资源简介

(共48张PPT)
1.3 人工智能的三驾马车
电子工业出版社 第五册
教学目标
1、信息意识：认识和理解信息技术和人工智能，了解数据、算法和算力在现代社会中的重要性和应用范围。
2、计算思维：具备分析和解决问题的能力，通过信息技术和人工智能的学习，提高逻辑思维和创新能力。
3、数字化学习与创新：掌握信息技术和人工智能的基本概念和原理，培养利用数字工具进行学习和创新的能力。
4、信息社会责任：增进对信息安全、隐私保护和伦理道德等问题的关注，并积极参与构建一个负责任的信息社会。
情境描述
“绝艺”是由腾讯 AILab(腾讯人工智能实验室)团队自主研发的围棋 AI。这个颇具美感的中国风名字，出自唐代诗人杜牧给当时的围棋国手王逢的送别诗“绝艺如君天下少，闲人似我世间无”,杜牧用“绝艺”这个词赞赏王逢棋艺精湛，无人可及。“绝艺”的诞生初衷是帮助人类更好地认识围棋，通过科技创新让围棋这项运动焕发新的生命力，同时也让人工智能与人类棋手一起在围棋领域探索和成长，共同推动中国围棋事业的发展。
情境描述
活动1
体验与 AI 下围棋
新知讲解
1．打开“绝艺”平台，体验与AI下围棋的过程，感受与 AI下围棋的乐趣。
体验完后，结合助力知识，思考并和同学讨论以下问题。
新知讲解
2、思考以下问题：
问题 回答
1、AI是如何学习下围棋的
2、在你落子后，它是如何判断自已应该怎么做的？
3、它的反应快吗
4、它背后的支撑技术是什么
AI在下棋过程中结合搜索算法、评估函数、神经网络和强化学习等技术。
搜索算法的指导下，结合评估函数、神经网络或强化学习等技术，来判断应该如何落子。
AI的反应速度通常是根据其设计和训练的目标来平衡的。
AI技术是广泛而复杂的领域，还涉及到众多其他技术和方法。随着科技的不断进步，AI技术也在不断演进和创新。
助力知识
3、自从人工智能的概念诞生以来，围棋就被誉为人工智能难以攀登的高峰。围棋的棋盘上有横竖各 19 条直线，将棋盘分成 361 个交叉点，每个点有 3种状态。
助力知识
4.“绝艺”模仿了人类大脑下棋的思考方式，研发人员为“绝艺”输入大量的人类棋谱，然后根据当前策略判断出对手可能落子的区域，在可能落子的区域进行大量的计算，选出让自己胜率最高的走法。
助力知识
5、“绝艺”本质上和人类棋手的做法一样，但区别在于，“绝艺”算力强大，能在极短的时间内做出最优的判断，并且它能够和自己对弈，发现并尝试更多的策略。
助力知识
6、通过分析可以看出，“绝艺”的胜利，实质上是人工智能的胜利。人工智能的发展有三大法宝: 数据、算法和算力。
活动2
人工智能的燃料一数据
新知讲解
1．“绝艺”输入大量的人类棋谱数据。数据资源是机器学习训练的基本素材，通过对数据的学习，智能机器能不断积累经验、优化决策参数，逐渐变得更贴近人类智能。
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新知讲解
2．随着移动互联网、物联网的发展，如今的数据呈现大爆炸式的增长，这恰恰为人工智能的深度学习等技术提供了完美的训练素材，海量的大数据通过最新的深度学习技术为人工智能的发展与应用带来了难以估量的价值。
思考讨论
大数据在不同领域中的应用：
应用领域 实例展示
零售行业 零售商可以利用大数据分析购物者的购买历史、偏好和行为模式，以更好地了解客户需求，并做出更准确的市场预测
医疗保健 医疗行业可以利用大数据分析患者的电子病历、生命体征数据和遗传信息，以提供个性化的诊断和治疗方案
物流与运输 物流和运输行业可以利用大数据分析车辆的位置、交通状况和货物流动情况，以优化路线规划、车队调度和货物追踪
媒体与娱乐 媒体和娱乐行业可以利用大数据分析用户的观看偏好、购买历史和社交媒体互动，以提供个性化的内容推荐和广告定向
