内容简介
《大学计算机与人工智能：AI版》是依据国家推动人工智能教育和人才培养的需求，并结合高等院校开设的人工智能通识课的教学目标编写而成的。全书共分为七章，具体内容包括计算机系统基础、人工智能概述、人工智能的关键技术、大模型、AI在办公软件中的应用、人工智能＋以及新一代人工智能生态。
《大学计算机与人工智能：AI版》内容丰富、结构清晰、图文并茂、通俗易懂，注重理论与实践相结合。通过各章节的深入讲解，《大学计算机与人工智能：AI版》系统地介绍了人工智能的基本概念、原理及在各领域的广泛应用，旨在为学生提供一个全面了解人工智能及应用的平台，为其成为适应未来需求的复合型人才提供基础。
《大学计算机与人工智能：AI版》可作为高等院校大学计算机课程或人工智能通识课的教材，也可供其他读者学习使用。
精彩书摘
第1章 计算机系统基础
1.1 计算机的发展与分类
计算工具的演变经历了从简单到复杂的漫长过程。最初，人们使用手指和石头进行计数，随后发展到使用算盘和计算尺进行计算。17世纪，机械计算器的出现标志着计算工具的现代化。20世纪，电子计算机的诞生极大地提升了计算的速度和准确性。
1.1.1电子计算机的诞生
世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer，电子数字积分计算机）于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学宣布研制成功。ENIAC是由物理学家约翰·莫奇利（John Mauchly）和工程师普莱斯佩·埃克特（Presper Eckert）等人共同开发的。它重约27t，占地约170m2，其功率为150kW，共使用了约18000支真空管，每秒能进行5000次加法运算，如图1－1所示。ENIAC的诞生标志着人类进入了电子计算机时代，它的出现具有划时代的意义，为计算机技术的发展奠定了基础。然而这台计算机使用起来很不方便：它没有程序存储能力，给它发出指令需要通过手工插接线的方式，工作量巨大。而且每次更改程序时，都需要重新进行连线，还要验证连线的准确与否。
鉴于ENIAC的缺点，美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）于1946年6月发表论文《电子计算机装置逻辑结构初探》，提出了全新的存储程序式通用电子计算机方案，这种方案被称为冯·诺依曼架构。
英国剑桥大学的莫里斯·威尔克斯（Maurice Wilkes）教授依据冯.诺依曼提出的计算机架构原理，设计了电子延迟存储自动计算器（Electronic Delay Storage Automatic Calculator，EDSAC），于1949年5月研制成功并投入运行，成为世界上第一台实际应用的存储程序计算机。
1.1.2 电子计算机的发展
计算机所采用的基本电子元件经历了真空管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路4个发展阶段。依此，也可以将计算机划分为四代。
1.第一代计算机（1946－1958年）
第一代计算机采用真空管作为基本电子元件，主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁心等，外存储器采用磁带、纸带、卡片等，使用机器语言和汇编语言编程，此时还没有操作系统，运算速度低（一般为每秒几千到几万次）。 该时期的计算机体积庞大、内存容量小、成本高、可靠性差、维护复杂，主要应用领域为军事和科学计算。
2.第二代计算机（1959-1964年）
第二代计算机采用晶体管作为基本电子元件，主存储器采用磁心和磁鼓等，外存储器采用磁带和磁盘，使用高级语言（如FORTRAN和COBOL等）编程，出现监控程序并发展为后来的操作系统，运算速度提高到每秒几十万次。该时期的计算机体积较小，处理更迅速、更可靠，主要用于商业、大学教学和政府机关办公，应用领域扩展到了数据处理、自动控制等。
3.第三代计算机（1965-1970年）
第三代计算机采用中小规模集成电路作为基本电子元件，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用磁盘。软件方面，操作系统得到进一步完善，高级语言种类增多，出现了并行处理技术、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。硬件技术的发展使计算机运算速度提高到每秒几十万到几百万次，可靠性和存储容量进一步提升，外部设备种类繁多。该时期的计算机与通信密切结合，出现了计算机网络，广泛应用于科学计算、数据处理、工业控制、事务管理等领域。
