本书以培养适应时代发展的人工智能专业人才为导向，构建了完整的知识体系，涵盖人工智能的多个关键领域。具体内容包括人工智能的发展历程和人工智能时代的职业革命、人工智能技术基础、人工智能的应用技术、人工智能的行业应用、人工智能的伦理与安全。本书注重理论与实践结合，强化伦理与安全意识培养，具有前瞻性、实用性和创新性。

前言
      在建设科技强国的战略指引下，我国将人工智能列为国家优先发展领域。国务院《新一代人工智能发展规划》明确提出了“培养高水平人工智能创新人才”的要求。本书以培养“懂技术、明伦理、有家国情怀”的人工智能领域复合型人才为核心目标，紧密围绕国产技术生态与大模型应用实践，构建“理论奠基—技术实践—伦理思辨”三位一体的立体化教学体系，助力高校培养适应智能时代发展的高素质创新人才。
      本书创新搭建“三纵四横”知识架构：纵向贯通“基础理论—核心技术—行业应用—伦理治理”全链条，横向融合“国产化替代、人机协同、产教融合、价值引领”四大维度，系统呈现人工智能领域的知识体系与实践逻辑。
      内容设计上，本书深度融入国产技术生态，引入华为、科大讯飞等企业真实案例，解析昇腾芯片、鸿蒙智行等国产技术原理，并依托华为昇腾云、通义灵码等平台设置多个综合实训任务，涵盖图像识别、医疗问诊等场景，强化“学练结合”。教学模式上，本书采用 “AI 导师 + 智能体”双辅学机制，通过文心一言生成教学案例、Kimi 智能体提供个性化辅导，打造智能化课堂。核心目标上，本书突出技术生态国产化、教学模式项目化、伦理教育场景化与人才能力复合化，构建“技术+ 商业+ 法律”三维能力培养体系，引导学生在掌握国产技术的同时，树立“技术向善”的价值观。
      本书具体内容如下：
      一、基础理论：构建人工智能认知基石
      本书开篇带领读者走进人工智能的世界，通过模块一系统介绍人工智能的发展历程、定义与现实应用，梳理了从人工智能概念提出到各发展阶段的关键事件与理论突破，结合医疗、交通、金融等领域案例，展现其在现实生活中的广泛应用，帮助学生建立对人工智能的初步认知与全局理解。
      模块二深入探讨人工智能的技术根基，解析大数据、算力、算法的核心作用—大数据作为“燃料”提供训练数据，算力作为“引擎”支撑模型运行，算法作为“大脑”决定智能水平。同时介绍物联网、云计算、5G 等支撑技术与人工智能的融合发展，以及数据标注在人工智能产业链中的重要地位，揭示技术运行的底层逻辑。
      二、核心技术：聚焦应用场景的实践能力培养
通过模块三深入探讨机器视觉、机器听觉和认知智能等核心应用技术。机器视觉领域讲解图像识别、人脸识别、OCR 文字识别的原理，以及在安防、医疗、文档处理等场景的应用，通过实训任务让学生掌握开发技术；机器听觉板块解析语音识别、声纹识别的原理及应用场景，结合实训让学生体验技术实操；认知智能部分聚焦自然语言处理、知识图谱与大语言模型，让学生了解机器语义理解与思考逻辑，掌握核心技术应用场景。
      三、行业应用：拓展场景，提升综合素养
      模块四将人工智能技术与不同行业结合，展现实际应用价值。内容涵盖大模型技术概述、分类及发展趋势，通过实训让学生掌握大模型使用技能；探讨 AI 在办公自动化、软件编程、智慧医疗等领域的创新应用，结合各行业实训项目，培养学生跨行业技术整合与实践创新能力，提升综合素养。
      四、伦理与安全：强化意识，坚守价值底线
      模块五关注人工智能技术带来的伦理和安全问题。项目一探讨人工智能的伦理，分析技术中立性与开发者的责任，梳理人工智能伦理问题，如隐私保护、算法偏见、就业影响等，引导学生思考人工智能技术的伦理责任。项目二关注人工智能的安全，包括技术安全和政策法规，介绍人工智能可能面临的安全风险，如数据安全、网络安全等，以及相关的政策法规，培养学生的安全意识和合规意识。
      通过“思维碰撞”环节，针对各个项目中的关键问题和热点话题，引导学生进行深入思考和讨论，如在人工智能发展历程中，如何看待技术进步与伦理挑战的关系；在行业应用中，如何平衡人工智能的效率与安全等，培养学生的批判性思维和综合分析能力。
本书内容丰富、结构清晰，既注重基础知识的讲解，又强调实践能力的培养，同时融入伦理与安全教育，引导学生全面、客观地认识人工智能，为学生在人工智能领域的学习和发展奠定坚实的基础。
      本书的教学课件可登录中国铁道出版社教育资源数字化平台https://www/tdpress.com/51eds 获取。
      本书由潘志安、孙颖任主编，胡长江、刘凯任副主编。其中，模块一中的项目一、项目二及模块二中的项目一由潘志安编写；模块二中的项目二、项目三，模块三中的项目三及模块四中的项目一、项目二由胡长江编写；模块三中的项目二由刘凯编写；模块三中的项目一，模块四中的项目三、项目四及模块五中的项目一、项目二由孙颖编写。全书由潘志安、孙颖统稿。
      由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。编者邮箱：308839998@qq.com。
编 者
2025 年6 月

