单元10任务1教案

PAGEPAGE1单元名称任务1初识人工智能课时数1（讲授）+1（实训）单元10人工智能初步授课地点多媒体教室教学目标 1、了解人工智能的含义 2、了解人工智能的发展与应用教学重点（1）了解人工智能的特点（2）了解人工智能的应用领域（3）了解中国在人工智能方面的发展及现状教学难点（1）了解人工智能的特点（2）了解人工智能的应用领域（3）了解中国在人工智能方面的发展及现状教学方法及手段教学方法：任务驱动、案例教学教学手段：1、采用多媒体教学2、通过任务描述、任务分析、任务实现，从而掌握相关知识。教师课堂讲解和演示，学生练习、完成学习任务和解决疑难问题。3、小组讨论、学生作品展示，学生互评。教学过程环节内容1、课程导入提出问题“目前你了解在我们的生活中都有哪些人工智能的应用？”让同学们互相讨论后回答，我们身边遇到的人工智能技术。2、教师讲解3、学生实训开展讨论3、任务实施4、学生实训5、作品展示1、人工智能的含义人工智能（ArtificialIntelligence），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，可以产出一种新的可以和人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究主要有机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。虽然人工智能不是人的智能，但可以像人那样思考、最终可能超过人的智能。2、人工智能的发展1）1956年在美国达特茅斯学院召开会议，人工智能被正式提上日程。麦卡锡等正式提出人工智能的概念。参与会议的年轻科学家在会议之后都成为世界各国人工智能领域的领军人物。1956年被普遍认为是人工智能的元年。2）人工智能快速发展的第一次浪潮：从诞生到快速发展，但技术瓶颈难以突破1956年到1974年是人工智能发展的第一个黄金时期。科学家们陆续发明了第一款感知神经网络，能证明应用题的机器STUDENT(1964年)，可以实现简单人机对话的机器ELIZA（1966年）。但很快人们发现，已经出现的模型和理论存在局限，人工智能的逻辑证明、感知、增强学习只能完成指定工作，智能水平较低，局限性较为突出。1974-1980年，人工智能第一次步入低谷。3）人工智能快速发展的第二次浪潮：模型突破带动初步产业化随着数学模型实现重大突破，专家系统得以应用，人工智能再次回到大众的视野。20世纪80年代掀起了信息技术基础与应用一波人工智能的热潮，包括1982年Hopfield神经网络和BT训练算法的提出、语音识别、语音翻译计划，以及日本、美国投资巨额开发的第五代计算机，当时叫做人工智能计算机。人工智能产品在当时成本高、难以维护且实际应用起来并不理想。与此同时，1987-1993年间，苹果和IBM推出了第一代台式机，随着性能不断提升和价格下降，计算机走入个人家庭。因此2000年左右第二次人工智能浪潮再次走入低谷。4）人工智能快速发展的第三次浪潮：信息时代催生新一代人工智能2011年至今，随着大数据、云计算、互联网、物联网等新兴技术的蓬勃发展，基于大数据和强大计算能力的机器学习算法已经在计算机视觉、语音识别、自然语言处理等一系列领域中取得了突破性的进展，基于人工智能技术的应用也已经开始成熟，人工智能技术发展进入爆发式增长的新高潮。技能1了解人工智能的特点随着移动互联网、大数据、云计算等新一代信息技术的加速迭代演进，人类社会与物理世界的二元结构正在进阶到人类社会、信息空间和物理世界的三元结构，人与人、机器与机器、人与机器的交流互动愈加频繁。人工智能发展所处的信息环境和数据基础发生了深刻变化，愈加海量化的数据，持续提升的运算力，不断优化的算法模型，结合多种场景的新应用已构成相对完整的闭环，成为推动新一代人工智能发展的四大要素，人工智能的主要特点如图10-1所示。（1）大数据成为人工智能持续快速发展的基石随着新一代信息技术的快速发展，计算能力、数据处理能力和处理速度实现了大幅提升，机器学习算法快速演进，大数据的价值得以展现。新一代人工智能是由大数据驱动的，通过给定的学习框架，不断根据当前设置及环境信息修改、更新参数，具有高度的自主性。例如，在输入30万张人类对弈棋谱并经过3千万次的自我对弈后，人工智能AlphaGo具备了媲美顶尖棋手的棋力。（2）文本、图像、语音等信息实现跨媒体交互当前，计算机图像识别、语音识别和自然语言处理等技术在准确率及效率方面取得了明显进步，并成功应用在无人驾驶、智能搜索等垂直行业。与此同时，随着互联网、智能终端的不断发展，多媒体数据呈现爆炸式增长，并以网络为载体在用户之间实时、动态传播，文本、图像、语音、视频等信息突破了各自属性的局限，实现跨媒体交互，智能化搜索、个性化推荐的需求进一步释放。（3）基于网络的群体智能技术开始萌芽随着互联网、云计算等新一代信息技术的快速应用及普及，大数据不断累积，深度学习及强化学习等算法不断优化，人工智能研究的焦点，已从单纯用计算机模拟人类智能，打造具有感知智能及认知智能的单个智能体，向打造多智能体协同的群体智能转变。