5.2 人工智能的应用（教学课件）信息技术浙教版2019必修1

第五章 人工智能及应用 第2节 （1课时） 人工智能的应用 教材版本册别：浙教版（2019）必修1 高中信息技术 学习 目录 01 领域人工智能 跨领域人工智能 02 混合增强智能 03 学习目标 1 2 掌握通过案例分析来探究人工智能应用优势与局限性的方法。 了解常见的人工智能的应用； 一 课堂导入 人工智能改变生活 同学们，你们能说一说生活中有哪些关于人工智能的应用场景或案例呢？ 一 课堂导入 人工智能的应用场景 智能音响、智能摄像头、智能门锁…… 智能家居 高德地图、自动驾驶…… 交通出行 医疗影像、智能手表等穿戴设备…… 医疗健康 文本处理、语音识别、语音转文字…… 办公领域 个性化学习、智能辅导、自动批改…… 教育领域 一 课堂导入 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。 Part 1 领域人工智能 一 领域人工智能 同学们，你们来说一说什么是人工智能？ 人工智能 （Artificial Intelligence，简称AI） 人工智能是计算机科学的一个分支，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。 一 领域人工智能 概念 特点 案例 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。 探究什么是领域人工智能 以小组为单位，结合课本及网络资源，讨论交流什么是领域人工智能，并给出定义，进行班级分享。 下 象棋 的 “深蓝” 下围棋的“AlphaGo” 一 领域人工智能 专门用于下国际象棋的超级计算机“深蓝” 用于人机对话的系统“沃森” 医疗领域-疾病诊断辅助系统和药物研发助手 交通领域-自动驾驶汽车和智能交通信号灯控制 金融领域：-信贷风险评估系统和智能投资顾问等 教育领域-智能辅导系统和个性化学习平台。 1 2 3 4 5 6 领域人工智能的典型应用 小组为单位结合课本和生活实践，讨论交流常见的领域人工智能的典型应用。 一 领域人工智能 “深蓝”存储了100多年来200多万局象棋棋谱，遍览国际象棋各种对弈棋局。1996年，“深蓝”首次挑战国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫，以失败告终。比赛结束后，研究小组对“深蓝”加以改良。1997年，“深蓝”在正常时限的比赛中首次击败了卡斯帕罗夫，机器的胜利开启了国际象棋历史的新时代。而人机对话系统“沃森”在问答竞赛中展示了较强能力，依靠其强大的记忆能力和快速搜索手段， 在益智游戏中战胜了人类选手。 一 领域人工智能 自然语言处理 数据分析 知识库构建 推理能力 益智游戏领域的“沃森” 最强大脑 超级计算机 Part 2 跨领域人工智能 二 跨领域人工智能 同学们，请你们根据刚才所学的领域机器人的知识，结合课本内容，讨论交流什么是跨领域人工智能？ 跨领域人工智能是指能够整合并运用来自多个不同领域的知识、数据、算法和模型等资源，以解决涉及多个领域交叉问题的人工智能系统或技术。它不仅仅是简单地将不同领域的人工智能应用拼凑在一起，而是要实现深层次的融合，使得人工智能能够在跨领域的情境下进行有效的学习、推理和决策。 二 跨领域人工智能 以小组为单位利用数字化工具，探讨一下跨领域人工智能的特点？ 多领域 知识融合 灵活的算法与模型适配 数据多样性 与整合 跨领域推理 与决策能力 跨领域人工智能需要具备融合不同领域专业知识的能力。 涉及处理来自多个不同领域的数据，这些数据在类型、格式、语义等方面存在很大差异。 