人工智能進階：人機交互與決策規劃

序 林達華 5

第一章 語音識別與人機交互 7
1.1 聲音的本質是甚麼 11
聲音的特性 11
計算機中的聲音 13
1.2 聽覺與語音識別 16
發聲的原理 16
聽覺的原理 18
自動語音識別 19
1.3 簡單語音控制 22
人機交互初探 22
簡單的語音控制 22
1.4 路徑規劃的原理 27
1.5 模糊匹配 35
1.6 人機交互進階 40
本章小結 45

第二章 寶石採集：決策和規劃 47
2.1 認識決策問題 49
2.2 走進概率的世界 51
隨機試驗 51
隨機事件 52
概率 54
概率的估計 58
2.3 甚麼是數學期望 62
隨機變量 63
數學期望的計算 65
數學期望的估計 69
2.4 寶石採集中的決策算法 71
寶石採集― 新手教程 71
探索與利用 72
貪心算法與實戰 74
改進後的貪心算法 76
移動的寶石採集 79
本章小結 82

 

序

　　人工智能技術的突破帶來了新一次的科技浪潮。人工智能技術的廣泛應用給我們的生活帶來了前所未有的便捷，同時也在重塑着社會的方方面面。我們的年輕一代將要面對一個和人工智能共存的世界。他們需要理解人工智能會給我們帶來甚麼樣的挑戰，以及如何善用這種新興的技術創造價值。

　　2018 年，商湯科技與商務印書館（北京）合作發佈了全球第一本面向中學教學的人工智能教材《人工智能基礎（高中版）》，在中國內地以及全球多個國家與地區引起關注。過去一年，已經有多個中學選用這本教材開設人工智能課程。我們從第一線的教學實踐中獲得了很多積極而有價值的回饋。很多老師熱切希望，我們能把人工智能教學帶進初中的課堂。於是，我們在首部教材的經驗基礎上，和許多優秀的初中老師攜手展開了初中版教材的編撰工作。

　　相比於之前的高中版，這一部教材進一步強調了技術與生活的結合。每一章的設計都遵循「從生活中來，到生活中去」的原則，從一個貼近生活的應用出發，引出相關的知識，並通過富有創意的小項目讓同學可以運用所學的知識解決生活中的問題。同時，教材也結合這些實踐項目的展開，循序漸進地介紹Python 程序設計的知識，讓同學從中學到通過編寫程序解決問題的經驗。

　　香港是國際都會，香港的大學也在人工智能的研究中一直走在國際前沿，並孕育了像商湯科技這樣的人工智能領先企業。我們深信創科行業尤其是人工智能的發展對於香港意義重大。蓬勃發展的創科行業不僅可以為香港的經濟和產業帶來新的活力，也能為年輕一代提供廣闊的施展才華的空間。在剛結束不久的首屆國際中學生人工智能交流展示會上，來自香港的同學展示了非常具有創造力的作品，令人印象深刻。

　　透過《人工智能》系列教程在本地發行，我們希望可以給香港的同學展示一個充滿魅力的人工智能的世界，鼓勵更多的同學了解與學習人工智能。我們也希望，同學們通過這一課程的學習，可以逐步養成把知識和創意相結合的能力，利用人工智能技術，令我們的世界更美好。