大學計算機與人工智能基礎

第1章 計算機系統基礎 001
1.1 計算機概述 001
1.1.1 計算機的發展簡史 001
1.1.2 計算機的特點 004
1.1.3 計算機的類型 005
1.1.4 計算機的主要性能指標 006
1.2 計算機系統的基本構成 006
1.2.1 馮·諾依曼計算機的簡介 006
1.2.2 現代計算機系統的構成 008
1.2.3 計算機軟件系統 009
1.2.4 計算機硬件系統 011
1.2.5 計算機系統的工作原理 018
1.3 數制及不同進制數之間的轉換 019
1.3.1 進位計數制 019
1.3.2 不同進制數之間的互相轉換 020
1.3.3 二進制數的算術運算 022
1.4 計算機信息處理 023
1.4.1 數值信息的表示 023
1.4.2 非數值信息的編碼 025
1.5 本章小結 027
課後習題 027
第2章 操作系統與辦公軟件Office 029
2.1 操作系統 029
2.1.1 操作系統的功能 029
2.1.2 操作系統的基本特征 030
2.2 Windows 10的基本操作 031
2.2.1 文件和文件夾操作 031
2.2.2 “Windows設置”窗口操作 034
2.3 Word 2016文檔的基本操作與排版 037
2.3.1 查找與替換 037
2.3.2 字體格式化 038
2.3.3 段落格式化 040
2.3.4 樣式 042
2.3.5 創建目錄 043
2.3.6 邊框和底紋 043
2.3.7 分欄設置 044
2.3.8 格式刷的使用 045
2.4 表格 045
2.4.1 插入表格 045
2.4.2 編輯表格 046
2.5 圖片圖形的編輯與處理 050
2.5.1 插入圖片 050
2.5.2 插入文本框 051
2.5.3 插入藝術字 051
2.5.4 插入自選圖形 052
2.5.5 插入SmartArt圖形 052
2.5.6 插入公式 053
2.6 頁面設置與文檔打印 054
2.6.1 分節符和分頁符 054
2.6.2 頁面設置 054
2.6.3 頁眉頁腳 055
2.6.4 打印文檔 056
2.7 Excel 2016電子表格的基本操作 056
2.7.1 輸入數據 056
2.7.2 選中單元格 057
2.7.3 編輯與清除單元格數據 058
2.7.4 插入與刪除行列 058
2.7.5 合並與取消合並單元格 058
2.7.6 自動填充 059
2.7.7 單元格格式設置 059
2.7.8 條件格式設置 060
2.8 公式和函數的使用 061
2.8.1 公式 061
2.8.2 函數 064
2.9 數據庫功能 066
2.9.1 數據排序 066
2.9.2 數據篩選 066
2.9.3 分類匯總 068
2.10 圖表和數據透視表 070
2.10.1 創建圖表 070
2.10.2 更改圖表類型和數據源 071
2.10.3 在圖表中添加標題 072
2.10.4 創建與刪除數據透視圖 072
2.11 PowerPoint 2016演示文稿的基本操作 073
2.11.1 幻燈片的基本操作 073
2.11.2 插入對象 075
2.11.3 演示文稿的外觀設置 078
2.12 幻燈片切換與動畫效果設置 081
2.12.1 幻燈片切換 081
2.12.2 幻燈片動畫效果 082
2.13 幻燈片放映與演示文稿輸出 085
2.13.1 幻燈片放映 086
2.13.2 演示文稿的輸出 087
2.14 本章小結 089
課後習題 090
第3章 計算機網絡基礎與信息安全 092
3.1 計算機網絡基礎 092
3.1.1 計算機網絡概述 092
3.1.2 常用的網絡協議 097
3.1.3 網絡的應用 102
3.2 信息安全與網絡安全 104
3.2.1 信息安全的基本概念和特征 104
3.2.2 信息安全的實現 105
3.2.3 網絡安全的基本概念和特征 107
3.2.4 網絡安全措施 108
3.3 本章小結 109
課後習題 109
第4章 AI概覽：AI的宏觀圖景 112
4.1 祛魅AI：到底什麼是AI 112
4.1.1 智能與AI：人類智能與機器智能 112
4.1.2 AI的核心內涵與本質特征 114
4.1.3 不同視角下的AI定義與邊界 115
本節小結 116
4.2 穿越周期：AI的發展歷程與關鍵節點 116
4.2.1 萌芽與符號主義時代（20世紀50—70年代） 117
4.2.2 起伏與專家系統時代（20世紀80年代—21世紀初） 118
4.2.3 爆發與大模型時代（21世紀初至今） 120
