人工智能应用:炫酷的AI让你脑洞大开

● 本书为本丛书中的第二册。● 人工智能作为引领未来的战略性技术，世界各国都高度重视。近年来，人工智能已经成为国家、研究机构、企业、高校关注的焦点。随着大数据时代的到来，以及计算能力的提升，人工智能在技术领域的突破日新月异。本书以主人公“小智”衣食住行中的人工智能应用为线索，通过图示将抽象的人工智能概念进行具象，以通俗易懂的语言阐明生活中常见的人工智能应用背后的技术原理。对于没有高等数学基础的青少年读者，本书不仅可读性强，也能为今后的人工智能学习奠定基础。即使普通读者，也能通过本书了解人工智能的基本原理。

本书从“衣”“食”“住”“行”四个方面，分别介绍生活中丰富多彩的人工智能应用，如智能更衣镜、拍照探测食物热量、智能出行与智慧城市等。除此之外，本书还结合应用案例，从技术视角，介绍了视觉感知、智能语音技术、自然语言处理、信息检索和智能决策等人工智能技术。

俞勇，上海交通大学电子信息与电气工程学院教授、博士生导师，中国计算机学会计算机教育专业委员会常务理事。 先后获重量和上海市教学成果奖9项、上海市很好教材奖2项，并获国务院特殊津贴、“全国模范教师”、“全国师德标兵”、“上海市五一劳动奖章”、“宝钢很好教师特等奖”、“上海市教学名师”、“上海市模范教师”、“上海交通大学很受学生欢迎教师”等荣誉。入选首批“国家高层次人才特殊支持计划”教学名师。教学方面，主编教材及著作6本、译著2本。先后主持教育部教育教学改革项目2项，主持国家精品课程“数据结构”及上海市“程序设计类基础课程教学团队”，主持教育部质量工程项目4项，发表教育教学研究论文6篇，率队夺得ACM靠前大学生程序设计竞赛世界优选3次。 科研方面，主要从事数据与知识管理研究。先后承担10多个靠前会议、研讨会等程序委员和主席，靠前期刊编辑。先后主持10多项国家自然科学基金和863项目、30多项企业合作项目，发表重要靠前会议和期刊论文近300篇，被引用11000余次。指导的博士生获全国很好博士学位论文提名奖1次、上海市很好博士学位论文奖1次，指导的硕士生获上海市很好硕士学位论文奖2次。

前言 1小智的一天 3 部分 生活中的人工智能  章  衣 14第二章  食 20第三章  住 27第四章  行 34第2 部分 人工智能技术的应用案例第五章  视觉感知 44第六章  智能语音技术 56第七章  自然语言处理 66第八章  信息检索 82第九章  智能决策 91结语 112附录  思考与实践解答建议 113

信息时代，计算机技术获得了巨大的进步，大量互联网基础设施也完善了。在这个巨大的互联信息系统中，人们可以利用个人计算机、移动设备等使用各种基于互联网软件的服务，包括浏览网页、在线聊天、音视频通话、观看视频、游戏娱乐等。通过这些服务，人们的日常生活愈加丰富多彩，人与人之间的联系也更加频繁，关系更加亲近。每次信息技术的进步都能带来技术范式的革新。现在“第三次工业革命”，也即信息技术革命的浪潮已经到来。在这次技术革新的进程中，人工智能扮演了重要的角色。人们的生活中其实已经有很多人工智能的应用。在获取互联网信息时，人们会使用搜索引擎。搜索引擎使用基于大数据的信息检索技术与排序技术，将与查询最相关的网页内容呈现在结果列表的最前面；食堂里，工作人员通过摄像头拍摄餐盘并由计算机自动计算菜价并收费；人们使用手机拍照时，手机会在画面中自动框选出人脸出现的位置；人们甚至还能通过人脸识别解锁手机。这些各式各样的人工智能应用，均采用了机器学习等人工智能算法进行实现。人工智能应用背后的技术体系主要分为五个方面。根据面向任务，可分为预测与决策两类算法；根据数据类型，主要可分为面向图像、语音、自然语言文本、结构化记录数据的四类任务。本书将从两个角度出发，介绍生活中的人工智能。本书部分从“衣”“食”“住”“行”四个方面，分别介绍生活中丰富多彩的人工智能应用。读者将了解到生活中各处基于人工智能的思路构建的解决方案。从家中的智能更衣镜、拍照探测食物热量、智能出行与智慧城市等大大小小的案例中，读者可以真切体会到人工智能技术已经在人们生活中获得了广泛应用。本书第二部分则从人工智能应用背后的技术视角，介绍人工智能的五大基础技术体系，引领读者由浅入深了解人工智能的基本技术。类计算机视觉与感知技术利用数学方法处理图像数据，并通过神经网络等识别算法完成人脸识别、图像处理等任务。第二类语音技术面向语音数据，通过声学、语言学等方法针对音波进行分析，达到语音识别与合成的目的。第三类则是自然语言处理技术，顾名思义，这类方法主要面向自然语言文本数据，完成自然语言文本的理解、利用和生成。第四类则是广泛应用于大型互联网服务的信息检索系统，包括搜索引擎、推荐系统、计算广告等几大互联网商业服务。第五类则是面向决策任务的人工智能技术，包括棋类等博弈智能、自动驾驶等包含决策行为优化的任务。本书从青少年主人公的视角，将人工智能技术相关的应用、背后的基本原理娓娓道来。希望读者在阅读本书的过程中能随着本书主人公故事的展开，逐渐了解生活中的人工智能应用及原理。书中还安排了发散思考的讨论。读者可以从这些讨论中，思索生活中可以用人工智能解决的问题。希望每一位读者都能学会利用人工智能解决方案的思路，提出自己独到的想法，去提升人们生活的品质。