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信息技术（基础模块）
人工智能初步
任务1 初识人工智能
第8章
第8章 人工智能初步
目　录
Contents
8.1.1 了解人工智能的定义
8.1.2 了解人工智能工作原理
8.1.3 体验人工智能的应用
第8章 人工智能初步
│ 初识人工智能
人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大。比如：智能物联网、工业互联网、机器人、无人驾驶汽车、智能家居、智能安防、智能金融、智慧医疗、智能营销、智能教育和智能农业等。从目前人工智能的应用场景来看，当前人工智能仍以特定应用领域为主，或者多以辅助的角色来辅佐人类进行工作，而真正意义上的完全摆脱人类且能达到甚至超过人类的人工智能尚不能实现，但这些特定应用方面的人工智能已经极大方便了人类的生产生活，也必将进一步推动人工智能领域的发展。
第8章 人工智能初步
任务情景
小华在距离家 5 公里的公司上班。快要下班时，小华在百度地图上约了一辆百度Robotaxi无人驾驶汽车，同时又用手机远程打开家里的空调。小华坐上小汽车，哼着小曲听着歌，不知不觉到了家门口。门口摄像头通过识别，认出了主人，打开了房门。一进门，小华感到一身清凉，原来空调早已调好温度。家里智能家居系统感应到主人回家，给主人点了几首音乐，根据家里亮度打开并调节灯亮度，让厨房的电饭锅开始煮饭。
人工智能的发展让人类逐渐摆脱重复烦琐和低效的工作，人工智能的相关技术越来越多地应用在工业、农业、服务业等领域，正在改变甚至颠覆人们的日常生活。那么到底什么是人工智能？人工智能具体有哪些方面的应用？人工智能对人类社会未来的发展有哪些影响？下面将带着这些问题来了解人工智能。
第8章 人工智能初步
任务分析
小华约的无人驾驶汽车在北京部分地区开始布局，百度地图及Apollo官网上可以预约体验Robotaxi自动驾驶出租车，智能移动终端远程开空调等电气设备也早已运用，越来越多的人家里开始安装智能家居系统。人工智能在人们的生产生活中应用得越来越普遍，如智能移动终端里面的各种应用软件，包括同声传译、智能搜索、远程监控等。
通过学习和了解人工智能的起源和发展，了解人工智能的定义，进而了解人工智能的应用和发展趋势，为将来进一步学习和从事人工智能相关专业奠定基础。
第8章 人工智能初步
8.1.1 了解人工智能的定义
场景1描述了跳绳打卡的场景，场景2描述了百度地图导航应用场景，任务情景里小华坐上无人驾驶汽车，手机远程控制家电设备等场景，这些场景都是人工智能的应用场景。
那么随着科技的发展，怎么样的应用场景才是具备人工智能的，到底什么叫人工智能，怎么定义，人工智能的起源和发展又是怎样的？我们一起来学习一下。
第8章 人工智能初步
1．人工智能的发展史
人工智能的发展并不是一帆风顺的，也曾因计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考及与实际需求的差距过远而走入低谷。但是随着硬件和软件的发展，计算机的运算能力以指数级增长；网络技术蓬勃兴起，确保计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求更高的人工智能软件；价格的不断降低及网络技术的不断发展，使得许多原来无法完成的工作现在已经能够实现，现在的人工智能具备了更多现实应用的基础。
第8章 人工智能初步
第8章 人工智能初步
第8章 人工智能初步
2．人工智能定义
人工智能主要研究如何让机器像人一样能够感知、获取知识、储存知识、推理思考、学习、行动等，并最终创建拟人、类人或超越人的智能系统。人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。“人工”指人工制造，“智能”指自我学习和思考的能力。但机器要达到怎样的水平才算“智能”一直没有统一的标准，因此，人工智能自诞生之日起，其定义与内涵就一直存在争议。
一个较为普遍认同的定义：人工智能是通过智能机器模拟、延伸和增强人类改造自然和治理社会能力的科学与技术。我国《人工智能标准化白皮书（2018年）》中也给出了人工智能的定义：人工智能是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、技术和应用系统。
