資源簡介

(共49張PPT)
第十三課 初探人工智能
粵教版九年級
內容總覽
學習目標
01
案例導入
02
什么是人工智能
03
人工智能的發(fā)展歷程
04
人工智能的熱門研究內容
05
拓展延伸
06
目錄
07
08
課堂總結
課后作業(yè)
教學目標
1、了解人工智能的由來及其發(fā)展歷程。
2、學習人工智能包含的技術。
3、探索人工智能在生活中的應用及其影響。
案例導入
未來某天的清晨，李鳴一醒來，智能伴侶小智 (服務機器人) 立即就感知到李鳴醒了，便開始忙活起來: 先是播放李鳴喜歡聽的音樂，接著通知窗簾打開，然后根據(jù)李鳴的身體狀況，打開自動烹飪機快速準備好適合李鳴的營養(yǎng)美味早餐并擺上餐桌。早餐后，李鳴坐上小智約來的無人車來到學校。教室墻上投影出 AI 助教通過網(wǎng)絡與李鳴所在的跨國機器人制作小組討論下一步的工作安排。根據(jù)討論結果，李鳴從網(wǎng)上選購了需要的機器人零件，很快，無人機將貨物送到了實驗室門口，人臉認證后，李鳴拿到了預訂的零件并開始了新型機器人的研究......人工智能正邁開大步進入我們的生活，你準備好了嗎
新知導入
人工智能是科學家最偉大的夢想之一。今天，人工智能已經(jīng)逐步融入我們的現(xiàn)實生活中。如：城市智能交通指揮系統(tǒng)、無人超市、無人公共汽車等讓智慧城市成為現(xiàn)實，人臉識別、指紋識別、語音控制、自動導航、自動翻譯等各種應用，以及各個行業(yè)使用的機器人，等等。這些都離不開人工智能的功勞。人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了很多低谷，是科學家們的堅定信念和不懈努力讓我們擁有了今天越來越智能的社會。
新知講解
(1)什么是人工智能 人工智能是如何發(fā)展起來的 人工智能主要研究什么
(2)什么是機器人 機器人應用在哪些領域
（3）生活中你們接觸過哪些人工智能產品或者聽說過哪些人工智能？
課前思考
新知講解
一、什么是人工智能
究竟什么是人工智能呢？這需要從我們人類的智能說起。所謂人類智能最簡單的解釋就是人的智慧和能力，表現(xiàn)在能看、能說、能思考、能學習和能行動等方面，具體來說，就是我們通過眼睛、耳朵、觸覺等來感知周圍的世界，并在智慧的大腦中將這些感知的信息進行加工處理和分析，大腦經(jīng)過思考、判斷和決策，指揮身體行動。
新知講解
人工智能: Artificial Intelligence，簡稱AI。
人工智能是計算機學科的一個分支，是研究計算機模擬人的某些感知能力、思維過程和智能行為 (如學習、推理、思考、規(guī)劃等)的學科。
新知講解
思考交流
人的智慧和能力是生下來就有的嗎？試從人的出生、成長過程說說人的智慧和能力是怎樣形成的，哪些是先天具有的，哪些是后天獲得的。如果讓你模擬人的智能，你會怎樣做？
新知講解
人的智慧和能力并非生下來就有的，它們是通過后天的學習和經(jīng)驗積累逐漸形成的。
在人的出生和成長過程中，先天具有的能力包括基本的感官能力和一些基本的認知能力，例如視覺、聽覺、觸覺等。這些能力是人類基因遺傳和生理發(fā)展的結果。然而，大部分的智慧和能力都是后天獲得的。在人的成長過程中，通過教育、培訓和實踐，人們逐漸學習并掌握了各種知識和技能。例如，語言能力、數(shù)學能力、社交技能、藝術技能等。
新知講解
如果讓我模擬人的智能，我會從以下幾個方面入手：
1.建立一個能夠處理各種感官輸入的系統(tǒng)，包括視覺、聽覺、觸覺等。
2. 開發(fā)一個能夠理解人類語言的系統(tǒng)，以便與人類進行交流。
3. 設計一個能夠學習并掌握各種知識和技能的系統(tǒng)，通過不斷的學習和練習，提高智能水平。
4. 構建一個能夠進行推理和判斷的系統(tǒng)，以便在復雜的情況下做出明智的決策。
5. 最后，整合到一個完整的智能系統(tǒng)中。
新知講解
人工智能并沒有統(tǒng)一和嚴格的定義，一般來說，它研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)。它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以與人類智能相似的方式做出反應的智能機器。簡單來說，人工智能是研究如何讓機器人具有像人一樣的智能。
新知講解
怎樣判斷機器是否具備了智能呢？計算機科學之父、人工智能先驅艾倫·圖靈提出了一個方法，這就是著名的圖靈測試。
新知講解
什么是圖靈測試？它是如何運作的？
新知講解
新知講解
二、人工智能的發(fā)展歷程
新知講解
新知講解
拓展延伸
人工智能發(fā)展歷程
