本书面向大学生的通识教育,系统介绍人工智能的基本概念、核心技术、应用场景及伦理挑战。全书共七章,涵盖AI思维、计算机视觉、智能语音、自然语言处理、机器学习与深度学习等核心模块,每章设置思政导入与知识拓展环节。通过“理论+实践”的项目化设计,帮助学生建立AI时代必备的数据思维与判断力,培养理性精神和科技报国意识,为各专业学生运用AI赋能本领域打下坚实基础。
慈艳柯,副高, 就职于宁波财经学院。参编浙江省普通本科高校"十四五” 重点教材建设项目《C 语言应用案例教程》作为高校专家参与编写"21 世纪高等学校计算机专业实用规划教材"好程序员成长”丛书《Python 快乐编程基础入门》、《Java 语言程序设计(第 2 版)》、《C 语言程序设计》;与企业专家在编《基于 STC8 的应用开发与实战指南》、《基于 STM32 的应用开发与实战指南》
第1章 人工智能时代的思想启蒙
思政导入
1.1 从“机器能思考吗?”到“AI能创造什么?”
1.1.1 一个关于“思考”的思想实验
1.1.2 人工智能的“出生证明”:达特茅斯会议
1.1.3 到底什么是人工智能
1.1.4 人工智能能做什么?——从“感知”到“创造”
1.1.5 从“判别”到“生成”:AI能力的重大跃迁
1.2 人工智能的发展历程:三次浪潮与中国贡献
1.2.1 第一次浪潮(1956—1980):让机器“推理”的梦想
1.2.2 第二次浪潮(1980—2010):统计学习登场
1.2.3 第三次浪潮(2012年至今):深度学习改变一切
1.2.4 中国在AI发展中的贡献
1.3 人工智能的三大支柱:数据、算法、算力
1.3.1 数据:AI的“燃料”
1.3.2 算法:AI的“大脑”
1.3.3 算力:AI的“肌肉”
1.3.4 三者如何协同工作
1.4 AI改变生活:各行业典型应用
1.4.1 医疗健康:AI当“医生的助手”
1.4.2 交通出行:AI当“司机”和“调度员”
1.4.3 金融服务:AI当“风控师”和“理财顾问”
1.4.4 教育培训:AI当“私人教师”
1.4.5 其他行业的AI应用速览
1.5 身边的AI:大学生日常高频AI场景
1.5.1 学习场景:AI当你的“私人助教”
1.5.2 生活场景:AI当你的“生活管家”
1.5.3 社交娱乐:AI当你的“推荐官”
1.5.4 实用工具推荐:大学生必备的AI工具清单
1.5.5 常见问题:大学生对AI的三大困惑
实践任务
实践任务1:与AI的第一次对话
实践任务2:API调研体验
本章小结
本章习题
第2章 AI思维
思政导入:理性思维、科学精神
2.1 问题分解:如何把人类任务拆解为AI可执行步骤
2.1.1 什么是问题分解
2.1.2 一个真实的案例:用AI优化“食堂排队”
2.1.3 问题分解的五步法
2.2 数据思维:为什么“喂什么数据,长什么AI”
2.2.1 你给AI的“输入”,就是它的“食物”
2.2.2 从数据到价值:使用者如何“准备”数据
2.2.3 一个生活中的案例:用AI辅助写论文时的数据思维
2.2.4 数据思维:超越“用AI”的通用底层能力
2.3 概率思维:AI的答案为什么总是“可能”
2.3.1 为什么AI从不“打包票”
2.3.2 概率思维的核心——用概率管理不确定性
2.3.3 一个生活中的概率思维:考研择校
2.3.4 大学生必备的概率思维三原则
2.4 迭代思维:模型是如何“越学越好”
2.4.1 一次“完美”不如“越来越好”
2.4.2 迭代的核心——反馈驱动的持续优化
2.4.3 一个生活中的迭代:制作课程PPT
2.4.4 大学生必备的迭代思维三原则
实践任务
