第一章 专业认知
一、什么是人工智能
“机器能思考吗？”1950年，艾伦·图灵在他著名的论文《计算机器与智能》开篇发问。
这一提问，掀开了人工智能长达70年的大讨论，并且成为今天科技界最热门的话题。
什么是人工智能？
1、人工智能模拟人的智能；
2、人工智能延伸人的智能；
3、人工智能扩展人的智能；
4、如果极端一点，人工智能可能超越人的智能。
人工智能专业干什么？就是研究、开发人工智能。这是一种新的通用技术，其发展将对人类社会带来根本改变。
二
、行业地位
人工智能的行业地位如何？
关系到国家竞争力；
关系到国家安全！
各主要发达国家，或者说有条件的国家，都在加紧出台规划和政策，围绕核心技术、顶尖人才、标准规范等强化部署，力图在新一轮科技革命中掌握发展的主导权。
日本2017年发布《人工智能技术战略》；
欧盟2018年出台《欧盟人工智能战略》；
美国2019年启动“美国人工智能倡议”；
韩国2019年公布“人工智能国家战略”。
中国科学院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智说：“人工智能是科技制高点，谁能够掌握它，谁就掌握了经济社会发展的巨大优势，所以中国一定要在人工智能方面尽快实现突破，在世界上争取我们的地位。”
三、教育行动
2019年3月30日，教育部《关于公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》，将人工智能专业列入新增本科专业名单。
人工智能作为中国普通高等学校本科专业，是一个以计算机科学为基础，由计算机、心理学、哲学等多学科交叉融合的交叉学科、新兴学科。
该专业是要生产出智能机器，他们能以人类智能相似的方式做出反应。包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
第二章 培养方案
一、课程设置
1、数学基础课：
微积分
代数与几何
离散数学
概率论
最优化方法
......
2、学科基础课：
程序设计基础
数据结构
人工智能导论
计算机原理
数字电路
系统控制
......
3、专业核心课：
模式识别
智能机器人
机器学习
人机交互技术
计算机视觉
自然语言处理
控制原理
算法设计与分析
数据分析与大数据挖掘
群体智能
......
4、专业选修课程：
自动规划
概率图模型
强化学习
神经网络
深度学习
认知科学
神经科学
计算金融
计算生物学
计算语言学
......
二、
培养目标
1、培养具有扎实数学基础、人工智能领域坚实的基础理论人才；
2、培养能开发“智能算法-智能芯片-智能系统”的先进技术人才；
3、培养具有创新意识和独立担负科学技术或工程管理工作能力人才；
4、培养能够快速学习前沿技术、解决实际问题、研究并开拓人工智能新边界的高端人才。
三、
学习人工智能应具备的能力
1、
较好的数学基础
人工智能领域需要将复杂、抽象问题转化为数学问题，因此涉及数学问题较多。人工智能当前的核心是深度学习和机器学习，这二者对数学要求较高。
2、
对计算机和智能应用
有
兴趣
人工智能与计算机和智能应用紧密关联，想要成为人工智能领域的专业人才，需要学习计算机、数学、统计核心课程以及智能应用的课程。
小提醒：
避免报考误区
人工智能虽然很热，不少高校也开设该门专业，但很多学校实力不足，表现在：师资力量薄弱。因为顶尖人才都到企业任职，很少到高校任教。
所以，普通院校慎重选择。
四、
人工智能
研究内容
目前公认的 AI 核心研究方向包括：
机器学习
计算机视觉
自然语言处理
语音处理
知识表示与计算
推理与规划
......