在人工智能早期研究階段,計算機在使用推理和搜索解決特定問題求解領域取得了較大發(fā)展。大家都認為,賦予計算機系統(tǒng)邏輯推理能力是最重要的,最有代表性的就是西蒙和紐厄爾做的自動定理證明系統(tǒng),讓計算機可以自動證明數(shù)學定理。在此期間研制出的一個具有自主學習功能的跳棋程序,可以在比賽中不斷總結經(jīng)驗提高棋藝,幾年后擊敗了州跳棋冠軍。此后,還制作出第一個字符識別程序。但是后來慢慢發(fā)現(xiàn)，光有邏輯推理能力是不夠的,因為就算是數(shù)學家，他也需要有很多知識,否則的話也證明不出定理來。
拓展延伸
人工智能發(fā)展歷程
科學家們另辟蹊徑,開辟了新的研究領域——專家系統(tǒng),開始思考怎么樣把人類的知識總結出來,交給計算機系統(tǒng)。世界第一個成功的專家系統(tǒng) DENDRAL可以根據(jù)質譜儀推斷物質的分子結構，應用了此技術的各個領域專家系統(tǒng)，不少能夠達到甚至超過同領域人類專家的水平,產生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益,但是要把人類知識總結出來交給計算機,輸入工作費時費力,人工智能研究再次陷入低谷。
人工智能專家們再次思考,能否不用填鴨式教育的專家系統(tǒng),而讓機器像孩子一樣自己學習 機器學習就是計算機模擬人的學習過程,讓機器從大量的數(shù)據(jù)中自動學習經(jīng)驗和規(guī)律,以獲得某種性能的提升。20 世紀 90年代搜索引擎誕生后,互聯(lián)網(wǎng)迅速普及,為需要運用海量數(shù)據(jù)的機器學習提供了可能。
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人工智能發(fā)展歷程
自此，機器學習廣泛應用在自然語言處理、圖像識別、語音識別等領域。今天的社會，機器學習可以說是無處不在了,不管是互聯(lián)網(wǎng)搜索、生物特征識別、汽車自動駕駛,還是火星機器人,甚至軍事決策助手,等等,基本上只要有數(shù)據(jù)需要分析,可能都會用到機器學習。
今天的計算機的計算能力獲得極大的提高,同時,伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術的發(fā)展,可以很方便地獲取大量數(shù)據(jù)。這個時候,深度學習應時而興。深度學習是機器學習的一種重要方法,起源于早期人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，但是由于過于復雜,需要強大的計算能力和大量數(shù)據(jù),研究一度陷入沉寂。
拓展延伸
人工智能發(fā)展歷程
真正的爆發(fā)是在2012年,在全球最著名的 ImageNet 大規(guī)模圖像識別挑戰(zhàn)賽中,被譽為深度學習之父的多倫多大學 Hinton 教授的學生通過深度學習方式,將圖像識別錯誤率降低到 15.3%,遠超當時的第二名,表現(xiàn)了深度學習的驚人能力,引爆了這一次人工智能的熱潮。目前,人工智能在圖像識別、語音識別、棋類等方面的深度學習上已經(jīng)表現(xiàn)出超過人或者接近人的水平。
探究實踐
(1)華裔女科學家李飛飛在極度困難的情況下堅持研究，終于建立了全球最大的圖像識別數(shù)據(jù)庫 ImageNet，為機器學習和深度學習的突破做出了極大貢獻。試了解人工智能領域有哪些杰出學家，他們有什么精彩故事 以小組為單位，通過網(wǎng)絡、圖書館、訪問專業(yè)人士等多種方式收集資料，匯總你們的發(fā)現(xiàn)，分享你們的感悟。
探究實踐
人工智能領域的杰出學家
涂序彥：涂序彥是我國人工智能領域的學術帶頭人和開拓者。他率先研究“智能控制”，發(fā)展“智能控制”新方法。1976年涂序彥在國內率先開展了智能控制的研究，1977年發(fā)表了“智能控制”國內首篇論文。他對智能科學理論的創(chuàng)建、智能科學教育的創(chuàng)新以及智能科學發(fā)展的推動做出了突出貢獻。
赫伯特·亞歷山大·西蒙：西蒙是一位美國計算機科學家、心理學家和人工智能領域的先驅。他提出了“物理符號系統(tǒng)假說”（Physical Symbol System Hypothesis，PSSH），這是人工智能領域的一個基本理論。西蒙和合作者艾倫·紐威爾一起，在人工智能、認知心理學和表處理方面做出了基本貢獻。
探究實踐
(2)電腦能對同學們的英語聽說訓練進行自動批改并生成分析報告:手機能將語音轉換成文字:停車場入口裝置能自動識別車牌: AlphaGo 打敗了所有圍棋國際大師......你知道它們應用了人工智能哪方面的研究成果嗎 與小組同學一起收集相關資料并分享你們的收獲吧。
探究實踐
這些應用都主要涉及到人工智能中的自然語言處理、語音識別和機器學習等方面的研究成果。