实践任务1:用AI思维优化一个校园生活问题
本章小结
本章习题
第3章 计算机视觉
思政导入:当机器睁开“眼睛”
3.1 计算机视觉:让机器“看懂”世界
3.1.1 从人眼到“机器之眼”:什么是计算机视觉
3.1.2 机器眼中的图像:数字图像基础
3.1.3 计算机视觉的发展简史
3.1.4 计算机视觉的四大基本任务
3.1.5 应用全景与“中国视觉力量”
3.2 图像识别:让机器“认出”物体、场景与人脸
3.2.1 图像分类是怎样炼成的:卷积神经网络初探
3.2.2 物体检测与场景识别
3.2.3 人脸识别:从“看到脸”到“认出你”
3.2.4 典型应用场景
3.2.5 技术的边界:人脸识别中的隐私保护
3.3 图像处理:“美化”与“编辑”图像
3.3.1 图像处理基础操作
3.3.2 图像增强与智能美化
3.3.3 图像修复与智能编辑
3.3.4 风格迁移:把照片变成“梵高的画”
3.3.5 编辑的底线:深度伪造与图像真实性
3.4 文字识别:让机器“阅读”图片中的文字
3.4.1 OCR概述与基本流程
3.4.2 印刷体识别与手写体识别
3.4.3 卡证、票据与表格识别
3.4.4 拍照翻译与无障碍阅读
3.4.5 OCR与文化传承
3.5 AI绘画:让机器“创造”图像
3.5.1 从识别到生成:生成式视觉模型概述
3.5.2 文生图与图生图
3.5.3 主流AI绘画工具巡礼
3.5.4 AI绘画的版权与伦理
3.5.5 AI绘画与中国美学
实践任务
实践任务1:手机“识物”初体验
实践任务2:AI识别植物、地标与名人
实践任务3:风格迁移创作
实践任务4:OCR信息提取实战
综合实践:生成一张“中国风”校园海报
本章小结
思考与练习
第4章 智能语音技术
思政导入:让机器学会“听”与“说”
4.1 智能语音技术:让机器“听懂”人话
4.1.1 什么是智能语音技术
4.1.2 声音是什么:语音信号基础
4.1.3 智能语音技术的发展简史
4.1.4 智能语音技术的应用全景
4.1.5 中国语音力量:从跟跑到领跑
4.2 语音识别:让机器“听懂”人话
4.2.1 语音识别是什么
4.2.2 语音识别的基本原理
4.2.3 听懂的难点与挑战
4.2.4 从“识别”到“理解”:语音交互简介
4.2.5 典型应用与现场体验
4.2.6 让世界“听见”每一种声音
4.3 语音合成:让机器“开口说话”
4.3.1 语音合成是什么
4.3.2 语音合成的基本原理
4.3.3 让声音更“像人”:韵律、情感与多语种
4.3.4 典型应用
4.3.5 声音的力量与边界
实践任务
实践任务1:用手机语音助手“语音设闹钟”
实践任务2:用讯飞听见/剪映自动生成视频字幕
实践任务3:用Edge“大声朗读”或剪映生成语音旁白
综合实践:制作一个“AI语音助手”——用AI语音介绍“我的家乡”或“我的专业”
本章小结
思考与练习
第5章 自然语言处理与应用
思政导入:让机器读懂中国字、说好中国话
5.1 NLP是什么:让机器“懂”人类语言
5.1.1 什么是自然语言处理
5.1.2 机器为什么“读不懂”人话
5.1.3 NLP的核心任务
5.1.4 NLP的发展简史
5.1.5 NLP的应用全景
5.1.6 中国NLP力量:让AI读懂中国话
5.2 让语言变得有序:文本预处理与分词
5.2.1 为什么要做文本预处理
5.2.2 文本预处理的常见步骤
5.2.3 中文分词:给汉字“断句”
5.2.4 从词到结构:词性标注与命名实体识别
5.2.5 当机器面对古文与方言
5.3 让AI看懂意图:词向量与意图匹配
5.3.1 机器如何“表示”一个词
