前言

人工智能（Artificial Intelligence）正在迅速改变世界。简单而言，人工智能是将诸如计算机这样高精度的机器拥有如人一般的思维模式并能够应用和改进。人工智能具有的感知、学习、思维、决策等能力远远突破了以往任何特定的算法或复杂功能，特别是在大数据分析、模式识别、博弈、超大规模信息检索、高精度控制等方面，执行复杂任务能力已经超越了普通的人类——并将持续地反馈、改进、更新，呈现出生机勃勃的进化特性。

近年来，人工智能科学和性能的显著提升促进了一系列的技术革新，包括自动驾驶汽车、物联网设备、智能化工厂、脑机接口等被广泛应用。有大量的成功案例证明了人工智能的价值，如将机器学习和认知交互融合到传统业务流程和应用程序中可以极大地改善用户体验并提高生产力，无论是在工业、商业、医疗卫生、交通、通信网络还是在环境保护方面均因此受益匪浅。

人工智能本身是关于知识的学科，涉及自然科学和社会科学的多领域理论与方法，许多前所未闻的技术不断涌现，如机器学习、区块链、云计算、计算机视觉等。尽管有很多思想家在若干世纪前就预言了当今人工智能的可能性，然而这大多基于浪漫的空想，没有三次工业革命的积淀、没有现代知识的高速增长，很难想象人工智能会有怎样的前世今生。

受益于人工智能带来的巨大便利（也面临着新技术开发和使用赋予的潜在挑战与风险），“什么是人工智能？”“人工智能包含什么内容？”“人工智能能够做什么？”，这些问题的答案让顶尖科学家和普通民众都为之好奇并孜孜以求。

幸而有众多先贤为我们指引道路，约翰·麦卡锡认为，人工智能“以人类行为被称为智能的方式”让机器进行运作；马文·明斯基也指出，人工智能使机器胜任“如果由人类来做，则需要智能”的事情，而克劳德·艾尔伍德·香农更是将博弈思想引入计算机中，通过观察、记忆和分析进行预测。这些思想无疑为人们深入地理解和应用人工智能技术、实现“让机器友好、高效、道德的试图发现和实现解决方案的计算手段”提供了理论基础。

本书立足于前述 3 个问题，在参考了大量国内外书籍和文献的基础上深入思考，针对人工智能的基本概念、知识体系、方法应用进行梳理和整理。不同于纯数理类和计算机科学类教材，本书注重理论与实用紧密结合，并强调应用性和实践性，努力把同行以及在实践中的经验体会融入其中。尽管本书按照一般高等教育专业教材的方式进行组织，每章末给出了简单的思考与习题，但是读者不必拘泥于书中的理论与例题，我们鼓励读者自己结合对理论的理解，利用实际对象、问题、数据去实践这些方法。

本书第 1、5、9 章由尹宏鹏教授编写，第 2、6、10 章由张可教授编写，第 3、7、11 章由屈剑锋副教授编写，第 4、8、12 章由刘切副教授编写。本书由尹宏鹏教授统稿、张可教授总体校对。特别感谢汤鹏、刘洋、金邦、朱莹莹、廖城霖、赵丹丹、钟锦涛、易旻涵等多位研究生在本书绘图、修改、校对等工作中的辛勤劳动。

限于编者的学识水平，书中难免会存在疏漏和不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者
2022 年 10 月