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第5章 人工智能及应用
浙教版信息技术（高中）
必修1 数据与计算
5.1 人工智能的产生与发展
从机械臂研磨咖啡豆的香气弥漫街头，到无人机穿越城市天际精准投递餐盒；从手术室内的麻醉 AI 助手实时生成诊疗方案，到田间地头的无人配送车穿梭于阡陌之间；从AlphaGo冲破人脑算力极限，到DeepSeek重塑全球AI生态 —— 人工智能正以场景化创新重构着中国人的日常图景。
2025 年《政府工作报告》提出的 "人工智能 +" 行动，推动着这项技术从实验室加速渗透至实体经济毛细血管，催生出 "智能网联汽车 + 城市交通大脑"" 大模型 + 司法审判 ""数字医生 + 智慧养老" 等跨界融合新范式。
当快递进村 "当日达" 覆盖全国三分之一县域，当自动驾驶网约车在嘉定街头完成第 100 万公里路测，人们逐渐意识到，这场由算法驱动的变革不再停留于概念演示，而是演变为重塑生产关系和生活方式的基础设施革命。
课堂导入
课堂导入
·人工智能（Artificial Intelligence,简称AI)是指以机器（计算机）为载体，模仿、延伸和拓展人类智能，其与人类或其他动物所呈现的生物智能有着重要区别。
·人工智能是一门多学科广泛交叉的前沿科学。
·在长期的研究过程中，通过从不同方面来实现人类智能，形成了人工智能的三种主要方法，即符号主义、联结主义和行为主义。
5.1.1 人工智能的概念
人工智能学科结构
符号主义：
·认为学习或者其他的智能特征原则上均可被符号精确地描述，从而被机器仿真。
·在符号主义人工智能中，智能源于对符号的精确表示与逻辑推理。
·在这种方法中，每个符号反映了其在客观世界中的语义，IsCar(A)表示A这个符号为“小车”或者“不为小车”。
·但是，人类某些语义并不能被精确描述，如“仁义”“微笑”等语义就很难直接用符号来描述。
5.1.1 人工智能的概念
西蒙和纽厄尔提出了
“物理符号系统假说”（PSSH）
符号主义：
请举出若干个难以通过文字符号或逻辑来编码表达的人类知识的例子？
举个例子
——骑自行车、游泳的平衡感
——老中医诊脉
——品酒师品酒
——悲伤的生理-心理复合状态，如：心如刀绞
——职场中的察言观色
——亲密关系的微妙边界
——诗歌中的不可译性，如：“沧海月明珠有泪”
——即兴演奏，如：《Stairway to Heaven》的吉他 solo
——电车难题中「为何多数人选择牺牲1人救5人，但拒绝亲手推下胖子？」
行为主义：
·从“交互—反馈”角度来刻画智能行为，认为智能体可以在与环境的交互中不断学习。从而提升自己的智能水平。
·强化学习属于行为主义学派，其灵感来源于心理学中的行为主义。
·智能体(Agent)以“试错”的方式进行学习，通过与环境进行交互获得的奖赏(反馈)来指导，目标是使智能体获得最大的奖赏。
5.1.1 人工智能的概念
行为主义在人工智能中的创新应用：
1.强化学习（Reinforcement Learning）：
AlphaGo Zero：通过自我对弈强化学习，超越人类棋手。
机器人控制：DeepMind 的机械臂通过强化学习完成复杂操作。
2.行为树（Behavior Tree）：
游戏 AI 设计（如《塞尔达传说》、AlphaGo、星际争霸 AI 等的行为逻辑 ）。
5.1.1 人工智能的概念
联结主义：
·通过模仿人类大脑中神经元之间的复杂交互来进行认知推理。联结主义打通了人工智能的底层逻辑。
·深度学习就是这种学习方法的典型代表。
·CNN（卷积神经网络）是联结主义在图像处理领域的典型实现。
联结主义的核心特征：
·分布式并行处理；数据驱动学习（无需人工编码规则）；层次化特征提取。
5.1.1 人工智能的概念
5.1.1 人工智能的概念
请列举以机器为载体所实现的人工智能与人类智能的不同之处。
人是上了发条的机械，是永恒运动活生生的样本——拉美特利（机械唯物主义隐喻）。
从借助电脑使记忆的外部储存成为可能的那一刻开始，人类便可以打破达尔文的自然淘汰学说。
——机器智能再强大，也只是在模仿智能的现象，而人类智能的本质是存在者对其自身有限性的反抗。
辩论题
1、从计算到智能测试
图灵机模型
5.1.2 人工智能的发展历程
5.1.2 人工智能的发展历程
图灵在1950年发表的论文《计算机器与智能》中提出的一种评估人工智能系统智能程度的测试方法，旨在探讨 “机器可以思考吗” 这一问题。
测试的具体内容和流程