助力知识
3、人工智能发展所取得的大部分成就都和大数据密切相关。通过数据采集、处理、分析，从各行各业的海量数据中获得有价值的信息，为更高级的算法提供素材，机器训练有了足够多的样本才能训练出足够准确的智能应用。
助力知识
4、这些智能应用服务于城市，就叫“智慧城市”: 服务于交通.就叫“智慧交通”;服务于家庭，就叫“智能家居”: 服务于医疗，就叫“智能医疗”: 服务于生活，就叫“智慧生活”......于是，智慧社会产生了。智慧社会真正得以有序、有效运行，中间必须依托一个“桥梁”与工具，那就是人工智能。而数据是人工智能的基石,它为人工智能的学习奠定了基础。
活动3
人工智能的引擎一算法
新知讲解
1．“绝艺”通过围棋大师的无数经典棋局学习棋手们如何下棋，然后判断出对手可能落子的区域，通过计算选出让自己胜率最高的走法，其中的核心就是机器学习,机器学习与深度学习和人工智能的关系。
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新知讲解
2．机器学习是一种实现人工智能的方法。机器学习最基本的做法是使用算法来解析数据、从中学习，然后对真实世界中的事件做出决策和预测。机器学习是用大量的数据来“训练”的，通过各种算法从数据中学习如何完成任务。
新知讲解
3．人们在算法中输入大量数据，机器学习可以学习或发现其中的模式，然后将这些模式应用于它遇到的所有新问题。深度学习是目前最热门的机器学习方法，目前，深度学习在计算机视觉、自然语言处理领域的应用远超传统的机器学习方法。
新知讲解
4、人工智能发展示意图
新知讲解
5、深度学习和传统机器学习最重要的区别是前者的性能随着数据量的增加而增强。如果数据很少，深度学习算法性能并不好，这是因为深度学习算法需要通过大量数据才能很好地理解其中蕴含的模式，在这种情况下传统机器学习占据上风。
新知讲解
6、“绝艺”的出现让我们看到了深度学习和机器学习的强大能力。随着 AI 算法的发展，机器现在已经可以识别面孔、驾驶汽车等，人工智能算法作为人工智能技术的核心，推动着人工智能技术在更广阔领域中的应用。
新知讲解
7．人工智能在60多年的发展过程中，经历了三次大起大落，回顾人工智能发展的三次浪潮，可以发现：每一次浪潮的发展都始于算法的突破。当前ChatGPT爆火，人工智能取得了前所未有的成功，这主要得益于深度学习算法的突破。
新知讲解
8、深度学习算法自2006年被提出后，通过快速发展解决了前两次人工智能浪潮中难以解决的问题。2016年，AlphaGo以4:1的战绩击败围棋职业九段选手李世石，标志着人工智能发展的重要里程碑。
新知讲解
9．而算法的突破，离不开算力和数据量的提升。算法的训练过程需要进行大量的矩阵运算，这就需要大量的算力和数据进行支持，只有在算力充足、数据量足够大且具有多样性的情况下，模型才能更好地学习各种特征和模式。这也侧面验证了人工智能的发展是一个综合性的工程，只有算力、算法和数据同时提升，才能推动人工智能技术的发展。
活动4
人工智能的加速器一算力
新知讲解
1．算力，顾名思义就是设备的计算能力。对于人类棋手而言，下围棋时的算力非常重要，对于人工智能“绝艺”而言也不例外，它之所以能够战胜人类棋手，离不开它背后的超级算力。
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新知讲解
2．“绝艺”通过算力处理大量的相关数据，并不断学习与成长，最终获得技能，战胜人类棋手。数据、算法和算力被视为推动人工智能发展的三大要素，其中算力更是被形容为支撑人工智能走向应用的“加速器”。
新知讲解
3、芯片是算力的核心。从技术架构来看，AI 芯片可以分为四大类:：
AI芯片 特点
