前言

人工智能技术的发展日新月异，已成为推动社会进步和产业升级的重要动力。在工业4.0背景下，智能制造、智能交通、智慧城市等领域对人工智能技术的需求不断增长。市场对既懂业务又掌握人工智能基础知识的复合型人才需求激增。据统计，未来几年，AI相关岗位将继续保持高速增长态势。在学科方面，人工智能涵盖的研究领域广泛，包括机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等前沿技术。在高校教育中，人工智能课程逐渐成为工科学生的必修内容，通识教育的需求尤为突出。因此，针对工科学生的人工智能通识教材显得尤为必要。

本书既适合作为本科高校工科专业人工智能通识课的教材，也可供广大人工智能爱好者、工程师和研究人员作为入门参考书。通过学习本书，读者将深入理解深度学习的相关算法理论以及深度学习模型设计思路。本书提供的配套资源包括4个特色智能体(Python编程助手智能体、智能组卷智能体、人工智能基础助学智能体、课程思政智能体)，程序源代码，教学PPT，教学大纲，教学视频，习题及答案等，可以满足工科专业教师开展人工智能通识课的教学需要。

Python编程助手智能体

智能组卷智能体

人工智能基础助学智能体

课程思政智能体

本书系统介绍了人工智能基础理论与应用实践，包括人工智能基础理论、编程基础、大数据实践、AI发展趋势和伦理等。其中，应用方面侧重Python语言基础编程、数据采集与处理、数据分析与可视化、算法建模等。本书内容包括人工智能概述、Python编程基础、机器学习概论、深度学习概论、神经网络、网络信息采集与处理、大数据分析与可视化、数据挖掘技术、人工智能伦理、人工智能研究热点与发展趋势。涉及应用的章节通过具体项目案例和实践任务讲解各个知识点，帮助学生在动手实践中掌握理论知识。本书可作为高等学校各工科专业的人工智能通识课程的教材或参考书。

本书具有以下特点。

(1) 内容体系兼具广泛性与系统性。本书系统性地覆盖了人工智能的核心领域，从基本概念、主要研究方向到典型应用均有阐述。同时，它紧密结合工科学习需求，详细介绍了作为AI基础的Python编程、网络数据采集与处理、大数据分析与可视化，以及神经网络等关键知识模块，构建了完整的知识链条。

(2) 强调实践导向与案例驱动。本书显著突出实践性，每个核心章节(如Python编程基础、数据采集、大数据分析、神经网络等)均精心设计了具体的案例和实践任务。这种“动手做中学”的方式旨在帮助学生在解决实际问题的过程中深刻理解和掌握理论知识，有效提升其应用能力和工程实践素养。

(3) 创新集成AI智能体辅助教学。本书突破传统教材模式，创新性地嵌入了多个定制化AI智能体，为学与教提供智能化支持，具体包括: 辅助学生编程实践的“Python编程助手智能体”，为教师高效生成试卷的“智能组卷智能体”、为学生提供答疑解惑和学习引导的“人工智能基础助学智能体”，以及培养学生高尚情操的“课程思政智能体”。这些智能体深度融入教学流程，显著提升了学习效率、实践效果和教学质量。

本书由迟殿委、刘安琴、杜娟编写，吸取了国内外教材的精髓，在此，对这些作者的贡献表示由衷的感谢。本书全面引入AI大模型助力教师教学和读者学习。本书在出版过程中，得到了清华大学出版社的大力支持，在此表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教和批评指正，并与笔者讨论。

2026年2月于烟台