群体智能充分体现了“通盘考虑、统筹优化”思想，具有去中心化、自愈性强和信息共享高效等优点，相关的群体智能技术已经开始萌芽并成为研究热点。（4）自主智能系统成为新兴发展方向随着生产制造智能化改造升级的需求日益凸显，通过嵌入智能系统对现有的机械设备进行改造升级成为更加务实的选择，也是中国制造2025、德国工业4.0、美国工业互联网等国家战略的核心举措。在此引导下，自主智能系统正成为人工智能的重要发展及应用方向。（5）人机协同正在催生新型混合智能形态人与计算机协同，互相取长补短将形成一种新的“1+1>2”的增强型智能，也就是混合智能，这种智能是一种双向闭环系统，既包含人，又包含机器组件。其中人可以接受机器的信息，机器也可以读取人的信号，两者相互作用，互相促进。在此背景下，人工智能的根本目标已经演进为提高人类智力活动能力，更智能地陪伴人类完成复杂多变的任务。技能2了解人工智能的应用领域（1）计算机视觉计算机视觉是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉，并进一步做图形处理，使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。（2）语音识别语音识别技术就是让智能设备听懂人类的语音。它是一门涉及数字信号处理、人工智能、语言学、数理统计学、声学、情感学及心理学等多学科交叉的科学。（3）VR/AR/MR虚拟现实(VirtualReality，简称VR)，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。增强现实（AugmentedReality，简称AR），它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。近年来，VR/AR/MR，作为将人与虚拟世界展开互动的标志性技术，VR游戏、AR购物、MR试装、全景视频等应用如雨后春笋，带来的诱人体验不仅让游戏玩家们急于尝新，也让普通消费者充满期待。技能3了解中国在人工智能方面的发展及现状（1）中国人工智能发展历程中国人工智能起步比较晚，萌芽于上世纪70年代末，随着互联网的蓬勃发展及技术创新和应用，近年来中国人工智能逐渐落地，进入快速发展时期，已发展成为国家战略。①1987~2000年：成立人工智能学会，派遣留学生出国学习人工智能，开始启动人工智能相关研究项目。②2001~2012年：互联网蓬勃发展，机器学习得到应用，百度等互联网巨头出现。③2013~2015年：云计算和AI芯片普及，技术不断成熟，互联网巨头加大布局，人工智能产业出现规模发展。④2016~至今：人工智能的发展已成为国家的发展战略，人工智能商业化开始起步。（2）中国制造蓬勃发展人工智能带来社会变革，使得AI技术无处不在，渗透至各行各业。在中国的人工智能领域的公司里，既有BAT领衔的科技巨头与以美国为首的全球科技巨头争夺未来，也有被视作创新典范的人工智能企业。在人工智能基础层、算法层、技术层和应用层，国内已经涌现出一批有相当实力的人工智能企业。如在芯片领域有华为海思、寒武纪科技等企业；算法和综合领域有百度、腾讯、阿里；智能语音领域有百度、科大讯飞等企业；计算机视觉领域有商汤科技、旷视科技等企业。越来越多的高科技企业广泛涉足人工智能领域，并且到目前为止，中国已初步建立了完整的人工智能产业链。（3）中国人工智能产业发展趋势①人工智能加速数字经济，赋能产业构建竞争壁垒AI与5G、IDC等成为数字经济的重要基础设施，并且企业的数字化转型会催生出对人工智能更多的需求，同时也为人工智能的应用提供了基础条件。随着人工智能技术各细分领域不断创新和发展，同时也将带来巨大的生产变革和经济增长，企业将扩大人工智能资源的引进规模，加大自主研发投入，将人工智能与其主营业务结合，提高产业地位和核心竞争力。②人工智能芯片进入高速增长阶段，国产芯片发展水平成为全产业的基础。当前，中国正加速推进5G基站、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设，AI芯片也是支撑人工智能技术和产业发展的关键基础设施。未来将催生大量高端芯片、专用芯片的需求，人工智能芯片行业将迎来新一轮的高速增长阶段。另一方面，打造具有自主知识产权的国产芯片尤为重要，为中国企业人工智能顶层应用的算法效果及落地成本赋能。③人工智能应用趋向广泛化、垂直化，全方位触及大众工作生活成必然趋势目前，中国人工智能技术层中语音识别、自然语言处理等应用已渐入佳境，已广泛应用于金融、教育、交通等领域。未来人工智能的应用场景范围将持续扩大，深度渗透到各个领域，在细分垂直场景也将有更具创新的AI研究成果与应用，引领产业向价值链高端迈进，有效支撑产业实现智能化生产、营销、决策等环节，同时也为改善民生起到重要作用。④促进人工智能与其他高端技术融合、碰撞，催生万亿市场机会大数据可以为人工智能提供更庞大复杂的数据，是奠定机器学习思维能力的基础；云计算赋能AI算力，同时也为大数据提供数据的存储和计算服