本书深入浅出地介绍计算思维与人工智能基础知识及应用，旨在帮助读者深入理解计算思维的本质，掌握人工智能的核心技术，并探讨其在实际应用中的广阔前景。本书首先介绍计算和计算思维的基本概念、特点和作用，帮助学生建立起对计算思维的正确认识和初步理解。接着介绍人工智能的基础知识，帮助学生理解机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉及AIGC等技术和理论，最终帮助学生形成较完整的人工智能知识体系。本书的最大特色在于理论讲解浅显易懂，避免大量公式，配以生动的实例和直观的图表。为了降低学习门槛，还采用了无代码开发平台进行实验。本书可作为高等学校非计算机类专业人工智能通识课程的教材，也可以作为人工智能爱好者的入门参考书。

在21世纪的科技浪潮中，计算技术与人工智能作为引领创新的双引擎，正以前所未有的速度重塑着我们的世界。面对这一趋势，计算机基础教育亟需改革，以适应时代的需求，培养具有创新思维和实践能力的新型人才。本书正是在此背景下应运而生，旨在为读者提供一套既符合当前计算机基础教育改革方向，又能够深入探索人工智能领域的全面学习指南。
当前，计算机基础教育的改革正朝着强化计算思维、注重实践能力和跨学科融合的方向发展。本书积极响应这一改革号召，从计算思维的培养入手，逐步深入到人工智能的核心技术和应用实践。我们深知，计算思维是解决问题的关键能力，它能够帮助人们更好地理解问题、抽象问题，并设计出有效的解决方案。因此，本书旨在为读者提供一个全面、系统的学习框架，帮助大家深入理解计算思维的本质，掌握人工智能的核心技术，并探索其在实际应用中的广阔前景。在内容设计上，本书注重理论与实践的结合，通过丰富的案例和实例，帮助读者将所学知识转化为实际操作能力。
我们深知人工智能初学者在学习过程中的困惑与挑战，因此，在阐述人工智能的基础理论和核心概念时，尽量避免使用晦涩难懂的术语和大量烦琐的公式，而是采用通俗易懂的语言，结合生动的实例和直观的图表帮助读者轻松理解并掌握相关知识。
同时，为了降低学习门槛，本书还采用了无代码开发平台“海豚实验室”进行实验。这一创新的教学方式，使得初学者无须具备复杂的编程技能，通过简单的拖动和配置就能体验人工智能技术的魅力和应用潜力。无代码开发平台不仅能降低技术门槛，还能激发读者的学习兴趣和创造力，使他们在实践中不断探索和发现，进行创意转化。
本书共八章，内容涵盖了计算与人工智能的多个关键领域。
第1章从计算的概念出发，逐步引入人工智能的概念、历史、相关研究、应用领域以及未来发展，为读者构建了一个清晰的知识体系。
第2章深入探讨了计算机系统与计算思维，通过实例展示了计算思维在日常生活中的应用，如二进制思维在物品分配中的应用及智能推荐系统的原理等。
第3章从机器学习的基本概念、分类及整体流程到具体算法模型，再到神经网络，全面介绍机器学习的基本原理和应用方法。通过案例，让读者了解机器学习在实际问题中的应用，同时介绍无代码开发的相关实践平台。
第4章至第6章分别聚焦图像智能分析、文本智能分析和智能语音处理，不仅介绍了各自领域的基本概念、技术和方法，还通过案例分析了这些技术在实际应用中的效果和局限性。其中，第4章详细介绍了图像分类、物体检测和图像分割等关键技术，并通过ResNet模型的图像分类案例展示这些技术的实际应用效果；第5章介绍了文本分类、文本相似度分析和情感分析等关键技术，为自然语言处理领域的学习提供有力支持；第6章探讨了语音识别、语音合成等关键技术，以及智能语音技术的未来与挑战。
第7章着重介绍了生成式人工智能的概念、产业应用、基本原理，以及提示词工程的开发与优化。不仅为读者提供了生成式人工智能的全面解析，还通过应用案例设计展示了这些技术的创新潜力和商业价值。
第8章作为本书的结尾部分，探讨了人工智能技术在智慧交通、智能机器人和智能娱乐等领域的应用。通过实际案例分析了人工智能技术在改善城市交通、提升医疗服务质量以及革新娱乐体验等方面的积极作用，进一步展示了人工智能技术的广泛应用前景。这些内容的引入，旨在激发读者对人工智能技术的兴趣和热情，鼓励他们积极探索和创新。
本书由夏敏捷、张书钦、周雪燕任主编，李娟、金秋、潘惠勇、刘金金任副主编。全书编写分工如下：第1章由中原工学院周雪燕和潘惠勇编写，第2章由河南工业大学张锦歌编写，第3章由中原工学院王琳和李娟编写，第4章由河南工业大学曾春先编写，第5章由中原工学院许进忠编写，第6章由中原工学院刘金金编写，第7章由中原工学院张慎武和金秋编写，第8章由河南工业大学曾春先编写。全书由中原工学院张书钦、夏敏捷审阅并统稿。在编写过程中，我们密切关注计算机基础教育改革的最新动态，力求使本书的内容与改革方向保持一致。同时，我们也注重跨学科知识的融合，引导读者从多角度、多层次理解计算与人工智能技术的本质和应用。
总之，本书旨在适应当前计算机基础教育的改革需求，为读者提供一个全面、系统、实用的学习框架。我们希望读者能通过学习本书深入理解计算思维的本质，掌握人工智能的核心技术，并激发该领域的创新潜能。让我们携手共进，共同推动计算机基础教育的改革与发展，为培养更多具有创新思维和实践能力的新型人才贡献力量。
由于人工智能技术发展迅猛，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者批评指正。

