在科技日新月异的今天,人工智能(AI)与大数据技术犹如双轮驱动,正以前所未有的速度重塑着我们的世界,已经成为当今世界上最具潜力和影响力的技术之一。它们不仅深刻地渗透进我们的日常生活,成为不可或缺的组成部分,还为各行各业带来了前所未有的机遇与挑战。从社交媒体的海量交互到智能设备的无缝融入,再到企业运营的精准决策,我们每一天都在与数据共舞。这些不断累积的数据汇聚成海,构建了一个浩瀚无垠的信息宇宙。如何在这片数据的海洋中淘金,提炼出有价值的信息,并巧妙地将其转化为实践中的智慧之光,已成为时代赋予我们的重大课题。而人工智能卓越的计算能力与先进的算法体系,正是那把开启数据宝藏之门的钥匙。

　　回望过去,人工智能与大数据技术的发展轨迹是一部从简单到复杂、从单一到多元的壮丽史诗。从最初的简单算法与统计模型的萌芽,到如今的深度学习、神经网络等前沿技术的蓬勃兴起,每一次技术的飞跃都是对数据处理与分析能力的探索与突破。这些技术的广泛应用,如同春雨般滋润着医疗、金融、交通、教育等各个行业,催生了无数创新与变革,引领着社会生产力的飞跃与发展。

　　本书旨在搭建一座桥梁,将人工智能与大数据技术的知识体系以全面、系统且深入浅出的方式呈现给每一位渴望探索的读者。我们将从基本概念入手,追溯其发展历程,剖析其核心技术,并深入探讨其在不同领域的实际应用与成功案例。更为重要的是,我们将重点阐述人工智能与大数据技术之间的紧密联系与相互作用,帮助读者构建一个完整的知识框架,以此来理解两者如何在技术体系与应用实践中相互支撑、相互促进。

　　在编写过程中,我们始终秉持着严谨求实、精益求精的态度,力求内容丰富、结构清晰、语言生动、通俗易懂。书中的每一个案例、每一次实践都是经过精心挑选与设计的,旨在通过理论与实践的紧密结合,让读者在掌握理论知识的同时也能获得宝贵的实践经验。此外,我们还荣幸地邀请到了业界知名的专家和学者对本书进行审阅与指导,他们的宝贵意见与深刻见解为本书内容的权威性与准确性提供了坚实的保障。

