导学0-1 认识人工智能-相关知识

认识人工智能导学机械工业出版社《人工智能通识》配套资源制作：教材编写团队AIGC本课件为《人工智能通识（AIGC版）》配套教学资源，由编写团队精心打造。为便于教学使用，团队同步提供了丰富的辅助材料，涵盖微课视频、教学课件、实训手册、习题答案、课程标准及程序源代码等。同时，教材配套超星教学示范包，支持一键克隆为网络在线课程，助力高效开展线上线下混合式教学。欢迎联系出版方订购使用。

书名：《人工智能通识（AIGC版）》书号

：978-7-111-79447-9出版社：机械工业出版社主编：蓝永健、吴秀红、罗智聪副主编：邓爱玲、王有铭、叶菊、周弢PARTTWO相关知识2.相关知识思维导图2.相关知识——2.1.人工智能的内涵当前对于人工智能的定义那可是众说纷纭，并没有一个完全统一的说法。（1）人工智能的定义麦卡锡（McCarthy）认为，人工智能就是要让机器的行为看起来像是人所表现出的智能行为一样尼尔逊（Nilsson）认为，人工智能是关于人造物的智能行为，包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为2.相关知识——2.1.人工智能的内涵当前对于人工智能的定义那可是众说纷纭，并没有一个完全统一的说法。（1）人工智能的定义巴尔（Barr）和费根鲍姆（Feigenbaum）认为，人工智能属于计算机科学的一个分支，旨在设计智能的计算机系统。也就是说，对照人类在自然语言理解、学习、推理问题求解等方面的智能行为，设计的系统应呈现出与之类似的特征2.相关知识——2.1.人工智能的内涵当前对于人工智能的定义那可是众说纷纭，并没有一个完全统一的说法。本书认为人工智能是一门致力于让计算机系统具备人类智能的某些特征和能力，能够感知环境、学习知识、进行推理和决策，从而实现特定目标或完成复杂任务的技术与科学。（1）人工智能的定义Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵（1）人工智能的定义智慧能力IntelligenceArtificial

AI人工的人造的模拟的智能感知记忆思维学习创造完成复杂任务实现特定目标情感与意识智能的特征有思维能学习有创造性有情感智能标准争议：智能是否包括意识❔Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵简单来说，就是让机器变得“聪明”起来，能像人一样“会听、会看、会说、会思考、会学习和会行动”，从而去理解和应对这个世界。（2）人工智能的研究Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵弱人工智能是指不能制造出真正地推理和解决问题的智能机器，这些机器只不过看起来像是智能的，但并不具备真正的智能和自主意识弱人工智能有许多应用，包括问题求解、逻辑推理与定理证明、自然语言理解、专家系统、机器学习、人工神经网络、机器人学、模式识别、机器视觉等。示例：在图像识别领域，基于深度学习的人脸识别、物体识别、行为识别等，在医疗、交通、教育等行业都有广泛的用途，能够有效提高安全防范水平，打击犯罪和恐怖主义，惩治交通违法行为，提升交通安全水平等示例：“深度学习+数据”模式甚至在文学创作、司法审判、新闻编辑、音乐和美术作品创作等方面，也有惊人的表现，能够极大地提升工作效率和质量，降低人类的工作强度，激发人类的创作灵感，创作出更好的作品（3）弱人工智能Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵强人工智能是指能够完全取代人类工作的人工智能，它具有自我思考和学习能力，能够模仿人类的决策和行为强人工智能的目标是创造能够像人类一样思考和感知的智能机器（4）强人工智能Artificial

人工的人造的模拟的强人工智能特点学习适应性创造性自主性处理复杂的问题并提供创新的解决方案算法和技术机器学习深度学习自然语言处理计算机视觉模拟人类的思维和行为2.相关知识——2.1.人工智能的内涵1950年，“计算机之父”和“人工智能之父”艾伦·图灵（AlanM.Turing）发表了论文《计算机器与智能》，这篇论文被誉为人工智能科学的开山之作。在论文的开篇，图灵提出了一个引人深思的问题：“机器能思考吗？”。这个问题激发了人们无尽的想象，同时也奠定了人工智能的基本概念和雏形（5）人工智能的发展史Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵1956年8月，在美国达特茅斯学院举办的人工智能夏季研讨会，是人工智能领域具有里程碑意义的一次重要会议。这次会议汇聚了众多杰出的科学家和工程师，他们共同探讨和研究人工智能的发展和应用前景。在这次会议上，“人工智能”这个词汇被约翰.麦卡锡（JohnMcCarthy）首次提出。这次会议的召开标志着人工智能作为一个独立学科的正式诞生，因此，达特茅斯会议被称为“人工智能的开端”，1956年也被称为“人工智能元年”。（5）人工智能的发展史Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.1.人工智能的内涵从1956年人工智能元年至今，人工智能的发展历程经历了漫长的岁月，大致可以划分为以下6个阶段。（5）人工智能的发展史Artificial