第8章 人工智能初步
人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，来模拟人的某些思维过程和智能行为。该领域的研究包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科，可以说几乎包含了自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴。人工智能技术本质上是以数学算法为核心，辅以计算机技术来模拟人的智能行为的技术。
第8章 人工智能初步
第8章 人工智能初步
围绕人工智能的各种定义可知，人工智能的核心思想在于构造智能的人工系统。人工智能是一项知识工程，利用机器模仿人类完成一系列的动作。根据是否能够实现理解、思考、推理、解决问题等高级行为，人工智能又可分为强人工智能和弱人工智能。
强人工智能指的是机器能像人类一样思考，有感知和自我意识，能够自发学习知识。强人工智能在哲学上存在着巨大的争论，不仅如此，在技术研究层面也面临着巨大的挑战。目前，强人工智能的发展有限，并且可能在未来几十年内都难以实现。
弱人工智能是指不能像人类一样进行推理思考并解决问题的智能机器。至今为止，人工智能系统都是实现特定功能的系统，而不是像人类智能一样，能够不断地学习新知识，适应新环境。现阶段，理论研究的主流力量仍然集中于弱人工智能方面，并取得了一定的成绩，对于某些特定领域，如机器翻译、图片识别等，专用系统已接近于人类的水平。
第8章 人工智能初步
3．中国人工智能发展成就
中国人工智能的发展备受瞩目，凭借深厚的研发实力和巨大的市场潜力，已跻身全球第一方阵，正逐渐成为人工智能领域的重要引领者。中国的人工智能技术正形成技术创新、产业应用和生态布局的全方位优势，日益渗透到人们生活的方方面面，并悄然改变着普通人的生活。
① 气象预测：给台风“拍CT”。华为盘古气象大模型在2023年震惊世界—提前7天锁定台风“杜苏芮”路径，误差仅35千米（相当于北京市五环到六环的距离）。这一成果被《自然》杂志评价为“气象预测领域的AlphaGo时刻”。
② 人形机器人：从实验室到航站楼。小米CyberOne人形机器人在北京大兴机场“上岗”，日均服务旅客2000人次，用28种方言回答“哪里寄存行李”。通过3D视觉识别75家航司的行李标签，失误率仅0.7%，比人工低43%。
③ 农业革命：无人机种田。大疆农业无人机在黑龙江五常稻田创造奇迹，10分钟完成20亩农药喷洒，AI识别病虫害准确率达98%，2023年帮助农户节水30%、增产15%。
④ 文化传承：让千年壁画“活”过来。腾讯联合敦煌研究院打造的数字藏经洞AI修复45幅残缺壁画，还原3000处色彩。AR技术让飞天“飞出”墙壁，游客手机扫码即可合影，参观量同比暴涨68%。通过AI与AR技术的深度融合，构建了文化遗产数字化保护的新范式，为全球文明传承提供了中国方案。
第8章 人工智能初步
说一说
人工智能对人类社会发展的促进作用。
第8章 人工智能初步
8.1.2 了解人工智能工作原理
场景1的跳绳打卡的场景，采用阿里人工智能深度学习算法技术，通过手机摄像头来捕捉人体摆动幅度、识别动作要点，对跳绳完成数量、卡路里消耗量等数据进行自动统计。类似的应用场景还有作业自动批改、文字符号识别等应用。场景2描述了百度地图导航应用场景，导航通过定位人的位置信息，乘坐交通工具等条件，为用户推荐最适合的线路。任务情景里面的自动驾驶、人脸识别都具有人工智能的智能特点。
从以上应用场景可以看出，人工智能需要学习能力、数据处理能力等，那么人工智能的工作原理是什么，我们一起来学习一下。
第8章 人工智能初步
1．人工智能的知识领域
虽然可以根据人的智能来定义“人工”的智能，但是关于“人工智能”的研究其实是关于人本身智能的研究，或者是关于其他智能生物或系统的研究。人工智能是计算机科学的一个分支，但是它属于一种交叉学科，从事这项工作的人需要懂得计算机知识、心理学和哲学等。
当前人工智能涵盖很多大的学科，可以归纳为六个方面的知识领域。
① 计算机视觉（模式识别、图像处理等）。
② 自然语言理解与交流（语音识别、合成等）。
③ 认知与推理（各种物理和社会常识等）。
④ 机器人（机械、控制、设计、运动规划、任务规划等）。
⑤ 博弈与伦理（多代理人交互、对抗与合作，机器人与社会融合等）。
⑥ 机器学习（各种统计的建模、分析工具和计算的方法）。
