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人工智能本科專業(yè)知識體系與課程設(shè)置 
定 價：129 元
9 7 5 8 3 7 7 3 0 0 5 2 2  本書針對高等學(xué)校人工智能本科專業(yè)人才培養(yǎng)的專業(yè)內(nèi)涵、定位和知識體系,設(shè)置了數(shù)學(xué)與統(tǒng) 本書作為人工智能人才培養(yǎng)極為關(guān)鍵的本科階段課程體系的指引，希望使學(xué)生能掌握扎實的人工智能基礎(chǔ)理論與方法，擁有特色的學(xué)科交叉背景，具有開啟人工智能終極智慧之門的潛質(zhì)，為中國培養(yǎng)高層次人工智能人才奠定堅實的基礎(chǔ)，做出具有歷史性意義的貢獻！ PREFACE 前 言 40億年以來,地球上的生命遵循著最基本的自然進化法則緩慢地演化。 然而,隨著人工智能等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類歷史上將會出現(xiàn)按照有機化學(xué)規(guī)則演變的生命和無機的智慧生命并存的形態(tài),或者說人類有可能利用計算機和人工智能去設(shè)計生命。目前,盡管我們無法描述人工智能技術(shù)在未來幾十年后會形成什么樣的具體形態(tài),但可以確定的是,人工智能技術(shù)的發(fā)展一定會給人類帶來革命性的變化,并且這個變化 一定會遠超人類過去千年所發(fā)生的變化。人工智能將成為未來30年影響最大的技術(shù)革命。 近年來,布局發(fā)展人工智能已經(jīng)成為世界許多國家的共識與行動。 中國高度重視人工智能的發(fā)展,習(xí)近平總書記多次重要講話強調(diào)加快人工智能發(fā)展的重要性和緊迫性,強調(diào)人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量,加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇的戰(zhàn)略問題要加強人才隊伍建設(shè),以更大的決心、更有力的措施,打造多種形式的高層次人才培養(yǎng)平臺,加強后備人才培養(yǎng)力度,為科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更加充分的人才支撐。
早在1986年,西安交通大學(xué)率先在人工智能領(lǐng)域成立了我國第一個專職科研機
人工智能本科專業(yè)知識體系與課程設(shè)置 優(yōu)秀人才,取得了一系列重大科研成果,獲國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金首批資助,成為視覺信息處理與應(yīng)用國家工程實驗室、教育部和國家外國專家局機器視覺與認知計算高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智基地、教育部混合增強智能示范中心、認知科學(xué)與工程國際研究中心的支撐單位,為西安交通大學(xué)在人工智能領(lǐng)域奠定了堅實的基礎(chǔ),有力支撐了我國人工智能發(fā)展。 為滿足國家重大戰(zhàn)略需求,服務(wù)國家和地方社會經(jīng)濟發(fā)展,緊抓人工智能發(fā)展的重大歷史機遇,充分發(fā)揮西安交通大學(xué)在人工智能方向上的學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)優(yōu)勢,加快人工智能創(chuàng)新人才培養(yǎng),2017年由中國工程院院士鄭南寧教授領(lǐng)銜,在學(xué)校的大力支持下,創(chuàng)辦了人工智能拔尖人才培養(yǎng)試驗班,探索培養(yǎng)人工智能方向本科生,并于2018年招收第一批本科生。2018年11月在人機所的基礎(chǔ)上成立了人工智能學(xué)院,2019年3月獲教育部首批人工智能本科新專業(yè)建設(shè)資格。 人工智能具有多學(xué)科綜合、高度復(fù)雜的特征以及滲透力和支撐性強等特點,其課程體系必須以學(xué)科交叉為重要指導(dǎo)思想。 因此,人工智能人才培養(yǎng)具有高度的挑戰(zhàn)性。人工智能專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)扎實掌握人工智能基礎(chǔ)理論、基本方法、應(yīng)用工程與技術(shù),熟悉人工智能相關(guān)交叉學(xué)科知識,具備科學(xué)素養(yǎng)、實踐能力、創(chuàng)新能力、系統(tǒng)思維能力、產(chǎn)業(yè)視角與國際視野,未來能在我國人工智能學(xué)科與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮重要作用,并有潛力成長為一流的人工智能領(lǐng)域人才。
經(jīng)過嚴(yán)格遴選,教學(xué)團隊以西安交通大學(xué)人工智能學(xué)院教師為主體,特聘校內(nèi)其他院系的優(yōu)秀教師以及國內(nèi)外知名高校、科研機構(gòu)和人工智能企業(yè)的知名專家。 例
在當(dāng)前第四次技術(shù)革命的背景下,中國不僅需要培養(yǎng)出更多的人工智能領(lǐng)域人才,更要培養(yǎng)出高層次乃至世界頂尖的人工智能人才。 本書作為人工智能人才培養(yǎng)極 4 前言 為關(guān)鍵的本科階段課程體系的指導(dǎo),希望使學(xué)生能掌握扎實的人工智能基礎(chǔ)理論與方法,擁有特色的學(xué)科交叉背景,具有開啟人工智能終極智慧之門的潛質(zhì),為中國培養(yǎng)高層次人工智能人才奠定堅實的基礎(chǔ),做出具有歷史性意義的貢獻! 本書難免還存在一些缺點和不足,殷切希望廣大國內(nèi)同仁和讀者批評指正! 西安交通大學(xué)人工智能學(xué)院 本科專業(yè)知識體系建設(shè)與課程設(shè)置工作組 2019年7月 5 鄭南寧,1952年12月19日出生于江蘇省南京市，人工智能、計算機視覺與模式識別專家，IEEE fellow。1975年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電機工程系,1981年獲西安交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，1985年獲日本慶應(yīng)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。曾任國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（即863計劃）信息領(lǐng)域首席科學(xué)家、國家信息化第一屆專家咨詢委員會委員、西安交通大學(xué)校長（2003年8月2014年4月）�，F(xiàn)任西安交通大學(xué)人工智能與機器人研究所教授、視覺信息處理及應(yīng)用國家工程實驗室理事長、國務(wù)院學(xué)位委員會委員、中國自動化學(xué)會理事長、中國認知科學(xué)學(xué)會創(chuàng)會副理事長、國際模式識別協(xié)會（IAPR）中國代表、國家科技重大專項核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品（即核高基）咨詢專家委員會主任（2011年），曾任陜西省科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席(2002年2014年)。[1] CONTENTS 目 錄
1.1 1.2 1.3 第2章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 第3章 3.1 3.2
人工智能及人才培養(yǎng)定位 人工智能 人才培養(yǎng)國家需求 本科專業(yè)人才培養(yǎng)定位 培養(yǎng)方案 培養(yǎng)目標(biāo) 培養(yǎng)方式 專業(yè)知識體系 專業(yè)課程設(shè)置 學(xué)期安排 畢業(yè)要求 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計課程群 工科數(shù)學(xué)分析教學(xué)大綱 3.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 3.1.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 3.1.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 線性代數(shù)與解析幾何教學(xué)大綱 3.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 3.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 計算機科學(xué)與人工智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱 001 001 002 002 003 003 003 004 005 007 009 010 010 010 011
