如今,人工智能(Artifical Intelligence,AI)已经众所周知,以深度学习为核心的人脸识别、语音识别、语音合成、车辆识别等人工智能技术在我们的日常生活中已经得到了广泛的应用,并展现出巨大的魅力。人工智能是涵盖计算机科学、统计学、脑科学、信息论、语言学、控制学、社会科学等诸多领域的交叉学科,对于想进入人工智能领域的初学者而言,其涉及的知识非常多而且杂乱,往往令人望而却步,如果没有一本系统性地介绍人工智能技术的教材,想要掌握相关的技术则不是一件容易的事情。因此,编者决定编著一本面向在校学生和相关领域研究人员的人工智能专业教材。
编者结合这几年的教学和实践经验,对人工智能的相关知识进行梳理、归纳和总结,编著了这本入门级的人工智能教材。本教材理论与实践并重,一共有六个项目,具体内容如下:
1.项目一:进入人工智能的世界。该项目主要介绍人工智能的发展历史和对人工智能世界的探索。
2.项目二:机器学习。该项目主要介绍机器学习的基本概念、发展历程、分类算法等内容。
3.项目三:人工神经网络与深度学习。该项目主要介绍人工神经网络基础、深度学习、卷积神经网络、循环神经网络、生成对抗网络等内容。
4.项目四:计算机视觉。该项目主要介绍图像颜色特征提取、动物分类识别、动态物体提取、人体检测等内容。
5.项目五:自然语言理解。该项目主要介绍文本词法分析、情感倾向性分析、地址识别、语音识别等内容。
6.项目六:智能机器人,主要介绍机器人的基本结构和未来机器人的发展路线等内容。
本教材结构合理、项目丰富、实用性强,既可以作为高等院校信息类专业的教材,也可以作为从事人工智能技术开发工作的科技人员的参考资料。
项目一进入人工智能的世界1
(一)项目概述1
1.知识目标1
2.技能目标1
(二)相关知识2
(三)项目任务6
(四)小结与拓展12
(五)思考与训练22
项目二机器学习23
(一)项目概述23
1.知识目标23
2.技能目标23
(二)相关知识24
(三)项目任务33
(四)小结与拓展42
(五)思考与训练44
项目三人工神经网络与深度学习45
(一)项目概述45
1.知识目标45
2.技能目标45
(二)相关知识46
(三)项目任务62
(四)小结与拓展72
(五)思考与训练73
项目四计算机视觉75
(一)项目概述75
1.知识目标75
2.技能目标75
(二)相关知识76
(三)项目任务84
(四)小结与拓展93
(五)思考与训练94
项目五自然语言理解96
(一)项目概述96
1.知识目标96
2.技能目标96
(二)相关知识97
(三)项目任务116
(四)小结与拓展125
(五)思考与训练129
项目六智能机器人131
(一)项目概述131
1.知识目标131
2.技能目标131
(二)相关知识131
(三)项目任务147
(四)小结与拓展149
(五)思考与训练156
参考文献158
人工智能是计算机科学的一个分支,它试图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识和思维过程进行模拟,它不是人的智能,但能像人那样思考,甚至超过人的智能。
人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须了解计算机知识、心理学和哲学。人工智能由不同的领域组成,如机器学习、计算机视觉等,总的说来,它研究的主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。2017年12月,人工智能入选“2017年度中国媒体十大流行语”。2021年9月25日,为促进人工智能健康发展,《新一代人工智能伦理规范》发布。
因此,众多有志之士欲投身人工智能的浪潮之中,但如何快速入门成为摆在他们面前的第一道障碍。本教材就是为了解决初学者可能遇到的门槛问题。教材中精选了几个最贴近生活的、通俗易懂的实际问题,采用实例讲解的方式帮助初学者少走弯路,迈好踏入人工智能殿堂的第一步,打好知识基础,树立继续学习的充足信心。
作为一本人工智能技术的入门教材,其主要特点有:
(1)系统性:首先对人工智能进行概述,然后介绍机器学习、深度学习以及流行的应用领域,内容由浅入深,循序渐进。
(2)通用性:项目实例采用流行的公开数据集,便于各个学科、各个领域的人员理解和学习。
(3)实用性:注重理论联系实际,首先进行理论介绍,然后进行项目实现,通过理论介绍来初步了解实现思路,通过程序实现来深入理解算法。
本教材适合电子、通信、计算机、自动化、机器人等学科以及信号处理、语音识别、图像识别、模式识别、机器翻译以及人机交互等领域的读者阅读,既可以作为高等院校的本科生教材,也可以供相关领域的科研人员学习和参考。
本教材由南宁职业技术学院许建豪、龙妍、朱广老师担任主编,南宁职业技术学院高伟锋老师、广西经贸职业技术学院罗宁老师、柳州铁道职业技术学院李筱林老师、广西生态工程职业技术学院孔丽云老师担任副主编。
由于编者水平有限,教材中难免存在不妥之处,恳请读者批评指正,多提宝贵意见。