目录
模块一 人工智能初识.........................................................................................1
情境引入..................................................................................................................1
学习目标..................................................................................................................1
重点难点..................................................................................................................2
项目一 人工智能的发展历程 ........................................................................................2
项目导入 .............................................................................................................................. 2
项目目标 .............................................................................................................................. 2
知识导图 .............................................................................................................................. 3
知识构建 .............................................................................................................................. 3
一、人工智能简介：定义与现实应用 ...................................................................... 3
二、探索人工智能的足迹：一段历史旅程 .............................................................. 5
三、人工智能的革命性应用 ...................................................................................... 7
知识拓展 .............................................................................................................................. 9
思维碰撞 .............................................................................................................................. 9
项目二 人工智能时代的职业革命：替代、创新与转型 ..............................................10
项目导入 ............................................................................................................................ 10
项目目标 ............................................................................................................................ 10
知识导图 ............................................................................................................................ 10
知识构建 ............................................................................................................................ 11
一、正在被人工智能取代的职业 ............................................................................ 11
二、人工智能浪潮下的新兴职业 ............................................................................ 12
知识拓展 ............................................................................................................................ 13
思维碰撞 ............................................................................................................................ 14

模块二 人工智能技术基础................................................................................. 15
情境引入................................................................................................................15
学习目标................................................................................................................15
重点难点................................................................................................................16
项目一 认识人工智能三要素 ......................................................................................16
项目导入 ............................................................................................................................ 16
项目目标 ............................................................................................................................ 17
知识导图 ............................................................................................................................ 17
知识构建 ............................................................................................................................ 17
一、大数据：人工智能的“燃料” ........................................................................ 18
二、算力：人工智能的“引擎” ............................................................................ 19
三、算法：人工智能的“大脑” ............................................................................ 20
知识拓展 ............................................................................................................................ 22
思维碰撞 ............................................................................................................................ 23
项目二 人工智能相关支撑技术 ..................................................................................23
项目导入 ............................................................................................................................ 23
项目目标 ............................................................................................................................ 24
知识导图 ............................................................................................................................ 24
知识构建 ............................................................................................................................ 24
一、物联网与人工智能：万物互联的智能新纪元 ................................................ 24
二、云计算：人工智能的坚实后盾 ........................................................................ 25
三、5G 与人工智能：数据传输的高速公路 .......................................................... 27
知识拓展 ............................................................................................................................ 28
思维碰撞 ............................................................................................................................ 29
项目三 了解人工智能的数据标注 ...............................................................................29
项目导入 ............................................................................................................................ 29
项目目标 ............................................................................................................................ 29
知识导图 ............................................................................................................................ 30
知识构建 ............................................................................................................................ 30
一、数据标注概述 .................................................................................................... 30
二、数据标注的类型 ................................................................................................ 31
三、数据标注的流程 ................................................................................................ 31
四、数据标注的质量控制与发展趋势 .................................................................... 32
知识拓展 ............................................................................................................................ 33
思维碰撞 ............................................................................................................................ 34

