本書由四篇共１７ 章組成 *篇是基礎理論篇 共九章(第１ ~ ９ 章)從整體角度介紹人工智能的基本概念與基礎理論 第二篇是應用技術篇 共四章(第１０ ~１３ 章)介紹人工智能基礎理論與相關分支領域相融合所產生的新技術 第三篇是應用篇 共三章(第１４ ~１６ 章)介紹智能產品的開發(fā)及目前廣為流行的四種應用實例 第四篇是展望篇 共一章(第１７ 章)對人工智能學科今后發(fā)展提出建議和看法。在本書的編寫中堅持三項原則:教材的現(xiàn)代性，即新的技術路線與新的體系，并形成新一代人工智能技術，教材的應用性，即更加關注人工智能與其他學科、領域的融合，將人工智能應用到多個行業(yè)中去，教材的引導性，即堅持教材的入門與引導作用 本書的出版在一定程度上填補了新一代人工智能教材的空白本書適合作為人工智能、計算機類專業(yè)及相關專業(yè)人工智能課程教材及培訓教材，也可作為人工智能應用、開發(fā)人員的基礎讀物。
教材的現(xiàn)代性，即新的技術路線與新的體系，并形成新一代人工智能技術，教材的應用性，即更加關注人工智能與其他學科、領域的融合，將人工智能應用到多個行業(yè)中去，教材的引導性，即堅持教材的入門與引導作用 本書的出版在一定程度上填補了新一代人工智能教材的空白
伴隨著ＡｌｐｈａＧｏ
的出現(xiàn)，人工智能得到了空前的關注，
特別是在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)
網＋
等技術驅動之下，人工智能已成為推動新一輪產業(yè)和科技革新的動力，占據(jù)著國
家戰(zhàn)略制高點的地位，
目前人工智能已列入我國戰(zhàn)略性發(fā)展學科中，并在眾多學科發(fā)
展中起到了頭雁的作用。
從另一個角度看，如果要評選當前熱門的學科，人工智能肯定榜上有名，
國內
眾多知名高校紛紛開設人工智能專業(yè)，預計２０１９
年還會有更多學校投入人工智能專業(yè)
建設中，一個人工智能研究、開發(fā)、應用及人工智能人才培養(yǎng)的百花齊放局面正在形成，
面對這種形勢，迫切需要編寫適應當前發(fā)展要求的人工智能基礎性讀物，它可以
作為人工智能人才培養(yǎng)的基礎性教材，也可作為人工智能研究、開發(fā)、應用人員從事實
際工作的輔導性讀物，
這種讀物就是人工智能導論
為編好教材，我們在編寫中堅持以下三項原則：
１. 教材的現(xiàn)代性
實際上從目前市場上看有關人工智能導論、人工智能原理之類的教材還是很多
的，但仔細探究就會發(fā)現(xiàn)適應當前人工智能發(fā)展需求的教材并不多，現(xiàn)在人工智能
已進入第三個發(fā)展時期，并已形成新一代人工智能，這個時期人工智能的技術發(fā)展
特點體現(xiàn)在以下兩方面：
(１)新的技術路線
新一代人工智能的技術路線包含:
●
新的技術內容
以深度學習(特別是其中的卷積神經網絡)為代表的機器學習方法，以知識圖譜為
知識表示(特別是由它所組成的知識庫)的現(xiàn)代推理方法是當前人工智能技術發(fā)展新
的特色。
●
新的數(shù)據(jù)平臺
以大數(shù)據(jù)技術作為發(fā)展人工智能新的數(shù)據(jù)平臺，以支撐深度學習與現(xiàn)代推理方法
的發(fā)展。
１
●
新的計算平臺
以超級計算機、５Ｇ
通信、互聯(lián)網、物聯(lián)網、云計算、移動終端、人工智能芯片、傳感
技術以及多種人工智能專用軟件工具等所組成的高性能計算平臺。
(２)新的體系
新一代人工智能正在成為一門獨立、完整的一級學科，這需要一種新的體系，它應
是有別于傳統(tǒng)的、老的體系，能適應人工智能新發(fā)展的體系。
凡符合以上兩個特色的教材可稱為新一代人工智能教材，
可喜的是這種教材
已在我國出現(xiàn)，但可惜的是還比較少，
本書正是向此目標努力的新一代人工智能
教材。
２. 教材的應用性
從人工智能發(fā)展的經驗與教訓看，應用的受限一直是人工智能發(fā)展的瓶頸，每當
人工智能應用受到阻礙時就出現(xiàn)了人工智能發(fā)展的低潮，要保持人工智能的發(fā)展必須
不斷開拓應用與多種領域、行業(yè)實現(xiàn)跨界融合發(fā)展，特別是與實體經濟融合發(fā)
展，同時通過應用倒逼人工智能理論的發(fā)展并為其發(fā)展指明方向與目標。
特別需要知道的是，正是由于人工智能在經濟發(fā)展及社會發(fā)展中的重大應用性，
才使人工智能學科上升成為國家級戰(zhàn)略層次學科。
本書必須體現(xiàn)人工智能應用性，它表示書中的內容除了全面介紹人工智能內容
外，更加要關注于人工智能與其他學科、領域的融合，將人工智能廣泛應用到多個行業(yè)
與領域中去，同時還要更加關注將人工智能與計算機相結合，開發(fā)出更多的產品來，
這也是本書所努力追求的另一個目標。
３. 教材的引導性
人工智能導論是人工智能的基礎性讀物，它具有入門性與引導性作用? 由
