序*近的幾十年里，人工智能經(jīng)歷了蓬勃發(fā)展，取得了令人難以想象的成績。從智慧城市到智慧家居，從智能機器人到大語言模型，人工智能已經(jīng)在不知不覺間融入我們的社會，在方方面面開始幫助我們的日常生活，科幻電影中賽博朋克那般的人工智能場景似乎不再遙遠。然而，人工智能的入門卻并不容易。一方面，人工智能各種基礎(chǔ)的知識，如感知機、圖靈機、機器學習、梯度下降等專有名詞很容易嚇退對人工智能感興趣的新讀者。另一方面，飛速發(fā)展的人工智能計算在以極短的時間更新?lián)Q代，這導(dǎo)致很多人眼花繚亂，難以把握時代的主流技術(shù)。《人工智能導(dǎo)論及工程案例》是一部面向大學普通本科生及部分研究生的入門教材，旨在滿足他們對人工智能知識及實踐的學習需求。在基礎(chǔ)理論方面，為零基礎(chǔ)的讀者安排了人工智能的定義、發(fā)展史、研究內(nèi)容的介紹。此外，書中還介紹了人工智能在不同應(yīng)用場景中的導(dǎo)入情況，包括智慧城市、智慧交通、智慧家居等。通過這些案例，讀者可以直觀地了解人工智能如何在不同領(lǐng)域發(fā)揮作用，從而激發(fā)他們對人工智能的興趣和學習動力。在理論與技術(shù)結(jié)合部分，本書深入淺出地講解了知識工程、搜索算法、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學習、計算機視覺、自然語言處理和智能機器人等專業(yè)實踐內(nèi)容。這些內(nèi)容是人工智能領(lǐng)域的核心知識，也是學生們需要掌握的重點。計算機視覺和自然語言處理是人工智能中兩個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，通過對圖像處理技術(shù)和語言理解技術(shù)的介紹，讀者可以全面了解這些技術(shù)的基本原理和應(yīng)用場景，掌握相關(guān)的開發(fā)技能。本書的工程實踐部分是其一大亮點。通過具體的工程案例，作者展示了人工智能技術(shù)在實際中的應(yīng)用。例如，書中介紹了基于深度學習的道路病害檢測應(yīng)用、融入情緒指標的深度學習在量化投資模型中的應(yīng)用、魚類圖像深度學習分類的工程案例。每一個案例都詳細描述了實現(xiàn)過程，讀者可以按照書中的指導(dǎo)進行實踐操作，從而更好地理解和掌握這些技術(shù)。本書不僅展示了人工智能技術(shù)的實際應(yīng)用價值，還可幫助讀者培養(yǎng)動手能力和解決實際問題的能力。因此我將這本書推薦給學生們，希望學生們可以將理論知識應(yīng)用于實際項目中，提升自己在人工智能時代的綜合素質(zhì)和競爭力。 本書推薦人為張鵬，天津大學教授、博士生導(dǎo)師，十余年來致力于量子人工智能和量子語言建模的研究工作，并積極推動大語言模型的輕量化。前 言人工智能技術(shù)進入21世紀后，進入了蓬勃發(fā)展的階段，尤其是在模仿人腦進行邏輯推理及決策、模仿視覺進行圖像識別及決策、模仿人類語言進行語言識別及應(yīng)用等方面取得了突破性進展，以ChatGPT、文心一言等為代表的大模型正在滲透教學、科研、藝術(shù)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等方方面面。高校教學急需人工智能學科加持，在交叉領(lǐng)域深度融合，進一步促進不同專業(yè)智能化發(fā)展。黨的二十大報告指出，推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎。當前，人工智能日益成為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)，在制造、金融、教育、醫(yī)療和交通等領(lǐng)域的應(yīng)用場景不斷落地，極大改變了既有的生產(chǎn)生活方式。高校教育必須深度跟人工智能進行融合，提升各專業(yè)智能水平。本書采用由淺入深、層層遞進的內(nèi)容設(shè)計方式，有利于學生更加輕松地掌握相關(guān)內(nèi)容。同時在不同章節(jié)適度插入案例、圖片、表格、習題等內(nèi)容，在豐富表現(xiàn)方式，有利于學生更好地吸收知識的同時，方便了教學安排需要。