大学生数字素养（数字教材版）课件 第10、11章 未来探险家;科技变革先锋

第十章：未来探险家数字技术前沿的旅程与创新思维章节结构关键词前沿科技技术应用元宇宙生成式AI科技伦理目录010304最新数字趋势探索拓展资源02适应技术变革的策略思考与练习场景引入陈思思的科技之旅在数字科技展会上，大学生陈思思发现周围到处是新奇有趣的智能技术。他坐上了一辆无人驾驶的智能汽车，车辆的自主避障、路径规划等功能，让他体会到了智能交通工具的巨大发展潜力。他也在展会上体验了VR游戏，仿佛置身于另一个世界，体验到了虚拟世界的神奇之处。他使用ChatGPT辅助书写材料，这一切让陈思思的生活变得丰富多彩，学习效率也得到了提高。ꢀ体验过后，陈思思感受到数字化生活的便利和趣味，但同时发现自己对层出不穷新的数字技术不够了解。他开始思考，现在的前沿技术究竟有哪些？如何利用这些技术做一些有意义的事情呢？01最新数字趋势探索主题思想重要性明者因时而变，知者随事而制了解世界科技的最新动态，把握住科技发展的大趋势科技动态元宇宙元宇宙定义与起源010203整合虚拟与现实，形成虚拟宇宙，源于1992年的

《

SnowCrash》

，

2021年

Roblox上

市

引发关注。元宇宙发展与应用2021年元宇宙元年，Meta等大公司布局，涉及游戏、会议、教育、艺术、购物等领域，展现广阔前景。元宇宙挑战与前景面临隐私保护和数据安全挑战，需平衡发展与风险，潜力巨大，将深度变革诸多行业，创造全新体验。早期的生成式人工智能技术专家系统和基于规则的推理语言模型的出现早期的生成式AI技术在知识表示、推理和问题解决方面取得显著成果20世纪90年代，基于循环神经网络的语言模型可以预测和生成新的文本。突破性进展与经典模型深度学习时代的生成式模型01随着深度学习的发展，生成对抗网络、变分自编码器等模型取得突破ChatGPT与Sora：人工智能新里程碑02OpenAI的

ChatGPT和

Sora标志着文本生成和视频生成的重大进步生成式人工智能的应用0102ChatGPT的影响语言理解和复杂任务ChatGPT提高

了文

本生成

的生成式AI能够理解上下文，完成复杂的对话任务，如代码生成、文稿编辑等效率和质量，改变了教育、内容创作等领域的学习方式视频创作与多媒体生成视频生成技术Sora等模型的出现，使得根据文本生成图像进步和视频成为可能，助力视频创作应用场景拓展生成式AI技术在医疗、教育等更多领域展现出巨大潜力，引发技术革命提示工程提示工程关键要素任务分解策略准确指令：明确目标、特定需求、遵循规则、提供背景，引导模型生成预期内容将复杂任务拆解为子任务，分步解决，提高处理的准确性和质量0102模型输出验证优化提示示例要求解释，分析推理过程，用户反馈促进模型调整与优化对比提问方式差异，细化关键词，明确输出格式，提升回答的针对性和质量0304空间计算概念起源西蒙-格林沃尔德的定义2003年，西蒙提出空间计算概念，定义为人机交互新形式，处理真实世界与数字世界信息空间计算场景增强学习与模拟远程协作新方式医疗专业人员能通过空间计算进行培训和模拟，提升学习效果。空间计算技术可消除物理界限，提升远程协作和虚拟会议的效率创新学习体验学生可以使用空间计算进行科学实验、历史重现和技能培训，增加学习趣味性和效果。脑机接口技术的起源与早期实验早期的脑电图记录1924年，汉斯·贝格尔首次记录到人脑电活动，开启了相关研究。01脑机接口概念的提出1973年，雅克·维达尔提出“脑机接口”概念，描述了脑电信号与计算机交互的系统。02侵入式BCI的临床应用2004年，马特·内格尔成功使用侵入式BCI控制机械臂，BCI技术进入临床阶段。03突破性进展侵入式脑机接口的进展马斯克团队成功进行人体植入手术，实现脑控设备，推动侵入式BCI发展非侵入式脑机接口的应用宣武医院和清华大学团队完成全球首例硬膜外电极BCI植入，实现脑控喝水安全性问题安全性问题的探讨伦理问题的探讨侵入式BCI的安全性尚不明确，可能存在脑机接口可能侵犯个人隐私，如情绪识别和情绪调节可能引发伦理争议长期健康风险未来发展方向深化技术研发构建伦理框架需要进一步提高BCI的信号分辨率和稳定性，降低安全风险建立相应的伦理准则和法规，以指导脑机接口技术的健康发展量子技术的三大领域量子计算量子通信量子精密测量量子计算遵循量子力学规律，运算速度极快，能解决传统计算机难以处理的复杂问题量子通信利用量子纠缠效应，提供安全、高效的通信方式，对抗监听量子精密测量利用量子原理提高测量精度，对科学研究至关重要量子计算的突破量子科学实验卫星01中国发射的“墨子号”卫星标志着量子通信进入实际应用阶段量子计算原型机02华翊量子研制的离子阱量子计算原型机，展示了量子计算的超强处理能力03