于人工智能是一門學科，其內容涉及從理論、開發(fā)到應用，從上游、中游到下游等多方
面，但它不是一本百科全書，在編寫中堅持其引導性與入門性原則，具體體現(xiàn)為:
(１)從整體角度對人工智能學科有一個完整、系統(tǒng)的介紹，使讀者對此學科有一個
全面、整體、系統(tǒng)的了解與認識。
(２)對人工智能學科中的整個體系、基礎概念、基本理論、主要方法、融合思路、開
發(fā)原則以及應用實例等做全面介紹，但在介紹中并不著重于細節(jié)化描述而注重于概念
性與關聯(lián)性。
(３)在全面介紹的基礎上，重點突出:突出介紹那些具有整體性、基礎性的內容，突
出介紹那些具有新一代技術發(fā)展特點的內容?突出介紹內容之間的關聯(lián)性以及突出介
紹那些有開發(fā)、應用價值的內容。
根據(jù)以上三個編寫原則，本書的內容由四篇共１７
章組成：
第一篇是基礎理論篇，共九章(第１ ~９
章)，
該篇從整體角度介紹人工智能的基
本概念與基礎理論。
第二篇是應用技術篇，共四章(第１０ ~１３
章) 該篇介紹人工智能基礎理論與相
關分支領域融合所產生的新技術，在人工智能直接應用中有重要理論指導作用的技
術，
它們分別模擬人類視覺、聽覺、語言等能力以及包括大腦、五官、四肢等器官綜合
處理能力。
第三篇是應用篇，共三章(第１４ ~１６
章)，該篇介紹智能產品的開發(fā)及目前廣為
流行的四種應用實例。
第四篇是展望篇，共一章(第１７
章)，對人工智能學科今后的發(fā)展提出建議與
看法。
本書突出新技術、新體系及新應用，適合作為人工智能、計算機類專業(yè)及相關專業(yè)
人工智能課程教材及培訓教材，也可作為人工智能應用、開發(fā)人員的基礎讀物，
本書由徐潔磐編著，由南京大學陳世福教授審稿，本書還得到南京大學計算機軟
件新技術國家重點實驗室的支持，在此特表示感謝，同時為簡化閱讀?凡書中標有
★標志的內容為選學內容。
由于作者水平所限，不足之處望讀者不吝賜教，聯(lián)系方式: ｘｕｊｉｅｐａｎ＠
ｎｊｕ. ｅｄｕ. ｃｎ，
徐潔磐
于南京大學計算機科學與技術系
南京大學計算機軟件新技術國家重點實驗室
２０１９
年５ 月
徐潔磐：南京大學計算機科學與技術系教授，博導。主要研究計算機理論與數(shù)據(jù)庫技術，曾任中國人工智能學會理事，離散數(shù)學學會理事長，中國計算機學會計算機理論專業(yè)委員會副主任，數(shù)據(jù)庫專委會委員。教育部計算機教學指導委員會第一、二屆委員。1957年南京大學數(shù)學系畢業(yè)，1963年蘇聯(lián)莫斯科大學數(shù)理邏輯副博士研究生畢業(yè)，1957年至今南京大學數(shù)學系、計算機系講師，副教授、教授。
第一篇 基礎理論篇
第１
章 總論 ………………………………………………………………… ２
１. １ 人工智能發(fā)展歷史………………………………………………………… ２
１. ２ 人工智能概念介紹………………………………………………………… ７
１. ３ 人工智能發(fā)展三大學派 ………………………………………………… １０
１. ４ 人工智能的學科體系 …………………………………………………… １１
小結 ……………………………………………………………………………… １６
習題１ …………………………………………………………………………… １７
第２
章 知識及知識表示 ………………………………………………… １８
２. １ 概述 ……………………………………………………………………… １８
２. ２ 產生式表示法 …………………………………………………………… ２０
２. ３ 狀態(tài)空間表示法 ………………………………………………………… ２３
２. ４ 謂詞邏輯表示法 ………………………………………………………… ２６
２. ５ 知識圖譜表示法 ………………………………………………………… ３２
小結 ……………………………………………………………………………… ３５
習題２ …………………………………………………………………………… ３６
第３
章 知識組織與管理知識庫介紹 …………………………… ３７
３. １ 知識庫概述 ……………………………………………………………… ３７
３. ２ 知識庫發(fā)展歷史 ………………………………………………………… ４０
３. ３ 典型知識庫系統(tǒng)介紹 …………………………………………………… ４１
小結 ……………………………………………………………………………… ４８
習題３ …………………………………………………………………………… ５０
第４
章 知識獲取之搜索策略方法 …………………………………… ５１
４. １ 概述 ……………………………………………………………………… ５１
４. ２ 盲目搜索 ………………………………………………………………… ５２
