目录

第一部分信息技术基础

第1章计算机系统3

1.1计算机模型3

1.1.1计算机的概念3

1.1.2图灵机和冯·诺依曼结构4

1.1.3计算机系统的分层模型5

1.2计算机系统的构成6

1.2.1硬件系统6

1.2.2软件系统11

1.3计算机网络15

1.3.1计算机网络的概念16

1.3.2因特网16

1.4计算机的工作原理17

1.4.1计算机的启动17

1.4.2计算机的计算原理18

1.4.3指令系统19

1.5练习题21

第2章数据的编码与存储27

2.1二进制基础27

2.1.1数制28

2.1.2二进制运算28

2.1.3进制的转换30

2.2数字编码32

2.2.1机器数和真值32

2.2.2实数在计算机中的表示36

2.3字符编码37

2.3.1ASCII码372.3.2汉字编码38

2.3.3Unicode编码40

2.4多媒体数据编码41

2.4.1图像41

2.4.2音频42

2.4.3视频44

2.4.4动画45

2.5数据存储46

2.5.1单一文件类型的数据存储47

2.5.2面向对象的数据存储48

2.5.3结构化数据存储51

2.6练习题51

第3章Python编程入门57

3.1算法与程序57

3.1.1算法的概念57

3.1.2算法举例58

3.1.3算法效率61

3.1.4程序设计语言概述63

3.2Python语法基础65

3.2.1Python数据结构65

3.2.2Python控制结构72

3.2.3Python函数74

3.3Python常用库77

3.3.1数据处理与科学计算库77

3.3.2机器学习库79

3.3.3数据可视化库83

3.4练习题89

目录〖3〗★第二部分人工智能技术基础

第4章人工智能的发展99

4.1人工智能的概念与功能99

4.1.1基本概念99

4.1.2常见分类100

4.1.3当今人工智能的主要功能100

4.2人工智能的主流学派103

4.2.1符号主义103

4.2.2联结主义103

4.2.3行为主义104

4.3人工智能的发展历程105

4.3.1起源时期105

4.3.2启蒙时期106

4.3.3复兴时期107

4.3.4深度学习与大模型时代108

4.4练习题109

第5章人工智能核心技术基础设施116

5.1相关概念116

5.1.1人工智能核心驱动力116

5.1.2与传统技术设施的区别117

5.2算力118

5.2.1算力的概念118

5.2.2算力硬件119

5.2.3算力的分类123

5.2.4算力平台123

5.3存储124

5.3.1服务器内存124

5.3.2本地存储125

5.3.3分布式存储126

5.4网络128

5.4.1数据中心通信网络128

5.4.2移动通信网络130

5.4.3边缘网络131

5.5框架与平台132

5.5.1人工智能框架132

5.5.2运维平台134

5.6练习题135

第6章人工智能的数据表示141

6.1人工智能中的数据141

6.1.1数据与人工智能141

6.1.2数据类型142

6.2数值与向量表示144

6.3文本表示145

6.3.1独热编码145

6.3.2词袋模型146

6.3.3词频逆文档频率TFIDF146

6.3.4词嵌入147

6.3.5BERT149

6.4多媒体表示151

6.4.1音频的频谱与特征152

6.4.2图像的像素矩阵153

6.4.3视频帧序列表示153

6.5练习题154

第7章人工智能的主要技术162

7.1环境感知162

7.1.1计算机视觉162

7.1.2语音识别163

7.1.3多模态感知163

7.2语言与知识处理166

7.2.1自然语言处理166

7.2.2知识图谱167

7.3智能决策168

7.3.1专家系统168

7.3.2概率图模型169

7.3.3智能体技术172

7.4内容生成172

7.4.1基本原理172

7.4.2技术应用174

7.4.3风险与挑战175

7.5练习题176

第8章机器学习与深度学习181

8.1机器学习的概念与过程181

8.1.1机器学习的定义181

8.1.2机器学习的过程183

8.1.3机器学习的核心概念184

8.2机器学习的分类186

8.2.1监督学习186

8.2.2无监督学习188

8.2.3强化学习190

8.3深度学习技术190

8.3.1深度学习的基础191

8.3.2深度学习模型193

8.3.3深度学习的训练范式194

8.4典型案例196

8.4.1AlphaGo196

8.4.2大语言模型197

8.5练习题199

★第三部分人工智能安全与伦理

第9章人工智能安全基础207

9.1人工智能安全概述207

9.1.1人工智能安全范畴207

9.1.2人工智能系统安全208

9.1.3人工智能安全技术209

9.2密码学基础209

9.2.1密码学概述209

9.2.2传统加密算法210

9.2.3数字签名214

9.2.4区块链技术215

9.3隐私保护技术218

9.3.1同态加密218

9.3.2安全多方计算219

9.3.3差分隐私221

9.3.4联邦学习223

9.4模型攻防技术223

9.4.1常见的攻击模型223

9.4.2模型防护策略226

9.5练习题228

第10章人工智能伦理235

10.1人工智能伦理概述235

10.1.1人工智能伦理的概念235

10.1.2人工智能伦理的三大维度236

10.1.3人工智能伦理的基本原则238

10.2人工智能伦理的核心问题239

10.2.1隐私保护与数据安全239

10.2.2偏见与公平性241

10.2.3责任与透明度243

10.2.4自主权与控制245

10.3人工智能法律体系249

10.3.1欧盟的《人工智能法案》249

10.3.2美国的市场驱动与“软法”先行250

10.4人工智能的道德规范251

10.4.1阿西洛马原则（奠基性）251

10.4.2头部企业的人工智能原则251

10.4.3国际组织的宏观指引252

10.5未来趋势与挑战253

10.5.1未来趋势253

10.5.2面临挑战254

10.6练习题255

参考文献264

附录A名词释义266