·参与者：包含三个，分别是测试者（人类）、被测试的机器、另一个被测试者（人类）。
·测试过程：
隔离：测试者被隔离，不能直接看到被测试的机器和另一个人类，通常是通过计算机终端或书面形式进行交流。
自由对话：测试者可以提出任何问题，机器和人类分别进行回答。其中，机器的目标是欺骗测试者，使其无法准确区分自己和人类；而另一个人类的目标是协助测试者判断哪一方是机器 。
判断标准：如果机器能够以一种让测试者无法准确判断其是否为机器的方式回答问题，那么它就通过了图灵测试。图灵提出的具体判断标准是，若超过 30% 的测试者误以为在和自己说话的是人类而非计算机，那就算作机器通过测试。
图灵测试是什么？
请指出通过图灵测试来测试机器是否有“智能”的不足之处
开放题
1、对智能的假设预先设定为人类智能
2、测试内容局限于语言
3、评测只凭结果，没有考量过程
总结：
机器有没有通过图灵测试并不重要，重要的是人类制造的机器能否更好地帮助人类生活和工作。
一、第一次浪潮（1956—1974 年）
起源与发展：1956 年达特茅斯会议正式提出 “人工智能” 概念，符号主义主导研究，诞生了逻辑理论家（LT）、通用问题求解器（GPS）等程序，学者乐观认为 “机器智能” 不久将超越人类。
低谷原因：受限于计算能力、算法理论（如感知机模型局限性被证明），研究难以突破，资金与关注减少，进入 “第一次人工智能寒冬”。
二、第二次浪潮（1980—1990 年代末）
技术突破：专家系统兴起（如医疗诊断系统 MYCIN），联结主义推动神经网络研究（如反向传播算法改进），日本 “第五代计算机计划” 等国家项目助力。
再次低谷：专家系统依赖人工知识编码，难以应对复杂场景；神经网络受限于数据量和算力，发展遇阻，引发 “第二次人工智能寒冬”。
三、第三次浪潮（2010 年代至今）
核心驱动：深度学习崛起（如 CNN、RNN、Transformer），结合大数据、GPU 算力提升，在图像识别、自然语言处理等领域突破（如 AlphaGo、GPT 系列）。
广泛应用：AI 渗透自动驾驶、医疗、金融等场景，产业生态繁荣，成为全球科技竞争焦点，至今仍处于浪潮发展期。
5.1.2 人工智能的发展历程
东汉马融在《围棋赋》中说：“三尺之局兮，为战斗场。”可见围棋是一个模拟战场决策的博弈竞智。AlphaGo击败了围棋世界冠军，请同学们讨论：是否可以将AlphaGo的算法直接应用于现实世界中复杂的战场博弈？
问题与讨论
核心：AI应用于封闭式环境和开放性环境的效果差异（规则、信息等）
1、历史上人工智能经历了几次浪潮？( )
A、3次
B、2次
C、1次
D、4次
A
练 习：
2.关于人类智能和人工智能，下列说法不正确的是 （ ）
A.人工智能是用机器模拟人类智能
B.人类智能是指人类所具有的智力和行为能力
C.人工智能三大学派是符号主义、经验主义和行为主义
D.人类智能主要体现为感知能力、记忆与思维能力、归纳于演绎能力、
学习能力以及行为能力
B
3.人工智能的目的是让机器能够（ ），以实现某些脑力劳动的机械化。
A.具有智能
B.和人一样工作
C.完全代替人的大脑
D.模拟、延伸和扩展人的智能
D
4.下列关于人工智能的叙述不正确的是（ ）
A.人工智能技术它与其他科学技术相结合极大地提高了应用技术的智能化水平。
B.人工智能是科学技术发展的趋势。
C.因为人工智能的系统研究是从上世纪五十年代才开始的，非常新，所以十分重要。
D.人工智能有力地促进了社会的发展。
C
5.尽管人工智能学术界出现“百家争鸣”的局面，但是，当前国际人工智能的主流派仍属于 （ ），尤其是以深度学习为代表的技术路径。
A.联结主义

B.符号主义
C.行为主义

D.经验主义
A
6.下列哪个不是人工智能的研究领域 （ ）
A.机器证明
B.模式识别
C.人工生命
D.编译原理
D
属于符号主义的核心领域，研究用算法自动推导数学定理（如吴文俊的几何定理证明）。
是AI经典方向，涵盖图像分类、语音识别等，依赖统计学习和神经网络技术。
研究通过计算模型模拟生命系统的自组织行为（如细胞自动机），与AI在复杂系统领域交叉。
属计算机科学基础，研究将高级语言代码转换为机器码的技术，与AI无直接关联（除非涉及AI辅助编程，但本身不属AI范畴）。
7. AI是（ ）的英文缩写。
A.Artifical Idiot
B.Artifical Intelligence
B

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