人工智能與教育概要課件

1、第五講 人工智能與教育第1頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述 人類總是在不斷深入地研究世界，最復(fù)雜的研究對象便是人類本身。人工智能在20世紀(jì)50年代誕生并隨之興起，它引起眾多學(xué)科的日益重視，成為一門廣泛的交叉和前沿學(xué)科。第2頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述一、什么是人工智能人工智能（Artificial Intelligence）是關(guān)于人造物的智能行為。是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。換言之，它研究如何用計算機模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動，來解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題。單一神經(jīng)元 -32個Intel 386芯

2、片組成的 超立方計算機系統(tǒng)1011-1012個神經(jīng)元 第3頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述 現(xiàn)在，人工智能專家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構(gòu)造一個系統(tǒng)，可以模仿由上百億個神經(jīng)元組成的人腦的行為, 去思考宇宙中最復(fù)雜的問題。 或許衡量機器智能程度的最好的標(biāo)準(zhǔn)是英國計算機科學(xué)家阿蘭圖靈的試驗。第4頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述1、圖靈測試 該實驗把被提問的一個人和一臺計算機分別隔離在兩間屋子，讓提問者用人和計算機都能接受的方式來進行問答測試。如果提問者分不清回答者是人還是機器，那就證明計算機已具備人的智能。 第5頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述2、人類智能與人工智能 思維策略初級信息處理生理

3、過程計算機程序計算機語言計算機硬件（a）人類（b）計算機第6頁，共24頁。第一節(jié) 人工智能概述二、人工智能簡史 第7頁，共24頁。第二節(jié) 人工智能的研究領(lǐng)域 人工智能的研究領(lǐng)域包括問題求解、邏輯推理與定理證明、自然語言理解、博弈、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)以及機器人學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能控制、智能檢索、系統(tǒng)與語言工具等。 第8頁，共24頁。一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第9頁，共24頁。1、專家系統(tǒng)的定義與類型 專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)。 MACSYMA 聾啞人語言訓(xùn)練專家系統(tǒng)二、專家系統(tǒng)第10頁，共24頁。2、專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識庫推理機專家知識輸入或提問 答案第11頁，

4、共24頁。3、新一代專家系統(tǒng)（1）新一代專家系統(tǒng)的特征：（2）分布式專家系統(tǒng)；（3）協(xié)同式專家系統(tǒng)；第12頁，共24頁。三、 機器學(xué)習(xí)1、機器學(xué)習(xí)定義 機器學(xué)習(xí)是研究如何使用機器來模擬人類學(xué)習(xí)活動的人工智能分支領(lǐng)域，是一門研究機器獲取新知識和新技能，并識別現(xiàn)有知識的學(xué)問。第13頁，共24頁。三、 機器學(xué)習(xí)2、機器學(xué)習(xí)的策略 （1）機械學(xué)習(xí)； （2）傳授學(xué)習(xí)； （3）類比學(xué)習(xí)； （4）事例學(xué)習(xí)；第14頁，共24頁。四、 智能代理1、Agent概念廣義：人類、物理世界的機器人和信息世界的軟件機器人。狹義：信息世界中的軟件機器人或稱軟件Agent，它是代表用戶或其它程序，以主動服務(wù)的方式完成一組操作

5、的機動計算機實體。第15頁，共24頁。四、 智能代理2、多智能代理系統(tǒng) 第16頁，共24頁。四、 智能代理3、基于MAS的信息檢索系統(tǒng)（1）接口代理；（2）任務(wù)代理；（3）信息代理；（4）代理的組織與協(xié)調(diào)； 第17頁，共24頁。第三節(jié) 人工智能教育應(yīng)用一、人工智能教育應(yīng)用概述第18頁，共24頁。 了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和當(dāng)前的知識水平； 能夠根據(jù)學(xué)生的不同特點作出最佳的教學(xué)決策，能對學(xué)生進行有針對性的個別指導(dǎo)； 允許學(xué)生用自然的語言與“計算機導(dǎo)師”進行人機對話 ； 按這種思想建造的CAI系統(tǒng)就稱為智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Computer Assisted In

6、struction System)，簡稱ICAI系統(tǒng)，或稱智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Turoting System)簡稱ITS。第19頁，共24頁。二、智能導(dǎo)師系統(tǒng)第20頁，共24頁。 “學(xué)生模型”模塊記錄每個學(xué)生原有的知識水平、學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知特點； “教師模型”模塊根據(jù)學(xué)生模型和知識庫(其中保存所要教的學(xué)科領(lǐng)域知識)的內(nèi)容作出智能化的教學(xué)決策，即為不同學(xué)生選擇不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，提供有針對性的個別輔導(dǎo)和適當(dāng)?shù)难a習(xí)材料，評判學(xué)生的成績，幫助學(xué)生分析錯誤的原因，提出改進學(xué)習(xí)的方法和意見等； 智能接口理解自然語言；第21頁，共24頁。三、范例介紹1、南加利福尼亞大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院的ADELE智能導(dǎo)師(Agent for Distance EducationLight Edition) 是一個用于臨床醫(yī)學(xué)診斷的一個典型ICAI系統(tǒng)，ADELE由模擬角色、解釋引擎、會話管理器三部分組成，可以利用因特網(wǎng)進行遠程教學(xué)。在基于病例的臨床診斷應(yīng)用中，ADELE系統(tǒng)向?qū)W生提供某一特殊的醫(yī)學(xué)條件和病例，