通用型芯片(GPU） 通用性、性能高、功耗高
半定制化芯片(FPGA） 特点是可编程、功耗和通用性一般
全定制化芯片(ASIC） 不能扩展、性能稳定、功耗可控。
类脑芯片 功耗低、响应速度快
新知讲解
4．当前阶段，GPU 加 CPU 仍然是 AI芯片的主流，但随着机器视觉、语音识别、深度学习的算法在 FPGA 及 ASIC 芯片上的不断优化，从而与 GPU 达成长期共存的局面。从长远看，人工智能类脑神经芯片是 AI芯片的发展路径和方向。
思考讨论
5、列举目前有代表性的国产AI芯片及其性能：
AI芯片 性能
Cambricon MLU100 该芯片拥有高达每秒数万亿次计算能力，适用于深度学习推理任务。它还具备低功耗和高能效的特点。
Horizon Matrix 该芯片支持多个摄像头输入和实时图像处理，并且能够提供高性能的视觉识别和分析能力，以满足自动驾驶和智能交通等领域的需求。
Cambrian MLU220P 它具备高性能低功耗的特点，可用于深度学习推理任务，并支持神经网络模型的加速和优化。
Alibaba Hanguang 800 能够提供高效的计算性能。据报道，Hanguang 800 在某些AI任务上的性能相当于传统GPU的数十倍。
新知讲解
6、数据、算法、算力是人工智能核心三要素，它们相互影响，相互支撑，融合发展，相辅相成。数据是人工智能发展的基础保障，算法是人工智能这台机器的引擎，算力是人工智能发展的技术保障，人类社会正从信息化阶段进入智能化阶段。
活动5
拓展延伸
拓展延伸
1、列举人工智能最新产品和用途：
产品 用途
语音助手 利用自然语言处理和语音识别技术，使用户能够通过语音与设备进行交互，执行任务如提供信息、控制智能家居设备等。
智能监控系统 智能监控系统如人脸识别、行为分析和异常检测等技术的应用，帮助加强安全防护和监管。
自动驾驶汽车 自动驾驶技术结合了计算机视觉、传感器和深度学习等人工智能技术，使汽车能够实现自主导航和智能决策。
人脸识别支付 利用人脸识别技术，用户可以通过面部识别完成支付过程，提高支付的便捷性和安全性。
项目实施
1、目前，很多厂商都推出了“语音助手”应用，请你与某个“语音助手”交流，体会人工智能在自然语言处理领域的应用，并将你的感受记录在下面。
感受
1、便捷性：许多人认为与语音助手交流非常便捷，可以通过口头指令快速完成任务，无需使用键盘或触摸屏
2、个性化体验：语音助手能够根据个人喜好和习惯提供个性化服务。例如，它们可以记住用户的偏好
3、错误理解和限制：有时候语音助手可能会错误地理解或执行指令，导致用户的不满或困惑
项目实施
2、请 4~6 位同学以小组为单位，查阅资料，分析“语音助手”与大数据、算法与算力之间的关系。
关系
数据 语音助手的性能和效果很大程度上依赖于使用的数据。语音助手需要大量的训练数据来学习语音识别、自然语言处理和对话理解等任务
算法 语音助手使用各种人工智能技术和算法来进行语音识别、语义理解、对话生成等任务
算力 语音助手通常需要大量的计算资源来进行复杂的计算和推理。高性能的硬件加速器和云计算平台可以提供所需的算力支持。
巩固练习
1.人工智能的三要素分别是：
数据、算法、算力
巩固练习
2.算力，顾名思义就是设备的：
处理和执行复杂计算任务的能力
巩固练习
3.AI芯片可以分为四大类,分别是：
①、CPU（中央处理器）
②、GPU（图形处理器）
③、FPGA（现场可编程门阵列）
④、ASIC（专用集成电路）
巩固练习
4.请你结合平时的生活体验，列举一种人工智能的应用，查阅资料，了解数据、算法、算力对该应用的支撑作用
例如：
1、人脸识别
支撑：
1、数据：数据是人脸识别的基础。大规模的人脸图像数据集对于训练和优化人脸识别算法至关重要。
