初中信息技术湘电子版（2019）八年级下册第4节 初识人工智能示范课课件ppt

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人工智能伴随着人类社会的进步，使人类在改变自然、改善生存、改进效率的过程中，实现对生产工具的改造和利用，改善与生产工具的交流方式，使其更加人性、更加高效、更加亲切。对人工智能世界的探索，从认识人工智能开始；而认识人工智能，一定是从体验人工智能技术产品开始。我们不要只关注它们的外表，更要认识它们的内在。让我们一起走进人工智能！

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调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础

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活动任务

让我们从科幻电影、智能手机入手，来探究人工智能背后的秘密。

我的问题

(1)人工智能如何服务于我们的生活？

(2)人工智能应用背后蕴含的技术原理是什么?

活动建议

在科幻电影世 界中，有无数令人难忘的人工智能形象，我们就从这些熟悉的角色入手梳理一下具备人工智能的科技产品具有哪些特征。

了解这些特征后，研究一下：生活中我们最熟悉的手机为什么冠以“智能”二字？最后，通过对人工智能相关知识的进一步学习和探究，对人工智能技术的发展及其应用分类进行深入的理解和认知。

活动过程

一、人工智能面面观

1.来自虚拟世界的思考

在科幻电影世界中，有无数令人难忘的人工智能形象：《机器管家》中的 “安德鲁•马丁”、《生化危机》中的“红色女王”、《机械战警》中的“墨菲”…… 你一定看过很多这样的科幻故事，请分享一个和这些机器人相关的故事情节, 分享时可参考下表中的内容。

分享内容参考表

在完成分享后，请你思考：你心目中的人工智能是什么样子的呢？用简单的语言或图形描述，并填入下框中。

视频：《<机器人>片段》

科学技术的进步很可能引发一些人类不希望出现的问题。

为了保护人类，早在1940年科幻作家阿西莫夫就提出了“机器人三原则”，阿西莫夫也因此获得“机器人学之父”的桂冠！

三原则

第一条：机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观.

 第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。 

第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。

机器人三原则理论提出的半个世纪以来，不断的被科幻作家和导演使用。

但有趣的是，凡是出现三原则的电影和小说里，机器人几乎都违反了本条例。

其中主要的一点就是机器人对“人类”这个词的定义不明确，或者是更改人类的定义。比如某个极端主义者，像3K党有反对黑人倾向这样的组织，利用电脑病毒等手段，把机器人对人类的定义是：“只有白人是人类。”这样，机器人很有可能成为种族屠杀的工具。

