單元10任務(wù)1教案

PAGEPAGE1單元名稱任務(wù)1初識人工智能課時數(shù)1（講授）+1（實訓）單元10人工智能初步授課地點多媒體教室教學目標 1、了解人工智能的含義 2、了解人工智能的發(fā)展與應(yīng)用教學重點（1）了解人工智能的特點（2）了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域（3）了解中國在人工智能方面的發(fā)展及現(xiàn)狀教學難點（1）了解人工智能的特點（2）了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域（3）了解中國在人工智能方面的發(fā)展及現(xiàn)狀教學方法及手段教學方法：任務(wù)驅(qū)動、案例教學教學手段：1、采用多媒體教學2、通過任務(wù)描述、任務(wù)分析、任務(wù)實現(xiàn)，從而掌握相關(guān)知識。教師課堂講解和演示，學生練習、完成學習任務(wù)和解決疑難問題。3、小組討論、學生作品展示，學生互評。教學過程環(huán)節(jié)內(nèi)容1、課程導入提出問題“目前你了解在我們的生活中都有哪些人工智能的應(yīng)用？”讓同學們互相討論后回答，我們身邊遇到的人工智能技術(shù)。2、教師講解3、學生實訓開展討論3、任務(wù)實施4、學生實訓5、作品展示1、人工智能的含義人工智能（ArtificialIntelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新技術(shù)科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，可以產(chǎn)出一種新的可以和人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，該領(lǐng)域的研究主要有機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。雖然人工智能不是人的智能，但可以像人那樣思考、最終可能超過人的智能。2、人工智能的發(fā)展1）1956年在美國達特茅斯學院召開會議，人工智能被正式提上日程。麥卡錫等正式提出人工智能的概念。參與會議的年輕科學家在會議之后都成為世界各國人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。1956年被普遍認為是人工智能的元年。2）人工智能快速發(fā)展的第一次浪潮：從誕生到快速發(fā)展，但技術(shù)瓶頸難以突破1956年到1974年是人工智能發(fā)展的第一個黃金時期?？茖W家們陸續(xù)發(fā)明了第一款感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能證明應(yīng)用題的機器STUDENT(1964年)，可以實現(xiàn)簡單人機對話的機器ELIZA（1966年）。但很快人們發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)出現(xiàn)的模型和理論存在局限，人工智能的邏輯證明、感知、增強學習只能完成指定工作，智能水平較低，局限性較為突出。1974-1980年，人工智能第一次步入低谷。3）人工智能快速發(fā)展的第二次浪潮：模型突破帶動初步產(chǎn)業(yè)化隨著數(shù)學模型實現(xiàn)重大突破，專家系統(tǒng)得以應(yīng)用，人工智能再次回到大眾的視野。20世紀80年代掀起了信息技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用一波人工智能的熱潮，包括1982年Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和BT訓練算法的提出、語音識別、語音翻譯計劃，以及日本、美國投資巨額開發(fā)的第五代計算機，當時叫做人工智能計算機。人工智能產(chǎn)品在當時成本高、難以維護且實際應(yīng)用起來并不理想。與此同時，1987-1993年間，蘋果和IBM推出了第一代臺式機，隨著性能不斷提升和價格下降，計算機走入個人家庭。因此2000年左右第二次人工智能浪潮再次走入低谷。4）人工智能快速發(fā)展的第三次浪潮：信息時代催生新一代人工智能2011年至今，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基于大數(shù)據(jù)和強大計算能力的機器學習算法已經(jīng)在計算機視覺、語音識別、自然語言處理等一系列領(lǐng)域中取得了突破性的進展，基于人工智能技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)開始成熟，人工智能技術(shù)發(fā)展進入爆發(fā)式增長的新高潮。技能1了解人工智能的特點隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)的加速迭代演進，人類社會與物理世界的二元結(jié)構(gòu)正在進階到人類社會、信息空間和物理世界的三元結(jié)構(gòu)，人與人、機器與機器、人與機器的交流互動愈加頻繁。