项目1 了解新闻热点与身边的人工智能 ……………………………………………………… 1

1.1 智慧家庭 ………………………………………………………………………………… 1

1.2 机器翻译 ………………………………………………………………………………… 2

1.3 图像识别 ………………………………………………………………………………… 4

1.4 下棋高手 ………………………………………………………………………………… 5

1.5 自动驾驶 ………………………………………………………………………………… 8

1.6 健康医疗大数据………………………………………………………………………… 10

1.7 智能金融与商业………………………………………………………………………… 12

1.8 人工智能改变世界……………………………………………………………………… 13

1.9 项目小结………………………………………………………………………………… 17

项目2 认识人工智能发展简史 ……………………………………………………………… 19

2.1 什么是人工智能? ……………………………………………………………………… 19

2.2 人工智能经典问题……………………………………………………………………… 26

2.3 第一阶段———奠定基础………………………………………………………………… 32

2.4 第二阶段———走出困境………………………………………………………………… 36

2.5 第三阶段———迎来曙光………………………………………………………………… 39

2.6 第四阶段———蓬勃发展………………………………………………………………… 44

2.7 人工智能发展状况……………………………………………………………………… 45

2.8 项目小结………………………………………………………………………………… 50

项目3 大数据技术 …………………………………………………………………………… 53

3.1 大数据概述……………………………………………………………………………… 53

3.2 大数据形成数据画像…………………………………………………………………… 56

3.3 项目小结………………………………………………………………………………… 67

项目4 大数据掘取 …………………………………………………………………………… 70

4.1 点、线、面………………………………………………………………………………… 70

4.2 动态数据和静态数据…………………………………………………………………… 71

4.3 存数据、养数据、用数据、养活数据 …………………………………………………… 71

4.4 大数据未来趋势与挑战………………………………………………………………… 76

4.5 分布式存储……………………………………………………………………………… 77

4.6 区块链技术分布式存储数据…………………………………………………………… 85

4.7 项目小结………………………………………………………………………………… 91

项目5 大数据与人工智能 …………………………………………………………………… 93

5.1 零售业大数据的 AI应用 ……………………………………………………………… 94

5.2 工业大数据的 AI应用 ……………………………………………………………… 103

5.3 金融业大数据的 AI应用 …………………………………………………………… 107

5.4 智能合约趋势 ………………………………………………………………………… 116

5.5 医疗大数据的 AI应用 ……………………………………………………………… 121

5.6 人类基因图谱工程 …………………………………………………………………… 127

5.7 智能交通和出行 ……………………………………………………………………… 129

5.8 大数据与人工智能的关系 …………………………………………………………… 131

5.9 项目小结 ……………………………………………………………………………… 132

项目6 基于决策树和搜索的智能系统(上)………………………………………………… 135

6.1 决策树 ………………………………………………………………………………… 135

6.2 特征选择 ……………………………………………………………………………… 138

6.3 决策树的生成 ………………………………………………………………………… 141

6.4 决策树剪枝 …………………………………………………………………………… 149

6.5 项目小结 ……………………………………………………………………………… 153

项目7 基于决策树和搜索的智能系统(下)………………………………………………… 157

7.1 博弈树概论 …………………………………………………………………………… 157

7.2 博弈树搜索方法 ……………………………………………………………………… 159

7.3 极大极小值搜索算法 ………………………………………………………………… 160

7.4 Alpha-Beta剪枝搜索算法 …………………………………………………………… 161

7.5 蒙特卡洛树搜索算法 163 …………………………………………………………………

7.6 项目小结 ……………………………………………………………………………… 165

项目8 基于仿生算法的智能系统 …………………………………………………………… 170

8.1 仿生算法 ……………………………………………………………………………… 170

8.2 遗传算法 ……………………………………………………………………………… 173

8.3 拼图游戏实例 ………………………………………………………………………… 177

8.4 拼图的基因 …………………………………………………………………………… 179

8.5 遗传和变异 …………………………………………………………………………… 182

8.6 自然选择算法 ………………………………………………………………………… 185

8.7 项目小结 ……………………………………………………………………………… 188

项目9 基于神经网络的智能系统(上)……………………………………………………… 190

9.1 生物神经系统 ………………………………………………………………………… 190

9.2 人工神经元模型 ……………………………………………………………………… 192

9.3 人工神经网络的工作原理 …………………………………………………………… 197

9.4 Numpy库……………………………………………………………………………… 199

9.5 Matplotlib库 ………………………………………………………………………… 203

9.6 TensorFlow 205 ……………………………………………………………………………

9.7 项目小结 ……………………………………………………………………………… 208

项目10 基于神经网络的智能系统(下) …………………………………………………… 210

10.1 神经网络的架构……………………………………………………………………… 210

10.2 简单的分类手写数字网络…………………………………………………………… 212

10.3 识别单个数字………………………………………………………………………… 214

10.4 使用梯度下降算法解决复杂运算问题……………………………………………… 215

10.5 实现…………………………………………………………………………………… 216

10.6 项目小结……………………………………………………………………………… 221

项目11 人工智能应用 ……………………………………………………………………… 223

11.1 图像识别……………………………………………………………………………… 223

11.2 医学影像分析………………………………………………………………………… 225

11.3 医疗+AI补充 ……………………………………………………………………… 228

11.4 语音识别……………………………………………………………………………… 231

11.5 人脸识别和情感计算………………………………………………………………… 237

11.6 自然语言处理………………………………………………………………………… 239

11.7 自动驾驶……………………………………………………………………………… 243

11.8 项目小结……………………………………………………………………………… 246

项目12 人工智能与人类社会未来 ………………………………………………………… 250

12.1 挑战———技术视角…………………………………………………………………… 250

12.2 挑战———人文视角…………………………………………………………………… 251

12.3 伦理规范———社会层面……………………………………………………………… 251

12.4 伦理规范———公共政策……………………………………………………………… 253

12.5 人工智能与人类关系………………………………………………………………… 254

12.6 科幻作品中的人工智能……………………………………………………………… 255

12.7 奇点理论———畅想未来……………………………………………………………… 257

12.8 项目小结……………………………………………………………………………… 258

参考文献………………………………………………………………………………………… 259