2、算法：优秀的算法设计可以提高人脸识别的准确性、速度性和鲁棒性。
3、人脸识别需要进行大量的计算和复杂的模式匹配。
项目总结
与评价
1、请同学们对照本单元思维导图进行总结，看看自己已完全掌握哪些知识，还有哪些知识未掌握。
单元综合
评价
2、以小组为单位，对本单元的学习情况与项目完成情况进行综合评价，并在下表中的相应位置打“√”
评价内容 评分
优 良 差
了解人工智能的发展历史，知道人工智能发展的几个阶段及其特征 √
能列举身边的人工智能应用场景 √
了解人工智能的应用领域 √
了解并分析人工智能技术对人们生活的意义与影响 √
认识人工智能的三驾马车-数据、算法、算力 √
小组成员分工合作，参与度高 √
分享交流时逻辑合理、语言流畅 √
课堂总结
学习信息技术和人工智能的三驾马车——数据、算法和算力，对于我们来说是一次非常宝贵的经历。通过课程学习，我们深入了解了它们在信息技术和人工智能中的重要性，并获得了相应的知识和技能，相信随着技术的不断进步，数据、算法和算力的重要性将会继续增强，我们也将不断学习和探索，跟上时代的步伐。
板书设计
人工智能的三驾马车
一、数据
二、算法
三、算力
课后作业
1、搜索了解人工智能数据应用？
2、搜索了解人工智能算法应用？
3、搜索了解人工智能算力应用？
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin中小学教育资源及组卷应用平台
信息技术 1.3 人工智能的三驾马车
课题 人工智能的三驾马车 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 九年级
教材分析 信息技术是一门知识性、技能性与创新性相结合的学科。现阶段，信息技术教育的理念已发生了质的飞跃，从单纯的技能训练上升为全面的信息素养的培养。教材以提高全体学生信息素养、养成学生自主学习意识和能力、培养学生数字化创新精神，从生活中发现问题、明确任务、确立目标、分析任务。在探究过程中逐步找到解决问题的方法。实用的小技巧，适时点拨关键操作。旨在帮助学生掌握信息时代生存与发展必需的基础知识和基础技能，养成信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的核心素养。
教学目标 1、信息意识：认识和理解信息技术和人工智能，了解数据、算法和算力在现代社会中的重要性和应用范围。2、计算思维：具备分析和解决问题的能力，通过信息技术和人工智能的学习，提高逻辑思维和创新能力。3、数字化学习与创新：掌握信息技术和人工智能的基本概念和原理，培养利用数字工具进行学习和创新的能力。4、信息社会责任：增进对信息安全、隐私保护和伦理道德等问题的关注，并积极参与构建一个负责任的信息社会。
重点 一、数据二、算法三、算力
难点 1、算法
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 “绝艺”是由腾讯 AILab(腾讯人工智能实验室)团队自主研发的围棋 AI。这个颇具美感的中国风名字，出自唐代诗人杜牧给当时的围棋国手王逢的送别诗“绝艺如君天下少，闲人似我世间无”,杜牧用“绝艺”这个词赞赏王逢棋艺精湛，无人可及。“绝艺”的诞生初衷是帮助人类更好地认识围棋，通过科技创新让围棋这项运动焕发新的生命力，同时也让人工智能与人类棋手一起在围棋领域探索和成长，共同推动中国围棋事业的发展。 观看视频了解生活中的人工智能数据、算法、算力 帮助学生理解人工智能数据、算法、算力的含义打开课堂