012 024 025 025 027
028 035 3.4
4.1
3.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 概率統(tǒng)計與隨機過程教學(xué)大綱 3.4.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.4.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.4.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 復(fù)變函數(shù)與積分變換教學(xué)大綱 3.5.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.5.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.5.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 博弈論教學(xué)大綱 3.6.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.6.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.6.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 信息論教學(xué)大綱 3.7.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 3.7.2 課程基本情況(CourseArrangements) 3.7.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 科學(xué)與工程課程群 大學(xué)物理(含實驗)教學(xué)大綱 4.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 4.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 035 038
039 052 052 054
055 063 063 064
066 072 072 074
075 085 085 087
088 099 099 099 101 10
4.3 4.4
5.1
4.1.5 實驗環(huán)節(jié):大學(xué)物理實驗(PhysicsExperiments) 電子技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)大綱 4.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 4.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 4.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 4.2.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 數(shù)字信號處理教學(xué)大綱 4.3.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 4.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 4.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 4.3.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 現(xiàn)代控制工程教學(xué)大綱 4.4.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 4.4.2 課程基本情況(CourseArrangements) 4.4.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 4.4.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 計算機科學(xué)與技術(shù)課程群 計算機程序設(shè)計教學(xué)大綱 5.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.1.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments)
103 113 114 114 116
117 129 130 131 132
133 145 146 147 148
149 156 158 158 158 159
160 172 11 5.2
5.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 5.2.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 計算機體系結(jié)構(gòu)課程大綱 5.3.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.3.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 理論計算機科學(xué)的重要思想課程大綱 5.4.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.4.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.4.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.4.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 3D 計算機圖形學(xué)教學(xué)大綱 5.5.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.5.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.5.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.5.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 5.5.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 智能感知與移動計算課程大綱 5.6.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 5.6.2 課程基本情況(CourseArrangements) 5.6.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 5.6.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 5.6.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 173 173 175
176 183 183 184 184
185 198 198 200
201 208 208 209
210 214 215 216 217
219 231 12
6.1
6.3 6.4
人工智能核心課程群 人工智能的現(xiàn)代方法課程大綱 6.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 自然語言處理課程大綱 6.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 6.2.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 計算機視覺與模式識別課程大綱 6.3.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 6.3.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 強化學(xué)習(xí)與自然計算課程大綱 6.4.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.4.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.4.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 人工智能的科學(xué)理解課程大綱 6.5.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.5.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.5.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 233 233 233 235
237 250 250 252
253 258 259 260 261
263 273 274 274 277
