资源简介

(共24张PPT)
5.2
探秘人工智能
第5单元
数据分析与人工智能
学
习
目
标
2.了解人工智能技术发展的新趋势。
1.了解人工智能技术的相关概念与应用领域。
3.认识了解人工智能在信息社会中的重要作用。
人工智能技术的相关概念与应用领域。（重点）
人工智能技术发展的新趋势（难点）
任务一
认识人工智能
活动一
探问最强大脑
请大家打开“围棋.exe”，小试身手吧，体验人工智能技术在我们生活中的应用。
人工智能作为国际竞争的新焦点，是引领未来的战略性技术，世界主要发达国家把人工智能作为提升国家竞争力，维护国家安全的重大战略。谁能引领人工智能，谁就掌控了人类的未来！
回顾人类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，请搜集相关信息，并完善课本P127表5.2.1。
时间
机器
对战实录
1996
深蓝（Deep
Blue）
战胜国际象棋世界冠军加里
?
卡斯帕罗夫（Garry
Kasparov）
2011
沃森（IBM
Waston）
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）
2017
准星数学高考机器人
（AI-MATHS）
2017
Aidam智能教育机器人
2018
状元（Champion）AI机器人
战胜世界围棋冠军李世石
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。
定义：
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。
分类：
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。这种搜索一般适用于求解比较简单的问题。
启发式搜索：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。
启发式搜索
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。
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。
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。
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。
弱人工智能一般指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。强人工智能是指真正能思考、有知觉、有自我意识的人类级别的智能机器。
人工智能
自动驾驶、车牌识别及刷脸支付等，都是人工智能技术在生活中不同的应用。
人工智能
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
虚拟现实、增强现实、混合现实
自动驾驶
工业制作
无人机救援
智能终端
很多人工智能技术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？同学交流，完成课本P129的表5.2.2
人工智能
水下机器人、特种极限机器人、矿业机器人
VR一体机
自动驾驶汽车
焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人
无人直升机、无人飞艇
智能手机、智能手表、智能手环
任务二
揭秘人工智能算法
活动一
初探关键算法
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。“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。
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。
plane.exe
机器学习
打开教科书配套资源“plane.exe”,体验智能飞机躲避导弹的过程，近距离地观察机器学习。
机器学习
人工智能、机器学习、深度学习之间的关系：
神经网络是目前人工智能领域的研究热点之一，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。
人工神经网络无须事先确定反映输入、输出之间映射关系的数学方程，它通过自身的训练，学习某种规则，最终在给定输入时得到最接近期望输出的结果。
BP(back
propagation)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，结构如下图所示。
神经网络
神经网络
神经网络的算法由信息的正向传递与误差的反向传播两部分组成，它们由可修正的权值互连。在正向传播过程中，输入信息从输入层经隐藏层逐层计算传向输出层，当前层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果输出层没有得到期望的输出，则计算输出层的误差变化值，然后转向反向传播，通过网络将误差信号沿原来的连接通路反传回来，修改各层神经元的权值直至达到期望目标。
人工智能领域的关键技术
结合信息感知、信息表示与形成、智能推理、智能决策、智能执行与信息输出的一般过程，人工智能领域的关键技术目前主要包括机器学习、知识图谱、自然语言处理、计算机视觉、人机交互、生物特征识别、虚拟现实与增强现实等。
神经元芯片
人工智能的核心是算法，基础是数据，本质是计算。
目前通用型处理器的存储和运算处理分离，因此需要大量读写运行操作的深度神经网络，在此过程中不可避免地会受到传输数据带宽的制约，从而效率低下。
2016年中国科学院计算技术研究所发布了寒武纪神经元芯片，用硬件直接“绘制”大脑的结构。它采用专门的硬件神经元，并将几百万个神经元连接在一起，使每个神经元都能通过位数众多的路径向其他的神经元发送信息。实验表明，该芯片的速度是普通中央处理器(
CPU)1000倍。
请同学们上网搜索目前研发成功的神经元芯片，并填写P132的表5.2.3
公司名称
神经元芯片的名称
特点
英特尔
Loihi
神经元芯片
电视剧《无主之城》就是一个和人工智能有关的网络剧，合适的实间可以体验一下人工智能对现实生活的深刻影响。品味人工智能技术的两面性。
智能传感器是具有信息处理功能的传感器。它带有微处理机，具备采集、处理、交换信息等功能，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。
智能传感器属于人工智能的神经末梢，用于感知外界环境，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。
智能传感器
拓展知识
2017年7月20日，《国务院关于印发〈新一代人工智能发展规划〉的通知》(国发[2017)35号)中明确了新一代人工智能的基础理论体系。（P134）
1.大数据智能理论。
2.跨媒体感知计算理论。
3.混合增强智能理论。
4.群体智能理论。
5.自主协同控制与优化决策理论。
6.高级机器学习理论。
7.类脑智能计算理论。
8.量子智能计算理论。

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