計算思維與人工智能基礎

目錄

計算思維與人工智能基礎理論篇

第1章計算思維與計算機系統基礎3

1.1計算機技術3

1.1.1計算機的發展3

1.1.2圖靈機模型4

1.1.3馮·諾依曼機6

1.1.4計算機的主要特點6

1.1.5計算機的分類7

1.1.6計算機的主要應用8

1.2計算思維9

1.2.1計算思維的概念9

1.2.2計算思維的本質9

1.2.3計算思維的特征10

1.2.4計算思維中的思維方式11

1.3信息在計算機內的表示13

1.3.1常用數制及數制轉換13

1.3.2數值信息的表示和處理18

1.3.3字符信息的表示和處理20

1.3.4多媒體信息的表示和處理24

1.4計算機系統基礎29

1.4.1計算機系統概述29

1.4.2計算機硬件系統31

1.4.3計算機軟件系統40

1.4.4計算機的基本工作原理50

基礎知識練習51

能力拓展與訓練52第2章人工智能基礎53

2.1認識人工智能53

2.1.1人工智能的概念53

2.1.2人工智能的判定——圖靈測試53

2.2人工智能的發展歷程54

2.3人工智能的主流研究學派55

2.4人工智能的三大核心要素57

2.5人工智能前沿技術的發展方向58

2.5.1人工智能前沿技術聚焦方向58

2.5.2人工智能的發展方向——AGI59

2.6人工智能的關鍵技術59

2.6.1機器學習60

2.6.2深度學習64

2.6.3機器視覺69

2.6.4自然語言處理71

2.6.5知識圖譜73

2.6.6語音處理77

2.6.7智能機器人79

2.7人工智能在各領域中的應用83

2.7.1智慧工業83

2.7.2智慧醫療86

2.7.3智慧交通88

2.7.4智慧農業91

2.7.5智慧商務93

2.8人工智能倫理96

2.8.1人工智能倫理的發展96

2.8.2發展人工智能對社會的利與弊97

2.8.3人工智能倫理的主要問題98

2.8.4人工智能倫理的典型案例98

2.8.5人工智能倫理規範與職業道德99

基礎知識練習100

能力拓展與訓練101第3章人工智能之算法思維102

3.1算法的概念102

3.1.1什麼是算法102

3.1.2算法的分類103

3.1.3算法的特征104

3.2算法的設計與分析104

3.2.1問題求解的步驟104

3.2.2數學建模105

3.2.3算法的描述106

3.2.4常用的算法設計策略109

3.2.5算法分析116

3.3算法的實現——程序設計語言119

3.3.1程序設計語言的分類119

3.3.2語言處理程序120

基礎知識練習121

能力拓展與訓練122第4章人工智能之程序思維124

4.1認識軟件、程序和程序設計124

4.2Python語言概述126

4.2.1Python語言的特點126

4.2.2Python環境搭建127

4.2.3Python的開發環境127

4.3Python語言基礎131

4.3.1標識符和關鍵字131

4.3.2程序的書寫規則132

4.3.3基本的輸入和輸出134

4.4Python的常用數據類型136

4.4.1常量、對象、變量和動態類型化137

4.4.2數字類型138

4.4.3數字類型的運算139

4.4.4布爾類型142

4.4.5字符串類型142

4.4.6字符串類型的運算143

4.5列表、元組、字典和集合144

4.5.1列表144

4.5.2元組148

4.5.3字典和集合148

4.6運算符和表達式149

4.6.1運算符149

4.6.2表達式151

4.7程序控制結構152

4.7.1順序結構152

4.7.2選擇結構153

4.7.3循環結構157

4.8函數與模塊163

4.8.1模塊的導入和使用164

4.8.2Python標準庫165

4.8.3Python第三方庫165

4.8.4自定義函數166

4.8.5變量的作用域169

4.9文件169

4.9.1文件的概念與類型169

4.9.2文件的打開和關閉170

4.9.3文件的讀寫171

基礎知識練習173

能力拓展與訓練176第5章人工智能之大模型技術應用177

5.1AI大模型技術177

5.1.1AI大模型技術概述177

5.1.2大模型與傳統機器學習模型的區別178

5.1.3AI大模型技術對社會的影響與發展趨勢178

5.1.4AI大模型的工作原理179

5.1.5我國AI大模型的分類180

5.2生成式人工智能概述182

5.2.1生成式人工智能的定義182

5.2.2AIGC的技術理論簡述183

5.2.3AIGC的主要特點184

5.2.4AIGC的發展歷程185

5.2.5AIGC的價值185

5.2.6AIGC面臨的挑戰與發展趨勢186

5.3常見的AIGC大模型187

5.3.1綜合型大語言模型187

5.3.2圖像生成大模型188

5.3.3代碼生成大模型189

5.3.4視頻生成大模型189

5.4AIGC的應用190

5.4.1寫作190

5.4.2生成圖表199

5.4.3制作演示文稿205

5.4.4生成圖像209

5.4.5生成視頻217

5.4.6編寫代碼222

5.4.7搭建AI智能體225

基礎知識練習229

能力拓展與訓練229第6章人工智能之分布式計算環境231

6.1互聯網231

6.1.1計算機網絡概述231

6.1.2局域網234

6.1.3互聯網236

6.2雲計算242

6.2.1雲計算的概念242

6.2.2雲計算的特征242

6.2.3雲計算的分類243

6.2.4雲計算的關鍵技術245

6.2.5雲計算的應用246

6.3大數據248

6.3.1大數據的概念248

6.3.2大數據的特征248

6.3.3大數據的核心技術249

6.3.4大數據應用250

6.4物聯網252

6.4.1物聯網的概念252

6.4.2物聯網的特征253

6.4.3物聯網的體系結構253

6.4.4物聯網的應用255

6.5區塊鏈258

6.5.1區塊鏈的概念258

6.5.2區塊鏈的特征259

6.5.3區塊鏈的核心技術260

6.5.4區塊鏈的應用263

基礎知識練習264

能力拓展與訓練265

實踐篇

第7章人工智能之Python編程實戰269

7.1Python編程基礎實戰269

一、 實驗目標269

二、 實驗內容269

7.2Python控制結構270

一、 實驗目標270

二、 實驗內容271

7.3Python函數和文件的使用272

一、 實驗目標272

二、 實驗內容272

7.4常用算法設計策略的Python實現274

一、 實驗目標274

二、 實驗內容274

7.5AI開放平臺的使用基礎276

一、 實驗目標276

二、 預備知識276

三、 實驗內容279

7.6在百度開放平臺使用Python編程調用API282

一、 實驗目標282

二、  實驗內容283

7.7在訊飛開放平臺使用Python編程調用API286

一、 實驗目標286

二、 預備知識286

三、 實驗內容287第8章AIGC應用實戰290

8.1寫作類AIGC工具的應用290

一、 實驗目標290

二、 應用案例分析290

三、 項目實戰293

8.2圖表類AIGC工具的應用293

一、 實驗目標293

二、 應用案例分析293

三、 項目實戰295

8.3演示文稿類AIGC工具的應用295

一、 實驗目標295

二、 應用案例分析295

三、 項目實戰297

8.4圖像類AIGC工具的應用298

一、 實驗目標298

二、 應用案例分析298

三、 項目實戰300

8.5視頻類AIGC工具的應用300

一、 實驗目標300

二、 應用案例分析300

三、 項目實戰302

8.6代碼類AIGC工具的應用302

一、 實驗目標302

二、 應用案例分析302

三、 項目實戰304

8.7AI智能體搭建305

一、 實驗目標305

二、 應用案例分析305

三、 項目實戰308參考文獻309