第8章 人工智能初步
2．人工智能的工作原理
苹果手机的语音助手Siri可以实现打电话、查看天气等功能；目前流行的美颜相机App能自动美化出更漂亮的照片；逛京东、淘宝，网页里会有一项显示内容是“猜你喜欢”；新闻客户端—今日头条App，会根据你的日常喜好推送不同的新闻，这些功能背后的核心就是机器学习。机器学习是人工智能最重要的组成部分，特别是深度学习是人工智能最重要的核心，如图所示。
第8章 人工智能初步
人工智能的工作原理：计算机通过传感器收集来的各种不同类型的数据（数字、文本、图像、音视频）中提取数据特征，抽象出数据模型并进行存储和训练，再利用这些数据模型去分析、探索和预测新的数据，并对新的数据做出相应处理。简单来说，就是计算机从数据中学习到规律和模式，以应用在新数据上做预测的任务。把训练数据输入系统，提取数据特征信息，再通过模型训练，抽象出数据模型，建立好数据模型后，就可以直接对要测试的数据进行识别和预测了。人工智能的基本工作原理如图所示。
第8章 人工智能初步
识别猫和狗的基本原理如下：
① 训练数据：准备大量标注好的猫和狗的图片（比如1000张猫图片、1000张狗图片）。
② 提取特征：计算机分析这些图片，提取出猫和狗的典型特征，如猫的耳朵形状，狗的鼻子大小、毛发纹理等。
③ 模型训练：用这些提取的特征训练模型，让模型学习猫和狗的特征差异，就像学生通过大量例题学习知识点。
④ 模型：经过训练，模型掌握了区分猫和狗的能力。
⑤ 输出结果：给模型一张新的未标注的猫或狗的图片（测试数据），模型就能判断这是猫还是狗，并输出结果。
第8章 人工智能初步
整个过程就像教小孩认识猫和狗。先拿大量标注好的猫、狗图片（训练数据）给孩子看，给孩子讲猫在耳朵形状、毛发纹理等方面，以及狗在鼻子大小、体型等方面的典型特征（提取特征）。小孩通过不断观察这些图片来学习掌握这些差异（模型训练），之后看到新的猫或狗图片时，依据大脑中形成的对猫、狗特征的清晰认知（模型），就能快速准确地说出这是猫还是狗（输出结果）。
人工智能技术本质上是以数学算法为核心，依托计算机技术的产物。与其说它是信息技术产品，不如说是一套数学理论体系，例如，随机森林算法、贝叶斯算法等均源自数学、统计学、概率论领域的理论成果。这些算法借助数字概率模型，模拟人类思维过程。由此可见，推动人工智能发展的核心力量更可能来自数学领域的专家，而非单纯的信息技术从业者。
第8章 人工智能初步
说一说
成语“吃一堑，长一智”蕴含的人工智能原理。
第8章 人工智能初步
8.1.3 体验人工智能的应用
从任务情境中的应用场景可以看出，人工智能应用场景有很多，那么人工智能还有哪些典型应用？我们一起来学习一下。
人工智能在人们的日常生活中最多的应用是智能设备。以手机为例，以前的手机只能打电话、发短信，其他功能很少。后来手机可以拍照，可以听歌，可以上网，可以与其他设备联网从而实现各种应用。人工智能引入手机之后，手机成为没有胳膊、腿的机器人。AI可以像人的眼睛一样，看到这个世界，未来智能手机将会极大地改变人类生活。从目前来看，AI技术在手机上的应用大致可以分为3类：人机交互、人脸识别、拍照美化。
第8章 人工智能初步
1．人脸识别
人脸识别是人工智能的常见应用之一。手机搭载 AI 功能后，通过深度学习算法和本地化计算能力，可精准识别并记忆人脸特征。
2．智能音箱
人工智能技术已渗透到家庭场景的多个设备中，涵盖语音交互、内容推荐、自动化控制等领域。以智能音箱为例，它可以识别语音并与人互动。如图8-8所示的智能音箱，便具备人机交互、音频搜索和家电控制等功能。
第8章 人工智能初步
3．生成式人工智能
生成式人工智能（Generative AI）是人工智能的重要分支，其核心目标是通过算法与模型生成与真实数据分布高度相似的内容。与传统判别式人工智能（如分类模型）不同，生成式人工智能专注于创造性输出，涵盖文本、图像、音频、视频、代码等多模态内容。
例如，使用DeepSeek时，启用“深度思考”和“联网搜索”功能，在对话框中输入“请列举近期我国在生成式人工智能方面的成就”，DeepSeek就会呈现详细的网络检索资料与深度推理过程，如图所示。
第8章 人工智能初步
第8章 人工智能初步
说一说
我国北斗卫星导航系统如何让出行更便捷？
第6章 数字媒体技术应用
谢谢观看

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