人工智能導論

本書參照《國家新一代人工智能標準體系建設指南》，全面系統地闡述人工智能理論和技術體系的基本框架，並體現了人工智能的**進展。 全書共13章，第1章介紹人工智能的基本概念、發展簡史，並著重介紹人工智能的主要研究內容與各種應用，以開闊讀者的視野，引導讀者進入人工智能各個研究領域；第2～6章闡述人工智能的基本原理和技術基礎，重點論述知識圖譜、自然語言處理、智能語音、電腦視覺、機器學習和神經網絡等關鍵通用技術，為後續章節介紹行業應用做知識儲備和技術鋪墊；第7～12章介紹人工智能目前在行業中的應用，包括智能交通、智能商務、智能司法、智能教育、智能醫療、其他行業智能應用等6個模塊，讀者可根據專業需要選擇其中幾個行業應用案例進行重點學習，感受人工智能技術與行業的融合；第13章介紹當前人工智能研究存在的熱點問題和倫理爭議。 本書強調人工智能知識的基礎性、科普性、綜合性、趣味性和可讀性，使學生掌握人工智能的主要思想和應用人工智能技術解決專業領域問題的基本思路，拓寬科學視野，緊追科技前沿，培養創新精神。 本書可作為普通高校各專業人工智能通識課程教材，也可作為從事自然科學、社會科學以及人工智能交叉學科研究的科研人員、學者及愛好者的參考用書。

馬月坤，現任華北理工大學人工智能學院副院長，教授，女，44歲，碩士生導師，河北省“三三三人才工程”三層次人選，唐山市市管優秀專家。
專業方向為人工智能、知識工程。系統講授Web應用開發、企業級應用開發.NET高級開發技術、數據結構、數據庫等課程；第一作者出版計算機專業教材3部；作為負責人主持省市級科研項目8項，獲得河北省科技進步獎4項。

第1章人工智能概述1
1.1人工智能的定義1
1.2人工智能發展的三次浪潮2
1.3人工智能的三個級別4
1.4人工智能經典問題5
習題16

第2章支撐技術7
2.1大數據8
2.1.1大數據的概念和內涵8
2.1.2大數據的體系構架9
2.2物聯網13
2.2.1物聯網的概念和內涵13
2.2.2物聯網的體系結構14
2.2.3物聯網的應用14
2.3雲計算15
2.3.1雲計算的概念和內涵15
2.3.2雲計算的體系結構16
2.4邊緣計算17
2.4.1邊緣計算的概念和內涵17
2.4.2邊緣計算的體系結構18
2.5智能傳感器19
2.5.1智能傳感器的概念和內涵19
2.5.2智能傳感器的基本特徵20
2.5.3智能傳感器的應用20
2.6數據存儲及傳輸設備20
2.6.1數據存儲設備20
2.6.2數據傳輸設備21
習題222

第3章基礎軟硬件ping台23
3.1智能芯片23
3.1.1智能芯片的定義23
3.1.2智能芯片的分類24
3.1.3智能芯片的組成26
3.1.4智能芯片的特徵26
3.1.5智能芯片的應用模式27
3.1.6智能芯片的發展現狀28
3.1.7智能芯片的未來發展趨勢29
3.2人工智能係統軟件30
3.2.1人工智能係統軟件的特徵30
3.2.2人工智能係統軟件的功能構成32
3.3人工智能開發框架33
3.3.1開發框架的作用33
3.3.2人工智能開發框架的核心特徵34
3.3.3典型的人工智能開發框架34
習題336

第4章關鍵通用技術37
4.1機器學習37
4.1.1機器學習的定義37
4.1.2為什麼提出機器學習38
4.1.3機器學習的分類39
4.1.4機器學習的實現過程40
4.1.5機器學習的常用算法41
4.2人工神經網絡與深度學習46
4.2.1人工神經網絡基本概念及改進47
4.2.2人工神經網絡基本結構51
4.2.3卷積神經網絡53
4.2.4深度學習61
4.2.5人工神經網絡的未來62
4.3知識圖譜62
4.3.1知識圖譜的提出與定義63
4.3.2知識表示65
4.3.3知識圖譜的構建流程70
4.3.4知識圖譜的應用服務73
4.4類腦智能計算76
4.4.1類腦計算的內涵76
4.4.2類腦計算研究的三個領域78
4.4.3未來與展望80
4.5量子智能計算81
4.5.1量子計算概述82
4.5.2人工智能攜手量子計算84
4.5.3量子計算機86
4.5.4即將到來的量子計算世界88
4.6模式識別88
4.6.1概述89
4.6.2模式識別的主要方法89
4.6.3模式識別的應用90
習題493

