编写委员会
主 编：文静华
副主编：范灵俊 杨 洁 任祉静
编 委 ：(以姓氏笔画为序)
丁红发 马 斐 龙全波 田旭飞伏应龙 张晓潘 陈晓欣 曹 烁蒋合领 曾祥富 滕 可
序言
《人工智能应用与实践》教材即将付梓，贵州电子科技职业学院的同仁邀我作序。览读之余，深感其成书于贵州这片大数据热土，又恰逢人工智能浪潮奔涌、国家职业教育改革深化之际，意义非凡。为了推荐这本凝聚了教育一线心血的教材，也为了赞誉贵州在时代浪潮中展现的战略远见与实干精神，我欣然提笔作序。
我的学术科研生涯，与我国通信信息网络的发展紧密相连；从参与设计国家早期的数据通信网，到后来主持中国联通多业务统一网络平台，直至今日在紫金山实验室探索未来网络与人工智能的融合。近期，我们突破了光电融合确定性网络关键技术，可实现超2000公里无电中继无损传输，可有效助力解决“东数西算”战略中面临的“算不了、算不起、算不好”的问题，助力人工智能高质量发展。我始终坚信一项根本原则：任何前沿技术的价值，最终都取决于它能否落地应用、赋能千行百业、造福社会大众。当前，我们正处于一场由人工智能驱动的深刻变革之中。这场变革不仅是算法的竞赛、算力的比拼，更是应用场景的挖掘、产业生态的构建以及与之匹配的人才大军培养的全面竞争。
贵州的选择令我钦佩。多年前，当大数据概念方兴未艾，贵州便以超凡魄力，立足得天独厚的自然与能源禀赋，举全省之力打造“中国数谷”，开辟了一条创新发展之路。这并非追逐虚名，而是将抽象的数据资源，转化为切实的产业集群、治理能力和经济增长极的扎实实践。从数据中心落地到云服务聚集，从政府数据“聚通用”到培育本地数字企业，贵州一步一个脚印，为人工智能的扎根提供了丰沃的“数据土壤”和清晰的“应用场域”。
在此背景下，职业教育的使命尤为关键。人工智能的全面赋能，不仅需要顶层的科学家和工程师，更需要千千万万深谙行业知识、精通AI工具、能够解决生产一线具体问题的应用型、技能型人才。他们是将技术蓝图转化为现实生产力的“最后一公里”实施者。职业教育必须敏锐响应这种需求，其核心要义便是“贴近产业、强化实践”。
以此观之，这本《人工智能应用与实践》教材， 可谓应时而生，特色鲜明。其可贵之处在于：
①立足“应用”，没有沉溺于深奥的数学公式推导，而是聚焦于人工智能技术如何解决实际问题，引导学生建立“问题-技术-方案”的思维链路；②强调“实践”，书中设计了大量与产业场景结合的项目与案例，特别是融入了贵州本地大数据应用的元素，这对于学生建立直观认知、培养动手能力至关重要；③定位清晰，它面向高职学生，内容难度与编排方式符合技能养成规律，旨在培养人工智能时代的“能工巧匠”与“数字工匠”。
教育是面向未来的事业。编写一本好教材，就是为未来的人才绘制一份精准的“导航图”。我希望同学们通过学习这本教材，不仅能掌握人工智能的基本技能，更能激发起在广阔天地中创新创造的热情。未来，无论是支撑贵州本地大数据人工智能产业的蓬勃发展，还是投身于国家更大范围的数字经济建设，都能凭借在这里学到的“应用”与“实践”的真本领，找到自己的位置，实现人生的价值。
愿贵州电子科技职业学院在产教融合的道路上继续深耕，培养出更多大国数字产业发展所需的坚实力量。是为序。
刘韵洁院士寄语于南京
前言
我们正站在智能革命的时代交汇点。人工智能作为引领未来的战略性技术，正在重塑产业形态、职业结构和人才需求图景。面对这场波澜壮阔的变革，《教育强国建设规划纲要(2024—2035年)》明确提出“促进人工智能助力教育变革”的战略方向，赋予职业教育“产教融合育匠才，数字赋能促转型”的时代使命。这本教材正是对这一号召的积极响应与有益探索。
《人工智能应用与实践》以“通识引领、实践驱动、本土融入、应用导向”为核心理念，紧密结合职业教育特点进行系统设计。不仅介绍机器学习、计算机视觉、自然语言处理等核心技术原理，更通过丰富的Python编程练习和项目案例，强化动手实践能力，帮助学习者从理论快速跨越到实践，迅速吸收AI工具应用精髓。