人工的人造的模拟的2.相关知识——2.2人工智能的关键技术人工智能的三大核心要素要深入理解人工智能，就必须了解其相关技术，计算力、算法和数据是人工智能的三大核心。人工智能相关学科人工智能产业链算力算法数据计算机视觉智能语音自然语言处理安防制造金融交通零售医疗教育……智能汽车机器人智能家居无人机穿戴设备AR/VR智能手机智能装备……2.相关知识——2.2人工智能的关键技术人工智能的三大核心要素计算力是指计算机系统的计算能力，通常用每秒浮点运算次数（FLOPS）来衡量。在人工智能领域，由于需要处理大规模的数据和复杂的算法，对算力的需求非常高。2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（1）算力AI芯片影响是人工智能算力发展的关键技术之一。它的发展水平直接影响着人工智能系统的性能和效率。随着人工智能应用的不断拓展，对AI芯片的性能和功耗要求也越来越高。根据架构和功能的不同，AI芯片主要分为CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）等。英伟达TeslaV100芯片谷歌TPU芯片华为昇腾芯片2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（1）算力国产AI芯片厂商“抢配”DeepSeek加速产业链突围。至2025年2月，已有华为昇腾、沐曦、天数智芯、摩尔线程和海光信息等17家国产AI芯片企业相继宣布支持DeepSeek模型的快速部署和训练，覆盖从训练到推理的全链条场景。2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（2）算法算法是人工智能实现各种功能的核心。在图像识别、语音识别、自然语言处理和推荐系统等领域，算法都发挥着至关重要的作用。作为AI的核心支柱，机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉和强化学习等技术分支各司其职，通过数据驱动的方式赋能各行各业。人工智能的关键技术分支技术分支核心功能典型应用机器学习(ML)从数据中学习规律垃圾邮件过滤、信用评分深度学习(DL)多层神经网络处理复杂数据图像识别、语音识别自然语言处理(NLP)理解与生成人类语言智能翻译、聊天机器人计算机视觉(CV)分析图像和视频内容人脸识别、自动驾驶强化学习(RL)通过试错优化决策游戏AI、机器人控制2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（2）算法——机器学习算法包括监督学习、无监督学习和强化学习等。监督学习通过已标注的数据进行训练，让模型学习输入和输出之间的映射关系；无监督学习则是对未标注的数据进行分析，发现数据中的内在结构和规律；强化学习通过智能体与环境进行交互，根据环境反馈的奖励信号来学习最优策略。2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（2）算法——深度学习算法深度学习算法：是机器学习的一个分支，主要基于人工神经网络。常见的深度学习算法有卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）及其变体（例如，LSTM、GRU）等。CNN在图像识别领域表现出色，RNN则擅长处理序列数据。Transformer架构在自然语言处理领域取得了巨大的成功，推动了预训练模型的发展。2.相关知识——2.2人工智能的关键技术（3）数据数据是人工智能发展的基础。它的来源非常广泛，包括互联网、传感器、社交媒体和企业数据库等。数据的类型也多种多样，例如，文本、图像、音频和视频等。数据的质量直接影响着人工智能模型的性能。在数据收集过程中，往往会存在噪声、缺失值和重复数据等问题，需要进行数据清洗和预处理。同时，为了提高模型的泛化能力，还需要对数据进行标注和增强。在人工智能领域，数据被视为一种宝贵的资产。拥有大量的高质量数据可以帮助企业和研究机构训练出更加准确和可靠的模型，从而在竞争中占据优势。2.相关知识——2.3人工智能的应用人工智能典型应用举例无人机等智慧教育智能测评儿童陪伴个性化辅导智能安防智能监控安保机器人智慧医疗医学影像分析健康监测诊断智能医疗设备智能金融智能投顾智能客服金融监管电商零售仓储物流智能导购和客服自动驾驶智能汽车公共交通快递用车智能制造设备维护产品检测个人助理手机语音助理家庭管家陪护机器人智能家居娱乐系统遥控控制音乐系统指纹锁智慧农业2.