自然語言處理（NLP）是人工智能領域中的一個重要分支，它研究如何讓計算機理解和處理人類語言。在這個例子中，電腦對同學們的英語聽說訓練進行自動批改并生成分析報告，就需要理解和處理英語口語中的語法、詞匯和語義等信息。
語音識別是另一個重要的人工智能應用，它研究如何讓計算機通過聽聲音來理解語言。在這個例子中，手機能將語音轉換成文字，就需要通過語音識別技術將語音信號轉換為文字信息。
探究實踐
機器學習是人工智能的一個重要方法，它通過讓計算機自動學習數(shù)據(jù)中的規(guī)律來提高計算機的智能。在這個例子中，Alphago打敗了所有圍棋國際大師，就是通過機器學習技術，讓Alphago自動學習大量的圍棋棋譜和比賽數(shù)據(jù)，從而提高了它的圍棋水平。
總的來說，這些應用都反映了人工智能在自然語言處理、語音識別和機器學習等方向的研究成果。
新知講解
三、人工智能的熱門研究內容
新知講解
機器人
得益于人工智能學科的快速發(fā)展，機器人也迅速發(fā)展。其發(fā)展趨勢是在綜合分析許多傳感器獲取的大量信息后，能夠做出措施應對復雜的環(huán)境進行自我調節(jié)，能夠以通用的、預測的方法與周圍世界互動，并有著強大的自適應能力和學習能力。生活中的與多領域許多場景都運用到了機器人，這是否是一種時代的便呢？你能想到那些領域運用到了機器人？
新知講解
制造加工行業(yè)：機器人參與制造的過程，如焊接、裝配等。
倉儲和物流：進行貨物的搬運、存儲和檢索，提高物流效率。
復雜環(huán)境與特殊對象的專業(yè)清潔：機器人可以進行復雜環(huán)境和特殊對象的專業(yè)清潔工作，如核設施、太空站等。
影視娛樂拍攝與制作：機器人可以進行影視娛樂的拍攝和制作，如無人機航拍、特效制作等。
新知講解
能源與礦產開采。
國防與軍事：機器人可以用于軍事領域，如無人偵察機、無人坦克等。教育：教育機器人可以輔助教學，提供個性化的學習方案。
生活服務：機器人可以進入家庭，提供清潔、安全等服務。
新知講解
計算機視覺
計算機視覺是指讓計算機通過視覺感知和理解世界的能力，實現(xiàn)對圖像、視頻等視覺數(shù)據(jù)的分析、處理、識別和理解。計算機視覺的目標是實現(xiàn)智能圖像處理與分析，包括圖像的自動標記、分類、定位、跟蹤、檢索、重建、增強等方面。
新知講解
計算機視覺
計算機視覺技術已經(jīng)廣泛應用于多個領域，如交通、醫(yī)療、安全、娛樂、軍事等，其中常用的應用包括人臉識別、自動駕駛、智能家居、虛擬現(xiàn)實等。在計算機視覺領域，通常需要借助圖像處理、模式識別、機器學習、深度學習等相關技術，以及多種圖像傳感器 (如相機、激光雷達等)進行數(shù)據(jù)采集和處理，從而實現(xiàn)準確、有效、高效的視覺感知與理解。
探究實踐
拍照除了能自動識別性別、年齡、車牌號碼外，你知道計算機視覺在生活中還有哪些應用嗎
探究實踐
人臉識別和追蹤：計算機視覺可以識別人臉，并在視頻中追蹤特定的人臉。這項技術廣泛應用于安防監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、手機解鎖等領域。
物體識別和分類：計算機視覺可以識別并分類圖像中的物體，例如在購物應用中通過掃描商品條形碼進行商品識別，或者在倉儲物流中通過計算機視覺識別貨物并進行分類。
探究實踐
圖像搜索：計算機視覺可以對圖片進行搜索，例如在搜索引擎中通過上傳圖片來搜索相似圖片，或者在購物應用中通過上傳圖片搜索相似商品。
自動駕駛：計算機視覺在自動駕駛汽車中發(fā)揮著重要作用，可以實現(xiàn)環(huán)境感知、行人識別、交通信號識別等功能，幫助汽車進行安全駕駛。
無人機航拍和導航：計算機視覺可以用于無人機航拍，通過識別和追蹤目標，實現(xiàn)對無人機的精確控制和導航。
探究實踐
視頻內容分析：計算機視覺可以對視頻內容進行分析，例如在體育賽事直播中進行運動員動作分析，或者在安防監(jiān)控中進行異常行為分析。
虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實：計算機視覺在虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實領域發(fā)揮著重要作用，可以實現(xiàn)真實世界和虛擬世界的融合，為用戶提供更加豐富的體驗。
醫(yī)療診斷：計算機視覺可以輔助醫(yī)生進行疾病診斷，例如通過分析醫(yī)學影像數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生識別腫瘤、病毒感染等。
探究實踐
印刷品質量檢測：計算機視覺可以自動檢測印刷品的質量問題，例如檢測文字識別錯誤、顏色偏差等。
紋理識別：計算機視覺可以識別圖像中的紋理特征，廣泛應用于材料科學、紡織品、藝術品等領域。