模块三 人工智能应用技术................................................................................. 36
情境引入................................................................................................................36
学习目标................................................................................................................36
重点难点................................................................................................................37
项目一 机器视觉—计算机如何“看图识字” .........................................................37
项目导入 ............................................................................................................................ 37
项目目标 ............................................................................................................................ 37
知识导图 ............................................................................................................................ 38
知识构建 ............................................................................................................................ 38
一、图像识别技术及应用 ........................................................................................ 39
二、人脸识别技术及应用 ........................................................................................ 42
三、OCR 文字识别技术及应用 .............................................................................. 44
技能工坊 ............................................................................................................................ 47
思维碰撞 ............................................................................................................................ 52
项目二 机器听觉—计算机如何“闻声识人” .........................................................53
项目导入 ............................................................................................................................ 53
项目目标 ............................................................................................................................ 53
知识导图 ............................................................................................................................ 54
知识构建 ............................................................................................................................ 54
一、语音识别技术的定义 ........................................................................................ 55
二、语言识别技术的流程 ........................................................................................ 55
三、语音识别技术的应用 ........................................................................................ 56
四、声纹识别实现“闻声识人” ............................................................................ 59
技能工坊 ............................................................................................................................ 60
思维碰撞 ............................................................................................................................ 62
项目三 认知智能—机器如何懂语义、会思考 .........................................................63
项目导入 ............................................................................................................................ 63
项目目标 ............................................................................................................................ 63
知识导图 ............................................................................................................................ 63
知识构建 ............................................................................................................................ 64
一、自然语言处理及应用 ........................................................................................ 64
二、走近知识图谱 .................................................................................................... 66
三、数据智能推动人机协同 .................................................................................... 68
四、大语言模型从量变到质变 ................................................................................ 70
思维碰撞 ............................................................................................................................ 74

模块四 探索人工智能的行业应用....................................................................... 75
模块导入................................................................................................................75
学习目标................................................................................................................75
重点难点................................................................................................................76
项目一 人工智能大模型应用对比 ...............................................................................76
项目导入 ............................................................................................................................ 76
项目目标 ............................................................................................................................ 76
知识导图 ............................................................................................................................ 77
知识构建 ............................................................................................................................ 78
一、大模型概述 ........................................................................................................ 78
二、通用大模型 ........................................................................................................ 79
三、行业大模型 ........................................................................................................ 85
四、垂直大模型 ........................................................................................................ 88
五、模型对比与选择 ................................................................................................ 91
六、大模型技术的发展趋势 .................................................................................... 92
技能工坊 ............................................................................................................................ 92
思维碰撞 ............................................................................................................................ 97
项目二 AI 辅助办公应用自动化 ..................................................................................98
项目导入 ............................................................................................................................ 98
项目目标 ............................................................................................................................ 98
知识导图 ............................................................................................................................ 98
知识构建 ............................................................................................................................ 99
一、智能办公新范式 ................................................................................................ 99
二、AI 辅助Word 文档处理 .................................................................................. 100
三、AI 辅助PPT 演示设计 .................................................................................... 104
技能工坊 .......................................................................................................................... 106
思维碰撞 .......................................................................................................................... 118
项目三 AI 赋能软件编程 ..........................................................................................118
项目导入 .......................................................................................................................... 118
项目目标 .......................................................................................................................... 119
知识导图 .......................................................................................................................... 119
知识构建 .......................................................................................................................... 119
一、软件行业的历史演变与AI 的影响 ............................................................... 119
二、AI 引领的编程新范式 .................................................................................... 124
三、AI 赋能各行各业的计算需求 ........................................................................ 128
技能工坊 .......................................................................................................................... 131
思维碰撞 .......................................................................................................................... 134
项目四 AI 引领智慧问诊 ..........................................................................................134
项目导入 .......................................................................................................................... 134
项目目标 .......................................................................................................................... 135
知识导图 .......................................................................................................................... 135
知识构建 .......................................................................................................................... 135
一、发展背景：人工智能重塑医疗格局 .............................................................. 135
二、技术原理：从算法到智慧问诊 ...................................................................... 136
三、行业应用：从医院到家庭，智能问诊的实际探索 ...................................... 139
技能工坊 .......................................................................................................................... 142
思维碰撞 .......................................................................................................................... 144

