第 1 章 計(jì)算、計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維 ........................1

1.1 計(jì)算..............................................1

1.1.1 計(jì)算的基本概念.............................. 1

1.1.2 計(jì)算工具的探索.............................. 3

1.1.3 計(jì)算模型.......................................... 5

1.2 計(jì)算機(jī) ..........................................9

1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展.................................. 9

1.2.2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)............................11

1.2.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 ................16

1.3 計(jì)算思維 .....................................17

1.3.1 計(jì)算思維概述................................18

1.3.2 計(jì)算思維的方法與案例 ................20

1.3.3 計(jì)算思維的實(shí)現(xiàn) ............................21

1.3.4 計(jì)算思維的應(yīng)用............................23

習(xí)題 1.................................................25

第 2章 計(jì)算基礎(chǔ).................26

2.1 0 和 1 的思維...............................26

2.1.1 中國(guó)古代的 0 和 1 的思維............26

2.1.2 計(jì)算機(jī)中 0 和 1 的思維...............27

2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與運(yùn)算 ..................27

2.2.1 數(shù)制與數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 ....................27

2.2.2 二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算............................30

2.3 信息編碼 .....................................32

2.3.1 數(shù)值信息的表示............................ 32

2.3.2 字符信息的編碼............................ 34

2.3.3 漢字信息的編碼............................ 35

2.3.4 多媒體信息的編碼........................ 37

2.4 數(shù)據(jù)的組織與壓縮 ....................... 41

2.4.1 數(shù)據(jù)的組織.................................... 41

2.4.2 數(shù)據(jù)的壓縮.................................... 42

習(xí)題 2 .................................................43

第3章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與云計(jì)算... 44

3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述........................... 44

3.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成........................ 44

3.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)................ 46

3.2 硬件系統(tǒng) .................................... 46

3.2.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成................ 46

3.2.2 主機(jī)系統(tǒng)........................................ 48

3.2.3 外部設(shè)備........................................ 54

3.3 軟件系統(tǒng) .................................... 61

3.3.1 操作系統(tǒng)........................................ 61

3.3.2 系統(tǒng)虛擬化.................................... 69

3.4 云計(jì)算 ........................................70

3.4.1 云計(jì)算的概述................................ 70

3.4.2 云計(jì)算技術(shù).................................... 72

3.4.3 云計(jì)算的應(yīng)用案例........................ 73

習(xí)題 3 .................................................74

第4章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)...75

4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)..................................75

4.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述............................75

4.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成........................ 77

4.1.3 互聯(lián)網(wǎng)............................................80

4.2 物聯(lián)網(wǎng) ........................................86

4.2.1 物聯(lián)網(wǎng)概述....................................87

4.2.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)........................87

4.2.3 物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用 ........................96

4.3 信息安全 .....................................97

4.3.1 信息安全概述................................97

4.3.2 計(jì)算機(jī)病毒....................................98

4.3.3 信息安全防護(hù)措施 ..................... 100

習(xí)題 4...............................................102

第5章 算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ......... 103

5.1 問(wèn)題求解 ...................................103

5.2 算法概述 ...................................106

5.2.1 算法定義及其特征 ......................106

5.2.2 算法的描述..................................107

5.2.3 算法的基本結(jié)構(gòu) ..........................109

5.2.4 算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)..........................112

5.3 算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ).............................113

5.3.1 經(jīng)典算法策略..............................113

5.3.2 常見(jiàn)問(wèn)題算法舉例 ......................117

習(xí)題 5...............................................121

第6章 Python 程序設(shè)計(jì).... 122

6.1 程序及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ...................122

6.1.1 計(jì)算機(jī)程序及程序設(shè)計(jì) ..............122

6.1.2 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言..............................123

6.1.3 Python 簡(jiǎn)介 ................................124

6.2 Python 編程基礎(chǔ) .......................127

6.2.1 Python 書(shū)寫(xiě)規(guī)范 ........................127

6.2.2 變量、常量..................................127

6.2.3 數(shù)據(jù)類(lèi)型...................................... 128

6.2.4 賦值語(yǔ)句......................................130

6.2.5 運(yùn)算符與表達(dá)式..........................130

6.3 程序設(shè)計(jì) ...................................132

6.3.1 流程控制...................................... 132

6.3.2 函數(shù)式編程.................................. 137

6.3.3 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)及擴(kuò)展庫(kù)............ 139

習(xí)題 6...............................................147

第7章 數(shù)據(jù)庫(kù)與大數(shù)據(jù) ...... 148

7.1 數(shù)據(jù)概述 ...................................148

7.1.1 數(shù)據(jù).............................................. 148

7.1.2 數(shù)據(jù)管理...................................... 149

7.2 數(shù)據(jù)庫(kù) ......................................152

7.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概述.................................. 152

