探秘人工智能

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上5.2 探秘人工智能從人機對戰(zhàn)開篇，介紹啟發(fā)式搜索及人工智能基礎(chǔ)知識，從揭示AlphaGo核心算法入手，展示人工智能領(lǐng)域的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)。遵循AI學(xué)科的主流觀點和體系，突出當(dāng)前成就；內(nèi)容上強調(diào)與信息技術(shù)學(xué)科核心概念與核心素養(yǎng)直接關(guān)聯(lián)，并盡可能采用直觀的方法描述智能算法及其實現(xiàn)過程；通過實踐性強、操作性強的實例，重在理解、體驗人工智能應(yīng)用；通過剖析典型案例闡述智能技術(shù)社會化應(yīng)用的巨大價值以及隨之帶來的倫理、安全、法律等不同層面上的復(fù)雜問題。本項目主要包含“認識人工智能”和“揭秘智能算法”兩個任務(wù)。任務(wù)一主要是了解人工智能的相關(guān)概念和應(yīng)用領(lǐng)域；任務(wù)二主要是探究人工智能的相

2、關(guān)算法。本節(jié)目標為：« 通過人工智能典型案例，了解人工智能技術(shù)的相關(guān)概念與應(yīng)用領(lǐng)域；« 通過人工智能實際應(yīng)用實例，了解人工智能技術(shù)發(fā)展的新趨勢，認識人工智能在信息社會中的重要作用。1. 教學(xué)重點:了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢。2. 教學(xué)難點:了解人工智能的相關(guān)算法。教師準備：打開微機，投影機，課件。學(xué)生準備：結(jié)合課本提前預(yù)習(xí)。教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入5分鐘學(xué)生閱讀教材中的任務(wù)一。教師提出問題：在我們的生活和學(xué)習(xí)中，你見過哪些人工智能應(yīng)用？然后以圖片的形式展示人工智能的具體應(yīng)用。學(xué)生閱讀，思考，觀看。引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能的應(yīng)用。任務(wù)一回顧人類與人工智能的幾次對

3、戰(zhàn)，可以感受到人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展。請搜集相關(guān)信息，并完善表5.2.1。學(xué)生上網(wǎng)搜索人工智能的相關(guān)內(nèi)容并填寫表格。讓學(xué)生了解人工智能的實際應(yīng)用。講授新知：啟發(fā)式搜索盲目搜索教師講授啟發(fā)式搜索和盲目搜索的概念。啟發(fā)式搜索：它在搜索過程中加入估價函數(shù)等啟發(fā)信息，不斷自動調(diào)整搜索方向，加速求解進程。 盲目搜索：按預(yù)定的控制策略進行搜索，而不考慮問題本身特性的搜索，稱為盲目搜索。這種搜索一般適用于求解比較簡單的問題。學(xué)生聽講。讓學(xué)生理解新的概念。教師講解八數(shù)碼問題：在一個3*3的方棋盤上放上1，2，3，4，5，6，7，8八個數(shù)，每個數(shù)碼占一格，且有一個空格，這些數(shù)碼可以在棋盤上由初始局面向目標局面移

4、動，其移動規(guī)則是：與空格相鄰的數(shù)碼方格可以移入空格。學(xué)生認真聽講并思考。控制策略不同，解決方案移動的步數(shù)也不相同，引導(dǎo)學(xué)生對搜索策略的思考。任務(wù)二請同學(xué)們設(shè)計一份迷宮圖，并表述自己的啟發(fā)式搜索方案。從起點出發(fā)記錄走1步能到的點、走2步能走的點、走3步能走的點從出口出發(fā)記錄走1步能到的點、走2步能到的點、走3步能到的點當(dāng)從起點出發(fā)的點集和從出口回退的點集有交集時，可行路徑就找到了。合理即可學(xué)生思考并完成任務(wù)。讓學(xué)生通過實際的任務(wù)進一步理解啟發(fā)式搜索。講授新知：人工智能請同學(xué)們閱讀教材128-129頁，并上網(wǎng)搜索相關(guān)內(nèi)容，填寫表格5.2.2。之后教師講解：人工智能：利用數(shù)字計算機或者數(shù)字計算機控制

