第 1章 計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維 1

1.1 計(jì)算與賦能 1

1.1.1 計(jì)算之路 1

1.1.2 計(jì)算之能 2

1.1.3 計(jì)算賦能 3

1.2 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī) 4

1.2.1 計(jì)算機(jī)的概念 4

1.2.2 計(jì)算機(jī)的歷史 5

1.2.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 6

1.2.4 計(jì)算機(jī)的分類 7

1.2.5 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 8

1.2.6 計(jì)算機(jī)的未來(lái) 8

1.2.7 我國(guó)的計(jì)算機(jī) 10

1.3 計(jì)算思維 11

1.3.1 計(jì)算思維的起源 11

1.3.2 計(jì)算思維的基本概述 12

1.3.3 計(jì)算思維的知識(shí)體系 13

1.3.4 計(jì)算思維的應(yīng)用 15

思考題 17

第 2章 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示 18

2.1 數(shù)據(jù)與信息 18

2.2 進(jìn)制及其轉(zhuǎn)換 19

2.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制的概念 19

2.2.2 計(jì)算機(jī)科學(xué)中常用的進(jìn)制 19

2.2.3 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)單位 20

2.2.4 不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 21

2.2.5 計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù) 22

2.3 二進(jìn)制運(yùn)算 22

2.3.1 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算 22

2.3.2 二進(jìn)制邏輯運(yùn)算 24

2.4 計(jì)算機(jī)中的編碼 25

2.4.1 數(shù)值編碼 25

2.4.2 字符編碼 27

2.4.3 音頻編碼 30

2.4.4 圖形圖像編碼 31

2.4.5 視頻編碼 33

思考題 34

第3章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及工作原理 35

3.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 35

3.2 單計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 35

3.2.1 圖靈機(jī)理論模型 35

3.2.2 馮·諾依曼計(jì)算機(jī) 36

3.2.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 37

3.3 多計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 43

3.3.1 并行計(jì)算系統(tǒng) 43

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算系統(tǒng) 44

3.4 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 44

3.4.1 計(jì)算機(jī)軟件 44

3.4.2 操作系統(tǒng) 45

3.5 計(jì)算機(jī)的工作原理 53

3.5.1 指令和程序 53

3.5.2 計(jì)算機(jī)工作過(guò)程 54

思考題 55

第4章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 56

4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 56

4.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義及發(fā)展 56

4.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與功能 58

4.1.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 59

4.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 61

4.1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 62

4.2 Internet基礎(chǔ) 63

4.2.1 Internet概述 63

4.2.2 Internet的基本概念 63

4.2.3 Internet的基本服務(wù) 66

4.3 網(wǎng)絡(luò)空間安全概述 69

4.3.1 網(wǎng)絡(luò)空間安全目標(biāo) 69

4.3.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管和法規(guī) 70

4.3.3 加強(qiáng)安全培訓(xùn) 70

4.4 網(wǎng)絡(luò)空間安全技術(shù) 71

4.4.1 常見(jiàn)安全威脅 71

4.4.2 密碼及密碼應(yīng)用 72

4.4.3 訪問(wèn)控制 73

4.4.4 防火墻與入侵檢測(cè)技術(shù) 73

4.4.5 物理安全 74

思考題 75

第5章 算法分析與設(shè)計(jì) 76

5.1 計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解 76

5.2 算法設(shè)計(jì)與描述 77

5.2.1 算法的基本概念及特點(diǎn) 77

5.2.2 算法描述方法 77

5.2.3 算法復(fù)雜度分析 79

5.2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念 79

5.2.5 常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 82

5.3 問(wèn)題求解的綜合應(yīng)用 82

思考題 86

第6章 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì) 87

6.1 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言 87

6.1.1計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展 87

6.1.2 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的分類 88

6.1.3 Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介 89

6.2 計(jì)算機(jī)程序 92

6.2.1 什么是程序 92

6.2.2 由問(wèn)題到程序 93

6.2.3 程序的基本控制結(jié)構(gòu) 95

6.2.4 程序設(shè)計(jì)方法 95

6.3 軟件工程 96

6.3.1 基本概念 96

6.3.2 軟件生命周期 97

思考題 99

第7章 數(shù)據(jù)庫(kù)管理與應(yīng)用 100

7.1 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí) 100

7.1.1 數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用 100

7.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念 101

7.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 101

7.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì) 103

7.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 104

7.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟 104

7.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)E-R模型 105

7.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型 106

7.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)常用的SQL語(yǔ)句 108

7.3 基于Python語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn) 109

7.3.1 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟 110

7.3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和表 110

7.3.3 對(duì)數(shù)據(jù)表的操作 111

思考題 112

第8章 人工智能概述 113

8.1 人工智能概念 113

8.2 人工智能發(fā)展 114

8.3 人工智能主要流派 115

8.3.1 符號(hào)主義 115

8.3.2 連接主義 116

8.3.3 行為主義 116

8.4 人工智能行業(yè)應(yīng)用 117

8.5 AI思維 119

8.5.1 AI思維的特點(diǎn) 119

8.5.2 AI思維與計(jì)算思維的比較及關(guān)系 120

8.5.3 AI思維的局限性 121

8.5.4 如何運(yùn)用好AI思維 122

8.6 人工智能倫理 123

8.6.1 人工智能倫理的基本概念 123

8.6.2 人工智能的倫理問(wèn)題 123

8.6.3 人工智能倫理的基本原則 124

8.6.4 解決人工智能倫理問(wèn)題的策略 125

思考題 126

第9章 人工智能技術(shù)生態(tài) 127

9.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)感知 127

9.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 127

9.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 128

9.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 129

9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例：智慧農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng) 132