新知講解
語音識別合成和自然語言處理
簡單來說，語音識別就是將人類發(fā)出的語音轉換為計算機可以識別的文本的技術。一些軟件中的語音轉文字功能使用的就是語音識別技術。
在語音識別與合成的基礎上，自然是要實現(xiàn)人與計算機自由的交流。計算機如何處理、理解以及運用人類語言(如中文、英文等)，這就是自然語言處理的研究內容。
新知講解
語音識別合成和自然語言處理
比如，當我們想把一段簡單的英文對話翻譯成中文時，如果沒有自然語言處理技術，機器就智能直接翻譯每個單詞，不過翻譯過后的中文也很難被人理解，但如果使用了自然語言處理技術，機器就可以更好地理解語言的意思，從而將英文翻譯成我們可以理解的中文。
生活中有哪些語音識別、語音合成和自然語言處理的應用呢？嘗試體驗各種應用，與同學分享你的感受和發(fā)現(xiàn)。
新知講解
思考交流
生活中的語音識別、語音合成和自然語言處理的應用:
語音助手：如蘋果的 Siri、谷歌助手、亞馬遜的 Alexa、微軟的 Cortana 等，可以通過語音指令進行搜索、播放音樂、查看天氣、設置提醒等功能。
智能家居控制：通過語音指令控制家居設備，如智能燈泡、智能電視、智能空調等。
車載語音識別：通過語音識別技術，實現(xiàn)車載導航、音樂播放、電話撥打等功能的語音控制。
電話客服：自動語音應答 (IVR) 系統(tǒng)可以通過語音識別技術理解用戶的語音指令，進行電話客服服務。
新知講解
生活中的語音識別、語音合成和自然語言處理的應用:
語音翻譯：通過語音識別和自然語言處理技術，實現(xiàn)口語翻譯功能，如谷歌翻譯等。
語音識別輸入法：通過語音識別技術，實現(xiàn)語音輸入文字，如蘋果的聽寫功能、搜狗輸入法等。
語音識別游戲：通過語音識別技術，實現(xiàn)語音控制游戲，如語音指令控制角色移動、攻擊等。語音識別教育：通過語音識別技術，實現(xiàn)口語評測、語音搜索等功能，如在線口語評測、語音問答等。
新知講解
拓展延伸
拓展
觀看電影《人工智能》并談談感悟
課堂總結
本次課堂，同學們了解了人工智能及其發(fā)展歷程，圍繞著什么是人工智能、人工智能是如何發(fā)展起來的、人工智能主要研究什么展開學習，充實理論基礎，了解到什么是機器人以及機器人應用的領域。在信息化的時代背景下，人工智能這一新興科技正在改變我們的世界并影響著我們的生活，但這僅僅只是個開始，人工智能過去的發(fā)展為我們展現(xiàn)了一個令人激動的前景，這個更美好的時代需要我們共同努力去創(chuàng)造。
板書設計
作業(yè)布置
課后和同學討論一下人工智能對人類的利弊。
謝謝
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中小學教育資源網(wǎng)站
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粵教版信息技術九年級
第三單元《走進人工智能與機器人》一課時教學設計
課題 《初探人工智能》 單元 第三單元 學科 信息技術 年級 九年級
教材分析 《初探人工智能》是九年級信息技術課程第三單元第一課，首先明確教學目標。在新知導入環(huán)節(jié)，聯(lián)系生活實際，引出種植這一話題，激發(fā)學生學習的興趣，然后圍繞什么是人工智能、人工智能是如何發(fā)展起來的、人工智能主要研究什么展開學習。激發(fā)學生的創(chuàng)新思維能力。提高學生的探索精神。
學習目標 1、了解人工智能的由來及其發(fā)展歷程。2、學習人工智能包含的技術。3、探索人工智能在生活中的應用及其影響。
重點 學習人工智能包含的技術。探索人工智能在生活中的應用及其影響。
難點 理解人工智能發(fā)展的原因。
教學過程
教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 案例導入未來某天的清晨，李鳴一醒來，智能伴侶小智 (服務機器人) 立即就感知到李鳴醒了，便開始忙活起來: 先是播放李鳴喜歡聽的音樂，接著通知窗簾打開，然后根據(jù)李鳴的身體狀況，打開自動烹飪機快速準備好適合李鳴的營養(yǎng)美味早餐并擺上餐桌。早餐后，李鳴坐上小智約來的無人車來到學校。教室墻上投影出 AI 助教通過網(wǎng)絡與李鳴所在的跨國機器人制作小組討論下一步的工作安排。根據(jù)討論結果，李鳴從網(wǎng)上選購了需要的機器人零件，很快，無人機將貨物送到了實驗室門口，人臉認證后，李鳴拿到了預訂的零件并開始了新型機器人的研究......人工智能正邁開大步進入我們的生活，你準備好了嗎 新知導入人工智能是科學家最偉大的夢想之一。今天，人工智能已經(jīng)逐步融入我們的現(xiàn)實生活中。如：城市智能交通指揮系統(tǒng)、無人超市、無人公共汽車等讓智慧城市成為現(xiàn)實，人臉識別、指紋識別、語音控制、自動導航、自動翻譯等各種應用，以及各個行業(yè)使用的機器人，等等。這些都離不開人工智能的功勞。人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了很多低谷，是科學家們的堅定信念和不懈努力讓我們擁有了今天越來越智能的社會。板書課題:初探人工智能 通過案例導入了解人工智能 本節(jié)課通過學習人工智能及其在生活中的運用，培養(yǎng)學生信息時代下的基本知識意識，激發(fā)學生對人工智能的興趣，進而促進學生對人工智能領域的探索。導入新課。
