5.4 了解人工智能(课件）-《信息技术》同步教学（电子工业出版社）

项目四 了解人工智能 第五章 新一代信息技术概述 信息技术 梦 境 知识目标 技能目标 素养目标 了解人工智能的基本概念； 了解人工智能的基本原理； 了解人工智能应用； 了解新出现的信息技术及彼此的关系。 能清晰阐述人工智能的基本概念和原理； 能列举人工智能的具体应用案例。 增强信息意识； 强化信息社会责任。 知识导图： 项目导入： 人工智能是新一代信息技术的重要内容之一，本项目设定三个学习任务，以期达到全面了解人工智能的目的。了解人工智能概念是基础，了解人工智能原理是支撑，了解人工智能应用是目的，通过三个任务可以帮助学习者建立人工智能系统学习的整体框架。在学习过程中要注意以计算思维思考问题，养成系统解决问题的习惯。 任务一 了解人工智能的基本概念 任务二 了解人工智能的基本原理 任务三 了解人工智能应用 任务四 了解新出现的信息技术及彼此间的关系 任务一 了解人工智能的基本概念 任务描述 现代社会人工智能应用无处不在，人们或多或少都在直接或间接受益于人工智能技术，然而，到底什么是人工智能？人工智能将会怎样改变我们的工作和生活状态？这一系列问题恐怕大多数人都说不清楚。本任务将帮助学习者了解人工智能的概念，奠定深入学习的基础。 任务分析 本任务将从人工智能的基本概念开始，帮助学习者理解人工智能与智能的差别，进而通过人工智能发展看人工智能热的原因，并展望人工智能发展前景。 任务实现 （1）教师讲解人工智能的相关知识，引导学生认知人工智能概念、发展，展望人工智能的未来，组织学生自主学习、讨论。 （2）学生收集有关人工智能概念的参考文献，分析人工智能的内涵，提出合理的人工智能定义。 （3）分组交流，最终形成大家认可的人工智能定义。 任务知识: 1．人工智能概念 人工智能（Artificial Intelligence）的英文缩写为AI，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 （1）狭义人工智能。 （2）广义人工智能。 2．人工智能发展历程 时期 事件 孕育期 1956年夏天，美国达特茅斯学院举行了历史上第一次人工智能研讨会，这被认为是人工智能诞生的标志。这次会议首次提出了“人工智能”的概念 发展期 20世纪50年代后期到60年代，人工智能研究在机器定理证明、机器翻译等方向取得了重要进展，计算机跳棋程序也战胜了人类选手 低谷期 在1987～1993年，被认为并非是重要技术发展方向，人工智能的拨款受到了限制。失去资金支持后，人工智能进入低谷期。主要原因是计算机证明数学定理的能力十分有限，计算机翻译的文字颠三倒四 复苏期 从20世纪90年代开始，互联网推动人工智能不断地创新和发展。机器学习、人工神经网络等技术开始兴起 爆发期 2006年，加拿大多伦多大学Hinton教授提出深度学习方法。2012年，Hinton团队在图片分享竞赛ImageNet上，依靠深度学习技术以巨大优势取得第一名。 从此，深度学习技术被广泛应用到计算机视觉、自然语言处理等领域，人工智能进入爆发期 拓展思考：中国在人工智能发展有哪些标志性事件？ 3．人工智能行业发展趋势 2021年7月8日，以“智联世界·众智成城”为主题的2021世界人工智能大会（WAIC2021）在上海开幕。中国证券报记者实地探访发现，人工智能前沿算法模型迭代迅速、软件芯片产业快速发展，人工智能与金融、医疗、交通等行业互联互通，拓展智能经济发展新空间。有人预测，到2030年全球人工智能市场规模将达到15.7万亿美元。 能力拓展 阅读：中国人工智能发展报告 讨论：强化人工智能对国家发展有哪些影响？ 中国人工智能的发展方向有哪些？ 任务二 了解人工智能的基本原理 任务描述 了解人工智能原理是为了看清其本质，因此，了解人工智能原理既是学习人工智能的基础，也是深入理解人工智能的需要。本任务将帮助学习者全面了解从人工智能研究方法、目标到最后关键技术等一系列内容。 任务分析 由于人工智能涉及学科多，研究范围广，所以理解人工智能的基本原理有一定难度。拟从人工智能的研究方法和目标入手，了解研究人工智能的目的，从人工智能的各项关键技术，加深对人工智能的理解，最终形成人工智能基本原理的整体概念。 （1）教师讲解相关知识，引导学生收集有关人工智能研究、分类和关键技术的参考文献，组织学生讨论。 （2）学生收集有关人工智能研究、分类和关键技术的参考文献，总结人工智能研究的目标，理解人工智能的基本原理，加深对人工智能的深层次认识。 （3）分组交流，使大家对人工智能研究有全面理解。 任务实现 任务知识 1．人工智能研究方法 （1）结构模拟，神经计算。 （2）功能模拟，符号推演。 （3）行为模拟，控制进化。 拓展思考：人工智能还有哪些研究方法或流派？ 2．人工智能研究的目标 （1）理解人类的认识。 （2）有效的自动化。 （3）有效的智能拓展。 （4）超人的智力。 （5）通用问题求解。 （6）机器学习。 3．人工智能的类型 （1）强弱人工智能。 （2）人工智能的3个层面。 拓展思考：强人工智能研究停滞不前的原因有哪些？ 4．人工智能关键技术 （1）机器学习（Machine Learning）。 （2）知识图谱。 （3）自然语言处理。 （4）人机交互。 （5）计算机视觉。 （6）生物特征识别技术。 （7）虚拟现实（Virtual Reality，VR）/增强现实（Augment Reality，AR）。 能力拓展 阅读：人工智能技术 讨论：中国对人工智能技术发展的贡献有哪些？ 未来人工智能发展的趋势有哪些？前景如何？ 任务三 了解大数据应用 任务描述 了解人工智能应用可以加深对人工智能发展重要性认识和理解，也能够更好地帮助学习者感受人工智能应用带来的良好体验。本任务是对人工智能应用场景的梳理，旨在帮助学习者全面了解人工智能对社会发展助力作用。 任务分析 本任务较为单一，但是涉及的方面较多，可从应用领域罗列应用内容，然后选取一至两个与社会生活关系密切的项目，深度体验人工智能的魅力。 （1）教师讲解人工智能应用的相关知识，引导学生了解、体验人工智能应用，组织学生讨论。 （2）学生收集有关人工智能应用的参考文献，体验人工智能应用带来的全新感受。 （3）分组交流，使大家充分理解人工智能应用对社会发展的促进作用。 任务实现 任务知识 1．在线搜索 当用户使用搜索引擎搜索时，搜索引擎都会关注用户的搜索关键字和对搜索呈现结果的响应方式，然后“猜测”用户的喜好和需求。 2．消息推送 AI利用自然语言处理和机器视觉分析用户在社交媒体浏览、活动轨迹，如用户行为和产生的内容，包括发帖、评论、转发、点赞等所有一切，感知用户有兴趣的内容，有选择推送相关信息。同时，不断改进推送内容，以更好迎合用户喜好。目前，手机的很多APP都在利用机器学习功能给用户推送相关消息。 3．实时翻译 有了实时翻译工具，对有些人来说就不用花很多时间去学习一门外语。使用语言翻译机器，商务沟通和出国旅游也能解决语言问题。现在语言翻译机器的使用范围和精准度越来越高，付诸于实用的代价越来越低。 4．AI虚拟世界 基于AI的VR和AR技术，在提供沉浸式体验的基础上，强化了体验的真实性和趣味性。在增加了AI的虚拟游戏中，游戏玩家可以自己设置场景，AI按照需求调整互动，使游戏开放各种可能进程，而不是提供唯一的进程目标，这样玩家就可以选择与真实相近的交互，得到更接近真实的体验。 5．AI教育 人工智能用于教育的最佳结果，是收集教学互动过程的信息制定最佳的教学方案，为受教者提供个性化教育服务。AI辅助学习和定制教学方案，能真正达到因材施教，由于AI反馈的个人学习进度不一样，学习方案、进度等必将是个性化的。 6．AI医疗 AI医疗系统配备的机器学习算法，可以根据人体的各种参数，了解复杂的人体健康状况，提出可行的医疗建议。未来用于医疗的AI系统，完全可以成为我们的私人医生，它会根据我们的生理指标制定健康生活计划，如果指示生病，AI会根据病史、使用药物和治疗效果情况，制定出就医、诊治计划。在越来越多的专项诊断案例中，AI的诊断准确率已经超过了人类医生专家团队。 7．AI交通 智能汽车不仅融入物联网，还会感知汽车主人的状况和周围环境，然后自动调整内部设置、把控行驶状态。融入AI环境的汽车，会测算最佳行驶路线，选择通行道路。 8．AI家居  利用自动感知和生物识别技术，感知、确认身份，然后提供自动开门、开灯、调节环境温度等服务，让人们生活在舒适、温馨、自动化的环境中。 家居智能设备不仅仅包含WiFi和传感器，还需要有人工智能深度学习模型支持的感知和交互。 能力拓展 阅读：扩展现实（XR） 讨论：人工智能应用对社会经济和伦理规范的挑战有哪些？ 人工智能未来的应用发展趋势有哪些？ 任务三 了解新出现的信息技术及彼此间的关系 任务描述 了解区块链、元宇宙等专用术语和彼此间的关联关系，不仅是为了扩大视野，更是为了深入理解信息技术的创新应用。本任务将给学习者解读新出现的信息技术专业名词，使学习者对信息技术发展有更多的了解。 任务分析 完成任务需要了解常见信息技术名词的含义，更要理清彼此间的相互关联，因此，可以从概念、技术、应用等多个方面入手，找出相关关系，形成技术间的有序关联，加深对新一代信息加深的理解。 （1）教师讲解相关知识，引导学生收集有关区块链、元宇宙等参考文献，组织学生讨论新一代信息技术的关联内容。 （2）学生收集有关区块链、元宇宙等参考文献，分析新一代信息技术间的关联内容，深入理解新一代信息技术的融合发展趋势。 （3）分组交流，使大家对新一代信息技术融合发展有全面了解。 任务实现 任务知识 1．区块链和元宇宙 （1）区块链技术可以简单理解成将信息分解成一个一个区块，每一个区块中保存一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接形成链条。 （2）元宇宙的本质是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界内容等进行大量改造。 拓展思考：未来，元宇宙的应用领域有哪些？ 2．信息技术之间的关系 （1）大数据与云计算。 （2）大数据与物联网。 （5）云计算与物联网。 （6）云计算与人工智能。 （3）大数据和人工智能。 （4）大数据与区块链。 能力拓展 阅读：量子信息 讨论：量子信息有哪些特点？ 量子计算机的前景如何？ 复习： 作业： 第5章习题 1.选择题：（13）（14） 2.判断题：（11）（12） 3.简答题：（10）（11）（13） 4.操作题：（6） 谢 谢！ $$