不同领域可能适用不同的人工智能算法和模型，跨领域人工智能要能根据具体的跨领域任务需求，灵活选择、调整和组合这些算法和模型。 能够在跨领域的情境下进行推理和决策，这要求人工智能系统不仅要理解各个领域自身的规则和逻辑，还要能把握不同领域之间的相互关系和影响。 二 跨领域人工智能 跨领域人工智能的典型应用----应用场景 谷歌公司的AlphaGo “沃森”的智能能力 谷歌公司的AlphaGo在围棋领域表现出了超越围棋选手的能力，其后，谷歌公司将AlphaGo使用的机器学习算法用于控制其数据中心风扇、制冷系统和窗户等120个变量，帮助谷歌公司在电力使用效率上提升了15%。 IBM将“沃森”的智能能力从益智游戏领域移植到了医疗领域。在医疗领域，“沃森”收录了肿瘤学研究领域的42种医学期刊、60多万条临床试验医疗证据和200万页文本资料。 二 跨领域人工智能 跨领域人工智能的典型应用----应用场景 疾病基因关联分析 空气质量与城市布局优化 结合医学领域的疾病知识和生物学领域的基因测序技术及相关数据分析方法，通过人工智能算法来分析基因变异与疾病发生之间的关系。例如，通过对大量患者的基因数据和病历信息进行跨领域整合分析，找出特定基因变异可能导致某种疾病的概率，为精准医疗提供依据。 整合环境监测领域的空气质量数据、气象数据等以及城市规划领域的地理信息数据、人口分布数据等。通过人工智能分析不同城市布局对空气质量的影响，进而提出优化城市布局的建议，以改善城市的环境质量。 二 跨领域人工智能 跨领域人工智能研究难度较大，虽然人类擅长举一反三式的跨域学习，但是对人工智能算法而言，尚缺乏一条清晰推进跨领域人工智能的思路。专家们认为，在跨 领域人工智能的研究过程中，需要从特殊技能到泛化技能、从单一知识到多源知 识、从易到难，永不停息地学习。 领域人工智能 跨领域人工智能 特殊技能 泛化技能 单一知识 多源知识 易 难 Part 3 混合增强智能 三 混合增强智能 你见过会做手术的机器人吗？ 思考 01 02 这场手术背后是谁在主控？ 和传统手术相比它有哪些优势呢？ 三 混合增强智能 达芬奇外科手术机器人 在于人类智能和机器智能各有优劣，如果能够将这两种智能结合在一起，就可形成既超越人类智能又超越机器智能的新智能体。 医生的专业知识&机器人高精度操作 三 混合增强智能 同学们，请你们根据刚才所学的领域机器人和跨领域人工智能的知识，结合课本内容，讨论交流什么是混合增强智能？ 混合增强智能是指通过人机协作的方式，把人类的认知、经验、直觉等优势与人工智能系统的强大计算能力、数据处理能力、精准分析能力等相结合，形成一种相互补充、协同增效的智能形态。在这种模式下，人类和人工智能系统并非相互替代，而是在不同的任务环节、不同的认知层面上进行互动与协作，共同推动任务的完成和问题的解决。 三 混合增强智能 以小组为单位利用数字化工具，探讨一下混合人工智能的特点？ 协作流程灵活 交互方式多元 可解释性增强 混合增强智能的人机协作模式可以根据具体任务的性质和要求进行灵活调整。 人机之间的交互方式也是多种多样的，既可以是简单的信息传递，如人类向人工智能系统输入指令或数据，人工智能系统向人类反馈分析结果；也可以是更为深入的协作互动。 在混合增强智能模式下，由于人类参与到整个任务过程中，人类可以基于自己的理解和经验对人工智能系统的输出结果进行解读和阐释，从而在一定程度上增强了整个智能过程的可解释性。 三 混合增强智能 除了医疗领域，混合增强智能还体现在哪些应用上？ 在自动驾驶系统 中，虽然车辆配备了各 种传感器和先进的算法 来感知周围环境，但在 一些复杂的场景下，如 恶劣天气、突发状况或 不常见的交通场景，机器的判断可能不够准确。混合增强智能系统可以让人类驾驶员的经验和判断与车辆的自动驾驶算法相结合。 