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计算思维与人工智能应用


作者:
主编 张书钦 夏敏捷 副主编 许进忠 张慎武 王琳 刘姝 张睿萍
定价:
55.00 元
版面字数:
480.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
364
最新
印次时间:
2026年2月
ISBN:
978-7-04-066701-1
物料号:
66701-00
出版时间:
2026年2月
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机基础课程
三级分类:
大学计算机基础

本书系统介绍了计算思维与人工智能基础知识及应用,旨在帮助读者深入理解计算思维的本质,掌握人工智能的核心技术,并探索其在实际应用中的广阔前景。

本书先介绍计算和计算思维的基本概念、特点和作用,帮助读者建立起对计算思维的正确认识和初步理解;接着介绍人工智能编程的基础知识、数据处理与可视化技术,为人工智能应用打下基础,然后介绍人工智能技术及其应用,帮助读者理解机器学习、深度学习、图像智能分析、文本智能分析、智能语音处理及AIGC(生成式人工智能)等技术和理论;最后介绍人工智能前沿方向与人工智能伦理。

本书理论讲解通俗易懂、避免使用大量的公式。为了降低学习门槛,还采用Python第三方库进行实践。

本书可作为高等学校非计算机类专业人工智能通识课程的教材,也可以作为人工智能爱好者的入门教材。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 计算与人工智能
        • 1.1 人工智能概述
          • 1.1.1 人工智能发展历史
            • 1.1.2 人工智能三要素
              • 1.1.3 人工智能相关研究
                • 1.1.4 人工智能应用领域
                  • 1.1.5 人工智能发展趋势
                  • 1.2 计算基础
                    • 1.2.1 人工智能与计算
                      • 1.2.2 计算的概念
                        • 1.2.3 可计算问题与图灵机
                          • 1.2.4 计算与计算机
                            • 1.2.5 现代计算体系与算力
                            • 习题
                            • 第2章 计算机与计算思维
                              • 2.1 计算机系统
                                • 2.1.1 计算机系统的组成
                                  • 2.1.2 计算机系统的层次结构
                                    • 2.1.3 计算机的基本工作原理
                                    • 2.2 二进制与信息编码
                                      • 2.1.2 计算机系统的层次结构
                                        • 2.1.3 计算机的基本工作原理
                                        • 2.2 二进制与信息编码
                                          • 2.2.1 计算机中的二进制数制与运算
                                            • 2.2.2 字符信息的编码
                                              • 2.2.3 汉字信息的编码
                                                • 2.2.4 多媒体信息的编码
                                                • 2.3 计算思维的定义
                                                  • 2.3.1 三类思维模式
                                                    • 2.3.2 计算思维的定义
                                                      • 2.3.3 计算思维的特性
                                                      • 2.4 计算思维的本质
                                                        • 2.4.1 抽象
                                                          • 2.4.2 自动化
                                                          • 2.5 生活中的计算思维
                                                            • 2.5.1 二进制思维——1000个苹果分10箱
                                                              • 2.5.2 智能推荐系统
                                                              • 习题
                                                              • 第3章 人工智能编程基础
                                                                • 3.1 Python语言概述
                                                                  • 3.1.1 Python语言简介
                                                                    • 3.1.2 Python编程环境搭建
                                                                    • 3.2 Python语法基础
                                                                      • 3.2.1 变量
                                                                        • 3.2.2 基本数据类型
                                                                          • 3.2.3 运算符与表达式
                                                                          • 3.3 序列数据结构
                                                                            • 3.3.1 列表
                                                                              • 3.3.2 元组
                                                                                • 3.3.3 字典
                                                                                  • 3.3.4 集合
                                                                                  • 3.4 程序控制结构
                                                                                    • 3.4.1 选择结构
                                                                                      • 3.4.2 循环结构
                                                                                      • 3.5 函数与模块
                                                                                        • 3.5.1 函数
                                                                                          • 3.5.2 模块
                                                                                          • 3.6 类和对象
                                                                                            • 3.6.1 类的定义和对象的创建
                                                                                              • 3.6.2 构造函数
                                                                                                • 3.6.3 实例属性和类属性
                                                                                                  • 3.6.4 私有成员与公有成员
                                                                                                    • 3.6.5 类的继承
                                                                                                    • 3.7 第三方工具包
                                                                                                      • 3.7.1 NumPy
                                                                                                        • 3.7.2 Pandas
                                                                                                          • 3.7.3 scikit-learn机器学习库
                                                                                                          • 习题
                                                                                                          • 第4章 数据处理与可视化
                                                                                                            • 4.1 数据处理基础
                                                                                                              • 4.1.1 数据类型
                                                                                                                • 4.1.2 数据存储
                                                                                                                  • 4.1.3 数据处理操作
                                                                                                                  • 4.2 数据分析处理流程
                                                                                                                    • 4.2.1 数据处理的步骤
                                                                                                                      • 4.2.2 数据处理的工具与技术
                                                                                                                      • 4.3 数据采集
                                                                                                                        • 4.3.1 数据采集方法
                                                                                                                          • 4.3.2 数据采集工具
                                                                                                                          • 4.4 数据预处理
                                                                                                                            • 4.4.1 数据清洗
                                                                                                                              • 4.4.2 数据转换
                                                                                                                              • 4.5 数据可视化
                                                                                                                                • 4.5.1 数据可视化目的
                                                                                                                                  • 4.5.2 数据可视化应用场景
                                                                                                                                    • 4.5.3 常见可视化图表类型
                                                                                                                                    • 4.6 电影推荐系统数据分析
                                                                                                                                      • 4.6.1 项目背景、意义及步骤
                                                                                                                                        • 4.6.2 电影推荐系统数据采集
