全書以計算思維為導(dǎo)向，凝練了計算機科學(xué)與技術(shù)中相關(guān)的基本理論、基本方法和新一代智能計算技術(shù)的基本概念及應(yīng)用。全書內(nèi)容分為10章，介紹了計算、計算機與計算思維的基礎(chǔ)知識，計算基礎(chǔ)，計算機系統(tǒng)與云計算，計算機網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)，算法設(shè)計基礎(chǔ)，Python語言程序設(shè)計，數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)、人工智能基礎(chǔ)、人工智能技術(shù)、人工智能應(yīng)用等智能計算技術(shù)。 本書可作為高等院校各類專業(yè)信息素養(yǎng)課程、數(shù)字素養(yǎng)課程、計算機導(dǎo)論課程、計算機通識課程等的教材，同時也適用于對計算思維與智能計算領(lǐng)域感興趣的普通讀者閱讀。
1.內(nèi)容全面，凝練了計算機科學(xué)與技術(shù)中相關(guān)的基本理論、基本方法和新一代智能計算技術(shù)的基本概念及應(yīng)用。
2.難度適中，適合各專業(yè)學(xué)生。
3.與時俱進，對大模型、AIGC、AI 行業(yè)應(yīng)用等熱點內(nèi)容進行了專門講解。
4.案例豐富，幫助學(xué)生提高實踐能力。
5.資源齊全，提供PPT、教學(xué)大綱、教案、習題答案、微課等，宜教宜學(xué)。
楊麗鳳，太原理工大學(xué)計算機學(xué)院計算機學(xué)院副教授。多年來，一直從事信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘、Web智能信息處理、系統(tǒng)集成等方面的科研與教學(xué)工作，取得多項重要成果。承擔了大學(xué)計算機基礎(chǔ)與計算思維等本科生課程。參與編寫了多本教材，發(fā)表了數(shù)十篇論文。
第 1 章 計算、計算機與計算思維 ........................1
1.1 計算..............................................1
1.1.1 計算的基本概念.............................. 1
1.1.2 計算工具的探索.............................. 3
1.1.3 計算模型.......................................... 5
1.2 計算機 ..........................................9
1.2.1 計算機的發(fā)展.................................. 9
1.2.2 計算機基礎(chǔ)知識............................11
1.2.3 計算機的基本工作原理 ................16
1.3 計算思維 .....................................17
1.3.1 計算思維概述................................18
1.3.2 計算思維的方法與案例 ................20
1.3.3 計算思維的實現(xiàn) ............................21
1.3.4 計算思維的應(yīng)用............................23
習題 1.................................................25
第 2章 計算基礎(chǔ).................26
2.1 0 和 1 的思維...............................26
2.1.1 中國古代的 0 和 1 的思維............26
2.1.2 計算機中 0 和 1 的思維...............27
2.2 計算機中的數(shù)制與運算 ..................27
2.2.1 數(shù)制與數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 ....................27
2.2.2 二進制數(shù)的運算............................30
2.3 信息編碼 .....................................32
2.3.1 數(shù)值信息的表示............................ 32
2.3.2 字符信息的編碼............................ 34
2.3.3 漢字信息的編碼............................ 35
2.3.4 多媒體信息的編碼........................ 37
2.4 數(shù)據(jù)的組織與壓縮 ....................... 41
2.4.1 數(shù)據(jù)的組織.................................... 41
2.4.2 數(shù)據(jù)的壓縮.................................... 42
習題 2 .................................................43
第3章 計算機系統(tǒng)與云計算... 44
3.1 計算機系統(tǒng)概述........................... 44
3.1.1 計算機系統(tǒng)的組成........................ 44
3.1.2 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)................ 46
3.2 硬件系統(tǒng) .................................... 46
3.2.1 計算機硬件系統(tǒng)的組成................ 46
3.2.2 主機系統(tǒng)........................................ 48
3.2.3 外部設(shè)備........................................ 54
3.3 軟件系統(tǒng) .................................... 61
3.3.1 操作系統(tǒng)........................................ 61
3.3.2 系統(tǒng)虛擬化.................................... 69
3.4 云計算 ........................................70
3.4.1 云計算的概述................................ 70
3.4.2 云計算技術(shù).................................... 72
3.4.3 云計算的應(yīng)用案例........................ 73
習題 3 .................................................74
第4章 計算機網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)...75
4.1 計算機網(wǎng)絡(luò)..................................75
4.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述............................75
4.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成........................ 77
4.1.3 互聯(lián)網(wǎng)............................................80
4.2 物聯(lián)網(wǎng) ........................................86
4.2.1 物聯(lián)網(wǎng)概述....................................87
4.2.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)........................87
4.2.3 物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用 ........................96
4.3 信息安全 .....................................97
4.3.1 信息安全概述................................97
4.3.2 計算機病毒....................................98
4.3.3 信息安全防護措施 ..................... 100
習題 4...............................................102
第5章 算法設(shè)計基礎(chǔ) ......... 103
5.1 問題求解 ...................................103
5.2 算法概述 ...................................106
5.2.1 算法定義及其特征 ......................106
5.2.2 算法的描述..................................107
5.2.3 算法的基本結(jié)構(gòu) ..........................109
5.2.4 算法的評價標準..........................112
5.3 算法設(shè)計基礎(chǔ).............................113
5.3.1 經(jīng)典算法策略..............................113
5.3.2 常見問題算法舉例 ......................117
習題 5...............................................121
第6章 Python 程序設(shè)計.... 122
6.1 程序及程序設(shè)計語言 ...................122
6.1.1 計算機程序及程序設(shè)計 ..............122
6.1.2 程序設(shè)計語言..............................123
6.1.3 Python 簡介 ................................124