講授新課 課前思考(1)什么是人工智能 人工智能是如何發(fā)展起來的 人工智能主要研究什么 (2)什么是機器人 機器人應用在哪些領域 （3）生活中你們接觸過哪些人工智能產品或者聽說過哪些人工智能？新知講解一、什么是人工智能究竟什么是人工智能呢？這需要從我們人類的智能說起。所謂人類智能最簡單的解釋就是人的智慧和能力，表現(xiàn)在能看、能說、能思考、能學習和能行動等方面，具體來說，就是我們通過眼睛、耳朵、觸覺等來感知周圍的世界，并在智慧的大腦中將這些感知的信息進行加工處理和分析，大腦經(jīng)過思考、判斷和決策，指揮身體行動。人工智能: Artificial Intelligence，簡稱AI。人工智能是計算機學科的一個分支，是研究計算機模擬人的某些感知能力、思維過程和智能行為 (如學習、推理、思考、規(guī)劃等)的學科。能看懂計算機視覺能思考機器學習能聽懂語音識別能行動運動控制思考交流人的智慧和能力是生下來就有的嗎？試從人的出生、成長過程說說人的智慧和能力是怎樣形成的，哪些是先天具有的，哪些是后天獲得的。如果讓你模擬人的智能，你會怎樣做？人的智慧和能力并非生下來就有的，它們是通過后天的學習和經(jīng)驗積累逐漸形成的。在人的出生和成長過程中，先天具有的能力包括基本的感官能力和一些基本的認知能力，例如視覺、聽覺、觸覺等。這些能力是人類基因遺傳和生理發(fā)展的結果。然而，大部分的智慧和能力都是后天獲得的。在人的成長過程中，通過教育、培訓和實踐，人們逐漸學習并掌握了各種知識和技能。例如，語言能力、數(shù)學能力、社交技能、藝術技能等。如果讓我模擬人的智能，我會從以下幾個方面入手：1.建立一個能夠處理各種感官輸入的系統(tǒng)，包括視覺、聽覺、觸覺等。2. 開發(fā)一個能夠理解人類語言的系統(tǒng)，以便與人類進行交流。 3. 設計一個能夠學習并掌握各種知識和技能的系統(tǒng)，通過不斷的學習和練習，提高智能水平。 4. 構建一個能夠進行推理和判斷的系統(tǒng)，以便在復雜的情況下做出明智的決策。 5.最后，整合到一個完整的智能系統(tǒng)中。人工智能并沒有統(tǒng)一和嚴格的定義，一般來說，它研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)。它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以與人類智能相似的方式做出反應的智能機器。簡單來說，人工智能是研究如何讓機器人具有像人一樣的智能。怎樣判斷機器是否具備了智能呢？計算機科學之父、人工智能先驅艾倫·圖靈提出了一個方法，這就是著名的圖靈測試。什么是圖靈測試？它是如何運作的？觀看視頻二、人工智能的發(fā)展歷程起步發(fā)展期1956年一20世紀60年代初1956年8月，達特茅斯會議正式提出“人工智能”這一概念后，相繼取得了一批令人矚目的研究成果，如西洋跳棋程序、邏輯理論機等，掀起人工智能發(fā)展的第一個高潮。反思發(fā)展期 20世紀60年代一70年代初人工智能發(fā)展初期的突破性進展大大提升了人們對人工智能的期望，一些知名學者更是預言機器將在短時間內能做人所能做的一切事情。然而，接二連三的失敗和預期目標的落空(例如，無法用機器證明兩個連續(xù)函數(shù)之和還是連續(xù)函數(shù)、機器翻譯鬧出笑話等)，給人工智能的聲譽造成重大傷害，使其發(fā)展走入低谷。應用發(fā)展期 20世紀70年代初一80年代中20世紀70年代出現(xiàn)的專家系統(tǒng)模擬人類專家的知識和經(jīng)驗解決特定領域的問題，實現(xiàn)了人工智能從理論研究走向實際應用、從一般推理策略探討轉向運用專門知識的重大突破。專家系統(tǒng)在醫(yī)療、化學、地質等領域取得成功，推動人工智能走入應用發(fā)展的新高潮。低迷發(fā)展期 20世紀80年代中一90年代中隨著人工智能的應用規(guī)模不斷擴大，專家系統(tǒng)存在的應用領域狹窄、缺乏常識性知識、知識獲取困難、推理方法單一、缺乏分布式功能等，成了已經(jīng)暴露的各種各樣的問題的犧牲品。