本書是多位長(zhǎng)期從事人工智能領(lǐng)域教學(xué)與研究的作者集體智慧的結(jié)晶。本書分為3篇,共7章,全面介紹了人工智能的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用拓展、素養(yǎng)與安全等知識(shí)。內(nèi)容包括認(rèn)識(shí)人工智能、人工智能的科學(xué)背景、人工智能的技術(shù)基礎(chǔ)、人工智能的行業(yè)應(yīng)用、人工智能的未來(lái)發(fā)展方向、人工智能素養(yǎng)和人工智能數(shù)據(jù)安全。 本書可作為普通高等學(xué)校開設(shè)的“人工智能導(dǎo)論”“人工智能通識(shí)”等通識(shí)課的教材,也可供對(duì)人工智能感興趣的廣大讀者學(xué)習(xí)、參考。
一、清華大學(xué)名師編寫,內(nèi)容普適,打破學(xué)科壁壘,適用于非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的廣大學(xué)生
? 清華大學(xué)電子工程系長(zhǎng)聘教授王生進(jìn)教授及團(tuán)隊(duì)精心編寫。教材采用“基礎(chǔ)理論篇—應(yīng)用拓展篇—素養(yǎng)與安全篇”三重遞進(jìn)主線,公式、算法非常少,語(yǔ)言通俗,適用于非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的廣大學(xué)生,內(nèi)容涵蓋機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、大模型實(shí)踐、多模態(tài)人工智能、代理型人工智能、量子人工智能、具身人工智能等。
二、中國(guó)工程院院士作序推薦,書中針對(duì)針對(duì)醫(yī)學(xué)類院校設(shè)置專業(yè)內(nèi)容
中國(guó)工程院院士、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、首都醫(yī)科大學(xué)校長(zhǎng)——吉訓(xùn)明院士作序推薦。書中針對(duì)針對(duì)醫(yī)學(xué)類院校設(shè)置專業(yè)內(nèi)容(AI+醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科、AI+醫(yī)療行業(yè)等內(nèi)容)。
三、聚焦素養(yǎng)與安全,回應(yīng)時(shí)代命題
? 分章介紹人工智能素養(yǎng)和人工智能數(shù)據(jù)安全,超越了傳統(tǒng)的偏重技術(shù)的人工智能通識(shí)教材,著力于培養(yǎng)能夠理解、駕馭技術(shù),而非被技術(shù)駕馭的全面發(fā)展的“AI+X”復(fù)合型人才。
四、數(shù)字資源集成,助力課程快速落地
? 配套多元數(shù)字教輔資源(資源還在不斷更新中),支持“線上+線下”混合式教學(xué)模式。
教學(xué)大綱 1份 課后習(xí)題答案 1份
電子教案 1份 拓展閱讀文件 多份
PPT課件 7份 精品慕課視頻 1套
人工智能通用教學(xué)案例庫(kù) 行業(yè)應(yīng)用、提示詞等10多個(gè)模塊
五、融入人工智能產(chǎn)學(xué)研合作的落地成果
?教材融入清華大學(xué)作者團(tuán)隊(duì)多年來(lái)在人工智能領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研合作的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目成果。
王生進(jìn)(第一主編)
清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授、博士生導(dǎo)師、工學(xué)博士。中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)視頻圖像與安全專業(yè)委員會(huì)主任。連續(xù)4年入選愛(ài)思唯爾“中國(guó)高被引學(xué)者”榜單。主持了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等多項(xiàng)國(guó)家縱向項(xiàng)目。研究成果獲得1次國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和3次省市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、具身智能研究。
李亞利(第二主編)
