從石器時代到智能時代—青少年人工智能啟蒙

2016年，機(jī)器人阿爾法圍棋戰(zhàn)勝了世界圍棋冠軍李世石，機(jī)器智能戰(zhàn)勝了人類智能，一個新的時代—智能時代開啟了。

最近幾年，人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，人工智能產(chǎn)品逐漸走進(jìn)了普通人的生活和工作中。在家庭生活中，掃地機(jī)器人、智能音箱、智能家電等產(chǎn)品給人們的生活帶來了極大的便利；在智能化工廠，工業(yè)機(jī)器人能夠進(jìn)行自動焊接、切割、拼裝、噴漆……；在很多領(lǐng)域，智能機(jī)器逐漸取代了人類的工作，無人停車場、無人超市、無人銀行、無人酒店開始出現(xiàn)。

一百多年前，電的使用徹底改變了人類的生活和工作方式；最近幾十年，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及給人類的工作和生活帶來了顛覆性變化；現(xiàn)在，迅速發(fā)展的人工智能技術(shù)正給人類的生活帶來巨大變化。很多職業(yè)將會被人工智能技術(shù)取代，但同時也會產(chǎn)生很多新的職業(yè)；未來，大多數(shù)行業(yè)都將和人工智能技術(shù)結(jié)合，從而實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。

現(xiàn)在的孩子們生長在智能信息時代，自小便接觸、使用各種智能產(chǎn)品。在他們的世界里，智能產(chǎn)品似乎與生俱來就是生活中不可或缺的一部分。很多孩子雖然會熟練地使用智能產(chǎn)品，但缺少對科技發(fā)展史、人工智能和核心技術(shù)的了解，更不了解智能技術(shù)的發(fā)展會給人類未來帶來什么影響。

2017年7月，我國政府發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣�生活、改變世界。”要“為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國”，要“實施全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。

智能時代剛剛開啟，這是一個技術(shù)更新特別迅速的時代，這也將是一個更加富有挑戰(zhàn)的時代。現(xiàn)在的青少年是未來智能時代的主角，需要面對更多的挑戰(zhàn)。所以他們不僅僅需要會使用智能產(chǎn)品，還需要了解智能技術(shù)的運(yùn)作原理，要有創(chuàng)新能力，有適應(yīng)快速變化的能力，有面對不確定性未來的能力和勇氣。

了解人類的科技發(fā)展歷史，能夠幫助孩子們?nèi)�面地知曉科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷程，知道所有科學(xué)成就都是建立在人類一步一步發(fā)展的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的。

從石器時代到智能時代，人類積累的知識越來越多，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度越來越快。這些積累的知識都是數(shù)據(jù)，人類的智慧就是建立在這些知識數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。

機(jī)器智能和人類智能類似，也是建立在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。信息時代，數(shù)據(jù)的累積為人工智能技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展、計算能力的提高、算法的進(jìn)步也都為人工智能的發(fā)展提供了助力。

智能時代是信息時代的延續(xù)，智能時代是信息時代發(fā)展到巔峰的產(chǎn)物。

當(dāng)清楚地了解了人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史以后，知道“科技進(jìn)步是人類發(fā)展的必然”，我們就不會擔(dān)憂未來被機(jī)器人取代，不會憂懼被機(jī)器人搶了工作。我們只需要樂觀積極地為未來做好準(zhǔn)備。

本書第1章介紹了人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展史，從石器時代、陶器時代、青銅器時代與鐵器時代，到第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命、信息革命，一直到現(xiàn)在的智能時代，捋清了人類科技發(fā)展的脈絡(luò)，并介紹了人工智能的概念。

沒有計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展就不會有人工智能技術(shù)的出現(xiàn)。人工智能技術(shù)是建立在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)之上的，第2章介紹了計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)，包括計算機(jī)硬件和軟件的構(gòu)成以及計算機(jī)語言。

互聯(lián)網(wǎng)將計算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，并且連接的范圍越來越廣，連接的設(shè)備越來越多，物物相連、萬物互聯(lián)，構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)，為人工智能技術(shù)的發(fā)展提供了助力。第3章介紹了互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程和基礎(chǔ)知識。

人工智能技術(shù)發(fā)展的三大基石是：數(shù)據(jù)、算法和算力。本書第4章、第5章、第6章分別圍繞三大基石進(jìn)行講解。

智能時代已經(jīng)開始了，第7章介紹了我們身邊的人工智能應(yīng)用，展望了未來的發(fā)展趨勢，以及智能時代人類最重要的核心競爭力是什么。

在本書的寫作過程中，吳軍老師所著的《全球科技通史》對本人的影響很大，從中引用了不少觀點和素材，特此感謝。中國水利水電出版社萬水分社的石永峰副社長對本書的編寫出版給予了很大的支持和鼓勵，在此表示感謝。

書稿完成后，作者邀請丁一冉同學(xué)（15歲）、劉芝宇同學(xué)（12歲）、丁思琪同學(xué)（11歲）、王心悅同學(xué)（8歲）閱讀書稿，從青少年角度提出建議。在此向他們表示感謝！

