定 價(jià):66 元
叢書(shū)名:“國(guó)家級(jí)一流本科課程”配套教材系列
- 作者:周軍、梅紅巖、薛笑榮、伊華偉、杜穎、張巍
- 出版時(shí)間:2024/12/1
- ISBN:9787302697312
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TP18
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)是一流本科課程“人工智能”的配套教材,是作者二十余年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶?紤]初學(xué)者的特點(diǎn),遵循思維過(guò)程安排全書(shū)內(nèi)容,同時(shí)通過(guò)案例學(xué)習(xí)深化理解。全書(shū)分兩篇,共11章;A(chǔ)篇(第1~6章)包括緒論、確定性推理、不確定性推理、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)圖譜。應(yīng)用篇(第7~11章),包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其圖像分類案例、推薦系統(tǒng)及其應(yīng)用案例、決策樹(shù)分類方法及案例實(shí)現(xiàn)和ChatGPT。除緒論外,每章內(nèi)容均按照“基礎(chǔ)理論+應(yīng)用案例”的結(jié)構(gòu)組織和撰寫。第7章和第8章都以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),其他各章各成體系。本書(shū)適合作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、智能科學(xué)與技術(shù)、人工智能等相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的教材,也可供對(duì)人工智能感興趣的讀者參考。
1.本書(shū)以超星學(xué)習(xí)通為學(xué)習(xí)平臺(tái),從人工智能基礎(chǔ)開(kāi)始講解,逐步深入到人工智能新方法新技術(shù)的應(yīng)用部分,內(nèi)容由易到難,講解由淺入深、循序漸進(jìn)。2.以“懂原理,能應(yīng)用,會(huì)應(yīng)用”為目標(biāo),組織整合全書(shū)知識(shí)內(nèi)容,力求邏輯結(jié)構(gòu)緊密,內(nèi)容通俗易懂。同時(shí),配備相應(yīng)的應(yīng)用案例,加深理論講解,加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)操性。3.配套資源豐富,包括人工智能基礎(chǔ)理論的教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和教學(xué)課件等,讀者可從清華大學(xué)出版社網(wǎng)站下載。掃描封底的刮刮卡注冊(cè)后,即可掃描書(shū)中的二維碼觀看微課視頻。4.本書(shū)可作為高等院校智能科學(xué)與技術(shù)、人工智能相關(guān)專業(yè)的教材、教輔資料,也可以作為零基礎(chǔ)初學(xué)者的快速入門書(shū)籍,還可作為讀者學(xué)習(xí)應(yīng)用技術(shù)的參考書(shū)。5.本書(shū)提供配套電子課件,讀者可登錄清華大學(xué)出版社網(wǎng)站(http://www.tup.com.cn)下載。
前言
人工智能經(jīng)過(guò)近70年的演進(jìn),已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代最具變革的技術(shù)力量。過(guò)去10年,深度學(xué)習(xí)成為主流,人工智能進(jìn)入了大數(shù)據(jù)、大計(jì)算、大模型的時(shí)代。從AlphaGo在圍棋領(lǐng)域戰(zhàn)勝人類,到現(xiàn)在我們正在經(jīng)歷的ChatGPT、DeepSeek現(xiàn)象,人工智能技術(shù)正在深層次地改變我們的世界。作為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要引擎,人工智能正在范圍內(nèi)引發(fā)深刻的變革。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),抓住這一歷史機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)人工智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,具有重要的戰(zhàn)略意義。
