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| 編輯推薦： |
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清华大中小学人工智能通识教育体系研究成果，致力于打造权威、系统、前沿的人工智能教育读本，配套课件等教学资源，帮助广大教育工作者开设人工智能通识课程
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| 內容簡介： |
《人工智能通识（初中版）》是“清华大中小学人工智能通识教育系列”的初中分册，包括人工智能的概念、人工智能的诞生、人工智能发展史、人工智能前沿、人工智能伦理、人工智能基础方法、深度学习方法7个单元。本书旨在为学生构建人工智能的基础知识框架，形成对人工智能的系统认知和全面理解。
本书既可以作为教师授课的教材或参考资料，也可以作为学生提升人工智能素养的科学读本。为方便教师开展教学活动，本书配有完整的教学课件和教学设计方案。本书还配有实践手册，其中设计了多种形式的实践项目，鼓励学生以分组合作等方式将人工智能知识应用到学习和生活中。
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| 關於作者： |
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王东，爱丁堡大学博士，清华大学计算机系人工智能通识教育中心副主任，副研究员，在Nature子刊、PAMI等人工智能顶级期刊和会议上发表论文150余篇，发表《机器学习导论》《人工智能》等专著5部，授权专利20余项，承担多项国家自然科学基金项目，清华大中小人工智能通识教育研究项目组的核心成员，致力于推动有清华特色的人工智能通识教育和贯通培养体系。
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| 目錄：
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第1 单元
人工智能的概念 / 1
1.1 智能机器的梦想 / 1
1.2 什么是人工智能 / 6
1.3 机器的眼睛 / 12
1.4 机器的耳朵 / 19
1.5 机器的嘴巴 / 24
1.6 机器的手和脚 / 29
第2 单元
人工智能的诞生 / 37
2.1 人类智能的起源 / 37
2.2 人类思维规律的总结 / 43
2.3 计算机的诞生 / 50
2.4 伟大的图灵 / 56
2.5 达特茅斯会议 / 63
1
2
目 录
第3 单元
人工智能发展史 / 69
3.1 梦想与失落 / 69
3.2 深度学习时代 / 76
3.3 大模型时代 / 82
3.4 交叉与融合 / 88
3.5 走向未来 / 95
第4 单元
人工智能前沿 / 102
4.1 人工智能与游戏 / 102
4.2 人工智能与语言 / 108
4.3 人工智能与艺术 / 114
4.4 人工智能与天文学 / 119
4.5 人工智能与生物学 / 124
4.6 人工智能与医学 / 130
第5 单元
人工智能伦理 / 136
5.1 机器人三定律 / 136
5.2 信息伪造 / 142
5.3 信息泄露 / 146
5.4 信息茧房 / 150
5.5 人工智能与社会公平 / 156
5.6 法律责任 / 161
3
4
5
XI
目 录
第6 单元
人工智能基础方法 / 167
6.1 基于知识的智能 / 167
6.2 基于学习的智能 / 173
6.3 监督学习与无监督学习 / 179
6.4 强化学习 / 184
6.5 机器学习的流派 / 189
第7 单元
深度学习方法 / 195
7.1 人类神经系统 / 195
7.2 人工神经网络的开端 / 201
7.3 人工神经网络发展史 / 206
7.4 深度学习的开端 / 213
7.5 深度学习基本原理 / 218
7.6 深度学习的挑战：对抗样本 / 225
7.7 深度学习挑战：可解释性 / 230
6
7
人工智能通识
XII
初中版
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| 內容試閱：
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人工智能是一门既古老又年轻的科学。人工智能源于人类对智能机器的渴
望，相关的探索可以追溯到两千年前亚里士多德关于人类思维规律的研究。然
而，直到1956年的达特茅斯会议之后，人工智能才正式登上历史舞台。今天，人
工智能正以前所未有的力量改变着世界，不仅在视觉、听觉、语言、动作这些传
统人工智能领域取得长足进展，而且与各个基础学科交叉共融，引发了新一轮