在此基础上，许多重要应用场景得以开发，包括无人驾驶、机器人。具体如下：
1、
机器学习：
这是要让机器解决分类、聚类、回归、关联分析等任务。
并通过大规模数据，从中自动学习和总结规律，从而进行预测，所以也被称为统计机器学习。
一句话，机器学习是使机器从大量"刺激-反馈"数据中自动总结规律。
2、
计算机视觉：
该方向旨在让计算机理解和处理图像数据，使之具备“看”的能力。
3、
语音处理：
本方向旨在让计算机理解、处理和生成人类语音，使计算机掌握“听”和“说”的能力。
语音是一种典型的无结构序列数据，包含着丰富的信息。如内容、意图、身份、情感、场景、干扰等。
目前在深度学习技术的支持下，普通场景语音转换文本技术已经得到广泛应用。
但在多人、方言、强噪、远场等场景下，语音识别效果还需要进一步提升。
4、
自然语言处理：
相对机器而言，人类语言是大自然的产物，被称为“自然语言”。
该方向旨在让计算机理解和处理人类语言。与编程语言不同，人类语言无结构数据，由字词组合而成。
机器如何理解一句话、一篇文章甚至一本书的意思？这是人工智能面临的重大挑战。
5、
知识表示与计算：
人类对世界的认识积累形成了知识，知识是人类理解外部信息、实现各种智能能力的基础。近年来随着知识图谱的广泛应用，这方面的研究也逐步兴起。
第三章 标杆
高校
进入更好的标杆高校就读是每个同学的心愿，因为这意味着学校软硬件资源更丰富、学校声誉与雇主评价更好、社会需求更大。
一、选择名校的理由：
具体
表现在：
1、更好的师资、更多的经费、更优的科研项目等；
2、更优异的校风、校友、发展机会等；
3、更多的保研、实践机会等；
4、更有机会申请国外名校实验室进行研究
。
关于本科阶段申请国外前沿实验室，名校的这项优势并不广为人知。教育部有个面向本科生的海外暑期科研项目，但只面向包括清华、北大、浙大、南大在内的985院校。
在求职阶段，相关企业更愿意接受有名校背景的求职者。
这意味着同等条件下更强的学习能力和专业素养，以及科研能力。
二、国内知名高校：
第一梯队：清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学；
第二梯队：哈尔滨工业大学、、南京大学、北京航空航天大学；
第三梯队：电子科技大学、北京邮电大学、西安电子科技大学；
第四梯队：吉林大学、天津大学、华南理工大学、东南大学、大连理工大学、东北大学。
三、国外知名高校：
麻省理工
卡内基梅隆大学
斯坦福大学
加州大学伯克利分校
哈佛大学
普林斯顿大学
康奈尔大学
爱丁堡大学
剑桥大学
密歇根大学
......
对大多数同学来说，可能本科阶段只能就读普通类大学，但可以通过继续深造，考研或者考博进入名校。这部分在未来规划会详细说明。
第四章
未来规划
本科毕业以后，学生面临三个选择：国内升学、出国深造，直接就业。
人工智能专业作为一门对专业技能要求很高的专业，本科生选择继续深造是主流，原因有二：
一方面，人工智能专业的本科生大多只涉及到专业大类的皮毛，没有足够的知识、经验，技术也不足。
另一方面，在一个具体专业领域进行深入地学习和研究，接受更多的专业知识和技能的学习和训练，一般需要在研究生阶段，甚至博士阶段进行。
继续深造，一般有以下途径：
一、国内升学
国内升学分为：考研和保研。如果是自己考研，一方面涉及到考研学校规划，另一方面是准备周期问题。
考研目标学校规划，如果是报考名校，这些学校在第三章标杆高校里基本涉及到了。考生需要研究的是：
1、目标学校近三年录取分数；
2、目标学校参考书、近三年招生人数；
3、准备周期：估计从开始读大学就要断断续续作准备了，全面复习准备最迟安排在大三第一个学期。
至于保研，体现出一定的策略。
名校，或985以上院校，只要GPA在院系前60%，没有挂科记录的同学都有获得推免资格。其中，GPA前50%大概率都能本校保研成功。