                                                                                                                                          • 4.6.3 电影推荐系统数据预处理
                                                                                                                                            • 4.6.4 电影推荐系统探索性数据分析
                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                            • 第5章 机器学习
                                                                                                                                              • 5.1 机器学习的概念
                                                                                                                                                • 5.2 机器学习的分类
                                                                                                                                                  • 5.2.1 监督学习
                                                                                                                                                    • 5.2.2 无监督学习
                                                                                                                                                      • 5.2.3 半监督学习
                                                                                                                                                        • 5.2.4 强化学习
                                                                                                                                                        • 5.3 机器学习的整体流程
                                                                                                                                                          • 5.4 回归
                                                                                                                                                            • 5.4.1 线性回归
                                                                                                                                                              • 5.4.2 损失函数与最小二乘法
                                                                                                                                                                • 5.4.3 线性回归案例分析
                                                                                                                                                                • 5.5 分类
                                                                                                                                                                  • 5.5.1 Logistic回归分类器
                                                                                                                                                                    • 5.5.2 朴素贝叶斯分类器
                                                                                                                                                                      • 5.5.3 决策树
                                                                                                                                                                        • 5.5.4 KNN分类算法
                                                                                                                                                                        • 5.6 聚类
                                                                                                                                                                          • 5.6.1 K-means
                                                                                                                                                                            • 5.6.2 PCA主成分分析
                                                                                                                                                                            • 5.7 生物神经元和人工神经网络
                                                                                                                                                                              • 5.7.1 生物神经元
                                                                                                                                                                                • 5.7.2 人工神经网络
                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                • 第6章 图像智能分析
                                                                                                                                                                                  • 6.1 视觉感知与图像
                                                                                                                                                                                    • 6.1.1 视觉感知
                                                                                                                                                                                      • 6.1.2 数字图像
                                                                                                                                                                                      • 6.2 图像的表示和存储
                                                                                                                                                                                        • 6.2.1 二值图像
                                                                                                                                                                                          • 6.2.2 灰度图像
                                                                                                                                                                                            • 6.2.3 彩色图像
                                                                                                                                                                                            • 6.3 深度学习之卷积神经网络
                                                                                                                                                                                              • 6.3.1 为什么使用卷积神经网络
                                                                                                                                                                                                • 6.3.2 卷积神经网络概述
                                                                                                                                                                                                  • 6.3.3 卷积神经网络的基本结构
                                                                                                                                                                                                    • 6.3.4 卷积神经网络的工作原理
                                                                                                                                                                                                      • 6.3.5 常用CNN网络结构
                                                                                                                                                                                                      • 6.4 图像分类
                                                                                                                                                                                                        • 6.4.1 什么是图像分类
                                                                                                                                                                                                          • 6.4.2 图像分类发展历程
                                                                                                                                                                                                            • 6.4.3 常用数据集介绍
                                                                                                                                                                                                              • 6.4.4 基于AlexNet模型的手写数字图像分类案例
                                                                                                                                                                                                              • 6.5 目标检测
                                                                                                                                                                                                                • 6.5.1 什么是目标检测
