前言

21世纪是自动计算与人工智能重塑人类文明的新纪元。从AlphaGo战胜围棋冠军到ChatGPT引发全球对话革命，人工智能技术已渗透医疗、金融、制造等核心领域。据《2025全球人工智能发展报告》，全球人工智能产业规模突破20万亿美元，而复合型人才缺口达3800万。在此背景下，教育部将“人工智能+X”纳入新工科建设框架，要求大学生兼具计算思维与人工智能素养。

本书依据《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》（2023版），打破传统技术教材壁垒，以“问题驱动”替代“知识堆砌”，首章即通过人脸识别、核爆模拟等案例引发兴趣，采用“计算+智能”的双螺旋结构重构知识体系，涵盖Python编程、计算系统原理、算法与数据结构等计算机基础知识的同时更加注重人工智能核心素养的培养，从机器学习原理到神经网络实战，强调可解释性人工智能（Explainable AI）的伦理思考。配套线上实训课程，构建虚实结合实验平台，实现理论与实践的无缝衔接，强调计算思维、批判思维、创新思维和探索精神的实训落地。

本书由长期从事计算机基础课程教学工作的教师，根据实际教学内容，集丰富的教学经验编写而成，注重内容的实用性，努力做到语言简练、由浅入深、循序渐进、图文并茂、通俗易懂。通过本书，读者将能够理解自动计算与人工智能“黑箱”背后的逻辑，避免沦为技术工具的操作者；掌握用计算语言描述生物、经济等学科问题的能力；通过内嵌章节人物档案、科技小故事等思政专题，培养科技向善的价值观。

全书共分7章，主要内容如下。

第1章计算与智能。介绍计算和智能的基本概念，回溯计算技术的发展历程，简述计算如何模拟人类思维、智能以及学习活动，并探讨智能化社会给人类带来的问题与挑战。

第2章Python语言基础。系统性地介绍Python语言的基础知识，通过TensorFlow实践和多线程编程等高阶应用，展示Python解决复杂问题的能力。

第3章计算系统。介绍计算系统的演进与发展，包括计算机运算基础、单机系统的实现模型、操作系统、计算机网络和现代计算系统新技术的发展及应用等。

第4章信息编码与数据管理。从计算机最基础的二进制开始，揭示数字、汉字、声音、视频等在计算机中的表示方法，了解如何借助数据库高效、有序地实现数据的组织和管理。探索大数据、区块链等关键技术和应用，领略前沿数据管理技术如何改变信息世界。

第5章算法与模型。系统介绍算法与模型在问题求解、知识表示、知识发现中的核心概念与关键作用。包括盲目搜索、启发式搜索、一阶谓词逻辑、知识图谱、知识发现、学习模型、支持向量机等内容。

第6章人工智能基础。系统梳理人工智能的技术底座、架构演进与应用图景，揭示其如何重塑军事、工业、科研等关键领域，并探讨技术跃迁背后的伦理与战略挑战。

第7章人工智能工具及应用。系统介绍人工智能工具的基本概念、主流应用及其对学习和生活的深远影响。包括ChatGPT、DeepSeek、豆包、文心一言，代码生成、文献综述生成、视频生成（数字人技术）等内容。

本书附有教学计划、教学课件、微视频、配套源码、学习导图、习题及答案等配套资源，并以二维码的形式将上述资源按主题内容分别内嵌于相应章节，扫码即学。

全书由陈菁、王忠负责组织、策划、统稿等工作。第1章由陈菁编写，第2章由杨桃雨编写，第3章由王忠编写，第4章由马晓丹编写，第5章由刘鑫编写，第6章由汤家军编写，第7章由韩轲鑫编写。

本书在编写过程中得到了火箭军工程大学电子信息技术教研室领导和同事们的大力支持，在此表示衷心的感谢！

由于编者水平有限，书中难免存在不足或疏漏之处，敬请读者批评指正。真正的智能永远源于对未知的好奇，愿本书成为您探索智能世界的第一把钥匙！

编者2026年2月