第 1章 計算機與計算思維 1

1.1 計算與賦能 1

1.1.1 計算之路 1

1.1.2 計算之能 2

1.1.3 計算賦能 3

1.2 認(rèn)識計算機 4

1.2.1 計算機的概念 4

1.2.2 計算機的歷史 5

1.2.3 計算機的特點 6

1.2.4 計算機的分類 7

1.2.5 計算機的應(yīng)用 8

1.2.6 計算機的未來 8

1.2.7 我國的計算機 10

1.3 計算思維 11

1.3.1 計算思維的起源 11

1.3.2 計算思維的基本概述 12

1.3.3 計算思維的知識體系 13

1.3.4 計算思維的應(yīng)用 15

思考題 17

第 2章 數(shù)據(jù)在計算機中的表示 18

2.1 數(shù)據(jù)與信息 18

2.2 進制及其轉(zhuǎn)換 19

2.2.1 進位計數(shù)制的概念 19

2.2.2 計算機科學(xué)中常用的進制 19

2.2.3 計算機中的數(shù)據(jù)單位 20

2.2.4 不同進制之間的轉(zhuǎn)換 21

2.2.5 計算機使用二進制表示數(shù)據(jù) 22

2.3 二進制運算 22

2.3.1 二進制算術(shù)運算 22

2.3.2 二進制邏輯運算 24

2.4 計算機中的編碼 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 計算機系統(tǒng)及工作原理 35

3.1 計算機硬件系統(tǒng) 35

3.2 單計算機系統(tǒng) 35

3.2.1 圖靈機理論模型 35

3.2.2 馮·諾依曼計算機 36

3.2.3 微型計算機系統(tǒng)的組成 37

3.3 多計算機系統(tǒng) 43

3.3.1 并行計算系統(tǒng) 43

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)計算系統(tǒng) 44

3.4 計算機軟件系統(tǒng) 44

3.4.1 計算機軟件 44

3.4.2 操作系統(tǒng) 45

3.5 計算機的工作原理 53

3.5.1 指令和程序 53

3.5.2 計算機工作過程 54

思考題 55

第4章 計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 56

4.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 56

4.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義及發(fā)展 56

4.1.2 計算機網(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 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 61

4.1.5 計算機網(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 常見安全威脅 71

4.4.2 密碼及密碼應(yīng)用 72

4.4.3 訪問控制 73

4.4.4 防火墻與入侵檢測技術(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 76

5.1 計算機問題求解 76

5.2 算法設(shè)計與描述 77

5.2.1 算法的基本概念及特點 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 常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 82

5.3 問題求解的綜合應(yīng)用 82

思考題 86

第6章 計算機語言與程序設(shè)計 87

6.1 計算機語言 87

6.1.1計算機語言發(fā)展 87

6.1.2 計算機語言的分類 88

6.1.3 Python語言簡介 89

6.2 計算機程序 92

6.2.1 什么是程序 92

6.2.2 由問題到程序 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)庫管理與應(yīng)用 100

7.1 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識 100

7.1.1 數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用 100

7.1.2 數(shù)據(jù)庫的基本概念 101

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

7.1.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展新趨勢 103

7.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 104

7.2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 104

7.2.2 數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計E-R模型 105

7.2.3 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)模型 106

7.2.4 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計常用的SQL語句 108

7.3 基于Python語言的數(shù)據(jù)庫訪問 109

7.3.1 訪問數(shù)據(jù)庫的步驟 110

7.3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和表 110

7.3.3 對數(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 119

8.5.2 AI思維與計算思維的比較及關(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 云計算算力支持 134

9.2.1 云計算概念 134

9.2.2 云計算特征 135

9.2.3 云計算的服務(wù)模式 135

9.2.4 云計算關(guān)鍵技術(shù) 136

9.2.5 云計算的應(yīng)用 137

9.3 大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲 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)險挑戰(zhàn) 150

9.6 AI驅(qū)動的技術(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 機器學(xué)習(xí) 151

10.1.1 監(jiān)督學(xué)習(xí) 152

10.1.2 無監(jiān)督學(xué)習(xí) 157

10.1.3 強化學(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 159

10.2.2 深度學(xué)習(xí)革命 162

10.3 計算機視覺 164

10.3.1 計算機視覺概述 164

10.3.2 視覺信息處理的關(guān)鍵技術(shù) 166

10.3.3 計算機視覺的應(yīng)用 173

10.4 自然語言處理 174

10.4.1 自然語言處理概述 174

10.4.2 自然語言處理的關(guān)鍵技術(shù) 177

10.4.2 自然語言處理的應(yīng)用 177

思考題 179

第 11章 大語言模型 180

11.1 大語言模型概述 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)勢與局限性 183

11.1.5 大語言模型的應(yīng)用 184

11.2 大語言模型構(gòu)建過程 185

11.2.1 預(yù)訓(xùn)練 186

11.2.2 有監(jiān)督微調(diào) 187

11.2.3 獎勵建模 188

11.2.4 強化學(xué)習(xí) 189

11.3 代表性大語言模型 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 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 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)用場景 218

13.4 智慧農(nóng)業(yè)實際案例 220

13.5 智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景 222

思考題 223

參考文獻 224