                                                                                                                                                                                                                  • 6.5.2 目标检测分类方法
                                                                                                                                                                                                                    • 6.5.3 目标检测算法的工作流程
                                                                                                                                                                                                                      • 6.5.4 两个目标检测算法介绍
                                                                                                                                                                                                                      • 6.6 图像分割
                                                                                                                                                                                                                        • 6.6.1 图像分割的应用
                                                                                                                                                                                                                          • 6.6.2 图像分割方法
                                                                                                                                                                                                                            • 6.6.3 深度学习中图像分割原理(以SegNet为例)
                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                            • 第7章 文本智能分析
                                                                                                                                                                                                                              • 7.1 自然语言处理的概念
                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.1 自然语言与自然语言处理
                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.2 自然语言处理的发展
                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1.3 自然语言处理研究方向
                                                                                                                                                                                                                                      • 7.1.4 自然语言处理相关工具和平台
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1.5 词频统计案例
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2 文本处理的基本流程
                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.1 文本处理基本流程
                                                                                                                                                                                                                                            • 7.2.2 特征提取方法
                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3 文本分类
                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.1 文本分类的基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.3.2 文本分类基本方法
                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.3 文本分类案例
                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4 文本相似度分析
                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.4.1 文本相似度分析的基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.4.2 文本相似度分析的关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.4.3 文本相似度计算案例
                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.5 情感分析
                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.5.1 情感分析的基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.5.2 情感分析的类型
                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.5.3 情感分析的方法
                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.5.4 情感分析的案例
                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.6 知识图谱
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.6.1 知识图谱概念
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.6.2 知识图谱关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第8章 智能语音处理
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1 智能语音分析的挑战与发展
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.1 语音——人类沟通的基石
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.2 智能语音处理的发展历程
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.3 智能语音技术的挑战
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 语音识别
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 语音信号采集
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 语音信号预处理
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.3 语音特征提取
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.4 语音特征处理
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.5 声学模型:隐马尔可夫模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.6 语言模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3 语音合成
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.4 语音识别应用实例
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第9章 AIGC原理及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.1 生成式人工智能的概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1.1 生成式人工智能与人工智能生成内容
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1.2 生成式人工智能的发展历史
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.2 生成式人工智能产业和应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.2.1 生成式人工智能产业现状
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2.2 生成式人工智能应用现状
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.3 生成式人工智能的基本原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.3.1 人工智能生成内容的关键步骤
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.3.2 生成式人工智能的模型架构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.3.3 DeepSeek的架构和技术创新
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.4 提示词工程的开发与优化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.4.1 提示词工程的开发
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.4.2 提示词工程的优化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.5 基于AIGC的应用案例设计,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.5.1 基于AIGC的文本生成案例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.5.2 基于AIGC的代码生成案例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.5.3 基于AIGC的图像生成案例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第10章 人工智能前沿方向
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.1 脑机接口
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.1.1 什么是脑机接口
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.1.2 脑机接口的应用领域
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.1.3 脑机接口与人工智能融合的优势和挑战
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.1.4 脑机接口+AI的未来
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.2 类脑计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2.1 类脑计算的理论基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.2 类脑计算的发展现状
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.3 类脑计算面临的挑战
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3 通用人工智能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.1 什么是AGI
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.3.2 AGI的发展现状
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.3 AGI发展的技术瓶颈
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.3.4 跨学科视角下的AGI
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.3.5 AGI的未来发展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第11章 人工智能伦理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.1 人工智能伦理的概念及理论基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.1.1 人工智能伦理基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.1.2 人工智能伦理原则框架
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.2 关键伦理问题分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.2.1 数据伦理困境
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.2.2 算法伦理难题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.2.3 应用场景伦理冲突
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.3 人工智能伦理应对策略
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.3.1 国际倡议与原则
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.3.2 我国人工智能伦理规范
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.3.3 技术改进路径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.4 人工智能伦理未来展望
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.4.1 新兴技术引发的新伦理问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.4.2 跨学科融合与全球协作
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      相关图书