换句话说，到了大学，还是得好好学习，排名当然是越靠前越好，但所谓强中更有强中手，你努力别人也努力，要想获得好的成绩，当然需要付出艰辛的努力。但不管如何，名校的保研机会还是挺多的，一般排名中等以上，就有保研的机会。
特别提醒：
如果有机会读985院校，尽量读这类院校，至少保研的机会多很多。如果有机会保研，一般就不要再去自己考，原因是考研压力大，并且会浪费很多机会成本。
二、出国深造
人工智能专业，出国深造，从发展前景来看，主要以这三个国家为目的地：美国、英国、日本这三个国家，他们代表了当今世界人工智能最先进的国家。
申请去这三个国家留学是有区别的。
1、英国宽进严出，毕业要求严苛。
作为全球创新强国，英国在人工智能开发方面有突出表现。业内一般认为英国的帝国理工学院、曼彻斯特大学、伯明翰大学的人工智能专业实力非常强劲。学生如果获得英国人工智能专业学位，无论在海外，还是国内，找到较好工作并无问题。
2、日本留学看成绩，也看导师。
以精细闻名于世的日本，其高校创新水平也堪称出类拔萃。如东京大学、大阪大学、东北大学，有着实力强大的人工智能专业。日本的导师要求较高，如果导师不接纳学生，学校一点办法都没有。
3、美国申请难度大、竞争激烈。
作为世界最为强大的国家，美国仍然是中国学生选择留学的主要目的地。美国申请难度大，竞争激烈。相应学校有麻省理工学院、斯坦福大学、卡内基梅隆大学等。
三、出国准备
如果打算出国留学，以下五项需及早规划：
成绩排名
科研经历和成果
英语成绩
推荐信
海外暑期科研
申请文书
1.成绩排名
这里成绩排名没什么好说的。就是认真对待每一门学科成绩，如果某门成绩不够理想，宁愿申请重考。
2.科研经历和成果
衡量科研经历的指标：
①文章发表
②科技竞赛
无论是发表文章，还是参加竞赛，都不短期内能够做好，因此，得提早规划，什么时候开始呢？一般须从大二就开始，甚至刚进校就进行规划。
所以需要尽量早点进入教授团队实验室，在师兄和导师的带领下做课题，少走弯路。这有两个目的：
①发表高质量的文章
②获取导师推荐信
就获取导师推荐这件事，也要求大家尽量早一点参与教授项目，如果人家对你不熟悉，如何推荐你呢？
特别提示：
本科生申请直接读博士时，一般都需要面试。面试内容一般包括但不限于：
①科研经历
②导师认知
③学术观点
3.英语成绩
托福和GRE考试这个也没有更多的需要说，但时效需要提示：托福成绩两年有效，GRE成绩五年有效。所以有需要的，大家要算好时间。
4.推荐信
这里特别强调：大牛的推荐信往往能起到重要且决定性的作用。但如何获得大牛的推荐呢？
①自己的授课老师
②科研老师、实习老师
③业界高端人士
所以，平时和这人获得交集很重要。
5.海外暑期科研
一般来说，名校的大三学生有机会暑假到国外名教授的实验室以研究助理的身份从事2-3个月的科研活动。
这里有交换生项目、官方合作项目、国内导师内推以及学业专业类的项目，以帮助学生实现以上目标。
6.申请文书
申请文书，有些同学可能会请专门的机构来做，但是与其这样，还不如自己来做，因为有沟通的时间成本，已足以抵得上自己花费的时间了。
特别提示：
无论是保研、考研、还是出国深造，什么时候开始准备呢？从时间安排来看，大二就要开始，如果打算走保研这条路，这里再次强调，千万不要挂科。并且必须保持对英语学习的热情。
无论是国内升学，还是国外深造，以下工作在校期间必须得参与：
①争取参与科研
打算本校保研的学生，早一点参与相关老师和实验室的科研项目，与学长学姐经验分享等，至少混个脸熟。
②参加保研目标校的夏令营
对打算异校保研的，多参加公共类活动，比如，教育部每年举办的夏令营，以认识更多外校的教授，这个关注本校信息即可。
③参加一些跟本专业有关的有技术含量的竞赛