本節小結 121
4.3 AI的四大支柱：知識、數據、算法、算力 122
4.3.1 AI的四大核心要素 123
4.3.2 要素如何協同支撐AI系統 127
本節小結 129
4.4 AI的三大學派、研究範疇與典型應用 131
4.4.1 符號主義、連接主義、行為主義 131
4.4.2 AI研究範疇與今天的主流方向 134
4.4.3 面向全校師生的典型應用場景 135
本節小結 139
4.5 本章小結、案例分析 140
4.5.1 本章小結 140
4.5.2 案例分析 140
課後習題 141
第5章 AI學習機制 143
5.1 機器學習的基礎理論與核心思想 143
5.1.1 機器學習的定義與本質 143
5.1.2 機器學習的核心流程與關鍵評估指標 147
5.2 機器學習的分類與常見算法 150
5.2.1 監督學習、無監督學習、強化學習及應用場景 150
5.2.2 常見的機器學習算法 154
5.3 深度學習 160
5.3.1 卷積神經網絡、循環神經網絡 160
5.3.2 深度學習對計算機視覺、語音處理的賦能 163
5.4 本章小結 167
課後習題 167
第6章 AI的核心技術與應用 169
6.1 感知智能技術 169
6.1.1 感知智能的基本概念 169
6.1.2 計算機視覺與圖像理解 171
6.1.3 語音識別與語音交互 172
6.1.4 多模態感知與融合 174
6.2 機器學習與深度學習的基礎 175
6.2.1 機器學習的基本思想 176
6.2.2 監督學習、無監督學習與強化學習 177
6.2.3 神經網絡與深度學習 179
6.2.4 模型訓練、評估與泛化能力 181
6.3 自然語言處理與大語言模型 182
6.3.1 自然語言處理的基本任務 183
6.3.2 從語言模型到大語言模型 184
6.3.3 大語言模型的能力邊界 185
6.3.4 提示詞與人機協作 187
6.4 知識表示、知識圖譜與認知智能 188
6.4.1 知識表示的基本概念 189
6.4.2 知識圖譜的結構與作用 190
6.4.3 推理、問答與輔助決策 192
6.4.4 知識圖譜與大語言模型結合 193
6.5 生成式AI技術 194
6.5.1 生成式AI的基本概念 195
6.5.2 文本生成與智能寫作 196
6.5.3 圖像、音頻與視頻生成 197
6.5.4 生成式AI的風險與規範使用 199
6.6 智能體與智能系統 200
6.6.1 智能體的基本概念 201
6.6.2 智能體的基本結構 202
6.6.3 智能體與大語言模型結合 203
6.6.4 智能機器人與現實世界交互 205
6.7 本章小結、案例分析與思考題 206
6.7.1 本章知識結構的總結 206
6.7.2 綜合案例：從智能問答到智能助教 207
6.7.3 實踐活動：體驗一種AI工具 208
6.7.4 思考題與討論題 209
課後習題 209
第7章 跨領域融合應用與未來展望 211
7.1 AI在自主智能系統中應用 211
7.1.1 自主智能系統 211
7.1.2 無人駕駛汽車 214
7.1.3 無人機集群 216
7.1.4 具身智能機器人 218
7.2 行業賦能：計算機與AI的融合實踐 221
7.2.1 AI在制造業中的應用 221
7.2.2 AI在農業中的應用 224
7.2.3 AI在醫療健康中的應用 226
7.3 技術融合趨勢：AI與物聯網、大數據、雲計算的協同發展 231
7.3.1 物聯網、大數據、雲計算的基本內涵 232
7.3.2 協同機制：構建數字經濟的“生命體” 232
7.3.3 範式演進：從“萬物互聯”邁向“萬物智聯” 234
7.3.4 未來展望：生態共建與挑戰應對 234
7.4 本章小結 235
課後習題 236
第8章 安全、倫理與社會責任 237
8.1 AI與計算機系統的安全與隱私 237
8.1.1 模型攻擊、數據泄露、系統漏洞及防護措施 237
8.1.2 個人信息保護與數據合規要求 240
8.2 倫理與法律困境探討 242
8.2.1 算法公平性、偏見與歧視問題 242
8.2.2 相關法律法規的現狀與完善方向 243
8.3 培養AI與計算機時代的社會責任感 245
8.3.1 AI與計算機時代社會責任感的核心內涵 245
8.3.2 培養社會責任感的核心路徑 246
8.4 典型案例深度復盤與思考 248
8.4.1 案例一：Grok圖像生成功能濫用事件 248
8.4.2 案例二：特斯拉Autopilot致死案 248
8.5 本章小結 249
課後習題 250