４. ３ 啟發(fā)式搜索 ……………………………………………………………… ５３
４. ４ 博弈樹的啟發(fā)式搜索 …………………………………………………… ５６
小結 ……………………………………………………………………………… ５９
習題４ …………………………………………………………………………… ５９
Ⅰ
第５
章 知識獲取之推理方法 …………………………………………… ６０
５. １ 知識推理基本理論 ……………………………………………………… ６０
５. ２ 謂詞邏輯自然推理 ……………………………………………………… ６１
５. ３ 謂詞邏輯的自動定理證明 ……………………………………………… ６５
５. ４ 知識推理方法之評價 …………………………………………………… ７３
小結 ……………………………………………………………………………… ７４
習題５ …………………………………………………………………………… ７４
第６
章 知識獲取之機器學習方法 …………………………………… ７６
６. １ 機器學習概述 …………………………………………………………… ７６
６. ２ 人工神經網絡 …………………………………………………………… ７９
６. ３ 決策樹 …………………………………………………………………… ８６
６. ４ 貝葉斯方法 ……………………………………………………………… ９２
６. ５ 支持向量機方法 ………………………………………………………… ９５
６. ６ 關聯(lián)規(guī)則方法 …………………………………………………………… ９７
６. ７ 聚類方法 ………………………………………………………………… １０３
６. ８ 遷移學習 ………………………………………………………………… １０６
６. ９ 強化學習方法…………………………………………………………… １０８
小結 …………………………………………………………………………… １０９
習題６ ………………………………………………………………………… １１０
第７
章 深度學習與卷積神經網絡 …………………………………… １１１
７. １ 淺層學習與深度學習…………………………………………………… １１１
７. ２ 深度學習概述…………………………………………………………… １１２
７. ３ 卷積神經網絡…………………………………………………………… １１４
小結 …………………………………………………………………………… １２１
習題７ ………………………………………………………………………… １２３
第８
章 知識獲取之知識圖譜方法 …………………………………… １２４
８. １ 知識圖譜中的知識獲取概述 ………………………………………… １２４
８. ２ 知識圖譜中的知識獲取方法 ………………………………………… １２４
８. ３ 著名的知識圖譜介紹…………………………………………………… １２７
８. ４ 知識圖譜中的知識存儲………………………………………………… １２９
８. ５ 知識圖譜的應用………………………………………………………… １３０
小結 …………………………………………………………………………… １３０
習題８ ………………………………………………………………………… １３１
第９
章 知識獲取之 Ａｇｅｎｔ 方法 ……………………………………… １３３
９. １ Ａｇｅｎｔ 介紹 ……………………………………………………………… １３３
Ⅱ
９. ２ 多 Ａｇｅｎｔ ………………………………………………………………… １３７
９. ３ 移動 Ａｇｅｎｔ ……………………………………………………………… １３９
９. ４ 智能 Ａｇｅｎｔ ……………………………………………………………… １４０
小結 …………………………………………………………………………… １４１
習題９ ………………………………………………………………………… １４２
第二篇 應用技術篇
第１０
章 知識工程與專家系統(tǒng) ………………………………………… １４４
１０. １ 知識工程與專家系統(tǒng)概述 …………………………………………… １４４
１０. ２ 專家系統(tǒng)組成 ………………………………………………………… １４６
１０. ３ 專家系統(tǒng)分類 ………………………………………………………… １４８
１０. ４ 專家系統(tǒng)開發(fā) ………………………………………………………… １４８
１０. ５ 傳統(tǒng)專家系統(tǒng)與新一代專家系統(tǒng) …………………………………… １５１
小結 …………………………………………………………………………… １５２
習題１０ ………………………………………………………………………… １５３
第１１