量子测量技术中国科学技术大学团队构建的光量子计算原型机，提升了量子精密测量的水平02适应技术变革的策略数字技术变革0102人工智能历史里程碑从

1943年

的

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元

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到2022年

的

ChatGPT，

不

断

推动数字技术革新，实现机器模拟智能人工智能学科形成1956年达特茅斯会议提出AI概念，开启研究历程，涉及神经网络、机器学习等领域深度学习与应用突破20世纪80年代至今，深度学习技术进步，如1982年的霍普菲尔德网络，2014年的生成对抗网络，以及AlphaGo的胜利人工智能影响现代生活影响生活方式、学习方式，辅助工具提升效率，个性化推荐系统改变信息处理方式，推动社会结构变革不同种类大语言模型概述与应用大语言模型概述LLM基于深度学习，通过超大规模文本数据学习语言模式、语法规则和上下文关系，用于理解和生成自然语言ChatGPT特性与应用OpenAI的ChatGPT使用Transformer架构，擅长对话生成、多任务处理，广泛应用于客服、教育、内容创作等，展示AI在NLP领域的进步Bard优势与特性谷歌的Bard基于LaMDA，训练数据更大，能提供更丰富文本、访问实时信息和不断更新，提升答案质量和时效性不同种类大语言模型概述与应用01、文心一言技术亮点02、大模型发展与应用趋势百度的文心一言注重中文适应性，理解中文语境，提供流畅交互体验，采用先进算法强化理解与生成能力，强调用户隐私保护。ChatGPT、Bard、文心一言等推动AI在NLP领域的进步，不断优化的模型将实现更自然的人机沟通，促进各领域创新与发展。03拓展资源拓展资源Copilot集

成

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：AI辅助功能Meta平

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：元宇宙技术体验IBM量子计算研究/metaverse/前

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：/quantum-computing04思考与练习思考与练习区块链与元宇宙探析定义、关联及未来展望，专业知识如何融入新兴领域，挖掘职业机会脑机接口的进展与伦理发展前景与道德考量，探讨处理策略，以确保科技与道德并行量子计算与安全挑战复杂密码的潜在风险，分析科技进步带来的安全问题，讨论应对策略个人数据与隐私权平衡数据使用对隐私影响，人工智能的加剧作用，提出平衡隐私与数据使用的建议人工智能时代的就业转型技术进步对就业模式的影响，职业发展新趋势，探讨教育和政策应对措施实操模拟AI绘画步骤登录COPILOT官网，输入指定提示，如国画风格的《雨巷》姑娘画像，点击生成，不满意可多次生成并按需修改细节对比语言模型差异输入同样描述未来城市的提示，分别给ChatGPT和文心一言，观察输出差异，再规范输入，对比调整后答案的异同及优缺点Transformer模型部署确认硬件配置，选择GPT2模型

，

下载必要文件，用Python编辑器编写并修改测试程序，运行执行文本生成任务，观察输出结果谢谢大学生数字素养教材编写组第十一章：科技变革先锋数字科创航道与数字教育风潮大学生数字素养教材编写组章节结构关键词科技创新数字教育智能服务目录010304各领域数字技术新机遇拓展资源虚拟现实与增强现实赋能教育发展02思考与练习场景引入张果果的智慧生活当张果果同学起床的时候，数字健康管家已经在他的手机上提醒他昨天摄入盐分过量，需要多喝水来保持身体健康。同时，数字健康管家还根据当天的天气情况和气温为他提供了合适的着装建议。今日，数字金融管家将会自动为张果果同学支付本学期学费，并根据张果果的需求和购物偏好，为他下单了近期的生活必需品。六点半门铃响了，数字健康膳食管家已经根据他的饮食偏好和营养需求，将准备好的早餐送到了门口。随后，智能出行助手提醒张果果，今天有大风大雨，不适合骑行。01各领域数字技术新机遇主题思想在当今科技飞速发展的时代，数字科技创新成为推动社会进步和经济发展的重要引擎时代发展探索创新的科技路径，同时注重数字化教育的推动，利用数字科技改变世界，推动社会进步和人类发展科技探索AI助力医学革命01