这是一个加分项，竞赛经历可以看出学生的创新能力。目前该专业全国权威性比赛为中国高校人工智能创意赛。
四、人工智能专业升学专业方向
1、
机器人工程专业
本专业特点：
①为机器人工作站设计、装调与改造；
②为机器人自动化生产线进行设计、应用及运行管理。
2、
智能科学与技术专业
本专业特点：
①给机器人赋予“大脑”；
②融合电气、计算机、传感、通讯、控制等学科；
③多学科相互合作、相互研究。
3、
模式识别与智能系统专业
本专业特点：
①培养智能性的系统的高级技术人才；
②以信息处理和模式识别为理论技术基础；
③是AI技术的重要内容。
4、
自动化专业
该专业有以下特点：
①以数学与自动控制理论为主要理论基础；
②以电子技术、计算机信息技术、传感器与检测技术等为主要技术手段；
③利用各种自动化装置分析与设计各类控制系统；
④AI技术不可或缺的重要内容。
五、人工智能时代的有关预测
一、被
取代的工作
1、传统流水线工人
2、专职司机、代驾
3、收银员
4、保安
5、客服
6、银行柜员
7、翻译
8、新闻记者
9、导游
10.销售
二、
无法取代的工作
1、程序员
尽管理论上机器人也可完成基础的编程工作。但替代不了所有的程序员，仅仅是起到辅助作用。
相关专业：软件工程和计算机科学与技术，网络工程、信息安全、物联网工程等。
2、
护理人员
人类无法被机器模仿的特质之一是同情心和情感交流，人工智能可以规划人的护理计划，但很难与人有感情的沟通。在需要情感投入的职业中，机器人难以取代。
相关专业：护理学、临床护理、预防保健、护理管理、护理教学和护理科研等。
3、
健身教练
虽然“人工智能减肥顾问”层出不穷，但机器人无法有效激励相关人士，而陪练不仅起到健身作用，还有情感交流。
相关专业：体育学、运动医学、运动人体科学、运动康复与健康。
4、
牙医、理疗师
人工智能越来越多地介入医疗事务。但人类医师无论在伦理上，还是在技术上都很难完全被取代。牙科医生更是如此。
相关专业：口腔医学、康复治疗学等。
5、
建筑师
建筑师的创意、审美、空间感、建筑理念和抽象判断等，机器难以模仿。
相关专业：建筑学，土木工程、城市规划与设计，风景园林规划等。
6、
心理医生
无论机器如何先进，在处理人类情绪方面，可能永远无法胜任，比如倾听，这一点人工智能就难以完成。因为人无法接受非生命体倾听其故事。
相关专业：心理学、临床心理学、应用心理学等。
第五章
就业前景
人工智能发展迅速，国家也高度重视人工智能领域。2021年4月，人力资源和社会保障部发布《新职业——人工智能工程技术人员就业景气现状分析报告》。报告显示我国人工智能人才目前缺口超过500万，国内的供求比例为1：10，供求比例严重失调。
从薪酬来看，人工智能的就业薪资目前处于
各个行业薪资水平前列。随着当前人工智能企业增多，人工智能人才的紧缺程度加剧，以人才缺口而论，语音识别岗位的人才供需缺口最大。
一、
人工智能应用场景
1、
无人驾驶
无人驾驶汽车是智能汽车的一种，也称为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶控制器来实现无人驾驶。
美国、英国、德国等发达国家从20世纪70年代开始就投入到无人驾驶汽车的研究中，中国从20世纪80年代起也开始了无人驾驶汽车的研究。
2、
人脸识别
人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。
涉及的技术主要包括计算机视觉、图像处理等。该研究始于20世纪60年代，在20世纪80年代得到不断提高。
20世纪90年代后期，人脸识别技术进入初级应用阶段。目前，人脸识别应用于多个领域，如金融、司法、公安、边检、航天、电力、教育、医疗等。
3、
声纹识别
生物特征识别技术包括很多种，除了人脸识别，目前用得比较多的有声纹识别。
