本书为高等院校人工智能通识课程系列教材之一，系统介绍了人工智能的核心理论、主要方法、关键技术及其实际应用。从基础概念到具体应用，本书涵盖了人工智能发展之路、知识表示方法、搜索推理技术、计算智能、机器学习、自然语言理解、计算机视觉、神经网络等内容。全书将前沿技术与实际案例相结合，帮助读者理论联系实践，较全面地反映人工智能领域当前的研究进展和发展方向，展示人工智能在各行业中的应用。并根据后续课程教学需求，融入了人工智能与其他学科（如计算机科学、心理学、语言学等）之间的关系，以培养学生跨学科思维。本书内容科学严谨、语言通俗易懂，适合作为高等院校“人工智能通识”课程的教材或参考书，也适合作为相关技术人员的培训教材。

在科技飞速发展的当下，人工智能（artificial intelligence，AI）已成为推动各行业变革的关键力量。党的二十大报告着重强调，要“推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能等一批新的增长引擎”。这充分彰显了人工智能在国家发展战略中的重要地位。同时，《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》明确提出“以教育数字化引领教育现代化”的战略方向，多处体现出人工智能技术对教育体系的重构作用。在此大背景下，人工智能正以前所未有的速度改变着我们的生活和工作。从智能家居到自动驾驶，从医疗诊断到金融风险预测，人工智能的应用无处不在。它不仅创造了许多新行业，还为传统行业赋能，推动着社会的全面进步。因此，对人工智能有所了解和研究，已经成为新时代对当代大学生提出的新要求。在这样的时代背景下，编者团队拟通过建立系统、前沿的人工智能知识体系，助力培养适应数字时代需求的创新型人才，服务国家教育现代化战略目标。
本书是一本面向本科生的通识类教材，旨在帮助学生全面了解人工智能的基本概念、主要技术、应用领域，以及面临的挑战。通过本书的学习，学生不仅能够掌握人工智能的核心知识，还能培养创新思维和实践能力，为未来在相关领域的学习和研究打下坚实的基础。本书的价值在于，它将人工智能的理论知识与实际应用紧密结合，通过丰富的案例和实例，帮助学生更好地理解人工智能技术的本质和应用场景。我们希望通过本书，能够激发学生对人工智能的兴趣，培养他们运用人工智能技术解决实际问题的能力，为他们有效应对未来职业生涯中的挑战和考验提供有力的支持。
全书共分为12章，涵盖了人工智能的多个方面。
第1章介绍了人工智能的概念、发展历史以及主要技术分支。通过学习这一部分，学生可对人工智能有一个全面的了解，明确其在现代科技中的地位和作用。其中，还探讨了人工智能面临的挑战，如伦理道德困境、数据隐私、安全隐患、就业结构等问题，以及未来的发展趋势。
编程语言和数学基础是学习人工智能的必备知识，第2、3章详细介绍了Python等常用编程语言在人工智能中的应用，以及线性代数、概率论与统计等数学基础知识。通过学习这些内容，学生可以为后续的学习打下坚实的基础。
第4～12章重点介绍了机器学习、自然语言处理、计算机视觉、神经网络、深度学习、知识图谱、机器翻译等人工智能的主要技术，详细阐述了这些技术的基本概念、原理、算法，并通过实例介绍人工智能在医疗健康、交通出行、金融服务、工业制造等领域的广泛应用。通过这些内容的学习，学生可以更好地理解人工智能技术的实际应用价值，以及如何将这些技术应用于解决实际问题，对人工智能的发展有一个全面的认识，明确未来研究的方向。
为了帮助学生更好地学习本书内容，我们在编写过程中采用了以下方法：
·理论与实践相结合：不仅介绍了人工智能的理论知识，还通过大量的案例和实例展示其在实际应用中的效果。学生可以通过案例分析和实验，更好地理解人工智能技术的概念和方法。
·循序渐进的学习路径：全书内容由浅入深，从人工智能的基础知识逐步过渡到高级应用。学生可以根据自己的学习进度，逐步掌握书中的内容。
·多样的图表和实例：为了帮助学生更好地理解抽象的概念，我们在书中提供了大量的图表和实例，帮助学生直观地理解人工智能技术的思想和方法。
·丰富的代码和资源：为了方便学生实践和学习，还提供了配套的代码和资源，如读者通过扫描书中的二维码下载源代码，也可以通过访问中国铁道出版社教育资源数字化平台（https：//www.tdpress.com/51eds）进行下载。学生可以通过运行这些代码，更好地理解人工智能技术的实现和应用。
·设置思考与练习：每章章后都配有思考与练习，帮助学生巩固所学知识，培养分析问题和解决问题的能力。
希望本书能够激发读者对人工智能的兴趣，培养创新思维和实践能力，在学习中结合实际案例进行思考，并尝试自己动手实现一些简单的项目，在人工智能领域迈出坚实的一步。
本书是教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会“面向人工智能赋能教育及数字技能人才培养的大学计算机课程改革项目”重点课题成果（课题编号：AEJR-202403）。在本书的编写过程中还参考了部分图书资料和学术期刊，在此一并表示衷心感谢。
由于人工智能技术发展迅猛，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者和同行批评指正。

编者
2025年3月

目录 第1章绪论1 1.1人工智能的概念1 1.2人工智能简史2 1.2.1孕育阶段2 1.2.2形成阶段3 1.2.3发展阶段3 1.3主要技术分支4 1.3.1机器学习4 1.3.2自然语言处理7 1.3.3计算机视觉7 1.3.4智能语音7 1.4应用领域8 1.4.1医疗健康8 1.4.2交通出行9 1.4.3金融服务9 1.4.4工业制造10 1.5面临的挑战与问题10 1.5.1伦理道德困境10 1.5.2数据隐私11 1.5.3安全隐患11 1.5.4就业结构11 1.6未来展望12 小结12 思考与练习12 第2章编程语言14 2.1AI程序语言的发展历程14 2.2常见AI程序语言15 2.3AI程序语言的特点17 2.3.1符号处理能力17

白路锋，博士，副教授，现任教于江苏第二师范学院计算机工程学院，专业方向：人工智能及优化计算，主授课程包括最优化方法、人工智能、离散数学、Python程序设计等。近年来发表学术研究论文10余篇，其中核心论文3篇。宋智军，博士，讲师，现任教于江苏第二师范学院计算机工程学院。曾担任中国指挥与控制学会专委会委员，中国指挥与控制学会标准审查委员会委员，中国道路交通安全智库委员会专家等。主授课程包括数据结构、操作系统、大型数据库概论、计算机图形学等；主编《智能网联技术》等教材7部；主持江苏省科技成果转化专项项目，承担国家重点研发计划子课题等项目；发表学术研究论文20余篇；参与制定多项国家和行业标准及白皮书；已申请发明专利、实用新型等知识产权80多项；曾荣获智能交通世界大会创新大赛高校专题赛一等奖。

（1）由浅入深的内容引导：通过理论-技术-应用的解析思路逐步引导读者通过实际应用理解复杂的理论和技术，适合不同层次的学习者，既适合初学者也能满足进阶学习者的需求。
（2）注重理论与方法：不仅介绍了基本概念，还深入探讨了各种算法和方法，增强读者的实际操作能力。
（3）丰富的实例与应用：结合实际案例，展示了人工智能在各行业中的应用，帮助学生直观理解人工智能在实际应用与影响。
（4）覆盖前沿技术：包括最新的机器学习、深度学习等前沿技术，确保读者接触到当前人工智能领域的最新发展。