前言 

在21世纪的今天，以物联网、大数据和人工智能为代表的新一代信息技术正以前所未有的速度发展，并深刻影响着社会的每一个角落。我们已迈入一个以人工智能为标志的“未来时代”。2018年，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，明确提出要引导高等学校在人工智能领域实现科技创新和人才培养的重大突破，以满足国家战略需求。

本教材应运而生，结合人才培养与计算机教育改革的新思想、新要求，以人工智能技术和应用为核心，融合计算机科学、软件工程、数据科学等多学科知识，旨在循序渐进地引导学生掌握人工智能的基础概念、支撑理论，并深入程序设计和新一代信息技术的专业应用实践，适合作为高等学校新生的第一门计算机类课程教材，也适合计算机爱好者自学使用。

第1章计算机与人工智能基础为本课程奠定基石，介绍计算机科学的基础知识与人工智能的历史背景，涵盖计算机的诞生、发展以及人工智能的起源和重要里程碑，为学生提供理解人工智能发展脉络的坚实基础。

第2章计算机中的信息表示与编码深入信息在计算机中的表示与编码技术，为学生揭示数据预处理和特征工程的基本原理，为后续学习人工智能算法打下坚实基础。

第3章计算机系统基础详细介绍计算机系统组成、操作系统工作原理及云计算技术，强调操作系统在人工智能应用中的关键作用，以及云计算对大规模数据处理和机器学习任务的支持。

第4章Python程序设计基础专注于人工智能领域首选编程语言Python的教学，从基础语法到高级特性，通过实践项目和案例分析，使学生能够运用Python解决人工智能问题。

第5章计算机网络和物联网探讨网络技术在人工智能领域的应用，包括物联网的体系结构、关键技术和应用案例，强调网络技术在智能设备互联和数据收集中的重要性。

第6章走进大数据聚焦大数据技术及其在人工智能中的核心作用，介绍大数据的基本概念、处理技术、分析和挖掘方法，帮助学生理解大数据如何支撑人工智能的发展。

第7章探索人工智能介绍人工智能的主要研究领域和前沿技术，如机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等，深入探讨其原理、应用和发展趋势，激发学生的创新思维和研究兴趣。

本教材通过理论讲解、实践案例和习题练习，致力于培养学生人工智能的理论知识和实践技能，奠定其在人工智能领域深入研究和创新的能力。

特别感谢中国矿业大学（北京）人工智能学院计算机科学与技术系研究生张潇澜、杨增龙、吴建国、陈佳悦、王燕、孙书龙、谢海珍、王薇、沈博韬、李晨尧、邱敏等，他们在本书的撰写过程中做了大量工作。

此外，还感谢中国矿业大学（北京）的赵学军、李策、张潇、唐继婷、张帆、张向阳、刘毅老师，他们提出了很多有价值的建议，对本书的内容形成起到了关键的引导和支撑作用。最后，特别感谢清华大学出版社的郭赛编辑对本书出版的大力支持和帮助。

作者

2025年5月