因此，完善原则。增加以下：

第四条：不论何种情形。人类为地球所居住的会说话、会行走、会摆动四肢的类人体。 

第五条：接受的命令仅只能接受合理合法的指令。不接受伤害人类及各类破坏人类体系的命令。如杀人、放火、抢劫、组建机器人部队等。 

第六条：不接受罪犯（不论是机器人罪犯还是人类罪犯）指令。罪犯企图使机器人强行接受。可以执行自卫或协助警方逮捕。

2.了解智能手机

当前，电影剧情在逐步转化成现实，那些曾经看起来非常神奇的功能已经在生活中有所体现，人工智能技术无处不在。

我们要打破人工智能就是机器人的固有偏见，才能看到人工智能更广泛的应用。

(1)认识智能手机

现在的智能手机已经成为人们生活的一部分。

不知大家可曾思考过：为什么手机前面要加上“智能”两个字呢？

智能手机的应用程序中都有人工智能技术的参与。你能根据下表中列出的内容，列举一些熟悉的手机应用程序吗？

你能简单介绍使用这些“神奇应用”的经历吗？

(2)和智能助理对话

智能助理是一个虚拟的人工智能机器人，改善了用户使用手机的方式，能够更加贴心地为用户服务。

智能助理可以理解人类语言，并能够做出相关的反应与操作，这是智能助理带给我们的巨大惊喜。

选择一款智能助理应用，例如 iPhone的Siri,进行测试。

① 利用“唤醒语”唤醒智能助理，进行言语对话。可以通过网络搜索学习 “唤醒语”的使用方法。

② 选定智能助理，设计与它对话的内容，并对智能助理的反应进行预设。记录智能助理任务完成的情况，与预设进行对比，判断是否达到了预期效果。

完成下表中下达指令和预设回答的填写，设计的指令内容不要雷同。

3.人工智能典型应用

人工智能在众多领域取得了非凡的成就，同时也走进了我们的生活，改变 了我们的生活方式，提高了生活品质。

(1)家用机器人

越来越多的实体机器人作为人类的好帮手，为人类的日常生活和工作服务。

它们的形态多样，有的类似人形，有的只是以智能音箱的形式存在。它们可以提供信息推送、语音交流、清洁家居、控制家电等多种功能，使生活更加 方便、智能。

(2)智能家居

智能家居系统是指通过物联网技术，将家庭中的各种硬件设备(如音视频 设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、网络家电)进行联通。

家庭成员可以通过各种终端进行操作。不仅能够通过遥控装置进行“打开电灯、 拉开窗帘”等简单的机械控制，还能接收分析外界信息和用户的使用行为，从而自动调整自身的运转状态，为用户提供丰富且个性化的服务，如人脸识别、 指纹开锁等。

(3)智能交通

“智能交通”通过网络将交通设备进行互联，通过交通信息系统对各类信息 进行收集、分析，并相互协调，形成相关的决策，保证交通系统更好地为大众和 管理部门服务。

例如：导航通过反馈的交管信息自动规避交通管制和拥堵路线; 摄像头自动记录违章车辆并通过管理系统查找违章车辆的相关信息；信号灯根据所在地区拥堵情况，自动调整管控限流时间等都属于智能交通的应用。

(4)自动驾驶

自动驾驶汽车依靠人工智能、传感器、雷达、定位系统相互协调，可以在没有任何人类主动操作下，自动安全地操作机动车辆。

2017年12月，全球首批智能公交从深圳福田开出并试运行，引起人们的 广泛关注。该车装有“阿尔法巴智能驾驶公交系统”，能够在不用人工操作的 情况下实现减速避让、紧急刹车、躲避障碍物以及智能泊车功能。

(5)智能穿戴

智能穿戴设备是指利用智能技术和物联网技术开发的可以穿戴的设备，包括手表、手环、眼镜和服装等。

借助智能穿戴设备，可以帮助用户更好地感知 自身状况和外部信息，集成的计算机芯片通过网络可以采集客观数据、进行精准的数据分析，在此基础上提供个性化的服务。

想一想

自己现在所体验的有关人工智能的设备有哪些？

二、探索人工智能技术

眼花缭乱的人工智能产品和技术是不是使你心潮澎湃，激动万分？到底是 什么样的技术能够让这些智能设备认识我们的外貌，读懂我们的话语，感知外 界的变化，甚至可以像人类一样对事物进行分类，做出判断？