第5章關鍵領域技術94
5.1自然語言處理94
5.1.1歷史及面臨的挑戰94
5.1.2自然語言處理的一般處理流程96
5.1.3自然語言處理的主要研究方向98
5.1.4小結102
5.2智能語音103
5.2.1語音識別104
5.2.2語音合成106
5.2.3智能語音的技術邊界109
5.2.4小結110
5.3計算機視覺110
5.3.1概述110
5.3.2計算機視覺的5大技術111
5.3.3小結118
5.4生物特徵識別119
5.4.1概述119
5.4.2生物特徵識別系統119
5.4.3生物特徵識別模態119
5.4.4小結121
5.5虛擬現實和增強現實122
5.5.1虛擬現實和增強現實的定義122
5.5.2虛擬現實和增強現實的聯繫與區別124
5.5.3虛擬現實和增強現實的實現原理125
5.5.4虛擬現實和增強現實的應用129
5.5.5小結130
5.6人機交互131
5.6.1人機交互技術概述131
5.6.2人機交互的研究內容131
5.6.3人機交互的三次發展浪潮133
5.6.4人機交互技術應用案例134
5.6.5人機交互的未來139
習題5139

第6章產品與服務140
6.1智能機器人140
6.1.1機器人智能化141
6.1.2定位與地圖構建143
6.1.3對抗競技智能機器人 147
6.2智能運載工具149
6.2.1自動駕駛汽車149
6.2.2無人機149
6.2.3無人船150
6.3智能服務151
6.4智能終端152
6.4.1智能消費電子產品153
6.4.2智能行業應用終端153
習題6155

第7章智能交通156
7.1智能交通概述157
7.1.1智能交通的發展歷程157
7.1.2智能交通系統的體系架構157
7.2無人駕駛汽車——智能網聯汽車的終#極目標159
7.2.1智能網聯汽車的層次結構159
7.2.2智能網聯汽車的技術分級160
7.2.3無人駕駛汽車的工作原理161
7.2.4無人駕駛汽車的發展歷程與前景163
7.2.5無人駕駛汽車的關鍵技術164
7.2.6基於支持向量機的車輛識別技術169
7.3人工智能技術在智能交通領域的落地應用173
7.3.1車牌識別173
7.3.2車輛檢索174
7.3.3交通大數據174
7.3.4智能交通信號系統175
習題7176

第8章智能商務177
8.1人工智能商務概述177
8.1.1智能商務的概念和內涵178
8.1.2新型消費模式下的顧客需求179
8.1.3智能商務的體系架構180
8.1.4智能商務的價值和意義181
8.2AI 電子商務182
8.2.1用戶畫像: 精準分析用戶需求182
8.2.2智能搜索: 簡化用戶操作流程184
8.2.3智能#: 提升產品銷售渠道185
8.2.4智能營銷: 提升商家運營效率186
8.2.5智能客戶機器人: 提供極#致購物體驗186
8.2.6動態定價: 提升商家產品收益187
8.3AI 實體零售188
8.3.1無人零售: 減少人力成本，提升用戶體驗188
8.3.2智能試衣: 增強現實，人機交互189
8.3.3智慧物流: 優化流程生態供應189
習題8190

第9章智能司法191
9.1智能司法概述192
9.1.1智能司法的發展歷程192
9.1.2智能司法應用的內容192
9.1.3智能司法發揮的價值194
9.2人工智能在法院工作中的應用195
9.2.1電子卷宗隨案同步生成196
9.2.2智能庭審語音識別198
9.2.3類案推送201
9.3人工智能與法律204
9.3.1法律諮詢204
9.3.2律師#206
習題9207

第10章智能教育209
10.1智能教育概述209
10.1.1智能教育發展209
10.1.2智能教育應用場景209
10.2智能化導學課堂210
10.2.1VR虛擬課堂211
10.2.2AR實訓課堂212
10.2.3核心技術213
10.3智能教育的其他應用217
10.3.1文本答案自動評價217
10.3.2學習分析217
10.3.3高校智慧校園管理218
習題10219

第11章智能醫療220
11.1智能醫療概述220
11.2智能醫療的發展歷程222
11.2.1國外人工智能醫療發展史222
11.2.2國內人工智能醫療發展史222
11.3智能醫療的應用223
11.3.1疫情防控階段223
11.3.2病情診斷階段226
11.3.3患者治療階段228
11.3.4患者康復階段232
習題11234

第12章其他行業智能應用235
12.1智能製造236
12.1.1智能加工生產線236
12.1.2預測性維護238
12.2智能農業240
12.2.1智能種植240
12.2.2智能禽畜養殖242
12.3智能能源243
12.3.1智能電網243
12.3.2智能煤礦244
12.4智能家居245
12.4.1家居語音助手245
12.4.2掃地機器人246
12.5智能環保247
12.5.1智能垃圾分類247
12.5.2精準治霾248
12.6智能物流249
習題12251

第13章安全與倫理252
13.1人工智能安全252
13.1.1人工智能網絡空間安全253
13.1.2人工智能人類社會安全256
13.1.3人工智能國家安全257
13.2人工智能倫理問題258
13.2.1行為規則258
13.2.2人權倫理258
13.2.3主體地位問題259
13.2.4責任倫理問題260
13.3人工智能安全常用防禦措施260
13.3.1加強人工智能安全的研究和管控260
13.3.2限定人工智能技術的應用範圍261
13.3.3加強人工智能倫理道德研究261
13.3.4人工智能安全評估和管理262
13.3.5小結262
習題13263

附錄(在線版)264
附錄A人工智能標準體系結構264
附錄B本書學習思維導圖264
附錄C術語表264
參考文獻(在線版)265