资源简介

(共18张PPT)
第3课　
人工智能的实现方式
第一单元　走进人工智能
第3课 课堂导入
问题情境
同学们，你们有没有想过：为什么语音助手能听懂我们说话？为什么扫地机器人能避开桌椅？为什么围棋AI能选择合适的落子位置？这些看似神奇的能力，背后藏着人工智能的奥秘。
今天，我们就来揭开这个谜团，走进人工智能的世界，看看这些聪明的机器，到底是怎样一步步实现的。
第3课 学习内容
一 通过模拟功能实现
二 通过模拟结构实现
学习内容
三 通过模拟行为实现
在人工智能发展过程中，逐渐形成了三种主要的实现方式。
一、通过模拟功能实现
第3课 学习内容
许多科研人员认为，可以通过模拟人类认知来实现人工智能，这被称为符号主义。符号主义主张用规则和逻辑来模拟思维，其典型代表是知识图谱。
一、通过模拟功能实现
第3课 学习内容
根据右图可以推导出“公交车爆胎→公交车晚点→ 小明迟到→老师批评小明”这样一条清晰的事件链。然而，面对复杂、多变的现实问题时，这种方法往往不够灵活。
一、通过模拟功能实现
第3课 学习内容
1.访问术语在线网站，查询一个感兴趣的词，如人工智能。
2.查看条目详情，如计算机科学技术领域的人工智能。
3.查看页面中显示的术语图谱，即网站通过人工智能技术生成的概念关系图。
4.尝试检索更多的词，观察与之关联的词，进一步感受知识图谱的作用。
一、通过模拟功能实现
第3课 学习内容
通过术语图谱，能够直观感知概念之间的关联。
第3课 学习内容
一些科研人员发现，可以通过模仿人脑神经元的连接方式，构建出人工神经网络，从而实现人工智能。这种方式被称为连接主义。目前，连接主义最典型的技术成果是人工神经网络。
二、通过模拟结构实现
第3课 学习内容
让人工神经网络从大量数据中学习并发现规律的过程，称为训练。训练过程中，人工神经网络会根据输入的数据不断调整内部参数，逐步提升处理能力。
训练结束后，这个人工神经网络就成为一个可用的模型。利用这个模型对新的输入信息进行处理并输出结果的过程，称为推理。
二、通过模拟结构实现
第3课 学习内容
1.运行配套资源中的《人工神经网络体验》软件。
可以看到，软件使用的神经网络分为2层：第1层输入有15个节点，对应左侧数字的15个点，输出为5个节点；第2层输入为5个节点，输出为10个节点，对应0到9这10个数字。
2.在左侧选择一个数字，观察预测结果。
二、通过模拟结构实现
第3课 学习内容
3.根据观察回答问题：下图展示的神经网络一共有2层，第1层含有____个参数，第2层含有______个参数，共_____个参数。实际使用时，往往还需要增加很多辅助参数。
二、通过模拟结构实现
第3课 学习内容
现在实际使用的神经网络主要指深度神经网络，深度神经网络可能包含几十或上百层，涉及十亿、百亿，甚至更多参数。随着技术的发展，深度神经网络已经在图像识别、语音处理、自然语言理解等多个领域取得了突破性进展，成为当前人工智能研究和应用的核心技术之一。
二、通过模拟结构实现
第3课 学习内容
从模拟行为出发来实现人工智能，这被称为行为主义， 其典型代表是强化学习。强化学习的过程类似于人类或动物的学习过程：通过试错、获得反馈，从而不断改进行为。
三、通过模拟行为实现
第3课 学习内容
例如，当需要让机器人自主控制行走姿态、实现稳定行走时，可以让机器人在不断的尝试中，根据地面情况和自身状态调整步态和重心。系统会根据每次尝试的结果给予奖励或惩罚，从而引导机器人逐步学会稳定行走的技能。这种方式使机器人能够在没有明确指令的情况下，通过与环境交互自主学习复杂的行为模式。
三、通过模拟行为实现
第3课 学习内容
通过对弈体验，对比不同方式实现智能的差异
1.两人一组进行围棋对弈。
2.一人运行早期开发的围棋程序，另一人运行近期的智能围棋程序。
3.根据界面提示适当设置，一人持黑一人持白开始围棋比赛。
三、通过模拟行为实现
第3课 学习内容
Fuego是基于规则开发的围棋程序。
KaTrain是基于强化学习和神经网络开发的围棋程序。
三、通过模拟行为实现
第3课 课堂总结
1. 可以通过模拟人类大脑的认知功能来实现智能，这被称为符号主义。
2. 可以通过模仿人脑神经元的连接方式来实现智能，这被称为连接主义。
3. 可以通过模拟人类学习的行为方式来实现智能，这被称为行为主义。
4. 不同的实现方式可以彼此取长补短，互相融合。
第3课 拓展与提升
为缓解城市交通拥堵，科研人员正在研究一种新的智能调度系统。该系统借鉴了自然界中的群体智能现象，如蜂群和鱼群的协作行为，使每一辆车都具备一定的感知与决策能力，成为一个“智能体”。这些车辆通过与其他车辆、交通信号灯和道路传感器实时共享信息，协同调整行驶路线和速度，在没有中央控制的情况下实现车流的高效运行。
借助人工智能工具了解以下问题。
1. 什么是群体智能？它与个体智能有什么不同？
2. 举例说明自然界中有哪些生物表现出群体智能行为？
3. 你认为群体智能在现实生活中有哪些应用价值？

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