本书基于南京大学人工智能学院的主要学术带头人在人工智能人才培养方面的教学改革项目，对人工智能本科人才培养体系进行了梳理，汇集了以周志华教授为代表的一批知名教授和专家对创建一流大学人工智能教育的深入思考，是国内外第一部公开出版和发表的人工智能本科专业教育培养体系，对国内正在如火如荼开展的人工智能教育将起到很好的示范和引导作用。本培养方案侧重于人工智能领域源头创新能力、为企事业单位解决关键技术难题能力的培养。

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人类社会在“信息化”之后必将走向“智能化”。回顾历史，以蒸汽机为代表的技术革命把人类从很多繁重的体力劳动中解放出来；而在未来，以人工智能为代表的技术革命将把人类从繁复性强的简单智力劳动中解放出来。因此，人工智能在全世界受到高度关注。
以习近平同志为核心的党中央和我国政府高度重视人工智能发展。习近平总书记在中共中央政治局第九次集体学习时强调，人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量，加快发展新一代人工智能是事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，全面推进我国人工智能事业的发展。
人工智能科技进步、产业发展、社会应用的核心要素是掌握了人工智能科学技术的专业人才。当前全世界人工智能发展面临的瓶颈问题，就是高水平人工智能专业人才的匮乏。为了适应国家、社会、产业发展的需要，加大力度培养人工智能人才是当务之急。我国教育部专门制定了《高等学校人工智能创新行动计划》，明确提出要“支持高校在计算机科学与技术学科设置人工智能学科方向”“加大人工智能领域人才培养力度”，为我国新一代人工智能发展提供战略支撑。
一般认为，人工智能作为一个严肃的学科诞生于1956年。经过60多年的发展，人工智能专业领域已经形成了庞大的知识体系，既有的相近学科的本科教学体系不再能完全覆盖或代替。要培养高质量人工智能专业人才，就必须考虑根据人工智能学科领域自身的特点来建立相对应的培养体系。然而，在这个方面全世界都才刚开始进行探索，例如即便人工智能领域的世界级顶尖高校卡耐基-梅隆大学，也是在2018年5月才宣布设立人工智能本科专业。
随着我国发展进入新时代，在很多领域逐渐进入到无处模仿、必须自主创新探索的时期，科教领域亦如此。南京大学在人工智能科研与教学方面有长期积累，在科研水平、师资力量、培养经验方面都有良好的基础。为了更好地承担高水平大学为国家、社会、产业发展输送高水平人才的重要使命，南京大学在2018年3月宣布成立人工智能学院，力争在人工智能高水平人才培养方面走出自己的创新探索之路。
南京大学人工智能学院成立之前两年，主要学术带头人就在人工智能人才培养方面承担了教学改革项目，对本科人才培养体系进行了梳理，对创办一流大学人工智能教育涉及的问题进行了深入思考。学院成立之后，又成立了本科专业教育培养体系建设研究组开展进一步研究。
学院的培养方案和教学计划颇受关注，许多兄弟院校来人来函问询。为了便于跟兄弟院校交流、共同探讨人工智能人才培养，我们将不成熟的初步探索汇集成书。需说明的是，南京大学人工智能学院的培养方案侧重于人工智能领域源头创新能力、为企事业单位解决关键技术难题能力的培养。人工智能人才类型多种多样，本书内容未必能直接推广到不同类型的人工智能人才培养。此外，由于南京大学人工智能学院首批本科生于2018年9月进校，本书述及的相当部分课程尚未正式开设，后续可能有所调整。因此，本书仅是抛砖引玉，作为未来进一步修正完善的基础，谨供参考。敬请同行专家不吝指正，为推动我国人工智能教育事业的发展而共同奋斗。