02

03医疗领域革命

AI在医学影像分析

临床决策支持AI提升医疗质量与效率，实现个性化医疗，中国、美国等国视医疗为AI应用重点AI技术快速准确识别医学影像，辅助肿瘤治疗决策，如分析肿瘤特征制定手术与放疗方案AI辅助医生综合分析临床数据，提供决策支持，如安图生物AI系统提升医疗服务质量和效率AI助力医学革命药物研发与个性

AI加速药物筛选和设计，如Berg

Health发现化治疗新药物靶点，Exscientia快速设计药物分子AI监测健康，预测疾病风险，提供个性化建议；机器人提升手术精度，优化医院物流与护理AI在健康管理与机器人应用AI技术促进可编程药物研发，实现药物递送个性化；未来智能医生提供实时健康建议与监护AI编程药物与未来医疗智能工业智能工业革命融合智能感知技术，提升制造效率，降低成本，推动第三次工业革命，核心为制造业数字化AI在工业应用AI提升生产效率，降低成本，加速工业化；预测性维护减少停机，增强设备可靠性；智慧工厂实时监控，预知设备异常；AI优化产品设计，加速研发，降低成本风险AI为游戏开发带来机遇AI与游戏开发AI提升游戏创新性与趣味性，NPC智能化，游戏环境自适应，降低开发门槛，但技术成熟度影响体验AI在游戏中的应用案例《上古卷轴5》MOD利用ChatGPT等技术，NPC实现智能互动，AIEyes方案助力视障玩家体验游戏，拓展游戏受众AI在教育中的应用AI在教育中的应用AI工具如ChatGPT帮助学生个性化学习，提高效率，教师利用AI创新教学，如增强现实演示，培养科研兴趣，确保课堂安全AI赋能教育教学数字教学助手的发展天津大学与科大讯飞合作研发数字教学助手，包括“数字老师”和“答疑大模型”，提供个性化辅导，帮助学生自测，形成定制化学习建议，推动教育智能化AI引领创意新潮数字技术新机遇AI在创意领域展现新潜力，如自动创作文、图，引领创意潮流AI创意支持AI提供创意支持，智能剪辑、绘画、语音软件，使创作简单高效用户创意表达用户利用AI进行创作，如AI绘画、语音软件，表达创意并分享AI辅助创作工具辅助创作工具，AI平台、写作生成工具、渲染平台满足特定需求AI伴侣应用如CharacterAI吸引用户，未来将更自然、真实，深化人机交流AI为金融注入新活力数字技术在金融领域的应用AI技术提升金融服务效率，降低运营成本，为企业创造新商业模式，如智能投资顾问、客户服务机器人，银行积极探索大模型应用AI技术在金融专业服务的影响生成式AI和大语言模型兴起，自动化行政任务、研究流程、报告生成等工作，释放专业人员时间，提升工作效率，金融技术人员可利用AI完成辅助办公任务AI重塑科研工作科研领域变革AI提升科研效率，洞悉数据规律，助力新理论预测ChatGPT文献理解ChatGPT展现良好文献理解能力，生成结论具可读性，辅助科研人员深入理解论文ChatGPT科研辅助ChatGPT多维度辅助科研，语言润色、编程助理、表格编辑、领域向导，提升科研效率与质量02虚拟现实与增强现实赋能教育发展虚拟现实与增强现实赋能教育发展技术影响教育变革VR和AR在教育中崭露头角，带来沉浸式学习体验，打破传统教借助VR/AR，教育行业重塑知识传递方式，提升学生参与度，实现从理论到实践的无缝对接0102学束缚，创新教学方法应用探索未来展望具体应用包括虚拟实验室、模拟历史场景等，提高教学效率，解决教育资源不均等问题数字化教学系统将融合多元技术，打造个性化学习路径，培养适应未来需求的创新人才0304虚拟现实与增强现实赋能教育发展•

