第5单元 人工智能及应用-高中信息技术必修1数据与计算 专项课件（浙教版）

第五章 人工智能及应用（全） 目录 人工智能的产生与发展 03 01 02 人工智能的应用 人工智能对社会的影响 5.1 人工智能的产生与发展 人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是以机器为载体所展示出来的智 能。1955年，人工智能就按照模仿人类部分功能这一目标开始了其漫长征途，如 研制能够进行定理证明的算法来模仿解题者、研制机器翻译系统来模仿翻译家等。 在这个过程中，形成了符号主义人工智能、联结主义人工智能和行为主义人工智 能等代表性方法。 3 人工智能的概念 人工智能，是指以机器（计算机）为载体，模仿、延伸和扩展人类智能，其与人 类或其他动物所呈现的生物智能有着重要区别。 人工智能的定义 人工智能作为一门多学科广泛交叉的前沿科学，不仅涉及计算机科学，还涉及控制科 学、认知科学、心理科学、脑及神经科学、生命科学、语言学、逻辑学、行为科学、教育 科学、数理科学等众多学科领域 人工智能包含哪些学科？ 20世纪30年代，三种计算机制相继被提出，它们分别是原始递归函数、lambda演算和图灵机。已经证明，这三种计算机制在性能上是等效的。 图灵测试是测试机器是否具有智能的一种方法。 深度学习成为数据驱动人工智能方法的佼佼者。深度学习是一种对始数据所蕴含的特征模式进行学习的算法模型。最常用的深度学习模拟人类大脑处理数据的机制，逐层抽象对原始数据进行学习目前，深度学习这一数据驱动方法在自然语言处理、知识图谱构建、图像分类、语音识别和视频运动提取等领域表现出良好的性能) 人工智能典型方法中还存在另外一种学习方式，即问题引导下的试错学习。在这种学习方法中，学习者事先不知道最终答案，而是在学习过程中不断尝试各种解决问题的可能途径，然后根据结果反馈来调整相应的学习方法，这一学习机制叫强化学习。强化学习体现了一种自我学习的能力，即从过去的经验中不断学习，提升能力。 1955年8月，约翰·麦卡锡（John McCarthy）、马文·明斯基（Marvin Lee Minsky）、香农以及纳撒尼尔·罗切斯特（Nathaniel Rochester）四位学者联名向美国洛克菲勒基金会提 交了一份名为“人工智能达特茅斯夏季研讨会”的项目申请书，在这份申请书中首次提出了“人工智能”的术语，从此AI踏入了人类历史长河。 1.从计算到 智能测试 3. 以符号主义表达与推理为代表的人工智能 2. 人工智能登上历史舞台 符号主义人工智能方法认为学习或者其他的智能特征原则上都可以被精确地描述，其包含知识库和推理引擎两个部分。在这种方法中，先要将所有知识以逻辑形式表达，然后依靠推理引擎，去验证命题或谓语正确与否，或者学习推导出新 规则、新知识。 “手工构造知识库+推理引擎”的“专家系统” 4. 数据驱动的人工智能方法 5. 问题引导下的人工智能学习方法 人工智能的发展历程 符号主义 又称逻辑主义、心理学派或计算机学派，认为学习或者其他的智能特征原则上均可以被符号精确地描述，从而被机器仿真。因此，在符号主义人工智能中，智能行为就是对符号的推理和运算。 例如：中国广电智能客服 联结主义 又称仿生学派或生理学派，通过模仿人类大脑中神经元之间的复杂交互来进行认知推理。在这种方法中，需要从海量数据出发，学习神经网络中成千上万的神经元之间的关联关系，这些关联关系通过神经元之间的链接权重来刻画。 例如：ChatGPT、豆包大模型,生物识别（人脸、指纹）等、条码识别和二维码识别不属于人工智能（右边为豆包） 行为主义 又称进化主义或控制论学派，这一方法从“交互—反馈”角度来刻画智能行为，认为智能体可以在与环境的交互中不断学习，从而提升自己的智能水平。 