從1998年起,我們開(kāi)始人工智能的教學(xué)與研究。從最初單純介紹知識(shí)表示、推理和搜索策略等經(jīng)典理論,到后來(lái)增加了實(shí)踐、項(xiàng)目作業(yè)等應(yīng)用環(huán)節(jié),再到當(dāng)前“經(jīng)典理論+新技術(shù)新方法”的教學(xué)設(shè)計(jì),歷經(jīng)二十余年終獲突破,我校“人工智能”課程于2016年建成遼寧省精品資源共享課程,2017年建成在線課程并在“高校邦”平臺(tái)上線使用,2019年在超星平臺(tái)完成重建,2020年獲批省級(jí)一流線上線下混合課程。2023年獲批線上線下混合式一流本科課程。本書(shū)是作者在多年教學(xué)基礎(chǔ)上重新梳理整合教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)引入國(guó)內(nèi)外的研究成果編撰而成的。經(jīng)典內(nèi)容力求邏輯結(jié)構(gòu)緊密,新技術(shù)、新方法部分力求“新”與“應(yīng)用”相結(jié)合,“新”與“基礎(chǔ)”相適應(yīng)。
全書(shū)分為基礎(chǔ)篇和應(yīng)用篇兩部分,共11章。第1章介紹人工智能相關(guān)的基本內(nèi)容;第2章由推理的基本概念引入,主要介紹確定性推理中的謂詞邏輯推理、自然演繹推理和歸結(jié)演繹推理的基本概念和方法;第3章講述不確定性推理方法,包括產(chǎn)生式知識(shí)表示、可信度推理方法和主觀貝葉斯推理方法;第4章先介紹狀態(tài)空間表示,然后舉例說(shuō)明寬度優(yōu)先搜索、深度優(yōu)先搜索、代價(jià)樹(shù)搜索、啟發(fā)式搜索和博弈樹(shù)搜索;第5章的主題是機(jī)器學(xué)習(xí),內(nèi)容包括機(jī)器學(xué)習(xí)的定義、分類、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用;第6章重點(diǎn)講述知識(shí)圖譜,從表示與建模、抽取與挖掘、存儲(chǔ)與融合、檢索與推理到問(wèn)答和對(duì)話;第7~11章屬于本書(shū)應(yīng)用篇的內(nèi)容,分別介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)、決策樹(shù)、ChatGPT。
本書(shū)具有以下特點(diǎn):
(1) 遵照教指委計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案,結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)際,以“懂理論,能應(yīng)用,會(huì)應(yīng)用”為目標(biāo)進(jìn)行內(nèi)容組織安排。
(2) 由于人工智能的發(fā)展日新月異,任何人不可能學(xué)習(xí)和掌握所有的新技術(shù)、新方法。因此,組織內(nèi)容時(shí)分為基礎(chǔ)篇和應(yīng)用篇;A(chǔ)篇主要介紹人工智能的經(jīng)典理論和方法;應(yīng)用篇介紹新技術(shù)、新方法及相關(guān)的應(yīng)用,讀者可以根據(jù)需要進(jìn)行取舍。
(3) 整合知識(shí)內(nèi)容,邏輯結(jié)構(gòu)緊密。基礎(chǔ)篇融合知識(shí)表示與確定性推理、不確定性推理,使邏輯結(jié)構(gòu)更加緊密,利于閱讀學(xué)習(xí)。應(yīng)用篇深入淺出展開(kāi)講解,舉例說(shuō)明每種方法,使讀者有更直觀的認(rèn)識(shí),便于掌握理解。
(4) 習(xí)題分為三種類型。分別是對(duì)知識(shí)和方法的理解及掌握情況的檢驗(yàn)類習(xí)題;對(duì)所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題情況的驗(yàn)證類習(xí)題;需要學(xué)生去課外閱讀、思考、理解的開(kāi)放式思考題。
(5) 本書(shū)有對(duì)應(yīng)的線上教學(xué)資源平臺(tái),包括課程視頻(知識(shí)+案例)、習(xí)題、測(cè)驗(yàn),翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)錄等內(nèi)容,可以在清華大學(xué)出版社本書(shū)配套資源頁(yè)面獲取。本書(shū)也提供配套的課件、案例的源碼等相關(guān)資源,可掃描封底刮刮卡注冊(cè)后再掃描書(shū)中二維碼觀看。