特别值得一提的是，《人工智能应用与实践》结合贵州特色进行内容编排，将大数据产业、智慧旅游、智慧农业等特色案例融入知识讲解与实训项目。例如，学生将通过“贵州旅游景点受欢迎程度预测”“山区物流路径优化”等实践任务，体验AI技术在家乡发展中的创新应用，从而激发学习兴趣，培养服务地方发展的责任感和使命感。
教材特设AI伦理与职业发展专题，引导学生思考技术边界、数据安全和算法伦理等关键问题，成为兼具人工智能素养和工匠精神的复合型人才。我们特别规划了AI时代职业发展路径图，帮助学生明确技能提升方向，增强就业竞争力。
编者深入调研产业需求，结合职业教育规律打造了这本特色教材。力求体现“做中学、做中教”的职教特色，通过丰富的Python编程实践、行业案例分析、项目任务驱动等方式，帮助学生构建可持续提升的AI应用能力。
在人人皆可成才、人人尽展其才的新时代，《人工智能应用与实践》愿成为你开启AI之门的钥匙，助你在产业创新的征程上，在智能制造的车间里，书写属于自己的精彩篇章！
编者
目录
第1章 开启智能时代——人工智能概述 / 1
1.1 人工智能的基本概念 / 1
1.1.1 从生活现象到学术定义 / 1
1.1.2 智能的本质：模拟与超越的双重维度 / 1
1.1.3 人工智能与人类智能的本质差异 / 2
1.1.4 技术核心：数据驱动的学习机制 / 2
1.1.5 人工智能系统的判断标准 / 3
1.2 人工智能的“前世今生” / 3
1.2.1 萌芽期：智能机器的理论奠基(20世纪40—50年代) / 3
1.2.2 起伏期：技术探索的曲折前行(20世纪60年代—20世纪末) / 4
1.2.3 突破期：深度学习引领的复兴(2000年—2019年) / 4
1.2.4 普惠期：智能技术的全面渗透(2020年至今) / 5
1.3 人工智能的类型 / 5
1.3.1 按能力范围划分：专用智能与通用智能 / 5
1.3.2 按技术路径划分：符号主义、连接主义与行为主义 / 6
1.3.3 按应用场景划分：感知智能、认知智能与决策智能 / 6
1.4 人工智能就在身边 / 7
1.4.1 生活服务：智能便捷的日常体验 / 7
1.4.2 学习教育：个性化的知识助手 / 7
1.4.3 工作生产：效率提升的智能工具 / 8
1.4.4 医疗健康：精准高效的健康守护 / 8
1.4.5 交通出行：安全高效的智能保障 / 9
1.5 贵州视角：人工智能在黔贵大地的蓬勃发展 / 9
1.5.1 战略引领：大数据布局奠定AI发展基石 / 9
1.5.2 数博平台：链接全球的AI交流合作窗口 / 10
1.5.3 科研突破：FAST天文大数据中的AI应用 / 10
1.5.4 产业赋能：“四化”战略中的AI创新实践 / 10
1.5.5 民生服务：AI技术惠及超级工程与日常生活 / 11
1.5.6 人才培育：大数据教育支撑AI产业发展 / 11
第2章 人工智能基础支撑 / 12
2.1 数据驱动智能 / 12
2.1.1 数据：AI的“燃料” / 12
2.1.2 算力：AI的“引擎” / 18
2.1.3 算法：AI的“大脑” / 23
2.2 编程基础 / 27
2.2.1 AI常用的编程语言 / 27
2.2.2 AI编程语言之Python / 28
2.2.3 跟着AI学Python编程 / 31
2.2.4 数据处理初体验 / 45
2.3 机器学习入门 / 46
2.3.1 机器学习核心思想 / 46
2.3.2 监督学习 / 50
2.3.3 无监督学习 / 53
2.3.4 半监督学习 / 54
2.3.5 实践项目：贵州旅游景点受欢迎程度预测 / 55
