《人工智能應(yīng)用開發(fā)》課件-第1章課程介紹+緒論

人工智能目錄人工智能緒論課程介紹一二一課程介紹崇德強(qiáng)技·尚美至臻一、教材介紹本書的設(shè)計(jì)和編寫理念是培養(yǎng)高職學(xué)生的人工智能素養(yǎng)、計(jì)算思維能力和人工智能應(yīng)用能力，內(nèi)容選取既適合高職學(xué)生的特點(diǎn)，又突出人工智能的通識(shí)性、典型性、實(shí)用性和可作性。書中選取多個(gè)反映人工智能典型問題的案例，并采用項(xiàng)目化思想重構(gòu)了所有案例，每個(gè)案例由循序漸進(jìn)的遞進(jìn)式任務(wù)組成，支持課堂分層次教學(xué)實(shí)施。全書共分8章：人工智能緒論、人工智能之Python基礎(chǔ)、人工智能之圖像識(shí)別、人工智能之自然語言處理、人工智能之人臉識(shí)別、大數(shù)據(jù)與商業(yè)智能、人工智能之機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能之生命游戲。二、課程性質(zhì)與定位

本課程是面向大數(shù)據(jù)專業(yè)高職三年制學(xué)生的人工智能通識(shí)課程，也是學(xué)生進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)和人工智能世界的專業(yè)選修課。

本課程以人工智能的知識(shí)傳遞、技能提升、思維訓(xùn)練和AI應(yīng)用為目的，旨在培養(yǎng)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)、計(jì)算思維能力和人工智能應(yīng)用能力，尤其是不同的職業(yè)崗位所需要的帶有普遍性的信息處理能力、問題解決能力和人工智能技術(shù)應(yīng)用能力。三、課程設(shè)計(jì)思路

本課程的內(nèi)容選取基于四個(gè)原則。一是通識(shí)性，即選取人工智能歷史、定義和典型應(yīng)用案例，作為AI基礎(chǔ)知識(shí)模塊的內(nèi)容。二是典型性，即選取多個(gè)反映典型人工智能問題的項(xiàng)目案例，作為AI應(yīng)用技術(shù)訓(xùn)練模塊的內(nèi)容。三是實(shí)用性，即選取能夠應(yīng)用問題求解、計(jì)算思維、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)，運(yùn)用Python快速有效解決的實(shí)際問題，作為計(jì)算思維訓(xùn)練模塊的內(nèi)容。四是可操作性，即針對(duì)如何運(yùn)用AI技術(shù)解決實(shí)際問題，以Python為實(shí)現(xiàn)工具，利用人工智能應(yīng)用技術(shù)解決一個(gè)本專業(yè)的實(shí)際問題，展現(xiàn)問題理解、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的完整過程。