例如：带智能的智能扫地机器人 5.2 人工智能的应用 随着互联网的普及、传感网的渗透、大数据的涌现和信息社区的崛起，数据和信息 在彼此融合的信息空间、物理空间和人类社会中传播，人类迈向“三元空间”（Cyber_x0002_Physical-Society，简称CPS），新技术、新产业和新业态不断涌现，使得人工智能迅速发展， 在众多领域发挥着巨大的作用。 9 领域人工智能 依赖于领域知识和数据的人工智能被称为领域人工智能。这类机器具有强大的存储、 记忆和搜索功能，因此，如果机器遍览某一领域的数据和知识，它就可以在这一特定领 域表现出较强的能力，例如只会做语文作业的语文人工智能 跨领域人工智能 跨领域人工智能指智能系统从一个领域快速跨越到另外一个领域。跨领域人工智能 不仅依赖于已有数据和已有规则，而且专注于知识和技能的获取，能够举一反三、触类旁 通，开展深度推理。例如既会做语文作业，又会做数学作业 混合增强智能 混合增强智能是多种智能体的混合形式，它将人的作用或人的认知模型引入人工智能 系统，形成“混合增强智能”的形态。例如：人工智能机器客服与人类客服一起合作来回答顾客购物过程中出现的各种问题 注意:在智能叠加协调的回路中，人类智能是智能回路的总开关 常见人工智能机器人一览表 机器人姓名 创建日期 类型 备注 IBM研制的“沃森”（Watson） / 符号主义 卡耐基梅隆大学研制的NELL / 符号主义 斯坦福大学DENDRAL 1965 符号主义 化学领域的专家系统 斯坦福大学MYCIN 1976 符号主义 医学专家系统 谷歌公司研发的围棋软件ALPHAGO 联结主义 利用深度学习网络结合强化学习 围棋人工智能系统 AlphaGo Zero / 行为主义 卡耐基梅隆大学研制的德州扑克人工智Libratus / 行为主义 下国际象棋的超级计算机“深蓝” / 领域人工智能 人机对话的系统“沃森” / 领域人工智能 AlphaGo从围棋人工智能跨界到电力控制领域 / 跨领域人工智能 “沃森”的智能能力从益智游戏领域移植到了医疗领域 / 跨领域人工智能 达芬奇外科手术机器人 / 跨领域人工智能 5.3人工智能对社会的影响 随着人工智能技术的快速发展，各类智能应用和产品不断问世，改变着人类生活、促 进着经济发展，同时也引发了一些新的社会问题。 12 可自动化、AI学习家庭成员的生活习惯，如上图。米家平台。 智能家居 城市大脑参与城市管理，使人们的出行更通畅、安全，交通事故的救援更及时，如阿里ET 智慧城市 未来，人们或可搭乘无人驾驶汽车，让出行更加简单安全。如上图百度萝卜快跑。 智能出行 通过对商品、场景、消费的数字化、智能化，人工智能技术正在催生无人超市、无人酒店、无人餐厅等。如下图无人超市 智能购物 人工智能改善人类生活 人工智能促进经济发展 人工智能的发展可以为人类社会带来巨大的经济效益。人工智能作为全新的生产要素，创造了一种虚拟的劳动力，能够胜任需要适应性和敏捷性的复杂工作，从而提高实体经济运行的效率，降低生产成本，促进经济增长。互联网平台模式通过减少信息不对称，降低了传统经济活动中的交易成本。机器学习的引入，能够更准确、更快速地进行相关数据的分析和学习，实现更精准的服务匹配，优化资源分配，进一步降低经济活动中的交易成本。 人工智能带来的社会担忧 1. 人工智能技术将人类从繁复工作中解脱出来的同时，也会取代一些工作岗位 2. 人工智能技术推动人类社会进步的同时，也可能威胁人类安全 练习 2.下列应用中，没有体现人工智能技术的是（ ） A.“小度”智能音箱能和人类进行沟通交流 B.vivo X5pro采用眼球识别技术加密手机App C. 超声波倒车雷达实时检测车辆周围障碍物的距离 D.Facebook 研发的新技术能实现照片上的人物眨眼睛、微笑等表情动作 1.下列关于人工智能的说法，正确的是（ ） A. 深度学习需要手工构造知识库 B. 强化学习是从过去的经验中不断学习，提升能力 C. 行为主义人工智能中，智能行为就是对符号的推理和运算 D. 混合增强人工智能中，以人工智能为主，人类智能为辅助 B C 下课 下节课上课之前，把作业交给课代表 $$