第3章 智能密钥——人工智能关键技术 / 60
3.1 视觉识别基础 / 60
3.1.1 图像数字化 / 60
3.1.2 数字图像处理 / 63
3.1.3 特征提取与匹配 / 65
3.1.4 深度学习在CV中的应用简介 / 67
3.1.5 贵州视角：“AI+民生”贵州典型案例 / 68
3.2 自然语言处理基础 / 69
3.2.1 文本预处理 / 70
3.2.2 文本表示 / 72
3.2.3 基础NLP任务 / 75
3.2.4 聊天机器人原理简介 / 77
3.2.5 贵州视角：多民族语言处理挑战与机遇 / 79
3.3 智能决策与优化 / 79
3.3.1 智能决策 / 80
3.3.2 搜索算法 / 80
3.3.3 优化问题 / 84
3.3.4 贵州视角：AI在智慧能源调度中的应用 / 87
3.3.5 实践项目一：使用预训练SVM模型进行图像识别 / 88
3.3.6 实践项目二：贵州山区物流路径优化 / 91
第4章 人工智能工具 / 96
4.1 文本生成工具 / 96
4.1.1 人工智能文本生成工具 / 96
4.1.2 人工智能文本生成的流程 / 101
4.1.3 人工智能文本生成的应用场景 / 101
4.1.4 人工智能文本生成的优势与弊端 / 104
4.2 图片生成工具 / 105
4.2.1 工具介绍 / 105
4.2.2 文本生成图像 / 107
4.2.3 图像生成图像 / 111
4.3 音频生成工具 / 113
4.3.1 语音合成 / 113
4.3.2 声音克隆 / 114
4.3.3 音色转换 / 117
4.3.4 AI音乐创作 / 119
4.4 视频生成工具 / 120
4.4.1 人工智能视频生成工具 / 120
4.4.2 文本生成视频流程方法 / 123
4.4.3 图像生成视频流程方法 / 126
4.4.4 视频编辑流程方法 / 128
4.5 智能办公 / 129
4.5.1 应用人工智能文档工具 / 129
4.5.2 应用人工智能表格工具 / 135
4.5.3 应用人工智能演示文稿工具 / 138
第5章 人工智能赋能行业 / 145
5.1 智慧城市 / 145
5.1.1 什么是智慧城市 / 145
5.1.2 智慧城市应用案例 / 149
5.2 智慧医疗 / 152
5.2.1 什么是智慧医疗 / 152
5.2.2 智慧医疗应用案例 / 159
5.3 智慧生活 / 162
5.3.1 什么是智慧生活 / 162
5.3.2 智慧生活典型应用案例 / 168
5.4 智慧工厂 / 171
5.4.1 什么是智慧工厂 / 172
5.4.2 智慧工厂应用案例 / 174
5.5 智慧农业 / 178
5.5.1 什么是智慧农业 / 179
5.5.2 智慧农业应用案例 / 181
第6章 人工智能的边界与未来 / 186
6.1 人工智能的伦理挑战 / 186
6.1.1 机器人的“伦理道德” / 186
6.1.2 常见人工智能“伦理悖论”和“道德困境” / 187
6.2 人工智能的法律与社会责任 / 189
6.2.1 人工智能发展遇到的法律问题 / 189
6.2.2 人工智能法律责任边界的优化路径 / 191
6.2.3 人工智能相关现行法律梳理 / 192
6.3 人工智能的未来发展趋势 / 193
6.3.1 人工智能共性技术趋势 / 193
6.3.2 大模型发展趋势 / 194
6.3.3 具身智能发展趋势 / 194
6.4 AI时代的人才成长与能力储备 / 195
6.4.1 人工智能对社会职业的影响 / 195
6.4.2 了解人工智能职业素养 / 196
参考文献 / 200
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