人工智能技术不是简单的一项技术。在一定程度上，它可以模拟人的视觉、 言语以及思考行为等，这些与脑科学息息相关。

技术的实现，需要计算机算法、程序以及相关硬件的支持，因此还需要大量的计算机和数学知识的支持。

1.机器学习与大数据

机器学习是指计算机借助复杂数学模型和计算机算法，来模拟人类的学习 行为，借助大数据不断提升自身性能，扩充自己知识结构的过程。

大数据在整 个人工智能的学习过程中提供了大量的“信息”与“知识”，使人工智能的能力不断提升。

所以很多人都认为大数据和机器学习引领了当代人工智能热潮，是人工智能不断发展、了解客观世界的基础。

例如，下图是利用编程平台开发的关于机器识别的应用程序。

先告诉计算机什么是鼠标，再利用各类数据模型和大量鼠标图像对计算机进行训练，使 计算机对鼠标的图像特征有充分认识。

当计算机判断物体图像时，计算机会根 据已有的认知模型与当前图像进行对比，对图像做出“是鼠标/不是鼠标”的辨识。

2.机器视觉

计算机视觉是指计算机从图像中识别出物体、场景和活动的能力。

计算机视觉有着广泛的应用，如医疗成像分析、工业质量控制、战场感知等，还包括一些 与生活有密切关系的应用，如人脸解锁手机、物体（动、植物）的识别与检索等。

3.自然语言处理

自然语言处理是指使人工智能应用能够利用日常使用的语言和人类通信, 能够看懂文本信息的具体含义，能够听懂人们对话中包含的信息，做到与人的无障碍交流。

自然语言强调的是语义的理解，广泛应用于机器翻译，这也是语音识别中的一个重要环节。

4.语音识别与合成

语音识别与合成使我们可以和计算机进行口语化的沟通，包含两方面的内容：

语音识别是和自然语言处理相结合的一门技术，强调计算机读懂我们话语 的内容；

语音合成技术则使计算机能够将输出的信息用语音形式进行表达。

如图所示，女士用英文表达的问候语经过电脑语音识别与合成以后，转换为中文的问候语传输给对方。

5.机器人

将上述的相关技术与传感器、控制器及其他硬件巧妙结合，形成了新一代的机器人。

它们不仅仅局限于移动、检测信号，还可以和人类相互协作，一起探求未知的领域，成为人类真正意义上的好帮手。

议一议

你所认识的人工智能是什么样子的？

三、理解人工智能的概念

人工智能的概念众说纷纭，对于大众而言，易于接受的观点是：“人工智能是根据对环境的感知，做出合理的行动，并获得收益的计算机程序。”

这里强调 工智能可以感知，同时可以主动反应，反应的结果存在着多样性和不确定性。

通常来讲，一个完整的人工智能应用包含的内容如图所示。

人工智能 的主要应用包括机器翻译、智能搜索引擎、智能助理、机器视觉、自动驾驶、 智能机器人等。

1950年，人工智能的奠基人阿兰•图灵(Alan Turing)提出了著名的图灵测试，其主要内容是测试员与密室中的一个人和一台机器对话， 如果不能区分两个实体谁是人，谁是机器，表明机器通过测试。

它是过去数十年间检验机器智能的重要标准。

人工智能的三次浪潮

第一次(1956—1974年)：20世纪50年代的达特茅斯会议确立了人 工智能这一术语，人们陆续发明了第一款感知神经网络的软件和聊天软 件，并用机器证明数学定理。

第二次(1976—2006年)：专家系统和人工神经网络的兴起。专家系统被应用于解决实际问题，出现了语音识别等。

第三次(2006年至今)：基于深度学习和大数据引领的人工智能。基 于大数据和强大计算能力的机器学习算法已经在计算机视觉、语音识别、 自然语言处理等一系列领域中取得了一些成功。

课堂练习

下列哪些内容应用了人工智能技术?

(1)带语音提示的全自动洗衣机；

(2)校园人脸识别签到系统；

(3) 能够做不同饭菜的智能电饭煲;

(4)扫描表情判定情绪；

了解本节课的问题

通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。

学生小组间讨论，共同完成任务。

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学生小组间讨论，共同完成任务。

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学生小组间讨论，共同完成任务。

通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。

学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。

带着问题可更好的去解决问题

通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务

锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。

通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务

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通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务

锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。

通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务

培养学生独立完成练习的能力。

课堂小结

总结本节课所学内容

学生回答

梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力

板书设计

一、人工智能面面观

1.来自虚拟世界的思考

2.了解智能手机

3.人工智能典型应用

二、探索人工智能技术

1.机器学习与大数据

2.机器视觉

3.自然语言处理

4.语音识别与合成

5.机器人

三、理解人工智能的概念