南京大学人工智能学院
本科专业教育培养体系建设研究组
2019年3月

计算机\人工智能

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前言
第1章　创办一流大学人工智能教育的思考 / 1
第2章　南京大学人工智能学院本科培养方案 / 6
2.1　专业方向简介 / 6
2.2　培养目标和专业特色 / 7
2.3　培养毕业要求 / 8
2.4　培养规格路径 / 10
2.5　课程体系设置 / 10
第3章　数学基础课程教学大纲 / 16
3.1　“数学分析（一）”教学大纲 / 16
3.2　“数学分析（二）”教学大纲 / 18
3.3　“高等代数（一）”教学大纲 / 21
3.4　“高等代数（二）”教学大纲 / 23
3.5　“离散数学”教学大纲 / 26
3.6　“概率论与数理统计”教学大纲 / 27
3.7　“最优化方法”教学大纲 / 30
3.8　“数理逻辑”教学大纲 / 32
第4章　学科基础课程教学大纲 / 34
4.1　“人工智能导引”教学大纲 / 34
4.2　“人工智能导论”教学大纲 / 34
4.3　“数据结构与算法分析”教学大纲 / 37
4.4　“程序设计基础”教学大纲 / 40
4.5　“人工智能程序设计”教学大纲 / 42
4.6　“机器学习导论”教学大纲 / 45
4.7　“知识表示与处理”教学大纲 / 47
4.8　“模式识别与计算机视觉”教学大纲 / 48
4.9　“自然语言处理”教学大纲 / 50
4.10　“数字系统设计基础”教学大纲 / 51
4.11　“计算机系统基础”教学大纲 / 54
4.12　“操作系统”教学大纲 / 58
第5章　专业方向课程教学大纲 / 61
5.1　“泛函分析”教学大纲 / 61
5.2　“数字信号处理”教学大纲 / 63
5.3　“高级机器学习”教学大纲 / 65
5.4　“计算方法”教学大纲 / 67
5.5　“控制理论与方法”教学大纲 / 69
5.6　“机器人学导论”教学大纲 / 71
5.7　“多智能体系统”教学大纲 / 74
5.8　“分布式与并行计算”教学大纲 / 75
第6章　专业选修课程教学大纲 / 78
6.1　数学拓展类课程教学大纲 / 78
6.1.1　“数学建模”教学大纲 / 78
6.1.2　“矩阵计算”教学大纲 / 81
6.1.3　“随机过程”教学大纲 / 83
6.1.4　“组合数学”教学大纲 / 86
6.1.5　“博弈论及其应用”教学大纲 / 89
6.1.6　“时间序列分析”教学大纲 / 91
6.2　学科拓展类课程教学大纲 / 93
6.2.1　“编译原理”教学大纲 / 93
6.2.2　“随机算法”教学大纲 / 95
6.2.3　“数据库概论”教学大纲 / 98
6.2.4　“形式语言与自动机”教学大纲 / 100
6.2.5　“计算机体系结构”教学大纲 / 102
6.2.6　“软件体系结构”教学大纲 / 105
6.3　专业拓展类课程教学大纲 / 107
6.3.1　“自动规划”教学大纲 / 107
6.3.2　“归纳逻辑程序设计”教学大纲 / 110
6.3.3　“学习理论导论”教学大纲 / 114
6.3.4　“概率图模型”教学大纲 / 116
6.3.5　“强化学习”教学大纲 / 119
6.3.6　“神经网络”教学大纲 / 121
6.3.7　“启发式搜索与演化算法”教学大纲 / 125
6.3.8　“信息检索”教学大纲 / 126
6.3.9　“语音信号处理”教学大纲 / 128
6.3.10　“深度学习与应用”教学大纲 / 129
6.3.11　“复杂结构数据挖掘”教学大纲 / 131
6.4　交叉复合类课程教学大纲 / 134
6.4.1　“认知科学导论”教学大纲 / 134
6.4.2　“神经科学导论”教学大纲 / 136
6.4.3　“计算语言学”教学大纲 / 141
6.4.4　“计算金融”教学大纲 / 142
6.4.5　“计算生物学导论”教学大纲 / 144
6.4.6　“传感器设计与应用”教学大纲 / 147
6.4.7　“智能硬件与新器件”教学大纲 / 149
6.4.8　“人工智能伦理”教学大纲 / 151
6.5　应用实践类课程教学大纲 / 153
6.5.1　“智能系统设计与应用”教学大纲 / 153
6.5.2　“智能应用建模”教学大纲 / 155
6.5.3　“机器学习系统与平台”教学大纲 / 155
6.5.4　“机器人系统开发”教学大纲 / 157
6.5.5　“人工智能企业实训”教学大纲 / 159