本書(shū)由周軍、梅紅巖、薛笑榮、伊華偉、杜穎、張巍(錦州開(kāi)放大學(xué))共同編寫而成。其中,周軍編寫第1、7章并統(tǒng)稿,梅紅巖編寫第3、4、10章,薛笑榮編寫第6、8章,伊華偉編寫第9章,杜穎編寫第5、11章,張巍編寫第2章。黃印博士、馬駿龍、張大俊、曲晨曦、李雪、李洋洋、劉哲宇和曲光娜同學(xué)負(fù)責(zé)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)和繪制部分圖表。在編寫本書(shū)的過(guò)程中,作者參閱了王萬(wàn)良教授和馬少平教授等多部與人工智能相關(guān)的書(shū)籍和論文,也吸取了國(guó)內(nèi)外其他作者教材的精髓,在此,對(duì)這些作者表示由衷的感謝。本書(shū)在出版過(guò)程中,得到了遼寧工業(yè)大學(xué)的支持,還得到了清華大學(xué)出版社的大力支持與幫助,在此一并表示誠(chéng)摯的謝意。
由于作者水平有限,書(shū)中難免存在不妥和疏漏之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
作者
2025年2月于遼寧錦州
目錄
第1部分基礎(chǔ)篇
第1章緒論3
1.1人工智能及其衡量智能機(jī)器的準(zhǔn)則3
1.1.1人工智能的定義3
1.1.2衡量智能機(jī)器的準(zhǔn)則4
1.2人工智能的發(fā)展歷史和研究途徑5
1.2.1人工智能的發(fā)展歷史5
1.2.2人工智能的研究途徑7
1.3人工智能的研究?jī)?nèi)容和研究領(lǐng)域8
1.3.1人工智能的研究?jī)?nèi)容8
1.3.2人工智能的研究領(lǐng)域10
1.4人工智能的應(yīng)用及未來(lái)展望11
1.4.1人工智能的應(yīng)用11
1.4.2人工智能的未來(lái)12
1.4.3人工智能面臨的挑戰(zhàn)14
1.4.4人工智能發(fā)展的機(jī)遇14
1.5本章小結(jié)15
習(xí)題115
第2章確定性推理16
2.1確定性推理與不確定性推理16
2.1.1推理的基本概念16
2.1.2確定性推理與不確定性推理17
2.1.3確定性推理的一般過(guò)程17
2.2謂詞邏輯推理方法18
2.2.1謂詞邏輯的知識(shí)表示18
2.2.2謂詞公式的解釋20
2.2.3謂詞公式的永真性、可滿足性、不可滿足性22
2.2.4謂詞邏輯應(yīng)用案例22
2.2.5謂詞邏輯知識(shí)表示的特點(diǎn)242.3自然演繹推理方法25
2.3.1自然演繹推理的推理規(guī)則26
2.3.2自然演繹推理的推理方法28
2.3.3自然演繹推理應(yīng)用案例28
2.3.4自然演繹推理的特點(diǎn)29
2.4歸結(jié)演繹推理方法29
2.4.1子句和子句集30
2.4.2謂詞公式的Skolem標(biāo)準(zhǔn)型31
2.4.3謂詞公式化為子句集的方法32
2.4.4歸結(jié)原理32
2.4.5歸結(jié)原理的應(yīng)用案例35
2.5本章小結(jié)39
習(xí)題239
第3章不確定性推理42
3.1產(chǎn)生式知識(shí)表示與推理42
3.1.1產(chǎn)生式知識(shí)表示法42
3.1.2產(chǎn)生式系統(tǒng)與推理過(guò)程43
3.1.3產(chǎn)生式推理應(yīng)用案例44
3.2可信度推理方法46
3.2.1可信度推理的不確定性度量與表示46
3.2.2可信度推理的不確定性計(jì)算47
3.2.3可信度推理應(yīng)用案例49
3.3主觀貝葉斯推理方法50
3.3.1主觀貝葉斯推理的不確定度量與表示50
3.3.2主觀貝葉斯推理的不確定計(jì)算51
3.3.3主觀貝葉斯推理應(yīng)用案例55
3.4本章小結(jié)56
習(xí)題356
第4章搜索策略58
4.1狀態(tài)空間表示法與搜索59
4.1.1狀態(tài)空間表示法59
4.1.2狀態(tài)空間表示法的問(wèn)題求解案例60
4.1.3狀態(tài)空間表示法搜索的一般過(guò)程61
4.2寬度優(yōu)先搜索63
4.2.1寬度優(yōu)先搜索的基本思想與搜索過(guò)程63
4.2.2寬度優(yōu)先搜索應(yīng)用案例66
4.3深度優(yōu)先搜索68
4.3.1深度優(yōu)先搜索的基本思想與搜索過(guò)程68
4.3.2深度優(yōu)先搜索應(yīng)用案例69
4.4有界深度優(yōu)先搜索71
4.4.1有界深度優(yōu)先搜索的基本思想與搜索過(guò)程71
4.4.2有界深度優(yōu)先搜索應(yīng)用案例73
4.5代價(jià)樹(shù)搜索74
4.5.1代價(jià)樹(shù)搜索的基本思想與搜索過(guò)程74
4.5.2代價(jià)樹(shù)搜索應(yīng)用案例77
4.6啟發(fā)式搜索79