穩(wěn)定發(fā)展期 20世紀90年代中一2010年對機器學習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、智能機器人的研究趨向深入。智能計算 (CI) 彌補了人工智能在數(shù)學理論和計算上的不足，更新和豐富了人工智能理論框架。網(wǎng)絡技術特別是互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，也加速了人工智能的創(chuàng)新研究，促使人工智能技術進一步走向實用化。蓬勃發(fā)展期2011年至今隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的發(fā)展，泛在感知數(shù)據(jù)和圖形處理器等計算平臺推動以深度神經(jīng)網(wǎng)絡為代表的人工智能技術飛速發(fā)展，大幅跨越了科學與應用之間的“技術鴻溝”，諸如圖像分類語音識別、知識問答、人機對弈、無人駕駛等人工智能技術實現(xiàn)了從“不能用、不好用”到“可以用”的技術突破，迎來爆發(fā)式增長的新高潮。2023年初ChatGPT的爆火，更是帶動了AIGC的全面崛起。拓展延伸人工智能發(fā)展歷程在人工智能早期研究階段,計算機在使用推理和搜索解決特定問題求解領域取得了較大發(fā)展。大家都認為,賦予計算機系統(tǒng)邏輯推理能力是最重要的,最有代表性的就是西蒙和紐厄爾做的自動定理證明系統(tǒng),讓計算機可以自動證明數(shù)學定理。在此期間研制出的一個具有自主學習功能的跳棋程序,可以在比賽中不斷總結經(jīng)驗提高棋藝,幾年后擊敗了州跳棋冠軍。此后,還制作出第一個字符識別程序。但是后來慢慢發(fā)現(xiàn)，光有邏輯推理能力是不夠的,因為就算是數(shù)學家，他也需要有很多知識,否則的話也證明不出定理來。科學家們另辟蹊徑,開辟了新的研究領域——專家系統(tǒng),開始思考怎么樣把人類的知識總結出來,交給計算機系統(tǒng)。世界第一個成功的專家系統(tǒng) DENDRAL可以根據(jù)質譜儀推斷物質的分子結構，應用了此技術的各個領域專家系統(tǒng)，不少能夠達到甚至超過同領域人類專家的水平,產生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益,但是要把人類知識總結出來交給計算機,輸入工作費時費力,人工智能研究再次陷入低谷。人工智能專家們再次思考,能否不用填鴨式教育的專家系統(tǒng),而讓機器像孩子一樣自己學習 機器學習就是計算機模擬人的學習過程,讓機器從大量的數(shù)據(jù)中自動學習經(jīng)驗和規(guī)律,以獲得某種性能的提升。20 世紀 90年代搜索引擎誕生后,互聯(lián)網(wǎng)迅速普及,為需要運用海量數(shù)據(jù)的機器學習提供了可能。自此，機器學習廣泛應用在自然語言處理、圖像識別、語音識別等領域。今天的社會，機器學習可以說是無處不在了,不管是互聯(lián)網(wǎng)搜索、生物特征識別、汽車自動駕駛,還是火星機器人,甚至軍事決策助手,等等,基本上只要有數(shù)據(jù)需要分析,可能都會用到機器學習。今天的計算機的計算能力獲得極大的提高,同時,伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術的發(fā)展,可以很方便地獲取大量數(shù)據(jù)。這個時候,深度學習應時而興。深度學習是機器學習的一種重要方法,起源于早期人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，但是由于過于復雜,需要強大的計算能力和大量數(shù)據(jù),研究一度陷入沉寂。真正的爆發(fā)是在2012年,在全球最著名的 ImageNet 大規(guī)模圖像識別挑戰(zhàn)賽中,被譽為深度學習之父的多倫多大學 Hinton 教授的學生通過深度學習方式,將圖像識別錯誤率降低到 15.3%,遠超當時的第二名,表現(xiàn)了深度學習的驚人能力,引爆了這一次人工智能的熱潮。目前,人工智能在圖像識別、語音識別、棋類等方面的深度學習上已經(jīng)表現(xiàn)出超過人或者接近人的水平。探究實踐(1)華裔女科學家李飛飛在極度困難的情況下堅持研究，終于建立了全球最大的圖像識別數(shù)據(jù)庫 ImageNet，為機器學習和深度學習的突破做出了極大貢獻。試了解人工智能領域有哪些杰出學家，他們有什么精彩故事 以小組為單位，通過網(wǎng)絡、圖書館、訪問專業(yè)人士等多種方式收集資料，匯總你們的發(fā)現(xiàn)，分享你們的感悟。人工智能領域的杰出學家涂序彥：涂序彥是我國人工智能領域的學術帶頭人和開拓者。