编者
2025年2月

第1章计算与人工智能11.1计算的概念11.1.1什么是计算11.1.2计算的历史11.1.3计算的要素21.1.4可计算问题与图灵机31.1.5算法、计算机语言与程序61.2人工智能的概念61.2.1什么是人工智能61.2.2人工智能与计算71.2.3人工智能的历史71.3人工智能相关研究81.3.1机器学习81.3.2深度学习91.3.3计算机视觉91.3.4自然语言处理101.3.5机器人学与智能控制101.3.6知识表示与推理111.3.7模式识别与生物特征识别121.3.8强化学习与智能决策121.3.9大数据分析与预测131.4人工智能应用领域141.4.1医疗保健领域141.4.2交通运输领域141.4.3金融领域151.4.4教育领域151.4.5工业制造领域151.4.6智能家居领域161.4.7娱乐领域161.4.8农业领域161.4.9环境保护领域171.4.10政务领域171.5人工智能未来发展趋势18习题119第2章计算机与计算思维212.1

夏敏捷，硕士导师，副教授，现任中原工学院计算机基础教学部主任，主要研究领域：数据挖掘和可视化。从事计算机基础教学20多年，熟悉CC、C#、Python等开发语言，指导学生多次获中国大学生设计大赛大奖。已出版40余部著作和教材，其中《FlashActinScript3.0动画基础与游戏设计》《Python程序设计——从基础开发到数据分析》等获河南省规划教材立项。2019年度被评为校级师德标兵，2020年度被评为校级教学名师。在B站拥有“夏老师学习谷”账号，深受读者粉丝喜爱。张书钦，教授，现任中原工学院计算机学院执行院长，主要研究领域：物联网、网络安全、人工智能，主授课程包括计算机组成原理、无线网络、Linux程序设计等，编写教材1部《无线传感器网络:理论及应用》，获河南省高等教育教学成果奖一等奖，发表论文40篇，SCI、EI检索20篇。周雪燕，副教授，现任教于中原工学院，主要研究领域：人工智能。主授课程包括计算思维与人工智能应用、Python高级编程等。编写《CC程序设计教程面向过程分册（第3版）》《大学计算机——面向计算思维》《Python程序设计应用教程》等教材。曾获河南省科技进步三等奖，中国纺织工业联

（1）注重理论与实践的结合，通过丰富的案例和实例，帮助读者将所学知识转化为实际操作能力。
（2）理论讲解浅显易懂，避免大量烦琐的公式，结合生动直观的图表，帮助读者轻松理解并掌握相关知识。
（3）采用无代码开发平台进行实验，读者通过简单的拖拽和配置，就能体验人工智能技术的魅力和应用潜力，激发学习兴趣和创造力。