本书是高等职业教育人工智能与大数据专业群人才培养系列教材之一, 系统地介绍了人工智能的基本原理、 方法和应用技术, 比较全面地反映了人工智能领域当前的研究进展和发展方向。 全书共 9 章, 具体内容包括初识人工智能、 人工智能在各领域中的应用、 神机妙算、 认识分类、 类聚群分、 慧眼识物、 听懂声音、 理解文字、 人工智能的未来与展望。本书选取了大量案例, 均来源于实际开发项目; 注重理论与实际相结合, 体现 “教、 学、做一体化” 的思想, 注重培养读者的实操能力。
本书适合作为高等职业院校计算机及相关专业的教材, 也可作为人工智能与大数据的培训教材, 同时也适合作为计算机技术爱好者的参考书。

党的二十大报告指出 “推动战略性新兴产业融合集群发展, 构建新一代信息技术、人工智能、 生物技术、 新能源、 新材料、 高端装备、 绿色环保等一批新的增长引擎。”人工智能是计算机科学的重要分支, 是研究如何利用计算机来模拟人脑所从事的感知、推理、 学习、 思考、 规划等人类智能活动, 来解决需要用人类智能才能解决的问题, 以延伸人们智能的科学。 人工智能是新一轮科技革命和产业变革的核心内驱力, 也是形成新质生产力的重要引擎, 理解与掌握人工智能基础知识, 对提升技术技能型人才的信息技术素养、 科技创新素养具有重要作用。
人工智能在现代社会中扮演着日益重要的角色, 其作用涵盖了各个领域。 人工智能技术可以实现自动化和智能化的处理, 减轻人力资源的压力; 可以开发智能助手和机器人, 帮助人们完成日常任务, 提供个性化的服务和娱乐; 可以根据个体用户的需求和偏好, 提供个性化的推荐和定制化的服务; 可以处理和分析大量的数据等, 其作用越来越突出, 为人们的生活、 工作和学习带来了许多便利和创新。
本书主要讲述人工智能的基本概念及原理、 知识与知识表示、 机器推理、 机器学习、 深度学习等方面内容。 全书共 9 章, 包括初识人工智能、 人工智能在各领域中的应用、 神机妙算、 认识分类、 类聚群分、 慧眼识物、 听懂声音、 理解文字、 人工智能的未来与展望等内容。 为了便于读者理解, 在介绍关键技术的同时, 列举了一些应用实例,每章后附有习题。 本书内容由浅入深、 循序渐进、 条理清晰, 让读者在有限的时间内掌握人工智能的基本原理与应用技术, 提高对人工智能问题的求解能力。 本书具有如下特点:
1. 案例丰富

本书选取了大量案例, 均来源于实际开发项目, 注重理论与实际相结合, 体现“教、 学、 做一体化” 的思想, 方便读者快速上手, 注重培养读者的实操能力。

2. 教学资源丰富

本书配套了丰富的教学资源, 包括教学课件、 课后习题答案等, 读者可登录中国铁道出版社有限公司教育资源数字化平台 https: / / www. tdpress. com/ 51eds/ 免费获取相关资源。

3. 校企合作编写

本书由教学经验丰富的一线教师和企业合作编写, 校企融通, 提升学生的专业能力, 使学生的职业能力与企业的岗位需求无缝衔接。

本书由深圳鹏城技师学院章红燕、 胡兴铭任主编, 由深圳鹏城技师学院芦娅云、 四川工商学院邱敏、 中慧云启科技集团有限公司周亚雄任副主编。由于编者水平有限、 时间仓促, 书中难免存在疏漏和不足之处, 敬请读者批评指正。
编者
2023 年 6 月

第 1 章 初识人工智能 …………………… 1
1. 1 人工智能基本概念……………… 1
1. 2 人工智能发展简史 ……………… 5
1. 3 人工智能研究的领域 …………… 8
1. 4 人工智能与机器学习 …………… 10
1. 5 人工智能与深度学习 …………… 16
小结 ……………………………………… 18
习题 ……………………………………… 19
第 2 章 人工智能在各领域中的应用 … 20
2. 1 人工智能在医疗领域中的应用 … 20
2. 2 人工智能在交通领域中的应用 … 29
2. 3 人工智能在建筑行业中的应用 … 36
2. 4 人工智能在零售业中的应用 …… 41
2. 5 人工智能在农业中的应用 ……… 48
小结 ……………………………………… 52
习题 ……………………………………… 52
第 3 章 神机妙算 ……………………… 53
3. 1 回归任务概述 …………………… 53
3. 2 从房价预测中理解线性回归 …… 57
3. 3 窥探预测结果 …………………… 70
3. 4 让回归任务更准确 ……………… 74
小结 ……………………………………… 77
习题 ……………………………………… 77
第 4 章 认识分类 ……………………… 79
4. 1 分类任务概述 …………………… 79
4. 2 特征提取与特征表述 …………… 84
4. 3 分类器 …………………………… 89
4. 4 从鸢尾花分类中理解多类别分析 ……………………………… 92
4. 5 二分类 …………………………… 98
小结 …………………………………… 100
习题 …………………………………… 101
第 5 章 类聚群分 ……………………… 102
5. 1 聚类任务概述…………………… 102
5. 2 数据间的相似度度量 ………… 109
5. 3 K-means 案例流程分析………… 114
5. 4 评估聚类方案的优劣 ………… 116
小结 …………………………………… 119
习题 …………………………………… 120
第 6 章 慧眼识物 ……………………… 121
6. 1 计算机视觉概述……………… 121
6. 2 传统计算机视觉算法 ………… 126
6. 3 基于深度学习的图像识别 …… 130
6. 4 基于卷积神经网络的图像
分类 ……………………………… 133
小结 …………………………………… 143
习题 …………………………………… 143
第 7 章 听懂声音 ……………………… 144
7. 1 语音识别概述…………………… 144
7. 2 语音识别的基本原理………… 150
7. 3 语言识别的分类 ……………… 157
7. 4 语言识别方法…………………… 159

7. 5 用 HMM 实现连接语言识别的框架 ……………… 167
7. 6 使用 CNN 进行语音识别 ……… 168
小结 …………………………………… 171
习题 …………………………………… 172
第 8 章 理解文字 ……………………… 173
8. 1 自然语言处理概述 …………… 173
8. 2 自然语言处理的研究内容 …… 177
8. 3 NLP 系统的主要任务 ………… 181
8. 4 NLP 方法论之争 ……………… 185
8. 5 统计方法示例…………………… 186
8. 6 深度学习实现词向量表示 …… 186
8. 7 深度学习在 NLP 中的应用 …… 187
小结 …………………………………… 192
习题 …………………………………… 192
第 9 章 人工智能的未来与展望……… 193
9. 1 元宇宙与人工智能 …………… 193
9. 2 AI 应用现状和继续改变各行各业 …………… 201
9. 3 人工智能发展方向预测 ……… 205
小结 …………………………………… 210
习题 …………………………………… 211

章红燕，硕士研究生，曾在腾讯科技（深圳）有限公司担任过测试开发及前端开发相关的工作岗位。胡兴铭，高级讲师，硕士研究生。多次荣获学院优秀教师、优秀班主任等称号。发表学术论文8篇，获实用新型专利2项、软件著作权5项。指导学生参加2022年金砖国家职业技能大赛（决赛）人工智能计算机视觉赛项全国一等奖。

本书是一本校企合作的人工智能基础介绍教材，全书案例丰富，配套资源完善，适合作为高等职业院校相关课程的教材，也可供感兴趣者自学使用。