章 計算機視覺 …………………………………………………… １５５
１１. １ 計算機視覺概述 ……………………………………………………… １５５
１１. ２ 計算機視覺中的圖像分析和理解 …………………………………… １５８
１１. ３ 計算機視覺應用 ……………………………………………………… １６０
小結 …………………………………………………………………………… １６３
習題１１ ………………………………………………………………………… １６５
第１２
章 自然語言處理 ………………………………………………… １６６
１２. １ 自然語言處理之自然語言理解 ……………………………………… １６７
１２. ２ 自然語言處理之自然語言生成 ……………………………………… １７３
１２. ３ 語音處理 ……………………………………………………………… １７４
１２. ４ 自然語言處理應用實例 ……………………………………………… １８１
小結 …………………………………………………………………………… １８３
習題１２ ………………………………………………………………………… １８５
第１３
章 機器人 …………………………………………………………… １８７
１３. １ 機器人概述 …………………………………………………………… １８７
１３. ２ 機器人組織結構 ……………………………………………………… １９０
１３. ３ 機器人工作原理 ……………………………………………………… １９１
１３. ４ 機器人的應用 ………………………………………………………… １９２
小結 …………………………………………………………………………… １９６
習題１３ ………………………………………………………………………… １９８
Ⅲ
第三篇 應 用 篇
第１４
章 大數(shù)據(jù)技術 …………………………………………………… ２０１
１４. １ 大數(shù)據(jù)技術概述 ……………………………………………………… ２０１
１４. ２ 大數(shù)據(jù)基礎平臺 ……………………………………………………… ２０４
１４. ３ 大數(shù)據(jù)軟件平臺Ｈａｄｏｏｐ …………………………………………… ２０４
１４. ４ 大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)標準 ＮｏＳＱＬ ………………………………………… ２０７
１４. ５ 大數(shù)據(jù)計算 …………………………………………………………… ２０８
１４. ６ 大數(shù)據(jù)用戶接口與可視化 …………………………………………… ２１２
小結 …………………………………………………………………………… ２１２
習題１４ ………………………………………………………………………… ２１４
第１５
章 人工智能應用系統(tǒng)開發(fā) ……………………………………… ２１６
１５. １ 概述 …………………………………………………………………… ２１６
１５. ２ 人工智能應用開發(fā)的三大要素 ……………………………………… ２１７
１５. ３ 人工智能應用開發(fā)系統(tǒng)結構 ………………………………………… ２２０
１５. ４ 人工智能應用系統(tǒng)開發(fā)流程 ………………………………………… ２２３
１５. ５ 人工智能應用的三種典型方法 ……………………………………… ２２５
小結 …………………………………………………………………………… ２２６
習題１５ ………………………………………………………………………… ２２７
第１６
章 人工智能的應用系統(tǒng) ………………………………………… ２２８
１６. １ 自動駕駛與網聯(lián)車 …………………………………………………… ２２８
１６. ２ 人臉識別 ……………………………………………………………… ２３４
１６. ３ 機器翻譯 ……………………………………………………………… ２３９
１６. ４ 智能醫(yī)學圖像處理 …………………………………………………… ２４２
小結 …………………………………………………………………………… ２４７
習題１６ ………………………………………………………………………… ２４９
第四篇 展 望 篇
第１７
章 人工智能發(fā)展展望 …………………………………………… ２５２
１７. １ 人工智能學科發(fā)展 …………………………………………………… ２５２
１７. ２ 人工智能所引發(fā)的社會問題及其解決 ……………………………… ２５４
小結 …………………………………………………………………………… ２５７
習題１７ ………………………………………………………………………… ２５８
參考文獻
………………………………………………………………………
２５９
書單推薦