6.2 Python 編程基礎(chǔ) .......................127
6.2.1 Python 書寫規(guī)范 ........................127
6.2.2 變量、常量..................................127
6.2.3 數(shù)據(jù)類型...................................... 128
6.2.4 賦值語句......................................130
6.2.5 運算符與表達式..........................130
6.3 程序設(shè)計 ...................................132
6.3.1 流程控制...................................... 132
6.3.2 函數(shù)式編程.................................. 137
6.3.3 Python 標準庫及擴展庫............ 139
習題 6...............................................147
第7章 數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù) ...... 148
7.1 數(shù)據(jù)概述 ...................................148
7.1.1 數(shù)據(jù).............................................. 148
7.1.2 數(shù)據(jù)管理...................................... 149
7.2 數(shù)據(jù)庫 ......................................152
7.2.1 數(shù)據(jù)庫概述.................................. 152
7.2.2 數(shù)據(jù)模型...................................... 154
7.2.3 數(shù)據(jù)庫的基本操作...................... 155
7.3 大數(shù)據(jù) ......................................159
7.3.1 大數(shù)據(jù)概述.................................. 159
7.3.2 大數(shù)據(jù)的處理過程......................160
7.3.3 大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用...................... 162
7.3.4 大數(shù)據(jù) Python 分析實例........... 165
習題 7 ...............................................167
第8章 人工智能概述 ......... 168
8.1 人工智能簡介.............................168
8.1.1 人工智能的概念.......................... 169
8.1.2 人工智能的發(fā)展歷程.................. 171
8.1.3 人工智能的基本研究內(nèi)容.......... 174
8.2 人工智能的組成要素與產(chǎn)業(yè)框架體系..........................................177
8.2.1 人工智能的 4 個要素.................. 177
8.2.2 人工智能產(chǎn)業(yè)體系與產(chǎn)業(yè)鏈框架 ............................................. 178
8.2.3 人工智能的三層核心技術(shù)..........180
8.3 人工智能的發(fā)展趨勢與倫理
問題..........................................181
8.3.1 人工智能的發(fā)展趨勢 ..................181
8.3.2 人工智能倫理問題 ......................184
8.3.3 針對人工智能的安全舉措 ..........185
習題 8...............................................187
第9章 人工智能基礎(chǔ) ......... 188
9.1 知識和知識表示 .........................188
9.1.1 知識的概念和分類 ......................188
9.1.2 產(chǎn)生式表示法..............................190
9.1.3 框架表示法..................................191
9.1.4 知識圖譜......................................192
9.2 機器學(xué)習 ...................................194
9.2.1 機器學(xué)習概述..............................194
9.2.2 線性回歸實例..............................197
9.2.3 k 最近鄰分類...............................198
9.3 深度學(xué)習 ...................................200
9.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)............................. 200
9.3.2 從淺層學(xué)習到深度學(xué)習 ..............202
9.3.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理與實例 ..........203
習題 9...............................................208
第 10 章 人工智能技術(shù) ....... 209
10.1 計算機視覺..............................209
10.1.1 計算機視覺定義與發(fā)展............210
10.1.2 計算機視覺在人工智能應(yīng)用中的
案例..............................................211
10.2 自然語言處理...........................213
10.2.1 自然語言處理概述....................214
10.2.2 自然語言處理在人工智能應(yīng)用中的案例..........................................216
10.3 大模型 ....................................217
10.3.1 大模型的產(chǎn)生和發(fā)展................ 217
10.3.2 大模型的基本特點.................... 219
10.3.3 大模型的構(gòu)建與訓(xùn)練................ 221
10.3.4 大模型的應(yīng)用 ........................... 224
10.4 人工智能生成內(nèi)容 ....................228
10.4.1 AIGC 的產(chǎn)生和發(fā)展................. 229
10.4.2 AIGC 與大模型的交互關(guān)系.....230
10.4.3 常用的 AIGC 工具.................... 231
10.4.4 AIGC 工具應(yīng)用實例................. 235
習題 10 .............................................237
第 11 章 人工智能應(yīng)用......... 238
11.1 工業(yè)領(lǐng)域 .................................239
11.1.1 工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 239
11.1.2 智能工業(yè)機器人........................ 239
11.1.3 智能制造.................................... 241
11.2 醫(yī)療領(lǐng)域 .................................242
11.2.1 醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 242
11.2.2 醫(yī)學(xué)影像診斷............................ 243
11.2.3 機器人輔助手術(shù)........................244
11.2.4 醫(yī)療健康管理............................244
11.3 交通領(lǐng)域 .................................245
11.3.1 交通領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 245
11.3.2 自動駕駛.................................... 246
11.3.3 智慧交通.................................... 248
11.3.4 智慧停車.................................... 249
11.4 教育領(lǐng)域 .................................250
11.4.1 教育領(lǐng)域的應(yīng)用概述................250
11.4.2 智能教學(xué)....................................250
11.4.3 智能評價.................................... 251
11.4.4 智能教室.................................... 252
習題 11 .............................................253
參考文獻 .......................... 254
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