4.6.1啟發(fā)式搜索的基本思想與搜索過(guò)程79
4.6.2啟發(fā)式搜索應(yīng)用案例82
4.7博弈樹(shù)搜索83
4.7.1博弈類游戲83
4.7.2博弈樹(shù)的構(gòu)建及應(yīng)用84
4.7.3極大極小分析法86
4.7.4αβ剪枝技術(shù)87
4.8本章小結(jié)88
習(xí)題488
第5章機(jī)器學(xué)習(xí)89
5.1機(jī)器學(xué)習(xí)的定義和發(fā)展歷史89
5.1.1機(jī)器學(xué)習(xí)的定義89
5.1.2機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展歷史90
5.2機(jī)器學(xué)習(xí)的分類91
5.3機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)93
5.4機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用舉例94
5.4.1線性模型方法95
5.4.2聚類101
5.5本章小結(jié)117
習(xí)題5118
第6章知識(shí)圖譜120
6.1知識(shí)圖譜概述120
6.1.1什么是知識(shí)圖譜120
6.1.2知識(shí)圖譜的發(fā)展歷程121
6.1.3知識(shí)圖譜的價(jià)值121
6.2知識(shí)圖譜的表示與建模122
6.2.1知識(shí)圖譜的表示方法122
6.2.2知識(shí)建模124
6.3知識(shí)圖譜的抽取與挖掘127
6.3.1知識(shí)抽取127
6.3.2知識(shí)挖掘128
6.4知識(shí)圖譜的存儲(chǔ)與融合130
6.4.1知識(shí)存儲(chǔ)130
6.4.2知識(shí)融合133
6.5知識(shí)圖譜的檢索與推理135
6.5.1知識(shí)檢索135
6.5.2知識(shí)推理141
6.6知識(shí)圖譜的問(wèn)答與對(duì)話142
6.6.1知識(shí)問(wèn)答142
6.6.2知識(shí)對(duì)話143
6.7代表性的知識(shí)圖譜144
6.7.1經(jīng)典的通用知識(shí)圖譜144
6.7.2經(jīng)典的行業(yè)知識(shí)圖譜145
6.7.3基于互聯(lián)網(wǎng)搜索的知識(shí)圖譜145
6.7.4中文開(kāi)放知識(shí)圖譜聯(lián)盟146
6.8知識(shí)圖譜的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)146
6.8.1知識(shí)圖譜的發(fā)展趨勢(shì)146
6.8.2知識(shí)圖譜面臨的挑戰(zhàn)147
6.9本章小結(jié)147
習(xí)題6147
第2部分應(yīng)用篇
第7章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)151
7.1人工神經(jīng)元與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)151
7.1.1神經(jīng)元151
7.1.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)159
7.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其學(xué)習(xí)算法160
7.2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)160
7.2.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法162
7.2.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的例子169
7.3深度學(xué)習(xí)172
7.4生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)及在圖像生成中的應(yīng)用173
7.4.1生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)173
7.4.2基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的圖像生成方法176
7.5本章小結(jié)177
習(xí)題7178
第8章卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其圖像分類案例179
8.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義及其結(jié)構(gòu)179