本課程的內(nèi)容以多個(gè)反映典型人工智能問題的項(xiàng)目案例為載體，并將項(xiàng)目劃分成由簡(jiǎn)入繁、遞進(jìn)式任務(wù)，每個(gè)案例都有精心設(shè)計(jì)的核心問題，教師對(duì)案例的背景知識(shí)和實(shí)際需求進(jìn)行詳細(xì)地講解和分析，逐層剝離引出核心問題，在對(duì)圍繞問題解決方案所需要的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行合理解析的基礎(chǔ)上，將其細(xì)分為不同的模塊或者說子任務(wù)，再通過知識(shí)點(diǎn)解析、任務(wù)分析、操作實(shí)現(xiàn)和總結(jié)與提高等步驟由淺入深、層層遞進(jìn)、逐步拓寬地實(shí)現(xiàn)整個(gè)案例。四、課程目標(biāo)（一）總體目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握人工智能應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具的安裝配置，熟練掌握python基礎(chǔ)語法，能夠運(yùn)用Python語言、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)基本原理技能解決實(shí)際問題；同時(shí)具備良好的職業(yè)道德和職業(yè)素質(zhì)。（二）具體目標(biāo)1.思政目標(biāo)2.知識(shí)目標(biāo)1.了解人工智能歷史、定義和應(yīng)用場(chǎng)景；2.理解利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題求解的一般過程；3.掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)相關(guān)的python基礎(chǔ)知識(shí)；4.掌握項(xiàng)目環(huán)境的搭建方法；5.掌握?qǐng)D像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)基本原理和應(yīng)用場(chǎng)景；3.能力目標(biāo)1.能夠運(yùn)用Python語言、深度學(xué)習(xí)方法解決實(shí)際問題；2.具有能夠自主搭建項(xiàng)目環(huán)境的能力；；3.綜合運(yùn)用numpy、pandasd等科學(xué)計(jì)算模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和展現(xiàn)；4.具有運(yùn)用深度學(xué)習(xí)的基本原理方法解決現(xiàn)實(shí)中關(guān)于圖像識(shí)別相關(guān)的問題；5.具有較強(qiáng)的思考、分析和解決問題的能力；4.素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的學(xué)習(xí)和分析能力；2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和表達(dá)溝通能力；3.培養(yǎng)良好的編碼規(guī)范和文檔規(guī)范習(xí)慣；4.培養(yǎng)學(xué)生跟蹤新技術(shù)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。四、課程目標(biāo)五、課程內(nèi)容學(xué)時(shí)項(xiàng)目、任務(wù)及教學(xué)內(nèi)容摘要授課方式作業(yè)教室2項(xiàng)目一：人工智能緒論任務(wù)：了解人工智能背景摘要：了解人工智能發(fā)展歷史、定義、分類；了解AI典型案例和應(yīng)用前景教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)完成課后習(xí)題產(chǎn)教融合大樓9樓2項(xiàng)目二：了解什么是python、Anaconda、PyCharm、python第三方庫。任務(wù)：學(xué)會(huì)使用Anaconda、PyCharm摘要：對(duì)Anaconda、PyCharm的安裝，使用進(jìn)行講解，為后期案例講解提供平臺(tái)支持。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)練習(xí)AnacondaPyCharm軟件使用產(chǎn)教融合大樓9樓4項(xiàng)目三：Python基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)：回顧python基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本的使用方法摘要：講解python的基本語法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，流程控制語句以及的函數(shù)的創(chuàng)建與使用。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)跳水比賽打分產(chǎn)教融合大樓9樓4項(xiàng)目四：文件操作基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)：學(xué)會(huì)文件的讀取，保存等基本操作。摘要：講解文件數(shù)據(jù)的讀取以及數(shù)據(jù)的寫入等操作。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)圖片文件快速整理產(chǎn)教融合大樓9樓4項(xiàng)目五：Numpy、Matplotlib、pandas基本知識(shí)。任務(wù)：學(xué)會(huì)基本的數(shù)據(jù)分析的方法及繪圖方法。摘要：講解numpy、pandas處理數(shù)據(jù)的基本語法與數(shù)據(jù)格式以及matplotlib繪制圖像的基本語法。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)多彩多角繪制產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：手寫數(shù)字識(shí)別任務(wù)：熟悉torch框架的基本原理、認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)、討論案例流程。摘要：通過框架的講解，更進(jìn)一步了解人工智能算法的使用原理，通過單張多種多張數(shù)據(jù)的比對(duì)分析手寫數(shù)字的特點(diǎn)進(jìn)而分析識(shí)別的基本流程。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)預(yù)習(xí)手寫數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法及構(gòu)建模型方法。產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：手寫數(shù)字識(shí)別任務(wù)：數(shù)據(jù)預(yù)處理、構(gòu)建模型、摘要：對(duì)數(shù)據(jù)的基本特征進(jìn)行處理使得數(shù)據(jù)更加適應(yīng)模型的需要，通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)模型的分析已經(jīng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)總結(jié)模型的基本參數(shù)進(jìn)而建模。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)預(yù)習(xí)手寫數(shù)字識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)模型配置及訓(xùn)練、模型評(píng)估及應(yīng)用相關(guān)方法。產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：手寫數(shù)字識(shí)別任務(wù)：模型配置及訓(xùn)練、模型評(píng)估及應(yīng)用。摘要：對(duì)模型的基本參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)置不同的訓(xùn)練批次對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練獲得更優(yōu)的模型參數(shù)，保持最優(yōu)參數(shù)進(jìn)而推廣應(yīng)用。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)鞏固理解手寫數(shù)字識(shí)別的原理并加以實(shí)踐應(yīng)用。產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：腦PET圖像分析和疾病預(yù)測(cè)任務(wù)：案例深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、案例背景與目標(biāo)解讀。摘要：了解torch框架為后期網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建鋪設(shè)良好基礎(chǔ)，通過了解阿爾茨海默癥，進(jìn)而激發(fā)案例研討的興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)預(yù)習(xí)卷積網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建的方法及數(shù)據(jù)處理的流程。產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：腦PET圖像分析和疾病預(yù)測(cè)任務(wù)：案例數(shù)據(jù)處理、搭建LeNet-5網(wǎng)絡(luò)模型。摘要：掌握數(shù)據(jù)處理的一般流程、學(xué)習(xí)經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，進(jìn)而學(xué)會(huì)建模。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)預(yù)習(xí)模型訓(xùn)練的、模型性能評(píng)估、模型應(yīng)用的方法。產(chǎn)教融合大樓9樓4案例：腦PET圖像分析和疾病預(yù)測(cè)任務(wù)：模型訓(xùn)練、模型性能評(píng)估、模型應(yīng)用，利用人工智能對(duì)醫(yī)療影像進(jìn)行識(shí)別完成疾病診斷。摘要：利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)患者的腦PET圖像進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)，進(jìn)而使得患者早期介入治療，從而延緩患者發(fā)病，對(duì)后續(xù)患者康復(fù)治療有著積極的意義。教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)鞏固理解腦PET圖像分析和疾病預(yù)測(cè)的原理并加以實(shí)踐應(yīng)用。產(chǎn)教融合大樓9樓結(jié)課項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)、結(jié)課項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)+作品提交教師引導(dǎo)學(xué)生討論教師講解學(xué)生練習(xí)教師總結(jié)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合大樓9樓六、課程考核及要求考核類型序號(hào)考核內(nèi)容評(píng)價(jià)主要指標(biāo)考核方法評(píng)價(jià)方式分值過程性考核1課堂出勤遲到、早退、曠課等考勤成績(jī)分?jǐn)?shù)認(rèn)定102課堂表現(xiàn)課程筆記提交作業(yè)10作品考核3作業(yè)表現(xiàn)作業(yè)態(tài)度及工作量提交作品154能力水平實(shí)驗(yàn)原理與代碼實(shí)現(xiàn)熟練度405報(bào)告質(zhì)量課程報(bào)告規(guī)范化程度，項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)效果與應(yīng)用價(jià)值20綜合考核6綜合表現(xiàn)綜合表現(xiàn)加分等級(jí)劃分A：5分B：4分C：3分D：2分E：1分5總計(jì)100六、課程考核及要求（一）不遲到、早退（二）上課上交手機(jī)（三）不準(zhǔn)攜帶食品進(jìn)課堂（四）做好課程筆記（五）不準(zhǔn)傳拖鞋進(jìn)入課堂（六）文明上課不允許課堂產(chǎn)生垃圾二人工智能緒論以德立人·以技立業(yè)二、科幻片中的人工智能

