教科版高中信息技术(2019)必修一教案 5.2探秘人工智能 教案

5.2 探秘人工智能

【教学目标】

了解人工智能技术的相关概念与应用领域。

了解人工智能技术的发展的新趋势。

认识人工智能在信息社会中的重要作用。

【教学重点】了解人工智能的应用领域与发展趋

【教学难点】了解人工智能相关算法。

【教学过程】

一、认识人工智能

探问最强大脑

回顾人类智能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。请搜索相关信息，并完善下表。

战胜世界围棋冠军李世石

总结：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。

1、启发式搜索

搜索：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。

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，称为盲目搜索。这种搜索一般适用于求解比较简单的问题。

启发式搜索：它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。

例：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。

下发八数码软件，让学生体验。

总结：八数码问题，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，控制策略不同，搜索到的解决方案移动的步数也各不相同。

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。

练习：请设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。

从起点出发记录走1步能到的点、走2步能走的点、走3步能走的点……

2、体验人工智能

1）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。

分类：弱人工智能和强人工智能

弱人工智能：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：真正能思考、有知觉、有自我意识的人类级别的智能机器。

2）人工智能的应用：

人工智能技术在生活中广泛应用，如自动驾驶、车牌识别及刷脸支付等，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？

①人工智能应用的体现形式

水下机器人、特种极限机器人、矿业机器人

虚拟现实、增强现实、混合现

实

焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人

②语音识别技术：

工作原理：首先在计算机中存放所有字词的读音，建立一个样本数据库，然后通过话筒将用户说话的声音输入计算机；计算机将输入的声

音和数据库中的所有声音样本逐一进行对照，找出最接近的声音样本，最终确定输入的声音是哪些字或词。我们平时使用的拼音输入法，遇到同音字时，需要人工选择，而语音录入，可以根据上下文语义进行自主判断，自动选择。所以录入的速度非常快，但也有一定的错误。

③人工智能应用主要有：

模式识别:专门研究如何使机器具有感知能力。如：手写识别，语音识别,指纹识别、面像识别、签名识别、光学字符识别等

机器翻译:在线翻译金山译霸

机器搏弈:五子棋中国象棋、国际象棋

专家系统：疾病诊断专家系统植物专家系统

机器人：机器人服务员、导盲机器人

智能代理如：信息服务、电子商务、软件中的人性化“帮助”

二、揭秘人工智能算法

1、初探关键算法

人机对战中，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。它们到底存储了哪些算法呢？

“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。

1）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。

实例：飞机躲避导弹的小游戏（教师下发给学生）

飞机被导弹击中飞机可躲避导弹

人工智能、机器学习、深度学习之间的关系可表示为：

2）神经网络

它是目前人工智能领域的研究热门之一，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。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，其结构可表示为：

2、探寻智能算法

1）神经元芯片：

上网搜索目前研发成功的神经元芯片，并填写下表：

纳沛斯半导体公司

神经元芯片

2）智能传感器

智能传感器是具有信息处理功能的传感器。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。

课外作业：

你们觉得未来100年，人工智能会到达什么程度呢？发挥你的想象力，畅想100年后的一天？

（人工智能将影响我们身边的工作、生活和娱乐等）