模块五 人工智能的伦理与安全......................................................................... 145
情境引入..............................................................................................................145
学习目标..............................................................................................................145
重点难点..............................................................................................................146
项目一 人工智能的伦理 ...........................................................................................146
项目导入 .......................................................................................................................... 146
项目目标 .......................................................................................................................... 146
知识导图 .......................................................................................................................... 147
知识构建 .......................................................................................................................... 147
一、技术中立性与开发者的责任 .......................................................................... 148
二、人工智能伦理问题 .......................................................................................... 152
知识拓展 .......................................................................................................................... 160
思维碰撞 .......................................................................................................................... 161
项目二 人工智能的安全及政策法规 .........................................................................161
项目导入 .......................................................................................................................... 161
项目目标 .......................................................................................................................... 162
知识导图 .......................................................................................................................... 162
知识构建 .......................................................................................................................... 162
一、人工智能的安全 .............................................................................................. 163
二、人工智能的政策法规 ...................................................................................... 166
知识拓展 .......................................................................................................................... 168
思维碰撞 .......................................................................................................................... 169
参考文献......................................................................................................... 170

潘志安，教授、高级工程师，武汉大学计算机技术专业硕士，国家精品课程和国家级精品资源共享课程《Linux操作系统应用》负责人，中国计算机学会(CCF)会员，湖北省高等教育学会高校计算机教育专业委员会会员，湖北职业技术学院信息工程学院院长，学校课程思政教学研究中心（湖北省示范中心）副主任。央企工作12年、高等职业教育20年，曾长期担任计算机应用及软件技术教研室和计算机网络教研室主任、专业带头人，学校教师名师、金教鞭、科研十佳、优质教学一等奖、师德标兵，是湖北省高等学校计算机网络技术专业教学团队主要成员、湖北省重点专业计算机网络技术主要成员、首批“国家级职业教育教师教学创新团队（人工智能技术与应用-软件技术专业）”核心成员。

孙颖，讲师，桂林电子科技大学通信工程专业硕士研究生。具有6年互联网一线软件研发经历，企业级ERP软件研发高级程序员。2022年进入湖北职业技术学院任教，参与第二批“坦桑尼亚国家职业标准开发项目”软件工程技术员5级职业标准和教学标准的开发；负责“坦桑尼亚国家课程标准”《Linux操作基础》开发；参与《Linux 操作系统应用》国家级在线精品课程建设；申请实用新型专利5项、主持校级课题2项，参与省部级课题4项；主持课堂革命案例1项、课程思政案例2项；发表学术论文4篇、申请软件著作权5项；教工参赛或者指导读者参赛获国家级奖项2项、省部级5项。

纵向贯通“基础理论—核心技术—行业应用—伦理治理”全链条，横向融合“国产化替代、人机协同、产教融合、价值引领”四大维度，系统呈现人工智能领域的知识体系与实践逻辑。