清華大學(xué)副研究員,工學(xué)博士,中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)視頻圖像與安全專業(yè)委員會(huì)成員。主持了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目等。曾獲吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、公安部科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、ICPR2018年最佳論文獎(jiǎng)、ECCV無(wú)人機(jī)目標(biāo)檢測(cè)挑戰(zhàn)賽獎(jiǎng)項(xiàng)等。長(zhǎng)期從事智能視覺(jué)識(shí)別與理解領(lǐng)域的研究。
上篇 基礎(chǔ)理論篇
第 1章 認(rèn)識(shí)人工智能 \\ 2
引導(dǎo)案例 \\ 3
1.1 人工智能的概念及范疇 \\ 3
1.2 人工智能發(fā)展史 \\ 5
1.2.1 早期發(fā)展階段 \\ 5
1.2.2 以深度學(xué)習(xí)為主流技術(shù)的階段 \\ 9
1.2.3 大模型興起階段 \\ 10
1.3 人工智能的特征與價(jià)值 \\ 14
1.3.1 人工智能的特征 \\ 14
1.3.2 人工智能的價(jià)值 \\ 15
課后習(xí)題 \\ 19
第 2章 人工智能的科學(xué)背景 \\ 21
引導(dǎo)案例 \\ 22
2.1 神經(jīng)科學(xué) \\ 22
2.1.1 神經(jīng)元學(xué)說(shuō) \\ 23
2.1.2 神經(jīng)可塑性 \\ 24
2.1.3 感覺(jué)和知覺(jué) \\ 26
2.1.4 注意機(jī)制 \\ 27
2.1.5 記憶機(jī)制 \\ 28
2.2 語(yǔ)言學(xué) \\ 31
2.2.1 喬姆斯基的語(yǔ)言學(xué)理論 \\ 31
2.2.2 言語(yǔ)分析理論 \\ 33
2.2.3 語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué) \\ 34
2.2.4 統(tǒng)計(jì)語(yǔ)言學(xué) \\ 34
2.2.5 計(jì)算語(yǔ)言學(xué) \\ 35
2.3 哲學(xué) \\ 36
2.3.1 人工智能的哲學(xué)背景 \\ 37
2.3.2 機(jī)器倫理學(xué) \\ 39
2.4 心理學(xué) \\ 40
2.4.1 認(rèn)知心理學(xué) \\ 40
2.4.2 情感智能 \\ 42
2.4.3 認(rèn)知模擬 \\ 43
課后習(xí)題 \\ 44
第3章 人工智能的技術(shù)基礎(chǔ) \\ 46
引導(dǎo)案例 \\ 47
3.1 機(jī)器學(xué)習(xí) \\ 47
3.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念 \\ 48
3.1.2 機(jī)器學(xué)習(xí)算法 \\ 52
3.2 深度學(xué)習(xí) \\ 55
3.2.1 感知機(jī) \\ 56
3.2.2 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) \\ 56
3.2.3 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化學(xué)習(xí) \\ 63
3.2.4 深度學(xué)習(xí)框架 \\ 63
3.3 大模型實(shí)踐 \\ 65
3.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 \\ 66
3.3.2 模型選擇與設(shè)計(jì) \\ 67
3.3.3 模型訓(xùn)練與優(yōu)化 \\ 67
3.3.4 模型評(píng)估與調(diào)試 \\ 69
3.3.5 模型部署與應(yīng)用 \\ 69
課后習(xí)題 \\ 70
中篇 應(yīng)用拓展篇
第4章 人工智能的行業(yè)應(yīng)用 \\ 73
引導(dǎo)案例 \\ 74
4.1 人工智能+工業(yè) \\ 74
4.1.1 人工智能+高端裝備制造 \\ 75
4.1.2 智能化工業(yè)質(zhì)檢 \\ 76
4.2 人工智能+經(jīng)濟(jì)金融 \\ 78
4.2.1 智能投顧 \\ 79
4.2.2 高頻量化交易 \\ 79
4.2.3 智能風(fēng)控 \\ 79
4.3 人工智能+醫(yī)療 \\ 80
4.3.1 醫(yī)學(xué)影像智能判讀 \\ 80
4.3.2 冠脈造影圖像分析 \\ 82
4.4 人工智能+交通 \\ 84
4.4.1 無(wú)人駕駛 \\ 84
4.4.2 智能交通系統(tǒng) \\ 94
4.5 人工智能+文化創(chuàng)作 \\ 102