相关知识——2.3人工智能的应用智能交通通过人工智能技术优化交通管理、提升出行效率和安全性，主要应用包括实时路况分析、智能信号灯控制、无人驾驶和违章监测等。AI算法通过处理摄像头、雷达和GPS等设备采集的海量数据，实现交通流量预测、事故预警和路线规划，大幅缓解城市拥堵问题。(1)智能交通机动车检测自动驾驶2.相关知识——2.3人工智能的应用智能安防是人工智能技术落地最成熟的领域之一，通过计算机视觉、大数据分析和物联网技术的融合，构建了全方位、智能化的安全防护体系。在身份识别方面，例如，以海康威视、大华为代表的企业将AI摄像头广泛应用于机场、地铁等公共场所，其亿级人脸库的实时比对能力可在毫秒间完成身份核验。(2)智能安防“歌神”张学友又名“神捕”2018年:助警方一年抓80余名逃犯.核心技术：AI人脸识别2.相关知识——2.3人工智能的应用在社区安防场景，房地产物业等企业部署的刷脸门禁系统不仅提升了通行便利性，还能对陌生人闯入等异常情况自动报警，实现了安全性与便捷性的双重提升。(2)智能安防一种智能安防系统2.相关知识——2.3人工智能的应用智能家居通过AI技术实现家居设备的自动化控制和智能化管理，提升居住舒适度、安全性和能源效率，打造个性化、便捷的智慧生活体验。以Siri、Alexa、天猫精灵和小爱同学为代表的AI语音助手可以与用户进行智能对话，也可通过声控调节灯光、空调和窗帘等设备，帮助用户完成各种任务。(3)智能家居多种品牌的智能音箱2.相关知识——2.3人工智能的应用智能制造通过人工智能技术实现生产流程的自动化、智能化和柔性化，推动制造业向数字化、网络化和智能化转型。AI在智能制造中的应用主要包括智能质检、预测性维护、工艺优化和柔性生产等，能够显著提升生产效率、降低能耗并提高产品质量。(4)智能制造工业机器人电池片瑕疵检测，AI替代人工保护视力、速度快智能分拣系统2.相关知识——2.3人工智能的应用智能零售通过人工智能技术重构“人、货、场”关系，实现精准营销、智能运营、虚拟试衣和无人化服务。AI在零售领域的应用涵盖消费者行为分析、智能推荐、无人商店和供应链优化等方向。例如，阿里巴巴的“阿里妈妈”推荐系统通过深度学习分析用户10亿+行为标签，实现个性化商品推荐，使点击率提升40%。亚马逊Go无人店通过计算机视觉和传感器融合技术，实现“即拿即走”购物体验，结算效率达传统收银的10倍。亚马逊Go无人店。(5)智能零售亚马逊Go无人店虚拟试衣线下零售门店2.相关知识——2.3人工智能的应用人工智能正在农业、能源、教育、脑机接口和人形机器人等前沿领域创造变革性价值。这些技术突破不仅提升传统行业效率，更在探索人机协同的新范式。人形机器人（HumanoidRobot）是人工智能、机械工程与仿生学的集大成者，其核心目标是通过人类的形态与智能，实现与人类环境、工具和社会规则的无缝交互。相比传统工业机器人，人形机器人因具备双足行走、多自由度手臂和拟人化交互能力，被视为AI技术落地的终极场景之一。（6）其他新兴领域优必选发布全新一代工业人形机器人walkers12.相关知识——2.3人工智能的应用2025年成为中国在人形机器人领域的爆发年。2025年蛇年春晚的舞台上，《秧BOT》节目开场，一群穿着花棉袄的宇树科技人型机器人在现场扭起了秧歌，机器人们还会变换队形、舞动身体，多角度转手绢，在全世界科技界引起了强烈的反响。2025年4月19日，全球首场人形机器人半程马拉松赛在北京亦庄开跑。这场赛事吸引了20多家企业和高校的自研团队参与，成为人工智能与机器人领域的焦点。全球首场人形机器人半程马拉松的现场（6）其他新兴领域全球首场人形机器人半程马拉松人形机器人春晚扭秧歌2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（1）《2025年技术与创新报告》截至2025年4月，根据联合国贸发会议（UNCTAD）发布的《2025年技术与创新报告》，全球已有超过100个国家和地区发布了国家级人工智能战略文件。已发布AI战略的国家和地区主要包括美国、中国、欧盟成员国、英国、日本、韩国、新加坡和印度等主要经济体，以及部分新兴市场国家。美国以及中国等主要国家和地区在人工智能方面相继出台国家或者地区战略政策。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（2）AI领域全球主要国家和地区的战略政策国家/地区主要特点政策法规大事记中国政策驱动，应用落地，自主可控2017年：国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出“三步走”战略2024年：启动“人工智能+”行动，推动AI与实体经济深度融合。