4.第四代计算机（1971年至今）
第四代计算机采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为基本电子元件，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等。硬件技术的发展使计算机运算速度可达每秒几千万到几亿次。计算机的存储容量和可靠性又有了很大提升。该时期计算机的应用领域扩大到信息处理、办公自动化等，特别是网络的应用，使计算机覆盖了社会中的各种应用场景。
1.1.3 计算机发展趋势
1.巨型化
巨型化是指计算机朝着更高速度、更大存储容量和更强功能的方向发展。这类计算机主要用于航空航天、军事、气象、人工智能、生物工程等尖端科学技术领域。例如通过超级计算机可以更准确地预测自然灾害，为防灾减灾提供科学依据。这种巨型化的计算机体现了计算机在存储和处理大量数据方面的强大能力。随着这些领域对计算能力和数据处理能力需求的不断增长，巨型化计算机的发展将持续推进。
2.微型化微型化是计算机发展的另一个重要方向。随着集成电路技术的不断进步，计算机芯片的集成度越来越高，体积越来越小，功能越来越强。从台式机到笔记本、平板电脑，再到智能手机和可穿戴设备，计算机的微型化不仅提高了计算机的便携性，还使得计算机能够更广泛地融入人们的日常生活。例如智能手表小巧轻便，可以戴在手腕上，却拥有强大
目录
第1章 计算机系统基础
1.1 计算机的发展与分类 1
1.1.1 电子计算机的诞生 1
1.1.2 电子计算机的发展 2
1.1.3 计算机发展趋势 3
1.1.4 未来新型计算机 3
1.1.5 计算机的分类 5
1.2 数据在计算机中的表示 6
1.2.1 常用数制与数制转换 6
1.2.2 数值数据的表示 9
1.2.3 字符编码 11
1.2.4 多媒体数据编码 14
1.3 计算机的工作原理 16
1.3.1 图灵机模型 16
1.3.2 冯.诺依曼体系结构 17
1.4 计算机系统的组成 18
1.4.1 计算机硬件系统 18
1.4.2 计算机软件系统 20
1.5 计算机操作系统基础 21
1.5.1 操作系统的定义 21
1.5.2 操作系统的功能 22
1.5.3 常用操作系统 23
习题1 25
第2章 人工智能概述 27
2.1 什么是人工智能 27
2.1.1 人工智能的定义 28
2.1.2 人工智能的分类 29
2.1.3 人工智能的研究领域 30
2.2 人工智能的学科基础 33
2.2.1 数学 33
2.2.2 计算机科学 34
2.2.3 语言学 34
2.2.4 哲学 35
2.2.5 神经科学 36
2.2.6 心理学 37
2.2.7 控制论 38
2.3 人工智能的发展历程 39
2.3.1 人工智能起步阶段 39
2.3.2 人工智能初步应用阶段 40
2.3.3 人工智能稳步发展阶段 41
2.3.4 人工智能蓬勃发展阶段 42
2.3.5 我国人工智能的发展 43
2.4 人工智能的三大流派 45
2.4.1 符号学派 45
2.4.2 行为学派 46
2.4.3 联结学派 47
2.5 人工智能安全与伦理 48
2.5.1 人工智能安全 48
2.5.2 人工智能的伦理问题 49
2.5.3 我国人工智能的法律规范 50
习题2 51
第3章 人工智能的关键技术 53
3.1 机器学习 53
3.1.1 机器学习的基本概念 53
3.1.2 机器学习的基本流程 55
3.1.3 常用的机器学习算法 57
3.2 知识图谱 64
3.2.1 知识图谱的基本概念 64
3.2.2 知识图谱的构建方法 65
3.2.3 知识图谱的应用 68
3.3 自然语言处理. 69
3.3.1 自然语言处理的基本概念 69
3.3.2 语言模型 71
3.3.3 自然语言处理的应用实例 72
3.4 智能语音 73
3.4.1 智能语音的基本概念 75
3.4.2 语音识别技术 76
3.4.3 语音合成技术 77
3.4.4 智能语音的应用实例 78
3.5 计算机视觉 79
3.5.1 计算机视觉的基本概念 79
3.5.2 计算机视觉的核心方法 80
3.5.3 计算机视觉的应用实例 82
习题3 84
第4章 大模型 86
4.1 大模型的基本概念 86
4.1.1 大模型的定义 86
4.1.2 大模型的分类 86
4.1.3 大模型的工作原理 88
4.1.4 大模型的特点 90
4.1.5 大模型的发展历程 91
4.2 重要的大模型架构 92
4.2.1 Transformer模型 92
4.2.2 国内外其他大模型架构 98
4.3 大模型的构建 100
4.4 大模型提示词工程 101