4.5.1 AI+新聞寫作 \\ 103
4.5.2 AI+音樂(lè)創(chuàng)作 \\ 104
4.5.3 AI+影視創(chuàng)作 \\ 105
4.6 人工智能+公共安全 \\ 107
4.6.1 人臉識(shí)別 \\ 108
4.6.2 智能視頻分析 \\ 112
課后習(xí)題 \\ 114
第5章 人工智能的未來(lái)發(fā)展 \\ 116
引導(dǎo)案例 \\ 117
5.1 人工智能技術(shù)的發(fā)展方向 \\ 117
5.1.1 多模態(tài)人工智能 \\ 118
5.1.2 代理型人工智能 \\ 120
5.1.3 量子人工智能 \\ 123
5.1.4 具身人工智能 \\ 126
5.2 人工智能產(chǎn)品的發(fā)展方向 \\ 131
5.2.1 文化遺產(chǎn)保護(hù) \\ 131
5.2.2 醫(yī)療服務(wù)升級(jí) \\ 134
5.2.3 教育創(chuàng)新變革 \\ 135
5.2.4 工業(yè)智能制造 \\ 137
5.3 人工智能人才的培養(yǎng)方向 \\ 138
5.3.1 人工智能時(shí)代的人才需求與現(xiàn)狀 \\ 138
5.3.2 高層次人工智能人才的培養(yǎng)挑戰(zhàn) \\ 139
5.3.3 高層次人工智能人才的培養(yǎng)對(duì)策 \\ 140
5.4 人工智能暢想與挑戰(zhàn):通用人工智能 \\ 141
5.4.1 通用人工智能概述 \\ 142
5.4.2 通用人工智能的未來(lái) \\ 143
課后習(xí)題 \\ 143
下篇 素養(yǎng)與安全篇
第6章 人工智能素養(yǎng) \\ 146
引導(dǎo)案例 \\ 147
6.1 人工智能素養(yǎng)的內(nèi)涵與范疇 \\ 147
6.1.1 人工智能素養(yǎng)的內(nèi)涵 \\ 147
6.1.2 人工智能素養(yǎng)的范疇 \\ 148
6.2 人工智能素養(yǎng)與信息素養(yǎng)、數(shù)據(jù)素養(yǎng)的關(guān)系辨析 \\ 152
6.3 人工智能素養(yǎng)的層次框架 \\ 154
6.3.1 意識(shí)和理解AI \\ 154
6.3.2 應(yīng)用和分析AI \\ 155
6.3.3 評(píng)估和創(chuàng)造AI \\ 155
6.4 人工智能素養(yǎng)的評(píng)估框架 \\ 155
6.4.1 人工智能素養(yǎng)的四維評(píng)估框架 \\ 155
6.4.2 人工智能素養(yǎng)的三維評(píng)估框架 \\ 157
6.5 大學(xué)生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng) \\ 159
6.5.1 人工智能通識(shí)教育:素養(yǎng)養(yǎng)成的基石 \\ 160
6.5.2 “AI+X”輔修:促進(jìn)復(fù)合型人才培養(yǎng) \\ 160
6.5.3 微專業(yè):跨專業(yè)協(xié)同促進(jìn)“AI+X”人才培養(yǎng) \\ 161
課后習(xí)題 \\ 162
第7章 人工智能數(shù)據(jù)安全 \\ 164
引導(dǎo)案例 \\ 165
7.1 人工智能數(shù)據(jù)安全的挑戰(zhàn)和必要性 \\ 165
7.1.1 現(xiàn)實(shí)中的代表性案例 \\ 166
7.1.2 人工智能數(shù)據(jù)安全存在的挑戰(zhàn) \\ 167
7.1.3 增強(qiáng)人工智能數(shù)據(jù)安全的必要性 \\ 168
7.2 人工智能數(shù)據(jù)安全的維度 \\ 170
7.2.1 人工智能數(shù)據(jù)的隱私安全 \\ 170
7.2.2 人工智能數(shù)據(jù)的公平性 \\ 171
7.2.3 人工智能數(shù)據(jù)的可信性 \\ 172
7.3 人工智能數(shù)據(jù)安全的保障策略 \\ 173
7.3.1 對(duì)人工智能數(shù)據(jù)的監(jiān)管 \\ 173
7.3.2 對(duì)人工智能產(chǎn)品開發(fā)者的倫理培訓(xùn) \\ 173
7.4 人工智能研究和產(chǎn)品研發(fā)中使用的數(shù)據(jù)安全增強(qiáng)技術(shù) \\ 174
7.4.1 數(shù)據(jù)加密與脫敏技術(shù) \\ 174
7.4.2 聯(lián)邦學(xué)習(xí)和安全多方計(jì)算 \\ 175
7.4.3 數(shù)據(jù)公平性評(píng)估與去偏技術(shù) \\ 177
7.4.4 對(duì)抗樣本防御 \\ 177
7.4.5 虛假信息檢測(cè)技術(shù) \\ 180
7.4.6 數(shù)據(jù)水印技術(shù) \\ 181
課后習(xí)題 \\ 181