随后，工业和信息化部在2024年明确表示将开展"人工智能+"行动，以推动AI与实体经济深度融合2025年8月，国务院正式印发了《关于深入实施"人工智能+"行动的意见》，为这项行动制定了更详细的路线图和目标2025年：北京市经信局、市科委（中关村管委会）联合发布《北京具身智能科技创新与产业培育行动计划（2025-2027年）》，布局通用人工智能（AGI）美国技术领先，强化竞争2019年：总统特朗普签署行政命令，启动《美国人工智能倡议》(AmericanAIInitiative)，旨在确保美国在AI领域的领导地位。2023年5月：白宫发布2023年版《国家人工智能研发战略计划》(TheNationalArtificialIntelligenceR&DStrategicPlan)，对研发战略进行调整更新2025年1月：特朗普总宣布支持由OpenAI、软银集团和甲骨文公司等私营企业主导的“星际之门”(Stargate)AI数据中心计划，以推动美国在全球科技竞争中的领先地位，预计将投资5000亿美元建设数据中心、计算设施等关键技术平台

2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（2）AI领域全球主要国家和地区的战略政策国家/地区主要特点政策法规大事记欧盟严格监管，伦理先行2024年8月：全球首部《人工智能法案》（ArtificialIntelligenceAct）正式生效，确立基于风险分级的监管框架，其中已包含最高达全球营业额7%的罚款等处罚措施2025年2月：欧盟委员会发布《关于人工智能系统定义的指南》（Guidelinesonthedefinitionofanartificialintelligencesystem），以帮助相关方判断其系统是否属于法案的监管范围。2025年7月：发布《通用人工智能行为准则》（General-PurposeAICodeofPractice）。该准则作为《人工智能法案》的补充，针对通用人工智能模型（GPAI）提出透明度、版权合规与安全保障三方面的具体要求2025年10月：欧盟委员会启动AI法案服务平台（AIActServiceDesk）和单一信息平台（SingleInformationPlatform），这两个平台被设计成支持企业落实法案合规的中心枢纽，将提供指导、互动工具和在线问答服务

2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（2）AI领域全球主要国家和地区的战略政策国家/地区主要特点政策法规大事记亚太（日、韩、新、印度）产业协同，技术追赶，侧重伦理日本：2019年政府提出《人工智能战略》（AIStrategy），聚焦机器人、自动驾驶等领域日本：2025年5月通过首部AI专门法律《人工智能相关技术研究开发及应用推进法》，旨在系统推进AI研发和应用并防止其滥用，并设立由首相领导的AI战略本部韩国：2019年12月发布《人工智能国家战略》（NationalStrategyforArtificialIntelligence），投资培育AI半导体等核心技术韩国：2024年12月国会通过《旨在构建人工智能发展与信赖基础的人工智能基本法》，使韩国成为继欧盟之后，第二个制定人工智能基本法的国家。该法预计于2026年1月正式施行，确立了“发展与规制并重”的框架新加坡：2024年发布《新一代人工智能示范治理框架》（ModelAIGovernanceFramework(GenerativeAI)），强调可信AI与跨境数据流通印度：2018年6月国家转型委员会（NITIAayog）发布《国家人工智能战略》（NationalStrategyforArtificialIntelligence），明确将医疗、农业、教育等列为重点发展领域2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（4）我国人工智能发展战略规划近年来，我国围绕人工智能发展制定了一系列全面且具有前瞻性的战略规划，为人工智能产业的持续、健康、快速发展指明了方向。2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，这是我国首个面向2030年的人工智能发展战略规划，具有里程碑式的意义。该规划明确提出了我国新一代人工智能发展的指导思想，即以加快人工智能与经济、社会、国防深度融合为主线，坚持人工智能研发攻关、产品应用和产业培育“三位一体”推进，全面支撑科技、经济、社会发展和国家安全。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（5）国务院印发《新一代人工智能发展规划》到2020年：我国人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步，人工智能产业成为新的重要经济增长点，人工智能技术应用成为改善民生的新途径，有力支撑进入创新型国家行列和实现全面建成小康社会的奋斗目标。