人工智能基礎（高中版）

第一章 人工智能：新時代的開啟
1.1跨越時空：銘銘的一天
1.2光輝歲月：人工智能簡史
1.3百花齊放人工智能在各行各業的應用
1.4初露真容人工智能與機器學習
1.5本章小結

第二章 牛刀小試：察異辨花
2.1初學乍練：分類任務
2.2含英咀華：提取特徵
2.3分門別類：分類器
2.4實踐出真知：測試和應用
2.5五花八門：多類別分類
2.6大顯身手：二分類在生活中的應用
2.7本章小結

第三章 別縣慧眼：識圖認物
3.1溫故知新：基於手工特徵的圖像分類
3.2另闢蹊徑：基於深度神經網路的圖像分類
3.3“網”不厭深：深度神經網路的發展與挑戰
3.4忽如一夜春風來：圖像分類在日常生活中的應用
3.5本章小結

第四章 耳聽八方：析爵賞樂
4.1洗耳恭聽：聽聲的藝術
4.2絲竹管弦：音樂風格分類
4.3言聽計從：語音辨識技術
4.4聽聲辨曲：樂曲檢索技術
4.5本章小結

第五章 冰雪聰明：看懂視頻
5.1化靜為動，從圖像到視頻
5.2明察秋毫視頻行為識別
5.3基於深度學習的視頻行為識別
5.4本章小結

第六章 無師自通：分門別類
6.1當人工智能未曾聽說花的名字
6.2物以類聚：鳶尾花的K均值聚類
6.3人以群分：相冊中的人臉聚類
6.4層次聚類與生物聚類
6.5本章小結

第七章 識文斷字：理解文本
7.1任務的特點
7.2文本的特徵
7.3高屋建瓴發掘文本中潛在的主題
7.4投其所好基於主題的文本搜索與推薦
7.5本章小結

第八章 神來之筆：創作圖面
8.1九層之台，起於累土：資料空間和資料分市
8.2化腐朽為神奇的創作家：生成網路
8.3火眼金睛的鑒賞家：判別網路
8.4在對抗中合作與進步：生成對抗網路
8.5得心應手地創作條件生成對抗網路
8.6本章小結

第九章 運籌帷幄：圍棋高手
9.1初窺門徑：阿爾法狗的走棋網路
9.2遠見卓識：阿爾法狗的大局觀
9.3成就非凡：阿爾法元
9.4本章小結

後記
參考文獻
 

後記
 
致同學
親愛的同學:

人工智能(Artificial Intelligence)正在全球迅速崛起，已經影響了我們生活的方方面面，你感受到了嗎?2016年與2017年由於阿爾法狗(AlphaGo)與阿爾法元(Alpha Go Zero)以無可爭辯的能力戰勝了李世乭、柯潔等人類圍棋高手而名噪一時；在無人駕駛等領域，人工智能也大顯身手，且顯示出越來越強的能力；圖像識別、語音辨識技術的日益成熟已給人們的生活帶來極大的便利。由此，人們才感受到人工智能的時代已經到來了，而且，改變我們生活的步伐會越來越快。

人類生活在自然之中，自然是我們的母親，與自然和睦相親是人類的生存之道。母親幫助我們將手從爬行中解放出來，從此，人類就有了極大的自由發展空間。當然，人類不會滿足于手的解放，在數千年的發展中，一直在試圖發展機械能以突破人類體力的局限；發展各種感知器件，以實現人類在感知覺方面的突破；也一直試圖解開大腦的秘密，尋求大腦解放之途。

經過數千年的努力，人類在這些方面已經取得了巨大的成就。在勞動中，我們的祖先發明瞭各種工具，大大地解放了人類的體力，提高了勞動的效率。然而，人類並沒有滿足這些成就，在體力得到一定程度解放的同時，人工智能由此應運而生。

人工智能是從圖靈提出“圖靈測試”開始的。艾倫·圖靈(Alan Turing)，英國著名的數學家和邏輯學家，被稱為電腦科學之父、人工智能之父，是電腦邏輯的奠基者，曾協助英國軍方破解德國的著名密碼系統“謎”(Enigma)，幫助盟軍取得了二戰的勝利。他提出的“圖靈機”和“圖靈測試”等概念，是電腦科學和人工智能發展的重要基石，為紀念其在電腦領域的卓越貢獻，人們以他的名字設立了“圖靈獎”。以圖靈為代表的先驅科學家們開創了一個創新的學科—人工智能。

風雲際會，潮起潮落，在數十年的發展中，人工智能有過高潮，也有過低谷，但是，人類的希望之火從未熄滅。在21世紀的第二個十年，人工智能終於迎來了指數式的增長。2017年7月，我國國務院發佈《新一代人工智能發展規劃》，特別強調“加快人工智能創新應用”。檔要求:“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、互動式學習的新型教育體系”；“開展智能校園建設，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用”；“廣泛開展人工智能科普活動”，“實施全民智能教育專案，在中小學階段設置人工智能相關課程”；“支援開展人工智能競賽，開發立體綜合教學場、基於大資料智能的線上學習教育平臺”。這就對人工智能教育提出了新的任務。

商湯科技是我國人工智能領域的“獨角獸”，在該領域有著豐富的積累。2017年11月，商湯與上海市政府簽訂戰略合作協定，目標是使上海成為全球人工智能發展的戰略高地。作為有著高度社會良知與責任擔當的企業，商湯深知普及人工智能的價值，也在2017年11月，商湯決定與華東師範大學慕課中心合作，邀請華東師範大學二附中、上海交大附中、上海七寶中學、上海格致中學、上海市西中學、上海晉元中學教師共同編寫人工智能的教材(高中版)。

與你讀到過的其他教材不同，本教材以“手腦結合”為主要學習方式，在給你提供必要的基礎知識之後，就需要你動手做一些實驗，特別希望你發揮獨特的想像力，設計在你高中階段有限的時間中有可能完成的項目，並動手將其轉化為獨具特色的作品。相信你在這一過程中能夠享受到創造的無窮樂趣。

當然，人工智能是一技術含量極高的領域，尤其是一些用到高等數學的演算法，可能已經超出了你已學過的範圍，有些甚至超出了大學本科的範圍，為使你能深入瞭解人工智能的原理，本教材對這些演算法只做定性的介紹，其定量的部分留待你以後再學。商湯已將這些演算法開放在其教學實驗平臺之中，供你在動手時調用。

作為實驗教材，錯誤與不當之處在所難免，歡迎同學們在使用過程中提出批評與改進建議。本教材的目標是:讓同學們學會像科學家一樣思考。糾錯是科學取得進展的基本途徑，美國著名心理學家馬斯洛(A.H. Maslow)說過:“要做的有氣魄的事似乎就是不要害怕錯誤，投身進去，盡力而為，以期能從大錯到糾正它們的過程中學到足夠的東西”。?本教材的編者深以為然，更期盼著閱讀本教材的同學能以更大的勇氣去創新與創造。

編者
2018年3月