278 290 290 292
293 13 6.6 6.7
7.1 7.2 7.3
6.6.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.6.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.6.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 6.6.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實課程大綱 6.7.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 6.7.2 課程基本情況(CourseArrangements) 6.7.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 6.7.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 6.7.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 認知與神經(jīng)科學(xué)課程群 認知心理學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱 7.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 7.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 7.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 7.1.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 7.1.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 神經(jīng)生物學(xué)與腦科學(xué)教學(xué)大綱 7.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 7.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 7.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 7.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 計算神經(jīng)工程教學(xué)大綱 7.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 7.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 7.3.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 299 299 301
302 308 309 310 311 312 312 319 320 320 320 322 322 323 332 334 334 336 336 337 344 344 346 346 347 14
8.1
第9章 9.1 先進機器人技術(shù)課程群 機器人學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱 8.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 8.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 8.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 8.1.4 教學(xué)內(nèi)容及安排(SylabusandKeyPoints) 8.1.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 多智能體與人機混合智能教學(xué)大綱 8.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 8.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 8.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 8.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 8.2.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 認知機器人教學(xué)大綱 8.3.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 8.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 8.3.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 8.3.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 仿生機器人教學(xué)大綱 8.4.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 8.4.2 課程基本情況(CourseArrangements) 8.4.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 8.4.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 人工智能與社會課程群 人工智能的哲學(xué)基礎(chǔ)與倫理教學(xué)大綱 9.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 351 351 351 353
354 359 361 361 363
364 370 371 371 373
374 377 378 381
382 387 387 387 15 9.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 9.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesand BasicRequirements) 9.1.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 9.2 人工智能的社會風(fēng)險與法律教學(xué)大綱 9.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasicContent) 9.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 9.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 9.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 第10章 人工智能工具與平臺課程群 10.1 機器學(xué)習(xí)工具與平臺教學(xué)大綱 10.1.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasic Content) 10.1.2 課程基本情況(CourseArrangements) 10.1.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 10.1.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 10.1.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 10.2 三維深度感知教學(xué)大綱 10.2.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasic Content) 10.2.2 課程基本情況(CourseArrangements) 10.2.3 教學(xué)目的和基本要求(TeachingObjectivesandBasic Requirements) 10.2.4 課程大綱和知識點(SylabusandKeyPoints) 10.2.5 實驗環(huán)節(jié)(Experiments) 10.3 人工智能芯片設(shè)計導(dǎo)論教學(xué)大綱 10.3.1 課程目的和基本內(nèi)容(CourseObjectivesandBasic Content) 10.3.2 課程基本情況(CourseArrangements) 389
390 394 394 396
397 400 400
402
403 409 411
413
414 416 417
418 16
第 11章 11.1
1033 教學(xué)目的和基本要求( 專業(yè)綜合性實驗 432
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