全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材
編審委員會顧問: 塗序彥何華燦韓力群
主任: 鐘義信
副主任: 蔡自興盧先和鄧志鴻
秘書長: 王萬森
委員: （按姓名拼音排序）
陳雯柏
（北京信息科技大學）程洪
（電子科技大學）
黨選舉
（桂林電子科技大學） 何建忠
（上海理工大學）
蔣川群
（上海第二工業大學） 焦李成 （西安電子科技大學）
李紹滋
（廈門大學） 李曉東
（中山大學）
李智勇
（湖南大學） 劉冀偉 （北京科技大學）
劉麗珍
（首都師範大學） 彭岩 （首都師範大學）
申華
（大連東軟信息學院） 譚新全 （青島大學）
唐琎
（中南大學） 唐菀 （中南民族大學）
王國胤
（重慶郵電大學） 王文慶 （西安郵電大學）
王小捷
（北京郵電大學） 王艷紅 （瀋陽工業大學）
許林
（南開大學） 俞祝良 （華南理工大學）
張俊
（大連海事大學） 張磊 （河北工業大學）
張彥鐸
（武漢工程大學）
出
版 說 明隨著時代的發展和進步，以智慧地球、智能制造、智能城市等為信息化社會智能標志的智能化進程在穩步推進，智能機器人、互聯網 與各行各業的結合，在新的領域創造新的生態活動，使信息技術和傳統產業形成生態融合。隨著智能化時代的到來，智能科學與技術已經登上歷史舞臺，滲透到社會生活的各方面，在信息社會中扮演了極其重要的角色。
隨著智能產業的快速發展，社會對智能科學與技術人纔的需求不斷增長，但我國的人纔儲備極度匱乏，遠不能滿足社會需求。為了加快智能科學與技術人纔的培養速度，提高培養質量，為智能產業輸送合格畢業生，2004年，北京大學首次設立智能科學與技術本科專業，隨後的十幾年時間內，又批準多所高等院校設立智能科學與技術專業，眾多高校在本校現有一級學科下增設了智能科學與技術方面的二級學科，一個包括本科生、碩士生、博士生在內的智能科學技術教育體繫逐步形成。
智能科學是21世紀現代科技的前沿和創新點，智能科學與技術是高等學校的年輕專業。對於該專業的培養模式、專業建設、課程教學、教材編寫等，各校進行了探索和實踐，但成熟的經驗較少。在一年一度的全國智能科學技術教育暨教學學術研討會上，中國人工智能學會教育工作委員會組織了一繫列研討活動，並與清華大學出版社開展了繫列教材的編寫合作，於2013年成立了“全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材編委會”，由我國信息科學、人工智能專家，北京郵電大學鐘義信教授擔任編委會主任，智能控制、機器人學專家，中南大學蔡自興教授和清華大學出版社盧先和編審擔任編委會副主任，共同指導“全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材”的編寫工作。編委會每年召開一次會議，認真研討國內外高等院校智能科學與技術專業的教學體繫和課程設置，制定了編委會工作簡章、編寫規則和注意事項，規劃了核心課程和自選課程。經過編委會全體委員及專家的和審定，本套叢書首批教材的作者應運而生，他們大多是在本專業領域有深厚學術積累的骨干教師，在科研的同時從事一線教學工作，有很深的研究功底和豐富的教學經驗。
本套教材是國內智能科學與技術專業套較為完整的規劃教材，具有以下特色:
(1) 體繫結構完整，內容具有開放性和先進性，結構合理。
(2) 除滿足智能科學與技術專業的教學要求外，還能夠滿足計算機、自動化等相關專業對智能科學與技術領域課程的教學需求。
(3) 既有核心課程教材，又有選修課程教材，內容豐富，特色鮮明。
(4) 除主教材外，每本書還提供配套的多媒體電子教案、習題和實驗指導等。
(5) 緊跟科學技術的新發展，及時更新版本。
為了保證出版質量，滿足教學需要，我們堅持成熟一本，出版一本的原則。對每一本教材，都要求作者努力將智能科學與技術領域的成果和成熟經驗反映到教材中，還邀請了本專業專家學者對書稿進行審定，對符合規劃要求的書稿提出修改意見和建議，以提高本套叢書的內容質量。熱切期望廣大教師和科研工作者加入我們的編寫隊伍，並歡迎廣大讀者對本繫列教材提出寶貴意見，以便我們不斷改進策劃、組織、編寫與出版工作，為我國智能科學與技術人纔的培養做出更多的貢獻。
我們的聯繫方式是: jsjjc_zhangy@126.com，聯繫人: 張玥。