人工智能發(fā)展所處的信息環(huán)境和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)發(fā)生了深刻變化，愈加海量化的數(shù)據(jù)，持續(xù)提升的運算力，不斷優(yōu)化的算法模型，結(jié)合多種場景的新應(yīng)用已構(gòu)成相對完整的閉環(huán)，成為推動新一代人工智能發(fā)展的四大要素，人工智能的主要特點如圖10-1所示。（1）大數(shù)據(jù)成為人工智能持續(xù)快速發(fā)展的基石隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，計算能力、數(shù)據(jù)處理能力和處理速度實現(xiàn)了大幅提升，機器學習算法快速演進，大數(shù)據(jù)的價值得以展現(xiàn)。新一代人工智能是由大數(shù)據(jù)驅(qū)動的，通過給定的學習框架，不斷根據(jù)當前設(shè)置及環(huán)境信息修改、更新參數(shù)，具有高度的自主性。例如，在輸入30萬張人類對弈棋譜并經(jīng)過3千萬次的自我對弈后，人工智能AlphaGo具備了媲美頂尖棋手的棋力。（2）文本、圖像、語音等信息實現(xiàn)跨媒體交互當前，計算機圖像識別、語音識別和自然語言處理等技術(shù)在準確率及效率方面取得了明顯進步，并成功應(yīng)用在無人駕駛、智能搜索等垂直行業(yè)。與此同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)、智能終端的不斷發(fā)展，多媒體數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，并以網(wǎng)絡(luò)為載體在用戶之間實時、動態(tài)傳播，文本、圖像、語音、視頻等信息突破了各自屬性的局限，實現(xiàn)跨媒體交互，智能化搜索、個性化推薦的需求進一步釋放。（3）基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能技術(shù)開始萌芽隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)的快速應(yīng)用及普及，大數(shù)據(jù)不斷累積，深度學習及強化學習等算法不斷優(yōu)化，人工智能研究的焦點，已從單純用計算機模擬人類智能，打造具有感知智能及認知智能的單個智能體，向打造多智能體協(xié)同的群體智能轉(zhuǎn)變。群體智能充分體現(xiàn)了“通盤考慮、統(tǒng)籌優(yōu)化”思想，具有去中心化、自愈性強和信息共享高效等優(yōu)點，相關(guān)的群體智能技術(shù)已經(jīng)開始萌芽并成為研究熱點。（4）自主智能系統(tǒng)成為新興發(fā)展方向隨著生產(chǎn)制造智能化改造升級的需求日益凸顯，通過嵌入智能系統(tǒng)對現(xiàn)有的機械設(shè)備進行改造升級成為更加務(wù)實的選擇，也是中國制造2025、德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等國家戰(zhàn)略的核心舉措。在此引導下，自主智能系統(tǒng)正成為人工智能的重要發(fā)展及應(yīng)用方向。（5）人機協(xié)同正在催生新型混合智能形態(tài)人與計算機協(xié)同，互相取長補短將形成一種新的“1+1>2”的增強型智能，也就是混合智能，這種智能是一種雙向閉環(huán)系統(tǒng)，既包含人，又包含機器組件。其中人可以接受機器的信息，機器也可以讀取人的信號，兩者相互作用，互相促進。在此背景下，人工智能的根本目標已經(jīng)演進為提高人類智力活動能力，更智能地陪伴人類完成復雜多變的任務(wù)。技能2了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域（1）計算機視覺計算機視覺是指用攝影機和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等機器視覺，并進一步做圖形處理，使電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。（2）語音識別語音識別技術(shù)就是讓智能設(shè)備聽懂人類的語音。它是一門涉及數(shù)字信號處理、人工智能、語言學、數(shù)理統(tǒng)計學、聲學、情感學及心理學等多學科交叉的科學。（3）VR/AR/MR虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，簡稱VR)，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。增強現(xiàn)實（AugmentedReality，簡稱AR），它通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。近年來，VR/AR/MR，作為將人與虛擬世界展開互動的標志性技術(shù)，VR游戲、AR購物、MR試裝、全景視頻等應(yīng)用如雨后春筍，帶來的誘人體驗不僅讓游戲玩家們急于嘗新，也讓普通消費者充滿期待。