4.4.1 大模型提示词设计 101
4.4.2 大模型提示词优化技巧 103
4.4.3 大模型的实践应用 109
4.5 大模型的局限性和挑战 117
4.5.1 大模型的局限性 117
4.5.2 大模型的挑战 118
4.5.3 大模型应用中的伦理问题 118
4.5.4 大模型的未来展望 119
习题4 120
第5章 AI在办公软件中的应用 122
5.1 AI文本生成 122
5.1.1 文本自动撰写 122
5.1.2 文档翻译与校对 126
5.1.3 内容优化与重写 128
5.1.4 WPSAI文档处理 130
5.2 AI数据处理 137
5.2.1 数据表格创建与计算 137
5.2.2 WPSAI数据处理 141
5.3 AI幻灯片制作 149
5.3.1 创建幻灯片 149
5.3.2 个性化调整 156
5.3.3 一键动效 157
5.3.4 配图添加 157
5.3.5 导出与分享 158
5.3.6 WP
试读
第1章 计算机系统基础
1.1 计算机的发展与分类
计算工具的演变经历了从简单到复杂的漫长过程。最初，人们使用手指和石头进行计数，随后发展到使用算盘和计算尺进行计算。17世纪，机械计算器的出现标志着计算工具的现代化。20世纪，电子计算机的诞生极大地提升了计算的速度和准确性。
1.1.1电子计算机的诞生
世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer，电子数字积分计算机）于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学宣布研制成功。ENIAC是由物理学家约翰·莫奇利（John Mauchly）和工程师普莱斯佩·埃克特（Presper Eckert）等人共同开发的。它重约27t，占地约170m2，其功率为150kW，共使用了约18000支真空管，每秒能进行5000次加法运算，如图1－1所示。ENIAC的诞生标志着人类进入了电子计算机时代，它的出现具有划时代的意义，为计算机技术的发展奠定了基础。然而这台计算机使用起来很不方便：它没有程序存储能力，给它发出指令需要通过手工插接线的方式，工作量巨大。而且每次更改程序时，都需要重新进行连线，还要验证连线的准确与否。
鉴于ENIAC的缺点，美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）于1946年6月发表论文《电子计算机装置逻辑结构初探》，提出了全新的存储程序式通用电子计算机方案，这种方案被称为冯·诺依曼架构。
英国剑桥大学的莫里斯·威尔克斯（Maurice Wilkes）教授依据冯.诺依曼提出的计算机架构原理，设计了电子延迟存储自动计算器（Electronic Delay Storage Automatic Calculator，EDSAC），于1949年5月研制成功并投入运行，成为世界上第一台实际应用的存储程序计算机。
1.1.2 电子计算机的发展
计算机所采用的基本电子元件经历了真空管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路4个发展阶段。依此，也可以将计算机划分为四代。
1.第一代计算机（1946－1958年）
第一代计算机采用真空管作为基本电子元件，主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁心等，外存储器采用磁带、纸带、卡片等，使用机器语言和汇编语言编程，此时还没有操作系统，运算速度低（一般为每秒几千到几万次）。 该时期的计算机体积庞大、内存容量小、成本高、可靠性差、维护复杂，主要应用领域为军事和科学计算。
2.第二代计算机（1959-1964年）
第二代计算机采用晶体管作为基本电子元件，主存储器采用磁心和磁鼓等，外存储器采用磁带和磁盘，使用高级语言（如FORTRAN和COBOL等）编程，出现监控程序并发展为后来的操作系统，运算速度提高到每秒几十万次。该时期的计算机体积较小，处理更迅速、更可靠，主要用于商业、大学教学和政府机关办公，应用领域扩展到了数据处理、自动控制等。
3.第三代计算机（1965-1970年）
第三代计算机采用中小规模集成电路作为基本电子元件，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用磁盘。软件方面，操作系统得到进一步完善，高级语言种类增多，出现了并行处理技术、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。硬件技术的发展使计算机运算速度提高到每秒几十万到几百万次，可靠性和存储容量进一步提升，外部设备种类繁多。该时期的计算机与通信密切结合，出现了计算机网络，广泛应用于科学计算、数据处理、工业控制、事务管理等领域。
