当今世界，人工智慧的浪潮正席卷全球。人工智慧技术不再是象牙塔中的珍品，它已经被大规模地应用于网际网路、安防、医疗、金融、零售、文艺与教育等多个产业，并实实在在地改变着我们的世界，让生产变得更加高效，让生活变得更加便捷。

　　人工智慧时代的建设和发展需要大批具有人工智慧理念、国际视野和创新能力的人才。本书内容的编排与涵盖的范围，相当符合有意跨进人工智慧领域的学习图书。陈述浅显，透过实例搭配对应的人工智慧和解决方案的铺陈，提供读者先能有情境的涉入，再依据作业原理解说其运行的方法。尤其是演算法或计算公式，透过大量生动活泼的图片解说，纵使没有程式或数理背景的读者，也能轻松的了解与学习。

著者信息

编者简介

汤晓鸥、陈玉琨

　　商汤科技团队、华东师范大学慕课中心教授、上海市重点中学的老师们

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图书目录

第一章　人工智慧：新时代的开启
1.1　跨越时空：铭铭的一天
1.2　光辉岁月：人工智慧简史
1.3　百花齐放：人工智慧在各行各业的应用
1.4　初露真容：人工智慧与机器学习
1.5　本章小结

第二章　牛刀小试：察异辨花
2.1　初学乍练：分类任务
2.2　含英咀华：提取特征
2.3　分门别类：分类器
2.4　实践出真知：测试和应用
2.5　五花八门：多类别分类
2.6　大显身手：二分类在生活中的应用
2.7　本章小结

第三章　别具慧眼：识图认物
3.1　温故知新：基于手工特征的图像分类
3.2　另辟蹊径：基于深度神经网路的图像分类
3.3　「网」不厌深：深度神经网路的发展与挑战
3.4　忽如一夜春风来：图像分类在日常生活中的应用
3.5　本章小结

第四章　耳听八方：析音赏乐
4.1　洗耳恭听：听声的艺术
4.2　丝竹管弦：音乐风格分类
4.3　言听计从：语音识别技术
4.4　听声辨曲：乐曲检索技术
4.5　本章小结

第五章　冰雪聪明：看懂视讯
5.1　化静为动：从图像到视讯
5.2　明察秋毫：视讯行为识别
5.3　基于深度学习的视讯行为识别
5.4　本章小结

第六章　无师自通：分门别类
6.1　当人工智慧未曾听说花的名字
6.2　物以类聚：鸢尾花的K均值聚类
6.3　人以群分：相簿中的人脸聚类
6.4　层次聚类与生物聚类
6.5　本章小结

第七章　识文断字：理解文字
7.1　任务的特点
7.2　文字的特征
7.3　高屋建瓴：发掘文字中潜在的主题
7.4　投其所好：基于主题的文字搜寻与推荐
7.5　本章小结

第八章　神来之笔：创作图画
8.1　九层之台，起于累土：资料空间和资料分布
8.2　化腐朽为神奇的创作家：生成网路
8.3　火眼金睛的鑑赏家：判别网路
8.4　在对抗中合作与进步：生成对抗网路
8.5　得心应手地创作：条件生成对抗网路
8.6　本章小结

第九章　运筹帷幄：围棋高手
9.1　初窥门径：AlphaGo的走棋网路
9.2　远见卓识：AlphaGo的大局观
9.3　成就非凡：AlphaGo Zero
9.4　本章小结

后　记
参考文献

图书序言

序

　　亲爱的读者：

　　人工智慧（Artificial Intelligence）正在全球迅速崛起，已经影响了我们生活的各方面，你感受到了吗？2016与2017年由于AlphaGo与AlphaGo Zero以无可争辩的能力战胜了李世、柯洁等人类围棋高手而名噪一时；在无人驾驶等领域，人工智慧也大显身手，且显示出越来越强的能力；图像识别、语音辨识技术的日益成熟，已为人们的生活带来极大便利。由此，人们才感受到人工智慧的时代已经到来，而且，改变我们生活的步伐会越来越快。

　　人类生活在自然之中，自然是我们的母亲，与自然和睦相处是人类唯一的生存之道。母亲帮助我们将手从爬行中解放出来，从此，人类就有了极大的自由发展空间。当然，人类不会满足于手的解放，在数千年的发展中，一直试图在发展机械能以突破人类体力的局限；发展各种感知器件，以实现人类在感知觉方面的突破；也一直试图解开大脑的祕密，寻求大脑发展之途。

　　经过数千年的努力，人类在这些方面已经取得巨大成就。在劳动中，我们的祖先发明了各种工具，减低了人类的体力耗损，提高了劳动的效率。然而，人类并没有满足于这些成就，在体力得到一定程度保留下时，人工智慧由此应运而生。

　　人工智慧是从图灵提出「图灵测试」开始的。艾伦．图灵（Alan Turing)是英国着名的数学家和逻辑学家，被称为电脑科学之父、人工智慧之父，是电脑逻辑的奠基者，曾协助英国军方破解德国着名的密码系统「谜」（Enigma），帮助盟军获得二战的胜利。他提出的「图灵机」和「图灵测试」等概念，是电脑科学和人工智慧发展的重要基石，为纪念其在电脑领域的卓越贡献，人们以其名设立了「图灵奖」，且以图灵为代表的先驱科学家们开创了一个创新的学科—人工智慧。