虚拟现实技术（VR）解析•

虚拟现实技术定义•

虚拟现实技术(VR)通过头戴显示器等设备让用户沉浸于计算机生成的三维仿真环境中，实现互动体验•

虚拟现实技术构成•

虚拟现实技术涉及模拟环境、感知、自然技能与传感设备，如VR眼镜、手柄，让用户以头部转动、手势等方式与虚拟环境交互，体验身临其境•

增强现实技术（AR）解析•

增强现实技术组成•

包括跟踪注册、显示、虚拟物体生成及交互技术，共同作用实现虚拟信息与现实世界的融合，提供丰富交互体验虚拟现实与增强现实赋能教育发展•

构建虚拟实验室•

虚拟实验台构建•

利用增强现实技术，构建沉浸式虚拟实验台，仿真操作，适用于危险实验，保障安全，增进互动•

VR课程创新•

斯坦福大学首推VR课程，打破空间限制，学生全球同步上课，体验博物馆、实验室、海底等多场景，沉浸式学习•

增强现实教育应用•

增强现实激发学生兴趣，提升学习动力，通过互动探索加深理解，体验现实难现之物，如观察太阳系、光合作用，增强抽象概念理解虚拟现实与增强现实赋能教育发展•

增强现实提升学习动力•

虚拟现实教育潜力•

虚拟现实虽未详述，但潜力巨大，可创造沉浸式学习环境，让学生如临其境，有效辅助复杂主题教学，如历史场景、生物结构探索•

虚拟现实教育应用•

提高教育效率，实现内容动态化、三维化，促进个性化、智能化教学，变革学习方式•

增强现实教育优势•

学生自然交互+内容呈现多样化，老师可以自定义元宇宙教室，展示复杂概念，如空间几何在线协作与远程学习01

02在线协作数字化办公平台互联网技术让远程团队无缝合作，提升效率，改变传统工作模式，是企业数字化转型的关键利用物联网与AI技术构建平台，数字化办公空间，优化资源管理，增强协同，提升企业办公效能在线协作在教育中的应用学生通过在线软件共享文件、编辑文档，利用钉钉、微信沟通，腾讯文档管理课程任务，提升协作效率视频会议软件如企业微信、腾讯会议支持远程教学，打破时空限制，促进师生灵活互动，增强教学文化在线协作软件应用远程学习工具远程学习的兴起与优势远程学习变革互联网技术推动远程学习，灵活获取知识，成本降低，突破地域限制，资源合理配置，学生自主性增强虚拟现实与增强现实虚拟现实与增强现实技术赋能在线教育，提供沉浸式学习体验，增强互动与协作，革新远程学习模式，提升教育质量远程学习的兴起与优势01020304学习分析趋势利用数据科学与统计分析，从学习行为中提取信息，指导教学与学习，个性化教育体验数据驱动决策基于学习分析结果，优化教学过程与学习效果，增强教师教学与学生学习，实证案例证明有效性虚拟现实与增强现实赋能教育发展学习分析核心收集学习数据，分析行为模式，揭示学习进展与问题，制定有效教学策略数字化技术应用学校运用数字化技术收集学习行为、成绩、在线活动等数据，分析后提供个性化教学支持虚拟现实与增强现实赋能教育发展0102构建多模态学习分析模型，助力智慧课堂，实现更精准的个性化教学和评估数据驱动的教育模式将引领未来，实现教育个性化、高效化和科学化，助力教育现代化虚拟现实与增强现实赋能教育发展虚拟实验学习01数字化技术提供仿真实验，如物理、医药模拟，安全可控，降低成本，增强学习体验沉浸式技术应用02虚拟现实与增强现实创造高度交互性学习环境，加深学生对实际场景的理解和应用能力，如张果果在医学模拟项目中的深入探索虚拟现实与增强现实赋能教育发展•

实时反馈与个性化学习•

数字化项目实践•

提供实时反馈评估，帮助学生调整策略，确保项目顺利，增强参与度与兴趣•

在线平台应用•

学生随时追踪进度成绩，个性化学习资源推荐，满足学生多样化的学习需求，提升效果与成就感虚拟现实与增强现实赋能教育发展•

教育技术趋势•

虚拟现实与增强现实在教育中应用，提升学习系统数字化水平，实现沉浸式、个性化学习体验•

系统设计目标•

明确功能定位，如在线课程、评估工具，打造用户友好界面，确保教师和学生便捷使用•

内容管理与更新•

构建内容管理系统，管理多元教学资源，