智能時代，屬于你們—正在長大的孩子們！

作者郵箱是dh65@qq.com，QQ討論群712978329，歡迎讀者朋友來信、進(jìn)群交流討論。

作者

2022年10月

第1章　從石器時代到智能時代—人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史 1
1.1　人類和其他動物的區(qū)別是什么 2
1.2　人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史 4
1.2.1　石器時代—人類學(xué)會了制造工具 4
1.2.2　陶器時代—人類學(xué)會了創(chuàng)造工具 6
1.2.3　青銅器時代與鐵器時代—冶金技術(shù)的發(fā)展 8
1.2.4　數(shù)字和進(jìn)制的發(fā)明—數(shù)學(xué)從這里開始 11
1.2.5　文字的發(fā)明—文明開始被記載和傳承 14
1.2.6　科學(xué)的誕生—從技術(shù)發(fā)明到科學(xué)理論 17
1.2.7　紙張的發(fā)明—文明有了載體 21
1.2.8　印刷術(shù)的發(fā)明—促進(jìn)了知識的快速傳播 24
1.2.9　近代科學(xué)的發(fā)展—人類科技文明開始進(jìn)入快速發(fā)展階段 28
1.2.10　第一次工業(yè)革命—蒸汽機(jī)帶領(lǐng)人類進(jìn)入機(jī)械時代 32
1.2.11　第二次工業(yè)革命—電帶領(lǐng)人類進(jìn)入電氣時代 35
1.2.12　第三次工業(yè)革命—計算機(jī)帶領(lǐng)人類進(jìn)入信息時代 38
1.3　智能時代——人工智能是什么 42
本章小結(jié) 44
第2章　人工智能技術(shù)的起源—從計算機(jī)開始 45
2.1　計算機(jī)和人工智能的起源 46
2.1.1　計算機(jī)和人工智能之父—圖靈 46
2.1.2　圖靈測試 47
2.1.3　計算機(jī)的工作原理 49
2.1.4　人工智能的工作原理 50
2.1.5　計算機(jī)系統(tǒng)（或者人工智能系統(tǒng)）的構(gòu)成 53
2.2　硬件 54
2.2.1　輸出設(shè)備 54
2.2.2　輸入設(shè)備 57
2.2.3　機(jī)箱里面有什么 59
2.2.4　嵌入式計算機(jī) 66
2.3　軟件 67
2.3.1　計算機(jī)中的軟件 67
2.3.2　智能產(chǎn)品中的軟件 71
2.4　計算機(jī)語言 72
2.4.1　什么是計算機(jī)語言 72
2.4.2　什么是程序 73
2.4.3　一個重要的公式：程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法 74
本章小結(jié) 76
第3章　從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)—從計算機(jī)相連到萬物互聯(lián) 78
3.1　互聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展 79
3.1.1　互聯(lián)網(wǎng)的起源 79
3.1.2　互聯(lián)網(wǎng)的功能 80
3.1.3　互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響 82
3.2　物聯(lián)網(wǎng)——物物相連，萬物互聯(lián) 83
3.2.1　從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng) 83
3.2.2　物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器—人工智能系統(tǒng)的神經(jīng)末梢 85
3.2.3　物聯(lián)網(wǎng)對人工智能發(fā)展的影響 86
本章小結(jié) 88
第4章　人工智能發(fā)展的三大支柱之?dāng)?shù)據(jù) 90
4.1　數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù) 91
4.1.1　什么是數(shù)據(jù) 91
4.1.2　什么是大數(shù)據(jù) 92
4.2　大數(shù)據(jù)主要來自哪里 93
4.2.1　四季輪回中的數(shù)據(jù) 93
4.2.2　一日三餐中的數(shù)據(jù) 95
4.2.3　大數(shù)據(jù)來自哪里 98
4.3　大數(shù)據(jù)有什么用 102
4.3.1　一個案例—手機(jī)最了解你 102
4.3.2　又一個案例—大數(shù)據(jù)技術(shù)可以隨時監(jiān)測健康狀況 103
4.3.3　大數(shù)據(jù)有什么用 105
4.3.4　保護(hù)數(shù)據(jù)隱私 108
本章小結(jié) 109
第5章　人工智能發(fā)展的三大支柱之算法 110
5.1　什么是算法 111
5.2　讓我們一起來設(shè)計算法 112
5.3　人工智能技術(shù)的典型算法—人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 120
5.3.1　人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 120
5.3.2　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 121
5.3.3　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練 124
5.3.4　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 124
本章小結(jié) 125
第6章　人工智能發(fā)展的三大支柱之算力 127
6.1　算力的發(fā)展 128
6.1.1　計算工具的發(fā)展 128
6.1.2　集成電路和摩爾定律 129
6.1.3　專用集成電路芯片 135
6.2　超級計算機(jī) 136
6.3　云計算 139
6.3.1　服務(wù)器 139
6.3.2　什么是云計算 139
6.3.3　云計算服務(wù) 140
6.4　智算中心和我國的“東數(shù)西算”工程 142
6.4.1　智算中心 142
6.4.2　我國的“東數(shù)西算”工程 142
本章小結(jié) 144
第7章　未來已來—擁抱未來世界 145
7.1　我們身邊的人工智能應(yīng)用 146
7.1.1　智能手機(jī) 146
7.1.2　圖書館的自動借還書機(jī) 148
7.1.3　智慧停車場 149
7.1.4　無人駕駛汽車 150
7.1.5　圍棋人機(jī)對弈軟件 151
7.2　未來的世界和未來的我們 152
7.2.1　人工智能的發(fā)展趨勢 152
7.2.2　機(jī)器人會傷害人類嗎 155
7.2.3　未來的世界 157
7.2.4　未來的我們 164

1. 零基礎(chǔ)玩轉(zhuǎn)國產(chǎn)大模型DeepSeek [徐永冰 張帥 編著]
2. 網(wǎng)絡(luò)工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項目管理師考試32小時通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測實訓(xùn) [洪曉江 達(dá)則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計算機(jī)基礎(chǔ)實訓(xùn)指導(dǎo) [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運(yùn)營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應(yīng)用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo) [主編　劉志堅]
20. 高級辦公應(yīng)用項目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項目實戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
27. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師章節(jié)習(xí)題與考點特訓(xùn) [主編 薛大龍 鄒月平]
28. 高校學(xué)生工作探索與實踐 [郭亮 著]
29. 大學(xué)生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報告 [主編 周棟良]