技能3了解中國在人工智能方面的發(fā)展及現(xiàn)狀（1）中國人工智能發(fā)展歷程中國人工智能起步比較晚，萌芽于上世紀70年代末，隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展及技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，近年來中國人工智能逐漸落地，進入快速發(fā)展時期，已發(fā)展成為國家戰(zhàn)略。①1987~2000年：成立人工智能學會，派遣留學生出國學習人工智能，開始啟動人工智能相關(guān)研究項目。②2001~2012年：互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，機器學習得到應(yīng)用，百度等互聯(lián)網(wǎng)巨頭出現(xiàn)。③2013~2015年：云計算和AI芯片普及，技術(shù)不斷成熟，互聯(lián)網(wǎng)巨頭加大布局，人工智能產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)規(guī)模發(fā)展。④2016~至今：人工智能的發(fā)展已成為國家的發(fā)展戰(zhàn)略，人工智能商業(yè)化開始起步。（2）中國制造蓬勃發(fā)展人工智能帶來社會變革，使得AI技術(shù)無處不在，滲透至各行各業(yè)。在中國的人工智能領(lǐng)域的公司里，既有BAT領(lǐng)銜的科技巨頭與以美國為首的全球科技巨頭爭奪未來，也有被視作創(chuàng)新典范的人工智能企業(yè)。在人工智能基礎(chǔ)層、算法層、技術(shù)層和應(yīng)用層，國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批有相當實力的人工智能企業(yè)。如在芯片領(lǐng)域有華為海思、寒武紀科技等企業(yè)；算法和綜合領(lǐng)域有百度、騰訊、阿里；智能語音領(lǐng)域有百度、科大訊飛等企業(yè)；計算機視覺領(lǐng)域有商湯科技、曠視科技等企業(yè)。越來越多的高科技企業(yè)廣泛涉足人工智能領(lǐng)域，并且到目前為止，中國已初步建立了完整的人工智能產(chǎn)業(yè)鏈。（3）中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢①人工智能加速數(shù)字經(jīng)濟，賦能產(chǎn)業(yè)構(gòu)建競爭壁壘AI與5G、IDC等成為數(shù)字經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)設(shè)施，并且企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型會催生出對人工智能更多的需求，同時也為人工智能的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)條件。隨著人工智能技術(shù)各細分領(lǐng)域不斷創(chuàng)新和發(fā)展，同時也將帶來巨大的生產(chǎn)變革和經(jīng)濟增長，企業(yè)將擴大人工智能資源的引進規(guī)模，加大自主研發(fā)投入，將人工智能與其主營業(yè)務(wù)結(jié)合，提高產(chǎn)業(yè)地位和核心競爭力。②人工智能芯片進入高速增長階段，國產(chǎn)芯片發(fā)展水平成為全產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。當前，中國正加速推進5G基站、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，AI芯片也是支撐人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。未來將催生大量高端芯片、專用芯片的需求，人工智能芯片行業(yè)將迎來新一輪的高速增長階段。另一方面，打造具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)芯片尤為重要，為中國企業(yè)人工智能頂層應(yīng)用的算法效果及落地成本賦能。③人工智能應(yīng)用趨向廣泛化、垂直化，全方位觸及大眾工作生活成必然趨勢目前，中國人工智能技術(shù)層中語音識別、自然語言處理等應(yīng)用已漸入佳境，已廣泛應(yīng)用于金融、教育、交通等領(lǐng)域。未來人工智能的應(yīng)用場景范圍將持續(xù)擴大，深度滲透到各個領(lǐng)域，在細分垂直場景也將有更具創(chuàng)新的AI研究成果與應(yīng)用，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)向價值鏈高端邁進，有效支撐產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化生產(chǎn)、營銷、決策等環(huán)節(jié)，同時也為改善民生起到重要作用。④促進人工智能與其他高端技術(shù)融合、碰撞，催生萬億市場機會大數(shù)據(jù)可以為人工智能提供更龐大復雜的數(shù)據(jù)，是奠定機器學習思維能力的基礎(chǔ)；云計算賦能AI算力，同時也為大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)的存儲和計算服