在全面推进智能化、人工智能深度赋能教育变革的时代背景下,本书深度融合新工科、新文科理念,致力于打造人工智能通识教育核心教材,旨在帮助学生构建坚实的信息技术知识体系,深刻理解从计算机基础到人工智能前沿的演进逻辑,着重培养面向智能时代的计算思维、信息素养以及运用新一代信息技术解决复杂实际问题的核心能力。全书共七章,内容循序渐进,从计算机系统基础、信息数字化表示,到软件系统、网络与安全,进而深入算法与程序设计,最终聚焦人工智能(发展、机器学习、深度学习、大模型、自然语言处理)及新一代信息技术(虚拟现实、增强现实、物联网、云计算、大数据、区块链)。每章辅以拓展阅读和思考练习,强化理论与实践的结合。本书结构严谨、通俗易懂、实用性强,适合作为高等院校大学计算机通识教育系列课程的教材,也可作为计算机技术培训用书和自学用书,助力读者在智能化时代提升竞争力。

党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”。这对教育发展提出了更高的标准和要求。以云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链和生成式人工智能为代表的新一代信息技术，正以前所未有的深度和广度重塑全球经济格局。在这场席卷全球的数字化浪潮中，掌握信息技术的核心知识与实践能力，已成为个人、企业乃至国家在激烈竞争中立足的关键，是新时代对高校毕业生的基本要求，更是每一位现代公民适应未来社会的必备素养。
为此，我们精心编写了这本《新一代信息技术与人工智能》教材，旨在响应国家战略需求，紧跟技术发展前沿，为培养适应数字时代的合格人才提供系统性的知识支撑。本书的编写思路清晰明确：以夯实基础为起点，以理解原理为核心，以应用创新为导向。我们力求通过深入浅出的讲解、贴近生活的案例和循序渐进的编排，帮助读者不仅掌握新一代信息技术与人工智能的核心概念、基本原理和关键技术，并建立起对这些技术如何深刻改变世界的系统性认知框架。最终目标是引导读者将知识内化为能力，具备运用信息技术解决实际问题的思维，激发探索创新的热情，并深刻理解技术应用背后的伦理责任，为未来在数字中国建设中贡献智慧打下坚实基础。
本书共分为七章，以“认知技术—理解原理—应用创新”为逻辑主线，层层递进。各章主要内容如下：
第1章介绍计算机的起源、发展史、核心结构（如冯·诺依曼体系）及硬件与软件的组成，引导读者全面认识计算机系统，并就如何根据需求选购计算机给出指导。
第2章解析信息的数字化表示，包括二进制、数值与文字编码、图像与音频处理，以及动态图像的实现原理，帮助读者理解计算机如何存储与处理多样化的信息。
第3章从操作系统到数据库管理系统，系统讲解软件的分类、功能与应用，结合智能手机操作系统和国产操作系统的案例，揭示软件在计算机运行中的核心作用。
第4章深入剖析计算机网络的发展、协议、拓扑结构及网络安全技术，涵盖互联网接入、信息浏览与搜索、文件传输等实用技能，并探讨网络支付安全等热点问题。
第5章以Python语言为工具，从算法基础到数据结构（线性表、树、图），引导读者掌握编程思维与解决实际问题的能力，并通过日常案例展现算法的广泛应用。
第6章系统介绍人工智能的定义、发展历程、机器学习、深度学习及自然语言处理，探讨AI伦理与未来趋势，帮助读者理解技术背后的逻辑与社会影响。
第7章聚焦虚拟现实、增强现实、物联网、云计算、大数据和区块链等新兴技术，通过跨界融合案例展现技术创新的无限可能。
本书的主要特色如下：一是夯实基础，帮助读者建立计算机硬件、软件、网络与算法的系统性认知，为理解高阶技术奠定根基；二是拓宽视野，解析新一代信息技术的核心原理与应用场景，揭示其如何赋能产业升级；三是面向实践，通过案例分析，培养读者利用技术解决实际问题的能力；四是激发创新，引导读者思考技术的伦理边界与社会影响，成为负责任的数字公民。
通过学习本书，读者不仅能深入理解计算机的工作原理、信息编码的底层逻辑、网络安全的防护策略，还能初步掌握Python编程与算法设计，并洞察人工智能、物联网等新兴技术的应用趋势。
在本书编写过程中，编者参考了部分网络资源，在此对这些网络资源的提供者表示感谢。
本书的最终出版，离不开编写团队成员的辛苦付出及同事和朋友给予的帮助与支持，在此表示感谢。
由于计算机技术发展迅速，加之编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者和有关专业人士批评指正。
编者
2025年4月

第1章踏入计算机的神奇大门11.1初识计算机11.1.1计算工具演变11.1.2计算机发展史41.2图灵机与冯·诺依曼结构81.2.1图灵与图灵机81.2.2冯·诺依曼结构101.2.3计算机工作原理121.3计算机系统的组成131.3.1计算机硬件131.3.2计算机软件301.4计算机的主要技术指标321.5如何选购一台符合自己需要的计算机331.5.1明确需求331.5.2确认配置33拓展阅读:改变世界的计算机先驱35思考与练习37第2章信息表示揭秘392.10和1的世界392.1.1数制402.1.2数制转换412.1.3二进制运算法则432.2数值信息表示442.2.1数值数据的表示442.2.2数值数据的编码462.3文字信息表示472.3.1ASCII编码472.3.2字符串492.3.3汉字编码492.4图像信息表示512.4.1图形512.4.2图像512.4.3图形与图像的关系532.5音频信息表

钟琦，副教授，任职于赣南师范大学，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会理事。主讲C语言程序设计、大学信息技术基础、VB程序设计、网站设计、办公自动化实用技术、Office实用软件等计算机基础课程，编写出版高校计算机教材近10部，两部教材获江西省高校优秀教材二等奖，发表教学科研论文近30篇，其中EI、CSSCI、北大核心刊物多篇，主持省级以上教学研究与改革课题近十项。 曾春梅，任职于赣南师范大学，研究方向为计算机应用，主授课程有Python程序设计、C程序设计、编译原理等；编写过《数据结构》《办公高级应用案例教程》教材，江西省大学生科技创新与职业技能展示竞赛优秀指导老师。 严深海，硕士，任职于赣南师范大学，主要研究方向为图像处理与模式识别、信息安全等，主要讲授编译原理、算法与数据结构、数据库原理、操作系统、C语言程序设计、大学信息技术等课程；参与1项国家科技支撑计划项目、3项省级课题研究，主持1项省级课题、1项校级课题；发表论文10多篇；获软件著作权1项。指导学生参加全国计算机仿真大奖赛、全国大学生数学建模竞赛等，获国家一等奖、国家二等奖数次。

①夯实基础：帮助读者建立计算机硬件、软件、网络与算法的系统性认知，为理解高阶技术奠定根基。
②拓展视野：解析新一代信息技术的核心原理与应用场景，揭示其如何赋能产业升级。
③面向实践：通过案例分析，培养读者利用技术解决实际问题的能力。
④资源丰富：配有教学设计、教学课件、教学视频、案例素材、习题答案等教学资源。