9.2 云計(jì)算算力支持 134

9.2.1 云計(jì)算概念 134

9.2.2 云計(jì)算特征 135

9.2.3 云計(jì)算的服務(wù)模式 135

9.2.4 云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù) 136

9.2.5 云計(jì)算的應(yīng)用 137

9.3 大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 137

9.3.1 大數(shù)據(jù)的概念 137

9.3.2 大數(shù)據(jù)的特征 138

9.3.3 大數(shù)據(jù)的技術(shù) 139

9.3.4 大數(shù)據(jù)的應(yīng)用 141

9.3.5 大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例 141

9.4 區(qū)塊鏈安全保障 143

9.4.1 區(qū)塊鏈的概念 143

9.4.2 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu) 144

9.4.3 區(qū)塊鏈核心技術(shù) 145

9.4.4 區(qū)塊鏈面臨的挑戰(zhàn) 146

9.4.5 區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用 146

9.5 元宇宙應(yīng)用場(chǎng)景 147

9.5.1 元宇宙的概念 147

9.5.2 元宇宙的特征 148

9.5.3 元宇宙的架構(gòu) 148

9.5.4 元宇宙核心技術(shù) 149

9.5.5 元宇宙的應(yīng)用 149

9.5.6 元宇宙的發(fā)展前景與風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn) 150

9.6 AI驅(qū)動(dòng)的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng) 150

思考題 150

第 10章 人工智能核心技術(shù) 151

10.1 機(jī)器學(xué)習(xí) 151

10.1.1 監(jiān)督學(xué)習(xí) 152

10.1.2 無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí) 157

10.1.3 強(qiáng)化學(xué)習(xí) 158

10.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí) 159

10.2.1 從生物神經(jīng)元到感知機(jī) 159

10.2.2 深度學(xué)習(xí)革命 162

10.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 164

10.3.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)概述 164

10.3.2 視覺(jué)信息處理的關(guān)鍵技術(shù) 166

10.3.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用 173

10.4 自然語(yǔ)言處理 174

10.4.1 自然語(yǔ)言處理概述 174

10.4.2 自然語(yǔ)言處理的關(guān)鍵技術(shù) 177

10.4.2 自然語(yǔ)言處理的應(yīng)用 177

思考題 179

第 11章 大語(yǔ)言模型 180

11.1 大語(yǔ)言模型概述 180

11.1.1 定義 180

11.1.2 Transformer架構(gòu) 180

11.1.3 發(fā)展歷程 182

11.1.4 優(yōu)勢(shì)與局限性 183

11.1.5 大語(yǔ)言模型的應(yīng)用 184

11.2 大語(yǔ)言模型構(gòu)建過(guò)程 185

11.2.1 預(yù)訓(xùn)練 186

11.2.2 有監(jiān)督微調(diào) 187

11.2.3 獎(jiǎng)勵(lì)建模 188

11.2.4 強(qiáng)化學(xué)習(xí) 189

11.3 代表性大語(yǔ)言模型 189

11.3.1 ChatGPT 190

11.3.2 Claude 190

11.3.3 DeepSeek 191

11.3.4 文心一言 191

11.3.5 訊飛星火 192

11.3.6 通義千問(wèn) 192

11.3.7 Kimi 193

11.3.8 豆包 193

思考題 194

第 12章 AIGC及其應(yīng)用 195

12.1 AIGC概述 195

12.1.1 AIGC 的定義與特點(diǎn) 195

12.1.2 AIGC 的發(fā)展歷程 196

12.1.3 AIGC 的主要應(yīng)用領(lǐng)域 196

12.1.4 AIGC對(duì)職業(yè)發(fā)展的影響 197

12.2 提示詞 197

12.3 AIGC應(yīng)用技術(shù) 202

12.3.1 代碼生成 202

12.3.2 文本生成 205

12.3.3 圖像生成 209

12.3.4 音頻生成 211

12.3.5 視頻生成 214

思考題 215

第 13章 人工智能應(yīng)用案例智慧農(nóng)業(yè) 216

13.1 智慧農(nóng)業(yè)概述 216

13.2 智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù) 217

13.3 智慧農(nóng)業(yè)的典型應(yīng)用場(chǎng)景 218

13.4 智慧農(nóng)業(yè)實(shí)際案例 220

13.5 智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景 222

思考題 223

參考文獻(xiàn) 224