此外，本書注重學生實踐能力培養(yǎng)要求，重點在人工智能算法、人工智能應(yīng)用、人工智能工程實踐方面進行了系統(tǒng)設(shè)計，有利于學生打好基礎(chǔ)，并具備工程實戰(zhàn)能力。本書第1章為緒論，主要介紹了人工智能的基礎(chǔ)知識、發(fā)展簡史、研究主要流派、研究主要內(nèi)容及領(lǐng)域，使學生對人工智能學科知識有一個整體概念。第2章為人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用，掌握和研究人工智能技術(shù)*終是為了解決不同領(lǐng)域的應(yīng)用問題，通過對智慧城市、智慧交通、智慧家居、智慧醫(yī)療、智慧農(nóng)業(yè)、智慧教育、智慧零售與客戶服務(wù)、智慧金融等應(yīng)用場景的介紹，讓學生進一步了解人工智能在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。第3章為知識工程，介紹了概念表示、知識表示、知識圖譜，通過講解知識圖譜的表達為搜索、推薦、問答、解釋與決策等應(yīng)用的學習提供基礎(chǔ)支撐。第4章為搜索算法，提供了搜索概述、盲目搜索、啟發(fā)式搜索等內(nèi)容，通過對深度、廣度優(yōu)先搜索的講解及配套算法代碼展示，帶領(lǐng)學生掌握算法學習及實踐技巧。第5章為機器學習，提供了機器學習概述、機器學習的類型、機器學習的算法等內(nèi)容，進一步帶領(lǐng)學生掌握人工智能學習及實踐技巧，讓學生能通過人工智能技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)模型，初步解決實際問題。第6章為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學習，提供了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Transformer注意力機制、深度學習工程知識，進一步提升學生掌握人工智能核心算法、核心模型的能力。第7章為計算機視覺，提供了計算機視覺的基礎(chǔ)、計算機視覺研究知識、計算機視覺系統(tǒng)等內(nèi)容，在人工智能視覺技術(shù)方向為學生提供了入門及實踐知識。第8章為自然語言處理，包括自然語言處理的概念、機器翻譯、智能問答、語音處理、自然語言處理的未來等內(nèi)容，在模仿人類語言功能方面，為學生提供了入門及實踐知識。第9章為智能機器人，提供了智能機器人基礎(chǔ)知識、國家發(fā)展需求、機器人的發(fā)展、人工智能在機器人上的應(yīng)用，為學生提供了類人機器人知識及實踐的相關(guān)內(nèi)容。第10章、第11章、第12章則結(jié)合作者在人工智能多年的工程實踐經(jīng)驗，在基于深度學習的路面病害檢測應(yīng)用、融入情緒指標的深度學習在量化投資模型中的應(yīng)用、魚類圖像深度學習分類案例中，穿插結(jié)合YOLO模型多特征融合網(wǎng)絡(luò)、VGG網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等講解實際工程問題的解決技巧和方法，有利學生增加工程實踐經(jīng)驗。本書的重點章節(jié)提供了習題，有利于讀者鞏固和運用知識，并提供配套的電子版答案；本書提供了示范性的免費教學短視頻，方便讀者更加容易地學習；本書為購買本教材的高校老師提供電子版教學大綱，有需求的老師請通過QQ群（490522589）找群主單獨獲取，此外，感興趣的讀者也可加入QQ群相互交流，也可直接與作者進行溝通咨詢。本書由王朕、劉瑜根據(jù)高校教學需要、工程實踐需要，進行聯(lián)合策劃，得到了全國范圍內(nèi)許多大學教師、IT屆同仁的關(guān)注和支持，在此一并感謝。本書的出版得到了華中科技大學出版社張玲老師的大力支持，特此感謝。另外，本書應(yīng)用了一些專著、教材、論文和網(wǎng)絡(luò)上的成果、素材、圖文或結(jié)論，受篇幅限制沒有在參考文獻中一一列出，在此一并向原作者表示衷心感謝。由于受時間等的約束，書中避免不了存在一些瑕疵，請讀者朋友們多提寶貴意見，作者尤為感謝！所提問題，可以在QQ群里反饋。