声纹识别是一种生物鉴权技术，也称为说话人识别，包括说话人辨认和说话人确认。
声纹识别的工作过程为，系统采集说话人的声纹信息并将其录入数据库，当说话人再次说话时，系统会采集这段声纹信息并自动与数据库中已有的声纹信息做对比，从而识别出说话人的身份。
声纹识别在远程身份确认上极具优势。
4、
机器翻译
机器翻译是计算语言学的一个分支，是利用计算机将一种自然语言转换为另一种自然语言的过程。
5、
医学图像处理
医学图像处理是目前人工智能在医疗领域的典型应用，它的处理对象是由各种不同成像机理，如在临床医学中广泛使用的核磁共振成像、超声成像等生成的医学影像。
6、
智能音箱
智能音箱是语音识别、自然语言处理等人工智能技术的电子产品类应用与载体，随着智能音箱的迅猛发展，其也被视为智能家居的未来入口。
7、
个性化推荐
个性化推荐是一种基于聚类与协同过滤技术的人工智能应用，它建立在海量数据挖掘的基础上，通过分析用户的历史行为建立推荐模型，主动给用户提供匹配他们的需求与兴趣的信息，如商品推荐、新闻推荐等。
8、
智能客服机器人
智能客服机器人是一种利用机器模拟人类行为的人工智能实体形态，它能够实现语音识别和自然语义理解，具有业务推理、话术应答等能力。
9、
智能外呼机器人
智能外呼机器人是人工智能在语音识别方面的典型应用，它能够自动发起电话外呼，以语音合成的自然人声形式，主动向用户群体介绍产品。
二、通过以上应用场景分析，总结人工智能专业具体就业工种如下:
1、算法工程师
进行人工智能相关前沿算法的研究，包括机器学习、知识应用、智能决策等技术的应用。
2、程序开发工程师
该工种包括两方面工作：
①算法实现；
②项目的落地。
3、人工智能运维工程师
包括三方面：
①大数据与AI产品相关运营、运维产品研发；
②相关组件的运维工具系统的开发与建设；
③提供大数据与AI云产品客户支持。
4、智能机器人研发工程师
该方向主要从事机器人控制系统开发，高精度器件的设计研发等。
5、工业机器人系统集成
这个方向主要做工作站设计，电气设计，器件选型，机器人调试，编程，维护等。
三、代表性就业单位或企业
外企：微软、谷歌、亚马逊
中企：阿里巴巴、、腾讯、小米、华为、网易、字节跳动、寒武纪、海康威视、大华股份、科大讯飞等。
四、
主要就业地域
人工智能行业就业地域主要分布在：
京津、长三角、珠三角及部分内陆省会城市。
以薪水而论：
第一方阵：北京、上海、深圳及杭州；
第二方阵：苏州、南京、广州及厦门；
第三方阵：成都、重庆、长沙及济南。
五、
人工智能工程师职业通道
该职业最终角色是CTO，职业通道大致可分为
①初级工程技术人员；
②中级工程技术人员；
③高级工程技术人员。
第六章
入门书籍
一、《深度学习》
这本书是深度学习领域奠基性的经典教材。由全球知名的三位专家Ian Goodfellow、Yoshua Bengio 和Aaron Courville撰写。
全书内容包括3个部分：
第1部分：深度学习的预备知识；
第2部分：现今成熟的深度学习方法和技术；
第3部分：前瞻性的方向和想法。
这本书适合各类读者阅读，包括相关专业的大学生或研究生，阅读完本书可以快速补充深度学习知识，以便在实践中发挥作用。
二、《人工智能的未来》
这本书作者：21世纪最伟大的未来学家与思想家，奇点大学校长，谷歌工程总监雷·库兹韦尔。
作者认为，2045年，人工智能将超越人类智能，储存在云端的“仿生大脑新皮质”与人类的大脑新皮质将实现“对接”，世界将开启一个新的文明时代，“奇点”到来！
人类的知识单元、链接数目、思考能力，将旋即步入令人眩晕的加速喷发状态——新的人机复合体将进入“苏醒”状态。
作者坚信，未来人类一定会制造出可与人脑相媲美的“仿生大脑新皮质”——比人脑更具可塑性——并与人类生物大脑远程相连。
人工智能能够与人类本身相媲美！
