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5.2探秘人工智能【教学目标】了解人工智能技术的相关概念与应用领域。了解人工智能技术的发展的新趋势。认识人工智能在信息社会中的重要作用。【教学重点】了解人工智能的应用领域与发展趋【教学难点】了解人工智能相关算法。【教学过程】一、认识人工智能探问最强大脑回顾人类智能与人工智能的几次对战，可以感受到人工智能技术的飞速发展。请搜索相关信息，并完善下表。时间机器对战实录1996深蓝（DeepBlue）战胜国际象棋世界冠军加里•卡斯帕罗夫（GarryKasparov）2011沃森（IBMWaston）在综艺节目《危险边缘》中战胜了最高奖金得主和连胜纪录保持者2016阿尔法围棋（AlphaGo）战胜世界围棋冠军李世石2017准星数学高考机器人（AI-MATHS）在单独的考场进行高考数学考试，考场内服务器切断外部网络连接，在公证机构和媒体的“监考”之下，仅凭自身的人工智能程序解题，通过打印机输出答案。高考机器人将在两个小时的考试时间内，同时作答多份试卷。2017Aidam智能教育机器人通过现场直播的方式与6名高考状元同台PK，分别解答2017年高考数学试题，完成包括客观题和主观题在内的整张试卷，并按照评分标准得出最终成绩。2018状元（Champion）AI机器人挑战高考作文，并击败了数位作家。总结：在深蓝系列计算机中，存放了包括卡期帕罗夫的棋谱在内的近百年的棋谱记录，它的“智能”主要体现在对海量的实战棋谱的启发式搜索上。1、启发式搜索搜索：根据问题的实际，不断寻找可利用的知识，构造一条推理路线解决问题，这个过程就是搜索。盲目搜索：按预定的控制策略进行搜索，而不考虑问题本身特性的搜索，称为盲目搜索。这种搜索一般适用于求解比较简单的问题。启发式搜索：它在搜索过程中加入估价函数等启发信息，不断自动调整搜索方向，加速求解进程。例：八数码问题，在一个3*3的方棋盘上放上1，2，3，4，5，6，7，8八个数，每个数码占一格，且有一个空格，这些数码可以在棋盘上由初始局面向目标局面移动，其移动规则是：与空格相邻的数码方格可以移入空格。下发八数码软件，让学生体验。总结：八数码问题，寻找从初始局面到目标局面移动方案的过程就是一次搜索，控制策略不同，搜索到的解决方案移动的步数也各不相同。路径规划也是启发式搜索的一种典型应用，如卫星定位、无人驾驶汽车等。练习：请设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。迷宫图：我的启发式搜索方案：从起点出发记录走1步能到的点、走2步能走的点、走3步能走的点……从出口出发记录走1步能到的点、走2步能到的点、走3步能到的点……当从起点出发的点集和从出口回退的点集有交集时，可行路径就找到了。合理即可。2、体验人工智能1）人工智能：利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境，获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。分类：弱人工智能和强人工智能弱人工智能：实现特定功能的专用智能设备，不能真正实现推理和解决问题。强人工智能：真正能思考、有知觉、有自我意识的人类级别的智能机器。2）人工智能的应用：人工智能技术在生活中广泛应用，如自动驾驶、车牌识别及刷脸支付等，己快速地介入我们的衣食住行，刷新我们的生活，人工智能到底有哪些应用呢？①人工智能应用的体现形式功能人工智能体现形式儿童及病人陪伴健康伴侣机器人、聊天机器人、家政机器人、智能家居搬家公司重体力劳动搬家机器人、物流机器人环境测试水下机器人、特种极限机器人、矿业机器人虚拟现实、增强现实、混合现实VR一体机自动驾驶自动驾驶汽车工业制作焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人无人机救援无人直升机、无人飞艇智能终端智能手机、智能手表、智能手环②语音识别技术：工作原理：首先在计算机中存放所有字词的读音，建立一个样本数据库，然后通过话筒将用户说话的声音输入计算机；计算机将输入的声音和数据库中的所有声音样本逐一进行对照，找出最接近的声音样本，最终确定输入的声音是哪些字或词。我们平时使用的拼音输入法，遇到同音字时，需要人工选择，而语音录入，可以根据上下文语义进行自主判断，自动选择。所以录入的速度非常快，但也有一定的错误。③人工智能应用主要有：模式识别:专门研究如何使机器具有感知能力。如：手写识别，语音识别,指纹识别、面像识别、签名识别、光学字符识别等机器翻译:在线翻译金山译霸机器搏弈:五子棋中国象棋、国际象棋专家系统：疾病诊断专家系统植物专家系统机器人：机器人服务员、导盲机器人智能代理如：信息服务、电子商务、软件中的人性化“帮助”二、揭秘人工智能算法1、初探关键算法人机对战中，那些具有“智慧”的机器人能战胜人类，是因为它们的“脑”中存储了大量的优秀算法。它们到底存储了哪些算法呢？“阿尔法围棋”的核心系统属于基于神经网络的深度学习,即模拟人脑神经网络,通过大量数据分析学习了三千万盘职业棋手的棋谱,再通过增强学习的方法自我博奕,寻找比基础棋谱更多的打点来击败对手。1）机器学习机器学习是当前人工智能的核心技术之一，目的是使计算机能模拟或实现人类的学习行为，获取新的知识或技能，重新组织己有的知识结构，从而不断完善自身的性能。实例：飞机躲避导弹的小游戏（教师下发给学生）飞机被导弹击中飞机可躲避导弹人工智能、机器学习、深度学习之间的关系可表示为：2）神经网络它是目前人工智能领域的研究热门之一，是一种模拟动物神经网络行为特征，进行并行信息处理的算法模型。神经网络是目前应用最广泛的的算法，它是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，其结构可表示为：2、探寻智能算法1）神经元芯片：上网搜索目前研发成功的神经元芯片，并填写下表：公司名称神经元芯片的名称特点英特尔Loihi整个芯片上共有超过13万个神经元和1.3亿个突触连接，能够根据环境变化即时编程，进行“自学习”IBMTrueNorth可以实时模拟大脑处理信息的过程纳沛斯半导体公司NM500训练和学习神经元芯片2）智能传感器智能传感器是具有信息处理功能的传感器。未来高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化将是智能传感器的发展趋势。课外作业：你们觉得未来100年，人工智能会到达什么程度呢？发挥你的想象力，畅想100年后的一天？（人工智能将影响我们身边的工作、生活和娱乐等）