7.2.2 數(shù)據(jù)模型...................................... 154

7.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作...................... 155

7.3 大數(shù)據(jù) ......................................159

7.3.1 大數(shù)據(jù)概述.................................. 159

7.3.2 大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程......................160

7.3.3 大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用...................... 162

7.3.4 大數(shù)據(jù) Python 分析實(shí)例........... 165

習(xí)題 7 ...............................................167

第8章 人工智能概述 ......... 168

8.1 人工智能簡(jiǎn)介.............................168

8.1.1 人工智能的概念.......................... 169

8.1.2 人工智能的發(fā)展歷程.................. 171

8.1.3 人工智能的基本研究?jī)?nèi)容.......... 174

8.2 人工智能的組成要素與產(chǎn)業(yè)框架體系..........................................177

8.2.1 人工智能的 4 個(gè)要素.................. 177

8.2.2 人工智能產(chǎn)業(yè)體系與產(chǎn)業(yè)鏈框架 ............................................. 178

8.2.3 人工智能的三層核心技術(shù)..........180

8.3 人工智能的發(fā)展趨勢(shì)與倫理

問(wèn)題..........................................181

8.3.1 人工智能的發(fā)展趨勢(shì) ..................181

8.3.2 人工智能倫理問(wèn)題 ......................184

8.3.3 針對(duì)人工智能的安全舉措 ..........185

習(xí)題 8...............................................187

第9章 人工智能基礎(chǔ) ......... 188

9.1 知識(shí)和知識(shí)表示 .........................188

9.1.1 知識(shí)的概念和分類(lèi) ......................188

9.1.2 產(chǎn)生式表示法..............................190

9.1.3 框架表示法..................................191

9.1.4 知識(shí)圖譜......................................192

9.2 機(jī)器學(xué)習(xí) ...................................194

9.2.1 機(jī)器學(xué)習(xí)概述..............................194

9.2.2 線性回歸實(shí)例..............................197

9.2.3 k 最近鄰分類(lèi)...............................198

9.3 深度學(xué)習(xí) ...................................200

9.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)............................. 200

9.3.2 從淺層學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí) ..............202

9.3.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)例 ..........203

習(xí)題 9...............................................208

第 10 章 人工智能技術(shù) ....... 209

10.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)..............................209

10.1.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)定義與發(fā)展............210

10.1.2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)在人工智能應(yīng)用中的

案例..............................................211

10.2 自然語(yǔ)言處理...........................213

10.2.1 自然語(yǔ)言處理概述....................214

10.2.2 自然語(yǔ)言處理在人工智能應(yīng)用中的案例..........................................216

10.3 大模型 ....................................217

10.3.1 大模型的產(chǎn)生和發(fā)展................ 217

10.3.2 大模型的基本特點(diǎn).................... 219

10.3.3 大模型的構(gòu)建與訓(xùn)練................ 221

10.3.4 大模型的應(yīng)用 ........................... 224

10.4 人工智能生成內(nèi)容 ....................228

10.4.1 AIGC 的產(chǎn)生和發(fā)展................. 229

10.4.2 AIGC 與大模型的交互關(guān)系.....230

10.4.3 常用的 AIGC 工具.................... 231

10.4.4 AIGC 工具應(yīng)用實(shí)例................. 235

習(xí)題 10 .............................................237

第 11 章 人工智能應(yīng)用......... 238

11.1 工業(yè)領(lǐng)域 .................................239

11.1.1 工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 239

11.1.2 智能工業(yè)機(jī)器人........................ 239

11.1.3 智能制造.................................... 241

11.2 醫(yī)療領(lǐng)域 .................................242

11.2.1 醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 242

11.2.2 醫(yī)學(xué)影像診斷............................ 243

11.2.3 機(jī)器人輔助手術(shù)........................244

11.2.4 醫(yī)療健康管理............................244

11.3 交通領(lǐng)域 .................................245

11.3.1 交通領(lǐng)域的應(yīng)用概述................ 245

11.3.2 自動(dòng)駕駛.................................... 246

11.3.3 智慧交通.................................... 248

11.3.4 智慧停車(chē).................................... 249

11.4 教育領(lǐng)域 .................................250

11.4.1 教育領(lǐng)域的應(yīng)用概述................250

11.4.2 智能教學(xué)....................................250

11.4.3 智能評(píng)價(jià).................................... 251

11.4.4 智能教室.................................... 252

習(xí)題 11 .............................................253

參考文獻(xiàn) .......................... 254