到2025年：人工智能基础理论实现重大突破，部分技术与应用达到世界领先水平，人工智能成为带动我国产业升级和经济转型的主要动力，智能社会建设取得积极进展。到2030年：我国要成为世界主要人工智能创新中心，人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，产业竞争力进入国际前列，智能经济、智能社会取得明显成效，为跻身创新型国家前列和经济强国奠定重要基础。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（5）相关政策支持与举措1）强化算力、算法和数据供给算力是人工智能发展的基石，如同电力之于工业时代。我国积极推进算力基础设施建设，加大对数据中心、超级计算机、智能计算中心等算力设施的投入。全国超30个城市已经建成或正在建设、扩容智算中心，数量超过250个，国家超算互联网平台上线并连接10余个算力中心，算力互联网建设进一步推进，成为人工智能产业发展的强劲引擎。2025年，中国通用算力规模预计增长20%，智能算力规模增长43%，排名全球第二，仅次于美国。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（5）相关政策支持与举措2）加大政策支持力度在财政政策方面，政府设立了人工智能专项发展资金，用于支持人工智能关键技术研发、产业化项目、创新平台建设等。对从事人工智能研发和应用的企业给予税收优惠政策，如研发费用加计扣除、高新技术企业税收减免等，降低企业研发成本，提高企业创新积极性。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（5）相关政策支持与举措3）加强人才队伍建设人才是人工智能发展的第一资源，我国高度重视人工智能人才培养。在教育领域，加强高校人工智能学科专业建设，增设人工智能相关专业，完善课程体系，培养具有扎实理论基础和实践能力的人工智能专业人才。推动高校与企业合作，建立实习实训基地，开展联合培养项目，使学生能够更好地了解产业需求，提高实践能力。2025年7月28日，在2025世界人工智能大会上，参观者在中国南方电网展区拍摄“悟空”带电作业机器人。2.相关知识——2.4人工智能国家战略布局与政策支持（5）相关政策支持与举措4）构建开源开放生态体系开源开放是推动人工智能技术快速发展和广泛应用的重要途径。我国积极鼓励企业、科研机构和社会组织参与人工智能开源社区建设，支持开源项目的发展。例如，“魔搭（ModelScope）”等开源平台，为开发者提供了丰富的模型资源和开发工具，促进了人工智能技术的共享与创新。魔搭(ModelScope)2.相关知识——2.5人工智能伦理的内涵和安全风险（1）人工智能伦理的内涵人工智能伦理（AIEthics）是指在人工智能（AI）的研发、部署和使用过程中所涉及的道德原则和价值判断。其核心目标是确保人工智能技术的发展和应用能够符合人类社会的道德标准，保护人类自身的安全、利益和权利，同时促进技术的健康、可持续发展。具体来说，人工智能伦理关注以下几个方面：公平与公正：确保AI系统在决策过程中不带有偏见，公平对待所有人。透明与可解释：确保AI系统的决策过程透明，并能提供解释，以便用户理解和信任AI系统。隐私保护：保护用户数据隐私，防止数据滥用和泄露。安全与可靠：确保AI系统在各类环境下安全可靠，避免因系统故障或被恶意利用导致的危害。责任归属：明确在AI引发的决策或行为中，谁应该对其后果负责。2.相关知识——2.5人工智能伦理的内涵和安全风险（2）人工智能的安全风险面面观1）数据偏见在人工智能的广阔天地里，数据偏见如同一颗潜伏的暗雷，悄无声息地影响着系统的决策公正性。训练数据的系统性偏差，就像一面有缺陷的镜子，扭曲了AI对世界的认知。例如，在面部识别技术的应用中，若训练数据未能充分覆盖不同种族、性别的样本，系统便可能对某些群体产生识别偏差，导致在实际应用中出现不公平的安全审查结果或身份验证失败。这种偏见不仅损害了技术的公信力，更可能引发社会层面的信任危机。2.相关知识——2.5人工智能伦理的内涵和安全风险（2）人工智能的安全风险面面观2）隐私泄露人工智能的“智慧”源于对海量数据的深度挖掘，但这同时也为隐私泄露埋下了隐患。在数据的收集、存储和使用过程中，任何环节的疏漏都可能成为隐私泄露的缺口。社交媒体平台上的个人信息泄露事件，就像一扇未关紧的门，让不法分子有机可乘。一旦用户的敏感信息（例如，姓名、联系方式和位置数据等）被窃取，就可能被用于精准诈骗、身份盗用等不法行为，严重侵犯了用户的隐私权。2.相关知识——2.5人工智能伦理的内涵和安全风险（2）人工智能的安全风险面面