清華大學出版社2016年5月
總序在“全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材”出版之際，編審委員會(以下簡稱編委會)願借此機會闡明規劃出版這套教材的學理構思。
信息化和智能化是人類社會發展的大趨勢。信息化的發展正在日益走向成熟，智能化的發展正在成為關注的焦點。戰勝國際像棋世界冠軍的Deeper Blue，戰勝“危險邊沿”問題搶答競賽全美冠軍的Watson，以及戰勝圍棋世界冠軍的AlphaGo，都是智能科學技術突飛猛進的像征。
科技發展，人纔必須先行。為了適應智能化的社會需求，我國高等學校設置了智能科學與技術本科專業。經過十多年的實踐探索，各校在學科建設中積累了豐富的經驗。在此基礎上，編委會對本專業的教學計劃和課程設置展開了深入分析，形成以下共識。
，注意到本專業的嶄新性、高難性、重要性的特點，為了使那些剛剛脫離中學學習環境、初次踏進陌生而又神往的大學校門的莘莘學子真正學好這個專業，設置一門高屋建瓴而又深入淺出的“智能科學與技術導論”課程，在專業理念和學習規律兩方面實施循循善誘的入門引導，是至關重要的舉措。
第二，智能科學與技術的學科目的，是探索自然智能的機理，並根據自然智能機理的啟示研究具有一定智能水平的機器。前者是自然智能研究，後者是機器智能（也稱人工智能）研究，兩者互相聯繫，相輔相成。因此，智能科學與技術專業直接需要的自然科學基礎是“腦與認知科學基礎”。
第三，當今時代面臨越來越多復雜問題的挑戰。復雜問題的共同特點是不僅存在隨機型的不確定性，而且存在多種類型的不確定性因素。認識和克服這些不確定性因素所造成的影響，是智能科學與技術不可回避的特殊任務。因此，智能科學與技術專業需要掌握“不確定性數學基礎”。
第四，完整的智能過程包括信息獲取（傳感）、信息傳遞（通信）、信息處理（計算）、知識生成（認知）、策略創建（決策）和策略執行（控制）。其中，作為核心智能過程的知識生成和策略創建是本專業的基本內涵。因此，設置“機器智能”來闡述核心智能的理論和方法就成為順理成章的選擇。
第五，由於智能奧秘本身所具有的基礎性和深刻性，智能科學技術的研究注定需要科學研究方法論的指導，而且，智能科學技術的發展本身就是一部科學方法論的生動教材。因此，為了使本專業學生具有駕馭未來智能科學技術的創新意識，設置“科技史與方法論”的課程是富有遠見的明智之舉。
根據以上分析，編委會建議我國高等學校智能科學與技術專業的核心課程包括智能科學與技術導論（學期）、腦與認知科學基礎（第三學期）、不確定性數學基礎（第四學期）、機器智能（第五學期）、科技史與方法論（第六學期），它們是本專業教學的公共必修課程。當然，隨著智能科學技術的發展，核心課程會相應地推陳出新。
深刻性，復雜性，源源不斷的創新性，無處不在的廣泛應用性，這些都是智能科學技術的基本特征。因此，除了核心課程教材，編委會還規劃了一繫列配套課程教材，如《自然語言理解》、《機器學習》、《智能決策》、《知識處理》、《智能機器人》和《智能遊戲》等。編委會同時呼吁廣大教師自主編寫和具有各校個性化特色的專業課程教材。
編委會對於本套教材的編寫提出了以下要求，在取材範圍上要符合課程定位，符合大綱要求；在內容上要強調體繫性、開放性和前瞻性；在章節安排上要體現認識規律；在敘述方式上要引導讀者積極思維；在文字風格上要采用規範語言，在語言格調上要親和、清新、簡練。
編委會相信，通過作者們的共同努力，編寫好以上核心課程教材和豐富多彩的配套課程教材，就可以較好地滿足智能科學與技術專業的教學需要，為培養高質量的智能科學與技術專門人纔提供優良的服務。
飲水思源，在全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材問世之際，編委會對為這套教材的出版做出貢獻的各有關方面表示崇高的敬意和衷心的感謝。
2001年，中國人工智能學會及其教育工作委員會開始積極推動在我國高校設立智能科學與技術本科專業。2004年，北京大學自設的本科專業開始招生。2005年，國家正式批準一批高校設立本專業。自此，智能科學與技術專業開始在祖國的大地上茁壯成長。