讲授新课 一、活动1：体验与 AI 下围棋1、打开“绝艺”平台，体验与 AI下围棋的过程，感受与 AI下围棋的乐趣。体验完后，结合助力知识，思考并和同学讨论以下问题2．思考以下问题。自从人工智能的概念诞生以来，围棋就被誉为人工智能难以攀登的高峰。围棋的棋盘上有横竖各 19 条直线，将棋盘分成 361 个交叉点，每个点有 3种状态。绝艺”模仿了人类大脑下棋的思考方式，研发人员为“绝艺”输入大量的人类棋谱，然后根据当前策略判断出对手可能落子的区域，在可能落子的区域进行大量的计算，选出让自己胜率最高的走法。“绝艺”本质上和人类棋手的做法一样，但区别在于，“绝艺”算力强大，能在极短的时间内做出最优的判断，并且它能够和自己对弈，发现并尝试更多的策略。通过分析可以看出，“绝艺”的胜利，实质上是人工智能的胜利。人工智能的发展有三大法宝: 数据、算法和算力。二、活动2 人工智能的燃料一数据1、“绝艺”输入大量的人类棋谱数据。数据资源是机器学习训练的基本素材，通过对数据的学习，智能机器能不断积累经验、优化决策参数，逐渐变得更贴近人类智能。2．随着移动互联网、物联网的发展，如今的数据呈现大爆炸式的增长，这恰恰为人工智能的深度学习等技术提供了完美的训练素材，海量的大数据通过最新的深度学习技术为人工智能的发展与应用带来了难以估量的价值大数据在不同领域中的应用。3 ．人工智能发展所取得的大部分成就都和大数据密切相关。通过数据采集、处理、分析，从各行各业的海量数据中获得有价值的信息，为更高级的算法提供素材，机器训练有了足够多的样本才能训练出足够准确的智能应用.4、这些智能应用服务于城市，就叫“智慧城市”: 服务于交通.就叫“智慧交通”;服务于家庭，就叫“智能家居”: 服务于医疗，就叫“智能医疗”: 服务于生活，就叫“智慧生活”......于是，智慧社会产生了。智慧社会真正得以有序、有效运行，中间必须依托一个“桥梁”与工具，那就是人工智能。而数据是人工智能的基石,它为人工智能的学习奠定了基础。活动3人工智能的引擎一算法“绝艺”通过围棋大师的无数经典棋局学习棋手们如何下棋，然后判断出对手可能落子的区域，通过计算选出让自己胜率最高的走法，其中的核心就是机器学习,机器学习与深度学习和人工智能的关系。机器学习是一种实现人工智能的方法。机器学习最基本的做法是使用算法来解析数据、从中学习，然后对真实世界中的事件做出决策和预测。机器学习是用大量的数据来“训练”的，通过各种算法从数据中学习如何完成任务人们在算法中输入大量数据，机器学习可以学习或发现其中的模式，然后将这些模式应用于它遇到的所有新问题。深度学习是目前最热门的机器学习方法，目前，深度学习在计算机视觉、自然语言处理领域的应用远超传统的机器学习方法人工智能发展示意图深度学习和传统机器学习最重要的区别是前者的性能随着数据量的增加而增强。如果数据很少，深度学习算法性能并不好，这是因为深度学习算法需要通过大量数据才能很好地理解其中蕴含的模式，在这种情况下传统机器学习占据上风“绝艺”的出现让我们看到了深度学习和机器学习的强大能力。随着 AI 算法的发展，机器现在已经可以识别面孔、驾驶汽车等，人工智能算法作为人工智能技术的核心，推动着人工智能技术在更广阔领域中的应用人工智能在60多年的发展过程中，经历了三次大起大落，回顾人工智能发展的三次浪潮，可以发现：每一次浪潮的发展都始于算法的突破。当前ChatGPT爆火，人工智能取得了前所未有的成功，这主要得益于深度学习算法的突破深度学习算法自2006年被提出后，通过快速发展解决了前两次人工智能浪潮中难以解决的问题。2016年，AlphaGo以4:1的战绩击败围棋职业九段选手李世石，标志着人工智能发展的重要里程碑而算法的突破，离不开算力和数据量的提升。算法的训练过程需要进行大量的矩阵运算，这就需要大量的算力和数据进行支持，只有在算力充足、数据量足够大且具有多样性的情况下，模型才能更好地学习各种特征和模式。