5.3.2 词向量:让词语“有距离、可计算”
5.3.3 意图识别:听懂用户“想干什么”
5.3.4 情感分析:读出文字背后的态度
5.3.5 当算法读出“偏见”
5.4 让AI写出“人话”:提示词设计与生成
5.4.1 从“理解”到“生成”:大语言模型简介
5.4.2 提示词(Prompt):与AI对话的艺术
5.4.3 让AI帮你创作与办事
5.4.4 AI生成的“双刃剑”
实践任务
实践任务1:体验“中文分词”
实践任务2:体验意图识别
实践任务3:用提示词写一首“校园主题”诗歌
综合实践:制作“校园问答小秘书”
本章小结
思考与练习
第6章 机器学习与深度学习:让机器“学会”与“进化”
思政导入:从“人教机器”到“机器自学”的智慧跃迁
6.1 机器学习是什么
6.1.1 从“编程”到“学习”:思维方式的转变
6.1.2 机器学习的基本概念
6.1.3 机器学习的主要类型
6.1.4 机器学习能解决什么问题
6.1.5 机器学习与人工智能的关系
6.1.6 把AI的“地基”掌握在自己手中
6.2 机器学习如何“训练”:数据、模型与评估
6.2.1 机器学习的基本流程
6.2.2 数据:机器学习的“养料”
6.2.3 模型:从数据中学习“规律”
6.2.4 评估:模型学得好不好
6.2.5 训练中的常见问题与应对
6.2.6 大胆假设,小心求证
6.3 深度学习是什么
6.3.1 从机器学习到深度学习
6.3.2 神经网络:模仿大脑的“神经元”
6.3.3 深度学习如何“层层抽象”
6.3.4 常见的深度学习模型
6.3.5 深度学习的应用与威力
6.3.6 自己造AI的“发动机”
6.4 生成式AI:让机器“创造”新内容
6.4.1 什么是生成式 AI
6.4.2 生成式AI能做什么
6.4.3 生成式AI的基本原理
6.4.4 生成式AI的应用与价值
6.4.5 生成式AI的挑战与责任
6.4.6 机器的“创造”与人的智慧
实践任务
实践任务1:用“谷歌Teachable Machine”训练一个图像分类器
实践任务2:体验在线“手写数字识别”
综合实践:训练一个区分“可回收”与“其他”垃圾的分类器小模型
本章小结
思考与练习
第7章 人工智能的伦理挑战与社会影响
思政导入:技术之光照亮文明,伦理之舵护航未来
7.1 AI的安全风险:深度伪造、数据隐私、算法偏见
7.1.1 深度伪造:当“眼见为实”成为过去式
7.1.2 数据隐私:数字时代的“透明人”困境
7.1.3 算法偏见:代码中的“隐形歧视”
7.2 中外AI治理框架对比
7.2.1 中国AI治理框架:发展与安全并重的“中国方案”
7.2.2 全球AI治理的主要模式
7.2.3 中外AI治理对比
7.2.4 中国参与全球AI治理:从“跟跑者”到“贡献者”
7.3 未来已来:AGI、超级智能与人类角色
7.3.1 AGI:从“一技之长”到“融会贯通”
7.3.2 超级智能:技术奇点与存在性风险
7.3.3 人类角色:在智能时代重新定义“人”
7.3.4 面向未来:青年学子的使命与担当
7.4 人工智能与工作岗位、人机协作新范式
7.4.1 AI对就业市场的冲击
7.4.2 差异化影响:谁更容易“被替代”?谁更容易“受益”?
7.4.3 人机协作新范式:从“工具使用”到“伙伴共生”
7.4.4 教育变革与制度应对
7.4.5 面向未来
实践任务
实践任务1:我眼中“负责任的AI”
实践任务2:如果AI拥有创造力,它算作者吗?
附录 人工智能通识实验
附录说明
实验1 从需求洞察到具身表达——AI学伴机器人的创新设计
实验2 AI赋能跨境国风宠物用品出海实践案例