5、的機器模擬、延伸和擴展人的智能，感知環(huán)境，獲取知識并使用知識獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。弱人工智能：實現(xiàn)特定功能的專用智能設(shè)備，不能真正實現(xiàn)推理和解決問題。強人工智能：真正能思考、有知覺、有自我意識的人類級別的智能機器。學(xué)生閱讀教材，上網(wǎng)查找相關(guān)內(nèi)容，填表5.2.2。讓學(xué)生進一步理解人工智能的具體應(yīng)用。介紹“阿爾法圍棋”的關(guān)鍵技術(shù)。“阿爾法圍棋”的核心系統(tǒng)屬于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí),即模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過大量數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)了三千萬盤職業(yè)棋手的棋譜,再通過增強學(xué)習(xí)的方法自我博奕,尋找比基礎(chǔ)棋譜更多的打點來擊敗對手。學(xué)生聽講。讓學(xué)生理解AlpahGo戰(zhàn)勝人的關(guān)鍵原理。介紹“機器學(xué)習(xí)”

6、。給學(xué)生演示游戲“plane.exe”,并將該游戲下發(fā)至學(xué)生機。機器學(xué)習(xí)是當(dāng)前人工智能的核心技術(shù)之一，目的是使計算機能模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，獲取新的知識或技能，重新組織己有的知識結(jié)構(gòu)，從而不斷完善自身的性能。學(xué)生認真聽講，并操作老師下發(fā)的游戲。讓學(xué)生理解“機器學(xué)習(xí)”的深刻內(nèi)涵。同時給教學(xué)增加趣味性。講授“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。它是目前人工智能領(lǐng)域的研究熱點之一，是一種模擬動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進行并行信息處理的算法模型。BP(back propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最廣泛的的算法，它是一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)可表示為：學(xué)生聽講。讓學(xué)生理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的“輸

7、入層，隱藏層，輸出層”這種結(jié)構(gòu)。講授“神經(jīng)元芯片”。2016年 中科院發(fā)布了寒武紀神經(jīng)元芯片。學(xué)生認真聽講，并上網(wǎng)搜索目前研發(fā)成功的神經(jīng)元芯片，填寫表格5.2.3。讓學(xué)生了解神經(jīng)元芯片的發(fā)展情況。講授“智能傳感器”。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。它屬于人工智能的神經(jīng)末梢，用于感知外界環(huán)境，未來高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將是智能傳感器的發(fā)展趨勢。學(xué)生聽講。讓學(xué)生了解智能傳感器及其應(yīng)用。課堂小結(jié)2 分鐘老師帶領(lǐng)著學(xué)生一起回顧本節(jié)課的知識。1. 了解人工智能技術(shù)的相關(guān)概念與應(yīng)用領(lǐng)域。2. 了解人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢。3. 認識人工智能在信息社會中的重要作用。再次鞏固本堂課的知識

8、，體現(xiàn)教學(xué)的完整性。以下為教案中提到的相關(guān)內(nèi)容：表5.2.1時間機器對戰(zhàn)實錄1996深藍（Deep Blue）戰(zhàn)勝國際象棋世界冠軍加里 卡斯帕羅夫（Garry Kasparov）2011沃森（IBM Waston）在綜藝節(jié)目危險邊緣中戰(zhàn)勝了最高獎金得主和連勝紀錄保持者2016阿爾法圍棋（AlphaGo）戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世石2017準星數(shù)學(xué)高考機器人（AI-MATHS）在單獨的考場進行高考數(shù)學(xué)考試，考場內(nèi)服務(wù)器切斷外部網(wǎng)絡(luò)連接，在公證機構(gòu)和媒體的“監(jiān)考”之下，僅憑自身的人工智能程序解題，通過打印機輸出答案。高考機器人將在兩個小時的考試時間內(nèi)，同時作答多份試卷。2017Aidam智能教育機器人通過現(xiàn)場直播的方式與6名高考狀元同臺PK，分別解答2017年高考數(shù)學(xué)試題，完成包括客觀題和主觀題在內(nèi)的整張試卷，并按照評分標準得出最終成績。2018狀元（Champion）AI機器人挑戰(zhàn)高考作文，并擊敗了數(shù)位作家。表5.2.2功能人工智能體現(xiàn)形式兒童及病人陪伴健康伴侶機器人、聊天機器人、家政機器人、智能家居搬家公司重體力勞動搬家機器人、物流機器人環(huán)境測試水下機器人、特種極限機器人、礦業(yè)機器人虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實VR一體機自動駕駛自動駕駛汽車工業(yè)制作焊接機器人、噴涂機器人、加工機器人無人機救援無人直升機、無人飛艇智能終端智能手機、智