前言

近年來(lái)，人工智能的發(fā)展勢(shì)如破竹，人工智能專業(yè)教育體系正在加速建設(shè)和完善中，但在人工智能專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)課程作為其中的重要一環(huán)卻還未引起足夠重視： 缺乏相應(yīng)的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)教材，缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，亟待建立與理論教學(xué)體系相呼應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。本書既是應(yīng)需求而作，也是對(duì)本團(tuán)隊(duì)十余年人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，同時(shí)又是對(duì)人工智能實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)體系的探索和實(shí)踐。本書選取了部分人工智能在實(shí)際生活中有趣的應(yīng)用作為實(shí)驗(yàn)素材，并從理論到實(shí)現(xiàn)過(guò)程對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的講解說(shuō)明，希望能為廣大的人工智能學(xué)習(xí)者了解人工智能理論并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)，也期待本書能為人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)“拋磚引玉”。

人工智能就是讓計(jì)算機(jī)仿照人的大腦來(lái)工作，目的是使計(jì)算機(jī)擁有模擬、延伸和發(fā)展人類認(rèn)知世界的能力。深度學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)人工智能的一個(gè)重要方法，它是一種以多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表征學(xué)□□方法，在過(guò)去幾十年的發(fā)展歷程中，針對(duì)不同的問(wèn)題，各具特色的深度學(xué)習(xí)框架和算法不斷涌現(xiàn)，成就了如今的人工智能時(shí)代。本書的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了圖像、語(yǔ)音、文本和□□等人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用的多個(gè)領(lǐng)域，涉及識(shí)別、分類、檢測(cè)、預(yù)測(cè)、跟蹤和三維重建等多類實(shí)驗(yàn)任務(wù)； 人工智能實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)理論部分介紹了不同實(shí)驗(yàn)所涉及的深度學(xué)習(xí)模型框架的理論、發(fā)展及功能； 實(shí)驗(yàn)部分闡述了實(shí)驗(yàn)背景、原理、操作步驟、數(shù)據(jù)、評(píng)估準(zhǔn)則、所應(yīng)用的平臺(tái)及系統(tǒng)環(huán)境等內(nèi)容，讀者可在了解理論的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)驗(yàn)部分的描述獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，從理論到實(shí)踐來(lái)體會(huì)人工智能之美、人工智能之趣、人工智能之于社會(huì)生產(chǎn)生活的深刻影響。

本書的主要特點(diǎn)如下： 

（1） 理論性、實(shí)踐性與創(chuàng)新性相結(jié)合。本書反映人工智能新發(fā)展、新知識(shí)、新技術(shù)、新方法的科研成果轉(zhuǎn)化為適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容和章節(jié)設(shè)計(jì)新穎，以使讀者懂理論、會(huì)應(yīng)用、能創(chuàng)新為目標(biāo)，涵蓋理論思想、實(shí)踐應(yīng)用以及方向展望，既能幫助讀者夯實(shí)基礎(chǔ)理論，又能鍛煉基本算法實(shí)現(xiàn)技能，培養(yǎng)人工智能技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。

（□） 先進(jìn)性與新穎性并舉。本書所選取的實(shí)驗(yàn)既是人工智能技術(shù)發(fā)展中前沿、新穎的應(yīng)用，也是與大眾日常生活密切相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，如聊天機(jī)器人、語(yǔ)音識(shí)別、圖像修復(fù)等。其中一些實(shí)驗(yàn)涉及比較有意趣的應(yīng)用，如老照片上色、年齡判斷、語(yǔ)義生成風(fēng)景圖、人物年齡判斷及情緒預(yù)測(cè)等； 還有一些實(shí)驗(yàn)涉及復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建，如智慧城市、安防領(lǐng)域中應(yīng)用較多的目標(biāo)檢測(cè)、□□目標(biāo)跟蹤等。