8.1.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義179
8.1.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)180
8.1.3卷積層181
8.1.4池化層184
8.1.5激活函數(shù)187
8.1.6全連接層188
8.1.7學(xué)習(xí)率和優(yōu)化器190
8.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與發(fā)展歷程192
8.2.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)192
8.2.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程192
8.3基于PyTorch框架的Mnist數(shù)據(jù)集分類案例196
8.3.1圖像分類196
8.3.2PyTorch介紹197
8.3.3PyTorch常用庫(kù)介紹199
8.3.4Mnist數(shù)據(jù)集介紹200
8.3.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程201
8.3.6案例分析201
8.4本章小結(jié)209
習(xí)題8209
第9章推薦系統(tǒng)及其應(yīng)用案例210
9.1什么是推薦系統(tǒng)210
9.2推薦系統(tǒng)的發(fā)展歷程、面臨挑戰(zhàn)與未來(lái)趨勢(shì)211
9.2.1推薦系統(tǒng)的發(fā)展歷程211
9.2.2推薦系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)213
9.2.3推薦系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)214
9.3推薦系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)215
9.4基于協(xié)同過(guò)濾的推薦方法218
9.4.1基于內(nèi)存的協(xié)同過(guò)濾218
9.4.2基于矩陣分解的協(xié)同過(guò)濾221
9.4.3評(píng)價(jià)指標(biāo)222
9.5推薦系統(tǒng)應(yīng)用案例223
9.6本章小結(jié)228
習(xí)題9228
第10章決策樹(shù)分類方法及案例實(shí)現(xiàn)230
10.1決策樹(shù)的基本概念230
10.2信息熵與信息增益233
10.2.1信息熵233
10.2.2信息增益235
10.3決策樹(shù)分類方法236
10.3.1ID3算法236
10.3.2C4.5算法239
10.4決策樹(shù)分類案例240
10.5本章小結(jié)245
習(xí)題10245
第11章ChatGPT246
11.1ChatGPT概述246
11.1.1ChatGPT的定義246
11.1.2ChatGPT的功能247
11.1.3ChatGPT的發(fā)展歷程247
11.1.4ChatGPT的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)248
11.1.5ChatGPT對(duì)人類社會(huì)的影響250
11.1.6ChatGPT的倫理和法律問(wèn)題251
11.1.7ChatGPT的發(fā)展前景252
11.2ChatGPT的主體架構(gòu)及支撐技術(shù)253
11.2.1ChatGPT的架構(gòu)253
11.2.2Transformer模型254
11.2.3自然語(yǔ)言處理255
11.2.4深度學(xué)習(xí)技術(shù)255
11.2.5ChatGPT與其他AI技術(shù)的比較和融合256
11.3ChatGPT的應(yīng)用258
11.3.1ChatGPT在教育領(lǐng)域的應(yīng)用258
11.3.2ChatGPT在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用259
11.3.3ChatGPT在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用259
11.3.4ChatGPT在線客服中的應(yīng)用260
11.3.5ChatGPT在智能問(wèn)答系統(tǒng)中的應(yīng)用261
11.3.6ChatGPT在機(jī)器翻譯領(lǐng)域中的應(yīng)用262
11.4ChatGPT實(shí)踐案例262
11.5本章小結(jié)269
習(xí)題11269
參考文獻(xiàn)270