这也侧面验证了人工智能的发展是一个综合性的工程，只有算力、算法和数据同时提升，才能推动人工智能技术的发展人工智能的加速器一算力算力，顾名思义就是设备的计算能力。对于人类棋手而言，下围棋时的算力非常重要，对于人工智能“绝艺”而言也不例外，它之所以能够战胜人类棋手，离不开它背后的超级算力“绝艺”通过算力处理大量的相关数据，并不断学习与成长，最终获得技能，战胜人类棋手。数据、算法和算力被视为推动人工智能发展的三大要素，其中算力更是被形容为支撑人工智能走向应用的“加速器”芯片是算力的核心。从技术架构来看，AI 芯片可以分为四大类:：当前阶段，GPU 加 CPU 仍然是 AI芯片的主流，但随着机器视觉、语音识别、深度学习的算法在 FPGA 及 ASIC 芯片上的不断优化，从而与 GPU 达成长期共存的局面。从长远看，人工智能类脑神经芯片是 AI芯片的发展路径和方向列举目前有代表性的国产AI芯片及其性能数据、算法、算力是人工智能核心三要素，它们相互影响，相互支撑，融合发展，相辅相成。数据是人工智能发展的基础保障，算法是人工智能这台机器的引擎，算力是人工智能发展的技术保障，人类社会正从信息化阶段进入智能化阶段三、活动5 拓展延伸1、列举人工智能最新产品和用途四、项目实施1、目前，很多厂商都推出了“语音助手”应用，请你与某个“语音助手”交流，体会人工智能在自然语言处理领域的应用，并将你的感受记录在下面。2、请 4~6 位同学以小组为单位，查阅资料，分析“语音助手”与大数据、算法与算力之间的关系五、巩固练习人工智能的三要素分别是。算力，顾名思义就是设备的。AI芯片可以分为四大类,分别是？请你结合平时的生活体验，列举一种人工智能的应用，查阅资料，了解数据、算法、算力对该应用的支撑作用 六、项目评价与总结1、请同学们对照本单元思维导图进行总结，看看自己已完全掌握哪些知识，还有哪些知识未掌握2、以小组为单位，对本单元的学习情况与项目完成情况进行综合评价，并在下表中的相应位置打“√” 学生通过使用绝艺平台体验下围棋，思考绝艺如何运行学生探讨数据对于绝艺平台有什么作用，了解数据的重要性学生课堂上积极思考，算法在绝艺中占据什么样的位置，以及人工智能是如何实现的。学生网上查阅有关于算力的介绍，并且思考算力对于绝艺的作用学生完成任务学生实践并总结实践的感受。学生根据巩固练习完成题目，加深对知识的理解学生根据提示自行检测学习效果 帮助学生更多地思考人工智能为什么能如此运用。通过学生之间的探讨，促进对于数据学习的积极性。培养学生深度学习和思考的能力，以及整体思考能力。培养学生信息检索能力，帮助学生主动思考算力的作用，养成主动思考的习惯通过任务的方式，帮助学生养成解决问题能力。培养学生语言组织能力以及对于信息的采集和总结能力帮助学生记忆课堂知识帮助学生检测课堂学习效果，同时回顾课堂知识。
布置作业 1、搜索了解人工智能数据应用？2、搜索了解人工智能算法应用？3、搜索了解人工智能算力应用？ 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 学习信息技术和人工智能的三驾马车——数据、算法和算力，对于我们来说是一次非常宝贵的经历。通过课程学习，我们深入了解了它们在信息技术和人工智能中的重要性，并获得了相应的知识和技能，相信随着技术的不断进步，数据、算法和算力的重要性将会继续增强，我们也将不断学习和探索，跟上时代的步伐。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、数据二、算法三、算力 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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