前言
1.為何寫作這本書
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，也是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，溢出帶動性強。在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)和腦科學(xué)等新理論新技術(shù)的驅(qū)動下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放和自主操控等新特征，正在對經(jīng)濟發(fā)展、社會進步等產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。
當(dāng)前，我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換增長動力的攻關(guān)期，迫切需要新一代人工智能等重大創(chuàng)新增添動力。把握新科技革命浪潮，加快人工智能研發(fā)和應(yīng)用推廣，是我們贏得全球科技競爭主動權(quán)的重要戰(zhàn)略抓手，是推動我國科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略。深入把握新一代人工智能發(fā)展的特點，把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展契機，在質(zhì)量變革、效率變革、動力變革中發(fā)揮人工智能作用，加強人工智能和產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合，將為高質(zhì)量發(fā)展提供新動能。同時，加快發(fā)展新一代人工智能，有利于滿足人民美好生活需要，推動人工智能在人們?nèi)粘９ぷ鳌�學(xué)習(xí)和生活中的深度運用，創(chuàng)造更加智能的工作方式和生活方式。
誠如各界所認(rèn)識到的，人工智能的發(fā)展，需要算法、算力和數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)支撐，需要科學(xué)的頂層設(shè)計與協(xié)同推進，需要持續(xù)的技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)創(chuàng)新，這些都缺一不可，但不能忽視、也必須首先看到的是：與先前的多次人工智能浪潮不同，本輪人工智能發(fā)展最大的特點之一是人工智能技術(shù)與應(yīng)用實踐的緊密結(jié)合。因為有了典型而豐富的應(yīng)用實踐，人工智能才能走出理論設(shè)想，走出象牙塔，走出實驗室，走入大眾的視野和認(rèn)知，滲透社會的方方面面。
在此背景之下，本書希望能夠為我國人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)、自動化等與人工智能應(yīng)用實踐密切相關(guān)的專業(yè)人才培養(yǎng)貢獻一份微薄的力量。本書詳細(xì)介紹了基于AIBox硬件系統(tǒng)和Facebook公司PyTorch深度學(xué)習(xí)框架的人工智能項目開發(fā)過程，詳細(xì)剖析了人工智能開發(fā)實踐所需的基本知識與技術(shù)實現(xiàn)過程。本書編寫的初衷是為了總結(jié)我們近年來在人工智能軟硬件系統(tǒng)開發(fā)和部署方面的實踐教學(xué)建設(shè)成果，向本領(lǐng)域初學(xué)者和開發(fā)人員分享我們的一些學(xué)習(xí)經(jīng)驗。
本書的編寫特色如下：
特色1本書以國產(chǎn)人工智能硬件平臺為實踐項目開發(fā)平臺，實現(xiàn)了人工智能技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的有機組合，融入了圖像處理、智能感知的元素。本書既體現(xiàn)了人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)、自動化等交叉融合專業(yè)的特色，又展現(xiàn)了國產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的優(yōu)秀性能，有利于激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和自信心，有利于培養(yǎng)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。
特色2本書服務(wù)于專業(yè)綜合實踐教學(xué)的實際需求，以案例式教學(xué)為授課方式，體現(xiàn)了學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進的教育理念。本書能夠幫助任課教師從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方法等方面推進課程思政教育，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，全面貫徹黨的教育方針。
特色3本書提供的4個人工智能實踐項目來自于圖像處理或者汽車電子的實際應(yīng)用場景，生動形象，趣味性強，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生對專業(yè)培養(yǎng)的滿意度和認(rèn)同感，體現(xiàn)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新范式。
2.如何閱讀這本書
本書內(nèi)容包含8個章節(jié)，按照知識結(jié)構(gòu)，可以劃分為3個部分。讀者既可以按照章節(jié)順序逐步學(xué)習(xí)，也可以選擇其中部分章節(jié)單獨學(xué)習(xí)。任課教師可以根據(jù)實驗設(shè)備和課程學(xué)時的具體情況安排教學(xué)和實驗內(nèi)容，本書建議的學(xué)時安排如圖1所示。
圖1本書建議的學(xué)時安排
第一部分是本書的第1章和第2章，主要介紹人工智能、機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的基本概念和發(fā)展歷程、深度學(xué)習(xí)常用編程語言和框架、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)基礎(chǔ)知識、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識等。第一部分內(nèi)容是本書的人工智能基礎(chǔ)理論知識，以具體的深度學(xué)習(xí)方法為示例，幫助讀者建立從理論到應(yīng)用的聯(lián)系。
第二部分是本書的第3章和第4章，其中第3章主要介紹AIBox硬件系統(tǒng)搭建和調(diào)試；第4章主要介紹Ubuntu的安裝及其他必要的環(huán)境配置等。第二部分內(nèi)容是本書的開發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)，幫助讀者熟悉和掌握人工智能軟硬件開發(fā)環(huán)境的配置。
第三部分是本書的第5章～第8章。其中第5章主要介紹攝像頭模糊檢測項目的數(shù)據(jù)獲取、模型訓(xùn)練、模型量化、項目源碼分析、項目部署和測試結(jié)果，第6章主要介紹行人檢測項目的數(shù)據(jù)獲取、模型訓(xùn)練、模型轉(zhuǎn)換、模型量化和項目部署，第7章主要介紹車道線檢測項目的素材采集與標(biāo)注、環(huán)境搭建、模型訓(xùn)練、模型量化和項目部署，第8章主要介紹人臉檢測項目的素材采集與標(biāo)注、環(huán)境搭建、模型訓(xùn)練、模型量化、源碼解析和項目部署。第三部分是本書中人工智能方法的實踐應(yīng)用案例，以AIBox硬件系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)平臺和PyTorch框架為工具，幫助讀者熟悉和掌握人工智能算法在圖像處理、汽車電子等領(lǐng)域的項目落地部署知識，從而讓理論和應(yīng)用實踐緊密結(jié)合在一起。
致謝
首先感謝國家重點研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項項目（2022YFE0121700）、國家自然科學(xué)基金項目（62111530299）和浙江省自然科學(xué)基金重大項目（LD21F030002）為本書提供資金支持。
感謝人機協(xié)作技術(shù)浙江國際科技合作基