他率先研究“智能控制”，發(fā)展“智能控制”新方法。1976年涂序彥在國內率先開展了智能控制的研究，1977年發(fā)表了“智能控制”國內首篇論文。他對智能科學理論的創(chuàng)建、智能科學教育的創(chuàng)新以及智能科學發(fā)展的推動做出了突出貢獻。赫伯特·亞歷山大·西蒙：西蒙是一位美國計算機科學家、心理學家和人工智能領域的先驅。他提出了“物理符號系統(tǒng)假說”（Physical Symbol System Hypothesis，PSSH），這是人工智能領域的一個基本理論。西蒙和合作者艾倫·紐威爾一起，在人工智能、認知心理學和表處理方面做出了基本貢獻。(2)電腦能對同學們的英語聽說訓練進行自動批改并生成分析報告:手機能將語音轉換成文字:停車場入口裝置能自動識別車牌: AlphaGo 打敗了所有圍棋國際大師......你知道它們應用了人工智能哪方面的研究成果嗎 與小組同學一起收集相關資料并分享你們的收獲吧。這些應用都主要涉及到人工智能中的自然語言處理、語音識別和機器學習等方面的研究成果。自然語言處理（NLP）是人工智能領域中的一個重要分支，它研究如何讓計算機理解和處理人類語言。在這個例子中，電腦對同學們的英語聽說訓練進行自動批改并生成分析報告，就需要理解和處理英語口語中的語法、詞匯和語義等信息。語音識別是另一個重要的人工智能應用，它研究如何讓計算機通過聽聲音來理解語言。在這個例子中，手機能將語音轉換成文字，就需要通過語音識別技術將語音信號轉換為文字信息。機器學習是人工智能的一個重要方法，它通過讓計算機自動學習數(shù)據(jù)中的規(guī)律來提高計算機的智能。在這個例子中，Alphago打敗了所有圍棋國際大師，就是通過機器學習技術，讓Alphago自動學習大量的圍棋棋譜和比賽數(shù)據(jù)，從而提高了它的圍棋水平。總的來說，這些應用都反映了人工智能在自然語言處理、語音識別和機器學習等方向的研究成果。三、人工智能的熱門研究內容1.機器人2.計算機視覺3.語音識別合成和自然語言處理機器人得益于人工智能學科的快速發(fā)展，機器人也迅速發(fā)展。其發(fā)展趨勢是在綜合分析許多傳感器獲取的大量信息后，能夠做出措施應對復雜的環(huán)境進行自我調節(jié)，能夠以通用的、預測的方法與周圍世界互動，并有著強大的自適應能力和學習能力。生活中的與多領域許多場景都運用到了機器人，這是否是一種時代的便呢？你能想到那些領域運用到了機器人？制造加工行業(yè)：機器人參與制造的過程，如焊接、裝配等。倉儲和物流：進行貨物的搬運、存儲和檢索，提高物流效率。復雜環(huán)境與特殊對象的專業(yè)清潔：機器人可以進行復雜環(huán)境和特殊對象的專業(yè)清潔工作，如核設施、太空站等。影視娛樂拍攝與制作：機器人可以進行影視娛樂的拍攝和制作，如無人機航拍、特效制作等。能源與礦產開采。國防與軍事：機器人可以用于軍事領域，如無人偵察機、無人坦克等。教育：教育機器人可以輔助教學，提供個性化的學習方案。生活服務：機器人可以進入家庭，提供清潔、安全等服務。計算機視覺計算機視覺是指讓計算機通過視覺感知和理解世界的能力，實現(xiàn)對圖像、視頻等視覺數(shù)據(jù)的分析、處理、識別和理解。計算機視覺的目標是實現(xiàn)智能圖像處理與分析，包括圖像的自動標記、分類、定位、跟蹤、檢索、重建、增強等方面。計算機視覺技術已經(jīng)廣泛應用于多個領域，如交通、醫(yī)療、安全、娛樂、軍事等，其中常用的應用包括人臉識別、自動駕駛、智能家居、虛擬現(xiàn)實等。在計算機視覺領域，通常需要借助圖像處理、模式識別、機器學習、深度學習等相關技術，以及多種圖像傳感器 (如相機、激光雷達等)進行數(shù)據(jù)采集和處理，從而實現(xiàn)準確、有效、高效的視覺感知與理解。拍照除了能自動識別性別、年齡、車牌號碼外，你知道計算機視覺在生活中還有哪些應用嗎 人臉識別和追蹤：計算機視覺可以識別人臉，并在視頻中追蹤特定的人臉。這項技術廣泛應用于安防監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、手機解鎖等領域。物體識別和分類：計算機視覺可以識別并分類圖像中的物體，例如在購物應用中通過掃描商品條形碼進行商品識別，或者在倉儲物流中通過計算機視覺識別貨物并進行分類。圖像搜索：計算機視覺可以對圖片進行搜索，例如在搜索引擎中通過上傳圖片來搜索相似圖片，或者在購物應用中通過上傳圖片搜索相似商品。自動駕駛：計算機視覺在自動駕駛汽車中發(fā)揮著重要作用，可以實現(xiàn)環(huán)境感知、行人識別、交通信號識別等功能，幫助汽車進行安全駕駛。無人機航拍和導航：計算機視覺可以用于無人機航拍，通過識別和追蹤目標，實現(xiàn)對無人機的精確控制和導航。