4.第四代计算机（1971年至今）
第四代计算机采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为基本电子元件，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等。硬件技术的发展使计算机运算速度可达每秒几千万到几亿次。计算机的存储容量和可靠性又有了很大提升。该时期计算机的应用领域扩大到信息处理、办公自动化等，特别是网络的应用，使计算机覆盖了社会中的各种应用场景。
1.1.3 计算机发展趋势
1.巨型化
巨型化是指计算机朝着更高速度、更大存储容量和更强功能的方向发展。这类计算机主要用于航空航天、军事、气象、人工智能、生物工程等尖端科学技术领域。例如通过超级计算机可以更准确地预测自然灾害，为防灾减灾提供科学依据。这种巨型化的计算机体现了计算机在存储和处理大量数据方面的强大能力。随着这些领域对计算能力和数据处理能力需求的不断增长，巨型化计算机的发展将持续推进。
2.微型化微型化是计算机发展的另一个重要方向。随着集成电路技术的不断进步，计算机芯片的集成度越来越高，体积越来越小，功能越来越强。从台式机到笔记本、平板电脑，再到智能手机和可穿戴设备，计算机的微型化不仅提高了计算机的便携性，还使得计算机能够更广泛地融入人们的日常生活。例如智能手表小巧轻便，可以戴在手腕上，却拥有强大
前言/序言
随着信息技术的迅猛发展，计算机、互联网、云计算等技术的广泛应用，人工智能技术已成为推动社会进步和经济发展的关键力量。党的二十大报告提出“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。学习人工智能相关知识及其应用，对于培养适应信息社会发展和应用前沿技术促进行业发展的各领域复合型人才具有十分重要的意义。
为顺应高等院校开设人工智能相关课程的趋势，本书从计算机基础知识入手，通俗易懂地介绍了人工智能的基本概念、发展历程及关键技术，深入探讨了其在不同行业领域的应用实践，同时特别聚焦于生成式人工智能这一前沿技术，通过丰富的案例和实际操作内容展示其广泛的应用前景，旨在提供全面。、系统的人工智能知识体系。
本书具有以下特点：
1.全面性：本书融合计算机基础知识，以及人工智能的核心概念、关键技术、前沿发展、应用实践，使读者能够全面掌握相关知识。
2.实践性：本书通过一系列实践项目和案例分析，引导读者将理论知识与实践相结合，培养其解决实际问题的能力。
3.跨学科性：本书引导读者进行跨学科学习，感受人工智能技术如何赋能工作、学习，并将人工智能技术与专业学科相结合，探索新的应用领域和解决方案。
4.拓展性：本书配有丰富的数字资源，使读者能进一步扩展自己的知识面，探索更高级的知识和技术。
本书由蒋加伏、王晨、齐惠颖、曹浩任主编，张冰雪、刘儒香担任副主编，王浏、张雪娇担任编写秘书。具体编写分工如下：
第1章由樊敏编写，介绍了计算机的基本构成、工作原理及操作系统等，为理解人工智能提供技术背景。
第2章由李华编写，阐述了人工智能的学科基础、历史发展、主要流派及安全伦理等，构建对人工智能的全面认知框架。
第3章由王路漫编写，介绍了机器学习、自然语言处理、智能语音、计算机视觉等核心技术，展现人工智能的技术内核。
第4章由王静编写，内容涵盖大模型的概念、架构、构建及提示词等，展现人工智能的最新进展。
第5章由王晨、齐惠颖编写，以多种人工智能生成内容（AIGC）工具为例讲解人工智能在文本生成、数据处理、幻灯片制作、图像视频生成等领域的应用，展示人工智能技术的实用价值。
第6章由张冰雪编写，从医疗、教育、金融、制造、交通等领域分析了人工智能与各行业的融合，说明人工智能的跨领域应用能力。
第7章由李晓玲编写，探讨了人工智能与大数据、云计算、物联网等前沿技术如何共同塑造新一代人工智能生态系统，揭示人工智能对社会发展的深远影响。
全书由蒋加伏、王晨、曹浩统稿，王晨、齐惠颖、王浏、张雪娇共同审稿并定稿，刘儒香、黄磊、耿涛负责二维码资源的审查。此外，苏文章、杨玉梅构思并设计了全套书在线课程教学资源的结构与配置，赵梅、张展华编辑了教学资源的内容，范如婷、邓凡、马双武审查了全书配套的在线课程教学资源，李敏提供了版式和装帧设计方案。
在此特别感谢北京邮电大学出版社为大学计算机与人工智能相关的课程教材建设所提供的大力支持。
由于编者水平有限，书中难免出现疏漏和不妥之处。同时，随着技术的发展和进步，书中细节可能需要调整和更新，敬请广大读者提出宝贵建议，批评指正。
编者