认知决策辅助 辅助诊断 医疗人工智能系 统可以快速分析大 量的医疗数据，如病 历、影像、检验报告 等，从中提取关键信息并 给出初步诊断建议。医生在此基础上，结合自己的临床经验和专业知识进行综合判断， 能够提高诊断的准确 性和效率。 三 混合增强智能 质量检测与控制 在工业生产线上，传统的质量检测主要依靠人工抽检，效率低且容易出现漏检。引入混合增强智能后，可以将机器视觉技术与工人的经验相结合。 风险评估与投资决策 金融机构可以利用人工智能系统对大量的金融数据进行分析，如市场行情、企业财务数据、宏观经济数据等，评估投资风险和收益。同时，投资分析师可以根据自己的专业知识和经验，对人工智能系统的分析结果进行解读和判断，制定更合理的投资决策。 电商领域 在电商平台上，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； 流量测控 通过用户手机搜索记录和位置移动的数据来感知城市中人群的流动，预测关键景点的拥堵情况等。 混合增强智能的典型应用 三 混合增强智能 在许多重要场景中，尽管机器智能能够提供大量的数据处理、分析以及初步的决策建议，但最终的关键决策往往还是由人类来做出。例如在医疗领域，面对复杂病症的治疗方案选择，虽然人工智能可以基于病例数据给出一些治疗方向的建议，但医生会综合考虑患者的个体情况，如身体状况、病史、生活习惯等多方面因素，运用自己的专业知识和临床经验做出最终决策。很多决策不仅仅涉及技术层面的合理性，还牵扯到道德、伦理等层面的问题。机器智能本身并不具备内在的道德和伦理观念，无法基于这些深层次的价值判断来做出决策。人类具有独特的理解能力，能够深入领会各种复杂的现实情境，包括其中蕴含的情感、文化、社会关系等多方面因素。此外，机器智能的运行是基于预先设定的程序和算法，它需要人类来明确告知其要完成的任务以及期望达到的目标。随着实际应用场景的变化和新问题的出现，机器智能往往需要不断优化，这就需要人来调整，人类承担着决策所带来的后果和责任，这使得人类在整个智能协作过程中处于主导决策的关键地位，故人如同总开关一样控制着最终行动的走向。 在相当长的时间内，人类智能和机器智能将彼此协调、相互取长补短。为什么说人类智能是“智能回路”的总开关？ 三 混合增强智能 想一想 辩证看待人工智能应用的利弊 在教学方式上，智能辅导系统可依据学生学习数据提供个性化学习建议与内容，实现因材施教，如针对薄弱知识点推送专项练习。教学工具也更智能，像智能教案生成器辅助教师备课，提高效率。 对学习体验而言，虚拟现实、增强现实等技术营造沉浸式学习环境，提升学生兴趣与参与度。 在教育管理方面，能分析大量数据辅助学校制定合理教学计划、安排课程等。 然而也有挑战，过度依赖可能削弱学生人际交往与自主思考能力。而且数据隐私保护、确保教育公平等问题也需关注。总之，人工智能为教育带来机遇与变革，但需合理运用以促进教育更好发展。 人工智能已在社会各个领域得到应用，它对目前的教育行业会产生怎样的影响？ 三 混合增强智能 体验生成式人工智能 01 02 03 打开“海螺视频”，利用刚才生成的文案生成视频 打开“通义天问” 参照下边的例子：场景分为左右两个部分，中间用一条边界隔开。边界左边是一个繁忙的城市街道，人们来来往往，车辆川流不息。边界右边是是一个宁静的乡村小镇，田野里牛羊在悠闲地吃草。突然，一辆失控的玩具车从城市街道一侧飞出，越过边界线，撞到了正在吃草的一只羊，羊吓了一跳，跳了起来。 输入以下提示词：我要利用AI文生视频，制作******的效果，需要写提示词，但是我没有太多好的创意，请帮我写出几个。 三 混合增强智能 自主登录如下网址，并尝试与机器人对话 体验人工智能平台 登录网址：https://kimi.moonshot.cn/chat/csk7kd793msso91fmhl0 (1) (2) 尝试问询今天天气情况？ 