　　风云际会，潮起潮落，在数十年的发展中，人工智慧有过高潮，也有过低谷，但是，人类的希望之火从未熄灭。在21世纪的第二个十年，人工智慧终于迎来了指数式的增长。2017年7月，中国国务院发布「新一代人工智慧发展规划」，特别强调「加快人工智慧创新应用」。文件中要求「利用智慧技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智慧学习、互动式学习的新型教育体系」；「开展智能校园建设，推动人工智慧在教学、管理、资源建设等全程应用」；「广泛开展人工智慧科普活动」，「实施全民智能教育专案，在中小学阶段设置人工智慧相关课程」；「支持开展人工智慧竞赛，开发立体综合教学场域、植基于大数据智能的线上学习教育平台」。这就是对人工智慧教育提出了新的任务。

　　商汤科技是中国人工智慧领域的「独角兽」，在该领域有着丰富的成果。2017 年11月，商汤与上海市政府签订战略合作协议：目标是使上海成为全球人工智慧发展的战略高地。作为有着高度社会良知与责任担当的企业，商汤深知普及人工智慧的价值，2017年11月，商汤决定与华东师范大学慕课中心合作，邀请华东师范大学二附中、上海交大附中、上海七宝中学、上海格致中学、上海市西中学、上海晋元中学教师共同编写人工智慧教材（高中版）。

　　与您读过的其他教材不同，本教材以「手脑结合」为主要学习方式，在提供必要的基础知识之后，就需要您动手做一些实验，特别希望您发挥发独特的想像力，在您高中阶段有限的时间中，设计有可能完成的项目，并动手将其转化为独具特色的作品。相信您在此一过程中能够享受到创造的无穷乐趣。

　　当然，人工智慧是技术极高的领域，尤其是一些用到高等数学的演算法，可能已经超出您已学过的范围，有些甚至超出了大学本科的范围，为使您能深入了解人工智慧的原理，本教材这对这些演算法只做定性的介绍，其定量的部分留待您以后再学。商汤已将这些演算法开放在其教学实验平台之中，提供读者在动手进行时使用。

　　作为试验教材，错误与不当之处在所难免，欢迎读者们在使用过程中提出批评与改进建议。本教材的目标是：让读者们学会像科学家一样思考。纠错是科学取得进展的基本途径，美国着名心理学家马斯洛（A. H. Maslow）说过：「要做的唯一有气魄的事，似乎就是不要害怕错误，投身进去，尽力而为，以期能从大错到纠正它们的过程中学到足够的东西」鰡。本教材的编者深以为然，更期盼着阅读本教材的读者能以更大的勇气去创新与创造。

图书试读

当你向智慧音箱询问今天天气时，它透过语音识别技术听懂了你的问题。当你拿起最新的智慧型手机时，它自动解锁打开，因为它透过人脸验证技术认出了主人。当你打开电商网站，你可能在第一时间就看到了自己最喜欢的商品，因为它从你和你朋友的购买纪录中，透过大数据分析技术了解你的兴趣。当你开着新的电动汽车在风景优美的高速公路上疾驰时，车载智慧系统也在默默地守护着你，不断地监测着可能的危险，并适时发出提醒。

这一切，仅仅只是一个开始。

很多在十年前仍是科幻小说里的场景，今天已经成为我们真实的生活经历。那么，在人工智慧浪潮的驱动下，十年之后我们会生活在什么样的世界里呢？

1.1 跨越时空：铭铭的一天

一天的开始

2028年的一个早晨，一缕阳光照进了卧室，铭铭听到一个柔和的声音：

「铭铭，现在是2028年3月29日早上7点，新的一天开始了！」

铭铭对这个声音特别熟悉，它是由智慧家居系统所控制的卧室音响发出的。就像一位忠诚的管家，这个系统日复一日、分秒不差地照料着铭铭的生活。

铭铭缓缓地从床上坐起来。在他睁开双眼的时候，他看到前面的投影萤幕被点亮了，萤幕里传来了父亲的问候。

铭铭的父亲是一位着名的人工智慧科学家。小时候开始，铭铭就从父亲的实验室里接触到早期的人工智慧技术。有一次，铭铭看到自己的照片在父亲的电脑里被分门别类地做成了拼图。他的活泼、他的欢笑、他的灵敏，在这些拼图中如此真切。父亲告诉他，这一切都是电脑透过智慧技术自动完成的，这让他感到莫名惊喜—这个不经意的瞬间不仅为他打开了一个充满未知的世界，也让他体会到了一直忙于工作的父亲对他的关爱。

铭铭决心把这份父爱传承下去，利用人工智慧造福更多人。于是，他选择成为一名人工智慧工程师。

早餐时间：信息的盛宴

起床后，铭铭来到餐厅。烹饪机器人已经根据铭铭的口味喜好以及最近几天的健康智慧监测系统资料，准备好了一份营养均衡的早餐：一杯奶茶、一盘调配得恰到好处的沙拉，还有两片他最爱吃的面包。这样一份健康可口的早餐，让他感到精力充沛、心情愉悦。