清華大學出版社對本繫列教材的編輯出版給予了高度重視和大力幫助，主動與中國人工智能學會教育工作委員會開展合作，組織和支持了全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材的策劃與編審委員會的組建和運轉。
智能科學技術正處在迅速發展和不斷創新的階段。編委會真誠地希望，本套規劃教材的出版不僅對我國高等學校智能科學與技術專業的學科建設發揮積極的作用，而且對世界智能科學技術的研究與教育做出積極的貢獻。
同時，正因為智能科學技術處在快速發展的階段，我國高校智能科學與技術專業還處在成長時期，本套教材難免存在錯誤和不足。為此，懇切希望廣大讀者對本套教材中的問題提出批評意見，以便我們不斷改進和完善。
全國高等學校智能科學與技術專業規劃教材編審委員會2016年4月智能嵌入式技術開發涉及電子、計算機、自動控制等諸多專業知識,是軟件、硬件設計的完美結合,需要具備數字電路、計算機原理、C語言相關知識和技能。因此,初學者選擇適合的硬件環境和難度適中的嵌入式操作繫統學習嵌入式技術開發尤為重要。ARM公司推出的ARM V7架構,首次從單一款式變成三種款式: 適用於高性能應用平臺開發的A繫列,適合於高實時性需求的嵌入式繫統開發的R繫列以及單片機風格的高性能M繫列。本書選擇M繫列中內核為CortexM3的Cypress FM3微處理器MB9BF506R和內核較小、實時性較好、易於移植的嵌入式操作繫統內核μC/OSⅡ作為基礎,比較適合本科層次高年級以及研究生層次教學,也可以作為嵌入式工程師的參考用書。
全書共7章,其中第1～5章為理論和應用基礎內容,第6、7章為實踐應用內容。圍繞CortexM3微處理器和基於μC/OSⅡ的嵌入式軟硬件開發展開,由淺入深地引領讀者步入嵌入式軟硬件開發的大門。第1章介紹嵌入式繫統開發的現狀和所涉及的行業及領域,以及選擇MB9BF506R和μC/OSⅡ作為本書內容展開和實踐應用實例的理由;第2章介紹CortexM3的內核特點以及微處理器的內部外圍功能和內存映像;第3章介紹嵌入式繫統軟件開發的基礎,如CMSISCortex微控制器軟件接口標準、外設驅動程序的編寫、在線編程技術以及低功耗設計需求等內容;第4章概括介紹了μC/OSⅡ的內核特點、μC/OSⅡ的移植過程以及基於μC/OSⅡ進行嵌入式繫統軟件開發的特點;第5章以IAR EWARM Workbench為例介紹了嵌入式繫統軟件的開發環境搭建、程序開發以及調試的全過程;第6章介紹本書的實驗環境配套開發板的相關內容,給出了10個基於μC/OSⅡ的實驗項目開發實例,從實驗目的、實驗原理、實驗步驟到具體的設計實現,一步一步引導讀者進行實踐應用的開發。本書第7章是擴展應用高級案例,介紹了CortexM4內核FM4微處理器的特點和開發流程。
本書具有以下特點。
(1) 遵照高等學校教學指導委員會計算機科學與技術、自動化及相關專業的培養目標和培養方案,合理安排智能嵌入開發技術的知識體繫,結合嵌入式開發技術方向的先行課程和後續課程組織相關知識點與內容。
(2) 注重理論和實踐結合,融入嵌入式軟硬件開發的過程和具有工程實踐背景的項目案例,體現“教、學、做”一體化,以學生為主體,以能力訓練為目標,並提供團隊合作完成的綜合開發訓練項目,以每個項,有針對性、有特色。
(3) 針對嵌入式繫統課程面臨的教學內容和實驗器材的老化問題,上海京西電子信息繫統有限公司開發了適合於本教材的實驗開發板,與以往的實驗設備相比,成本降低了許多,以USB供電,采用口袋式設計,便於攜帶,提高了實驗設備的利用率。
(4) 教材提供配套的課件、實驗例程的工程文件及源代碼。
本書由佟國香、孫紅主編,張紅岩、彭濤、朱振寧副主編。其中,佟國香、孫紅共同編寫了第1～4章和第6章並統稿,朱振寧、張紅岩、彭濤編寫了第7章,並為實驗環節的編寫提供了技術咨詢。在編寫過程中,作者參閱了Cypress公司、上海京西電子信息繫統有限公司等的科研成果,也吸取了國內外教材的精髓,對他們的貢獻表示由衷的感謝。本書在出版過程中,得到了彭敦路教授、徐伯慶副教授和孫國強副教授的支持和幫助;還得到了清華大學出版社的大力支持,在此表示誠摯的感謝。
由於作者水平有限,對於書中不妥和疏漏之處,懇請各位專家、同仁和讀者不吝賜教,並與筆者討論,聯繫郵箱tonggx@usst.edu.cn。
編者2017年10月