尝试询问如何规划旅游路线？ Part 4 小结 四 小结 从一个领域快速跨越到另一个领域 特定领域有较强的能力 跨领域人工智能 多种智能体混合，人机交互 领域人工智能 混合增强智能 人工智能的应用 四 小结 Part 5 课堂小练 五 课堂小练 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 D 解析：本题考查的是人工智能的应用。选项 A：密码开锁只是简单的字符匹配，没有涉及人工智能技术。 选项 B：蓝牙开锁是基于蓝牙通信协议的一种验证方式，属于通信技术范畴，并非人工智能技术应用。 选项 C：钥匙开锁是传统的机械开锁方式，不涉及人工智能技术。 选项 D：指纹开锁需要对用户的指纹进行识别、比对等处理，这运用了人工智能中的模式识别技术，属于人工智能技术的应用。故选D。 1.某品牌智能锁有如下开锁功能，其中体现了人工智能技术应用的是（    ） A．密码开锁：输入预设密码开锁 B．蓝牙开锁：通过蓝牙验证开锁 C．钥匙开锁：通过预留钥匙开锁 D．指纹开锁：识别用户指纹开锁 五 课堂小练 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 解析：本题考查的是人工智能的应用。A选项用到了图像识别，C选项用到了语音识别，D选项用到了人脸识别，B选项用到了虚拟现实技术，不属于人工智能技术。故选B。 2.下列应用中，没有体现人工智能技术的是（    ） A．某手机软件通过拍照搜索相似物品 B．医生通过虚拟现实技术模拟做手术 C．用户通过语音遥控电视播放内容 D．门禁系统通过人脸识别确认身份 B 五 课堂小练 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 解析：本题考查信息交互方式的智能化。题干中提到人们可以通过简单的动作如动嘴、动手、眨眼来操控智能设备，这体现了信息交互方式的智能化发展。智能设备能够通过语音识别、手势识别、眼动追踪等技术，实现更加自然和便捷的人机交互方式。这种交互方式的智能化使得用户能够更加轻松地与设备进行互动，而不需要复杂的操作步骤。故答案为：A。 3.人们只要动动嘴、动动手、眨眨眼，就能操控智能设备进行信息处理，是由于（    ） A．信息交互方式更智能 B．信息处理方式更集中 C．信息服务方式更个性 D．信息应用方式更广泛 A 五 课堂小练 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 解析：本题考查人工智能。人工智能领域的语音合成技术，一般通过“文本预处理”——“文本分析”——“声纹模型”——“波形合成”来完成。故选A。 4.语音合成是一种将文字转换成音频的技术，在短视频、有声书等行业应用广泛。语音合成主要包含以下步骤： ①波形合成。对发音进行合成，并生成语音波形文件。 ②文本预处理。将缩写词补充完整等，有利于后续合成。 ③文本分析。对文本进行分词、情绪等分析。 ④声纹模型。适配相应的声纹模型以进行合成。 完成语音合成，上述步骤正确的顺序应为（    ） A．②③④① B．②④①③ C．③②①④ D．③④②① A 五 课堂小练 只需知道数据之间相互链接的顺序 探讨与讨论 解析：本题考查人工智能。将AlphaGo机器人从围棋应用转变为控制，这属于跨领域人工智能。因此，本题选择B。 5.谷歌公司将AlphaGo机器人从围棋应用转变为制冷控制，这属于（    ） A．领域人工智能 B．跨领域人工智能 C．混合增强智能 D．其他领域智能 B 谢谢！ 高中信息技术浙教版必修1 $