技术变革。可以预见，未来人工智能将越来越强大，成为推动人类进步的基础
力量。
人工智能的强大源于它对人类智能的模拟。我们今天所有的文明成果都基
于人类区别于其他生物的独一无二的智能，如果这种智能可以被机器所模拟，可
以预见将会给社会带来颠覆性的变革。从这个角度看，近年来人工智能领域那
些让人震惊的成就也许只是智能时代来临前的满城风雨，真正让人期待的智能
风暴也许就在不远处的地平线上。
人工智能时代的到来要求所有人都应具备人工智能的基础素养，特别是青
少年学生。这些基础素养至少包括三个方面。首先是人工智能的世界观，即如
何认识人工智能，它起源于哪里，当前处于什么阶段，未来会走向何方。其次是
人工智能的价值观，即如何全面认识人工智能，既要理解它带来的机遇，也要了
解它的潜在风险；既要有拥抱人工智能的开放心态，也要清楚如何合理、合规地
使用人工智能。最后是人工智能的方法论，即人工智能有哪些基本原则和基础
方法。
基于这一思路，我们编制了这套“清华大中小学人工智能通识教育系列”丛书，其根本目的是帮助青少年建立人工智能的基础素养。为实现这一目标，本丛书从大中小贯通培养的视角来设计基础教育阶段的人工智能通识课程。
本丛书将基础教育阶段的人工智能通识教育分为“兴趣培养”“体系构建”和“知识拓展”三个阶段，分别对应小学、初中、高中三个学段。“兴趣培养”阶段重点在于激发学习兴趣，培养科学精神；“体系构建”阶段强调对人工智能的整体认知，构建知识体系，培养全局视野；“知识拓展”阶段关注具体应用背后的关键技术，特别是人工智能在各学科中的前沿应用，为学生选择未来的专业方向提供指导。中国科学院院士张钹教授对丛书的知识体系进行了指导，并对丛书内容进行了审核。
本书是“清华大中小人工智能通识教育系列”丛书的初中分册，目的是帮助学生构建人工智能的基础知识框架，形成对人工智能的系统认知和全面理解。本书配套了实践手册，设计了多种形式的实践项目，鼓励学生以分组合作等方式将人工智能知识应用到学习和生活中。
全书分为7个单元，分别是人工智能的概念、人工智能的诞生、人工智能发展史、人工智能前沿、人工智能伦理、人工智能基础方法、深度学习方法。前4个单元主要是帮助学生建立对人工智能的基础认知，第5单元介绍人工智能的风险和智能社会的行为规范，第6单元介绍人工智能的知识结构，第7单元介绍当前主流的深度学习方法。
本书既可以作为教师授课的教材或参考资料，也可以作为学生提升人工智能素养的科学读本。为了支持教师开设通识课程，本书配有丰富的教学资源，包括教学用PPT、实践手册、在线参考文献等。教师可以基于本书内容和这些教学资源设计自己的课程。为了配合课堂教学，一些章节设计了思考与讨论环节，启发学生就学习内容进行拓展性思考和讨论。一些章节还设计了实践课程，这些实践课程选题形式多样，内容丰富，既有上机实践，也有辩论、模仿游戏等，可帮助学生深入理解学习内容。
根据实际教学条件，教师可以因地制宜设计具有本校特色的教学方案。对于较少接触人工智能、需要建立人工智能基础素养、强化知识架构的学校，建议按本书顺序设计两学期（每周两节）或四学期（每周一节）课程，每学期2/3的学
人工智能通识
VIII
初中版
时教师授课，1/3的学时组织分组实践活动。对于已经有人工智能教学基础的学校，可以将本书内容作为知识框架，结合已有教学设计，形成互动性更强的教学方案。对于教学安排比较紧凑的学校，也可以对本书内容进行浓缩，融入信息科技或科学课堂，为学生提供人工智能的基础知识。不论哪种方案，都应该强调对人工智能基础概念、基础方法的深入理解，强调完整的知识架构，强调对人工智能伦理、道德、法律的深入思考。
本书汇聚了众多专家学者和一线教师的心血。李蓝天老师参与了部分内容的编写工作。毛丽旦、谷悦、李沛聪、罗小雪、魏扬、瞿琦等老师和同学参与了书稿审读工作。文中言老师任本书的美术总指导，朱珠、刘田田两位老师参与了绘图组织工作。参与绘图的老师和同学还包括夏源、肖美琳、邹龄漪、蒋夕彬、
文雁云、袁枘、肖舒琪、王乃一、宋徐丽、苏诗瑶、张泉、佟雨函、苗羽、鲁一诺、
纪琳、张智涵、万桉伶、吴翠如。田丽、王瑗、易长秋、杨澜、李刘浩、李方园、
白鑫鑫、姜孝春、张清茹等老师参与了课程资源制作。谭洪政、利节、邱伟松、
李刘浩等老师参与了课程实践和推广工作。卜辉、杨艳铮、刘爱霞等老师参与了组织与服务工作，王文精、卞伟、张天厚、刘田田、宫俊波等老师参与了大量策划、推广工作。
人工智能通识教育刚刚起步，不仅在我国还没有形成标准的体系，在世界范围内也没有成熟的方案可以参考。我们希望“清华大中小学人工智能通识教育系列”丛书能够成为一套样本，为我国乃至全球教育工作者提供系统性、可操作的参考框架。
限于编者水平，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。
编 者
2025年4月
IX
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