視頻內容分析：計算機視覺可以對視頻內容進行分析，例如在體育賽事直播中進行運動員動作分析，或者在安防監(jiān)控中進行異常行為分析。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實：計算機視覺在虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實領域發(fā)揮著重要作用，可以實現(xiàn)真實世界和虛擬世界的融合，為用戶提供更加豐富的體驗。醫(yī)療診斷：計算機視覺可以輔助醫(yī)生進行疾病診斷，例如通過分析醫(yī)學影像數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生識別腫瘤、病毒感染等。印刷品質量檢測：計算機視覺可以自動檢測印刷品的質量問題，例如檢測文字識別錯誤、顏色偏差等。紋理識別：計算機視覺可以識別圖像中的紋理特征，廣泛應用于材料科學、紡織品、藝術品等領域。語音識別合成和自然語言處理簡單來說，語音識別就是將人類發(fā)出的語音轉換為計算機可以識別的文本的技術。一些軟件中的語音轉文字功能使用的就是語音識別技術。在語音識別與合成的基礎上，自然是要實現(xiàn)人與計算機自由的交流。計算機如何處理、理解以及運用人類語言(如中文、英文等)，這就是自然語言處理的研究內容。比如，當我們想把一段簡單的英文對話翻譯成中文時，如果沒有自然語言處理技術，機器就智能直接翻譯每個單詞，不過翻譯過后的中文也很難被人理解，但如果使用了自然語言處理技術，機器就可以更好地理解語言的意思，從而將英文翻譯成我們可以理解的中文。思考交流生活中有哪些語音識別、語音合成和自然語言處理的應用呢？嘗試體驗各種應用，與同學分享你的感受和發(fā)現(xiàn)。生活中的語音識別、語音合成和自然語言處理的應用:語音助手：如蘋果的 Siri、谷歌助手、亞馬遜的 Alexa、微軟的 Cortana 等，可以通過語音指令進行搜索、播放音樂、查看天氣、設置提醒等功能。智能家居控制：通過語音指令控制家居設備，如智能燈泡、智能電視、智能空調等。車載語音識別：通過語音識別技術，實現(xiàn)車載導航、音樂播放、電話撥打等功能的語音控制。電話客服：自動語音應答 (IVR) 系統(tǒng)可以通過語音識別技術理解用戶的語音指令，進行電話客服服務。語音翻譯：通過語音識別和自然語言處理技術，實現(xiàn)口語翻譯功能，如谷歌翻譯等。語音識別輸入法：通過語音識別技術，實現(xiàn)語音輸入文字，如蘋果的聽寫功能、搜狗輸入法等。語音識別游戲：通過語音識別技術，實現(xiàn)語音控制游戲，如語音指令控制角色移動、攻擊等。語音識別教育：通過語音識別技術，實現(xiàn)口語評測、語音搜索等功能，如在線口語評測、語音問答等。拓展觀看電影《人工智能》并談談感悟作業(yè)布置：課后和同學討論一下人工智能對人類的利弊。 思考討論了解什么是人工智能小組思考討論了解如何模擬人的智能了解什么是圖靈測試了解人工智能的發(fā)展歷程以小組為單位完成探究了解人工智能領域的杰出學家學習人工智能中的機器人領域以及在生活中的運用學習人工智能中的計算機視覺領域以及在生活中的運用學習人工智能中的語音識別合成和自然語言處理及在生活中的運用小組思考交流拓展延伸課后討論自行發(fā)表見解 培養(yǎng)活躍的思維提升想象能力增加科學常識促進思考交流能力的提升增加科技常識促進思考能力的提升增加科技常識有利于培養(yǎng)的思索能力，增加科技知識儲備促進學習拓展知識的能力的培養(yǎng)積累知識結合實際，普及科技知識結合實際，普及科技知識結合實際，普及科技知識促進小組合作能力和表達能力，達到各小組相互溝通、共同學習的目的，更好的拓展學生的學習思路，提升社交能力。同時，增進對生活常識的了解，促進思考能力的提升通過電影觀看思考人工智能與人類的關系促進個人對人工智能的認識，提升科技認知思維
課堂小結 本次課堂，同學們了解了人工智能及其發(fā)展歷程，圍繞著什么是人工智能、人工智能是如何發(fā)展起來的、人工智能主要研究什么展開學習，充實理論基礎，了解到什么是機器人以及機器人應用的領域。在信息化的時代背景下，人工智能這一新興科技正在改變我們的世界并影響著我們的生活，但這僅僅只是個開始，人工智能過去的發(fā)展為我們展現(xiàn)了一個令人激動的前景，這個更美好的時代需要我們共同努力去創(chuàng)造。 總結 總結
板書 初探人工智能1、談一談生活中接觸過的人工智能。2、你希望有什么樣的人工智能來輔助學習與生活？3、人工智能帶來的便利有哪些。。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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