前言

为适应计算机技术与人工智能的快速发展和广泛应用，我们编写了本书，这是一本学习计算机与人工智能知识的入门教材，供“计算机导论”“计算机与人工智能导论”等课程选用，也可供想了解计算机与人工智能基本知识的读者阅读。

全书共分为上、下两篇，共10章，各章主要内容如下。

第1章计算机发展简史。系统介绍电子计算机的诞生，包括代表性机型、重要事件、重要人物等； 介绍计算机的发展、分类、特点、应用领域等内容； 简要介绍中国的计算机发展； 介绍超级计算机、大型计算机、量子计算机、国产CPU芯片的发展等新内容。

第2章计算机中的数据表示。对进位记数制、不同进制数据的相互转换、数值型数据的表示、字符型数据的编码表示、汉字的编码表示、图像与声音数据的采集与表示等内容进行系统介绍； 对机器数的编码形式、浮点数的表示进行较为详细的介绍。

第3章计算机硬件基础。简要介绍CPU、内存、外存、输入设备、输出设备、主板、总线等内容； 介绍CPU芯片的制作过程； 比较详细地介绍3D扫描仪、3D打印机、GPU、复杂指令集计算机(CISC)、精简指令集计算机(RISC)、流水线技术、并行处理技术、多核计算机、多处理器计算机、机群系统等内容。

第4章程序设计与计算机软件。介绍程序设计语言由机器语言到汇编语言、高级语言，再到结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言的发展历程； 介绍近几年得到广泛应用的Python语言； 介绍算法的作用、定义、特性、评价标准以及与程序设计的关系； 介绍计算机软件的定义、分类以及常用软件开发方法； 重点介绍操作系统的功能及几种常用的操作系统软件。

第5章计算机网络与网络安全。系统介绍计算机网络的定义、功能、发展历程、分类、拓扑结构、传输介质、传输协议、连接设备等内容； 介绍互联网的发展、IP地址和域名、接入方式和互联网服务等内容； 简要介绍目前计算机系统常见的安全威胁及常用的反病毒技术、反黑客技术、防火墙技术、数据加密技术、安全认证技术； 介绍应严格遵守的网络安全法等相关法律法规与职业道德。

第6章物联网与大数据。介绍物联网的体系结构和关键技术； 以智能家居、智能物流和智慧场馆管理为例介绍物联网应用； 介绍大数据的起源、概念、特征，大数据与物联网的关系； 介绍大数据的采集和预处理、存储与管理、挖掘分析、可视化显示、处理框架Hadoop等大数据技术； 以流行疾病预测、市场营销、电商数据处理为例介绍大数据的应用。

第7章人工智能概述。介绍人工智能的定义与研究目标； 介绍符号主义、联结主义、行为主义等人工智能研究的不同学派的各自特点及融合优势； 介绍人工智能的3个快速发展阶段： 推理期、知识期、学习期，展现了人工智能的创新驱动发展历程； 介绍人工智能对数字社会建设的重要支撑作用。

第8章人工智能的实现方法。简要介绍目前常用的命题逻辑、谓词逻辑、知识图谱等知识表示方法及基于知识表示的推理； 介绍基于搜索的问题求解方法； 分别以决策树方法和k均值方法、k中心点方法为例介绍分类、聚类等机器学习方法； 较详细地介绍功能强大且得到广泛应用的深度神经网络方法。

第9章人工智能应用。通过计算机视觉、自然语言处理、智能机器人、生成式人工智能等几个主要场景展示人工智能应用。以手写数字识别为例介绍基于卷积神经网络的计算机视觉处理； 介绍词嵌入技术、注意力机制在基于深度学习的自然语言处理中的应用； 介绍智能机器人的发展以及对经济社会发展的支持； 介绍生成式人工智能、基于案例的人工智能大模型应用及如何合理使用人工智能大模型。

第10章人工智能的未来发展。介绍人工智能发展与应用对经济社会发展的强大推动作用以及带来的挑战； 介绍保证人工智能健康、可控、安全发展的人工智能治理措施与人工智能伦理规范； 介绍人工智能的未来发展趋势。

为便于教师和学生使用该书，我们制作了配套的电子课件。电子课件中配有大量的图片，使内容的介绍更为形象和生动。

本书由袁方主编并统稿，第6章由肖艳芹编写，9.1节由牛齐明编写，9.2节由李宁编写，其余章节由袁方编写。

本书的编写与修订参考了大量的书籍、报刊，并参考了互联网上部分有价值的材料。为此，我们向有关的作者、编者、译者和网站表示衷心的感谢。

由于涉及内容多及编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

编者

2025年6月