（3） 與理論教學(xué)相呼應(yīng)。本書所選取的實(shí)驗(yàn)涵蓋了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)的基本內(nèi)容，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴棺x者加深理解以及鞏固基本概念和理論，熟悉和掌握深度網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練方法、優(yōu)化方法等，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)人工智能理論課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（4） 注重趣味性，極具實(shí)操性。本書選擇使用活潑生動(dòng)的描述方式代替生硬的專業(yè)表達(dá)來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹，一方面有利于讀者對(duì)內(nèi)容的理解，另一方面拉近作者與讀者的距離，希望給讀者以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的感覺(jué)。與此同時(shí)，本書對(duì)選取的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行了詳盡的介紹和分析，特別注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的完整描述，讀者可以使用本書自行完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在此過(guò)程中提升人工智能實(shí)驗(yàn)的能力。

（5） 具有開(kāi)拓性、□□性。本書是對(duì)人工智能人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)及體系建設(shè)的探索。

（6） 符合人工智能發(fā)展的特質(zhì)與人才培養(yǎng)的需求。本書的編寫著眼于產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，將教學(xué)科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮�理、�?shí)際操作過(guò)程以及實(shí)際應(yīng)用成果深度結(jié)合，旨在培養(yǎng)創(chuàng)新能力與應(yīng)用技能相協(xié)調(diào)統(tǒng)一的人才。

（7） 研發(fā)相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與平臺(tái)。團(tuán)隊(duì)研發(fā)了涵蓋本書內(nèi)容的人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為讀者提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境及教學(xué)資料。讀者可以使用該平臺(tái)進(jìn)行完整實(shí)驗(yàn)操作及相應(yīng)環(huán)節(jié)。

本書的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排采用了更為靈活的方式，無(wú)先后之分，每一章為一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，涵蓋從研究背景、理論原理到結(jié)果分析的完整表述，使用范圍和場(chǎng)景更廣泛，可以作為人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)、人工智能與信息處理、機(jī)器人工程、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、人工智能技術(shù)服務(wù)、大數(shù)據(jù)采集與管理等專業(yè)的�？�、本科及研究生選用及參考的實(shí)驗(yàn)教材，也可以作為補(bǔ)充學(xué)□□工具書籍； 適宜全面、順序地閱讀或教學(xué)，也可根據(jù)實(shí)際所需進(jìn)行選擇性使用； 讀者可以是有一定專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備的科研人員或從業(yè)者，也可以是人工智能的興趣愛(ài)好者及初識(shí)人工智能的學(xué)生。

全書內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)體系由焦李成、孫其功、田小林、侯彪、李陽(yáng)陽(yáng)等策劃、設(shè)計(jì)和統(tǒng)稿，□□章內(nèi)容由馬成聰慧、馮拓撰寫，第□章由胡冰楠、馮拓撰寫，第3章由王嘉榮、高艷潔撰寫，第4章由趙嘉璇、黃鐘健撰寫，第5章由游超、李小雪撰寫，第6章由宋雪、楊靜怡撰寫，第7章由邵奕霖、高艷潔撰寫，第8章由郭志成、馮雨歆撰寫，第9章由李云、李小雪撰寫，□□0章由李莉萍、施玲玲撰寫，□□1章由聶世超、楊靜怡撰寫，□□□章由尹淑婷、黃鐘健撰寫，□□3章由耿雪莉、馮雨歆撰寫，□□4章由張艷、楊育婷撰寫，□□5章由于正洋、楊育婷撰寫，□□6章由王燕、李英萍撰寫，□□7章由武永發(fā)、施玲玲撰寫，□□8章由楊雨佳、李英萍撰寫。在此特別感謝王丹、施玲玲、李秀芳、劉昕煜等老師和同學(xué)的幫助及辛勤勞動(dòng)。

人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛且涉及領(lǐng)域繁雜，而編者水平有限，本書中難免有不足之處，懇請(qǐng)各位專家及廣大讀者批評(píng)指正。

編者