖像信息處理的基本概念和發(fā)展歷史，從圖像處理到圖像分析，再到視頻分析，循序漸進地介紹了人工智能在圖像和視頻信息處理中的應用，最后結(jié)合圖像信息處理對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行了詳細介紹；第6章圍繞自然語言處理，從其發(fā)展歷史、典型應用、基本技術(shù)和特征提取4個方面進行了詳細闡述，并對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡在自然語言處理中的應用進行了相應介紹。

本書第1章和第4章由周風余完成，第2章、第3章、第5章和第6章由張廣淵完成，全書由張廣淵統(tǒng)稿。

本書在編寫過程中參考了很多文獻，在此謹向文獻的有關(guān)作者致以衷心的感謝。本書部分插圖由郭一諾和張馨月繪制，在此一并表示感謝。

由于作者水平有限，在本書編寫過程中難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者不吝指正。

作者

2019年4月

第1章　緒論
1.1　人工智能的基本概念 5
1.2　人工智能的發(fā)展歷史 9
1.3　人工智能的研究范式 13
1.4　人工智能的應用領(lǐng)域 16
1.5　小結(jié) 19
第2章　基本分類
2.1　分類的概念 20
2.2　向量的基本運算 24
2.3　分類器 26
2.4　分類識別技術(shù) 28
2.4.1　感知機 29
2.4.2　導數(shù)與微分 34
2.4.3　梯度下降法 36
2.4.4　SVM 42
2.5　測試與分類實現(xiàn) 47
2.5.1　測試 47
2.5.2　分類實現(xiàn) 47
2.5.3　多分類識別 48
2.6　小結(jié) 51
第3章　回歸與聚類
3.1　基本概念 52
3.1.1　機器學習的類別 52
3.1.2　變量之間的關(guān)系 54
3.2　回歸 55
3.2.1　回歸的概念 55
3.2.2　線性回歸 57
3.2.3　邏輯回歸 66
3.3　聚類 71
3.3.1　聚類的概念 72
3.3.2　K均值聚類算法 74
3.3.3　層次聚類算法 75
3.4　相似度計算 75
3.5　小結(jié) 80
第4章　神經(jīng)網(wǎng)絡與深度學習
4.1　人工神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展歷史 81
4.2　神經(jīng)網(wǎng)絡的分類 85
4.2.1　生物神經(jīng)網(wǎng)絡 85
4.2.2　人工神經(jīng)網(wǎng)絡 86
4.3　淺層神經(jīng)網(wǎng)絡 88
4.3.1　多輸出感知機 88
4.3.2　多層神經(jīng)網(wǎng)絡 89
4.4　深度學習 97
4.4.1　深度學習模型 97
4.4.2　激活函數(shù) 99
4.4.3　深度學習的特點及發(fā)展 100
4.5　小結(jié) 101
第5章　圖像信息處理
5.1　人眼成像 102
5.2　圖像信息處理的基本概念 104
5.3　圖像采集及處理發(fā)展歷史 111
5.4　數(shù)字圖像處理 116
5.4.1　圖像的基本運算 116
5.4.2　圖像增強 120
5.4.3　圖像分割 125
5.4.4　圖像壓縮 126
5.5　數(shù)字圖像分析 127
5.6　視頻分析 131
5.6.1　視頻的概念 131
5.6.2　運動檢測 133
5.6.3　目標跟蹤 135
5.7　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡CNN 136
5.7.1　卷積 138
5.7.2　卷積層 141
5.7.3　池化層 144
5.7.4　AlexNet 147
5.8　小結(jié) 150
第6章 自然語言處理
6.1　自然語言處理的發(fā)展歷史 152
6.2　自然語言處理典型應用 155
6.3　自然語言處理基本技術(shù) 157
6.3.1　詞法分析 158
6.3.2　句法分析 162
6.3.3　語義分析 163
6.3.4　語用分析 164
6.4　自然語言特征提取 164
6.4.1　詞袋模型BOW 165
6.4.2　N-Gram模型 166
6.4.3　Word2Vec模型 168
6.4.4　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡RNN 174
6.5　小結(jié) 176
參考文獻

1. 零基礎玩轉(zhuǎn)國產(chǎn)大模型DeepSeek [徐永冰 張帥 編著]
2. 網(wǎng)絡工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項目管理師考試32小時通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測實訓 [洪曉江 達則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計算機基礎實訓指導 [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O計 [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導 [主編　劉志堅]
20. 高級辦公應用項目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項目實戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計算機網(wǎng)絡原理及應用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學生創(chuàng)業(yè)基礎 [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機 [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學生就業(yè)指導 [主編 王麗莉 董宴廷]
27. 系統(tǒng)架構(gòu)設計師章節(jié)習題與考點特訓 [主編 薛大龍 鄒月平]
28. 高校學生工作探索與實踐 [郭亮 著]
29. 大學生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報告 [主編 周棟良]