中國原創(chuàng)科幻電影《流浪地球2》熱映，片中層出不窮的“硬科技”元素讓觀眾大呼過癮。氣勢(shì)恢宏的行星發(fā)動(dòng)機(jī)、洞悉一切的量子計(jì)算機(jī)、穿越天際的太空電梯、逼真的數(shù)字生命、馳騁的工程機(jī)械……人工智能在這部電影中刷足了存在感，呈現(xiàn)出未來科學(xué)技術(shù)的可能圖景。二、科幻片中的人工智能

外骨骼機(jī)器人隨著感知計(jì)算技術(shù)和傳感系統(tǒng)發(fā)展日益成熟，機(jī)器人研發(fā)方向從人機(jī)協(xié)作逐步邁向人機(jī)融合，逐漸成為人類身體的一部分。也許在不久的將來，機(jī)械外骨骼會(huì)最先在殘疾人和老弱群體中大量應(yīng)用，更好地增進(jìn)人類福祉。二、科幻片中的人工智能

智能機(jī)器狗目前國內(nèi)外有很多公司都在研制，比如著名的波士頓動(dòng)力，還有國內(nèi)的優(yōu)必選、宇樹科技、追覓科技、云深處科技等等。它們不僅能作為寵物狗，還能作為巡檢機(jī)器人在各種惡劣的環(huán)境中工作。二、科幻片中的人工智能

數(shù)字生命：影片中的數(shù)字生命計(jì)劃最早是由一群人工智能科學(xué)家提出，它將人的意識(shí)植入到機(jī)器中，并依靠超強(qiáng)算力的量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了“永生”。

電影中，劉德華飾演的圖恒宇將自己因車禍去世的女兒圖丫丫的大腦數(shù)據(jù)上傳到了550W上，進(jìn)行了數(shù)字化，但是因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)550A的算力有限，所以丫丫僅有2分鐘的生命。直到后來550A進(jìn)化到550W，才賦予了丫丫完整的一生。二、科幻片中的人工智能

AI圖像修復(fù)、人聲修復(fù)影片中，由于故事時(shí)間跨度40年，電影運(yùn)用面部捕捉及AI技術(shù)——基于Deepfake開源算法二次開發(fā)的方案，用目標(biāo)演員的海量素材訓(xùn)練AI，再通過藝術(shù)家的手動(dòng)修復(fù)，來替換拍攝素材，給演員“換臉”，實(shí)現(xiàn)了人物年齡上的跨越。除上提到的AI圖像修復(fù)，在網(wǎng)絡(luò)上更為人熟知的是利用AI對(duì)李雪健老師的聲音進(jìn)行修復(fù)。李雪健老師之前由于聲帶受損，發(fā)聲很吃力，很難清晰咬字。電影利用了AI技術(shù)對(duì)李雪健老師的原聲進(jìn)行了修復(fù)，我們才能聽到李雪健老師的發(fā)言鏗鏘有力、擲地有聲，令人動(dòng)容。二、科幻片中的人工智能Chat-GPT二、科幻片中的人工智能二、人工智能的由來二、人工智能的由來1997IBM深藍(lán)2016Google阿爾法狗2017Google阿爾法狗二、人工智能是什么？人工智能人工智能人工智能就是人創(chuàng)造的能夠獲取和應(yīng)用知識(shí)和技能的能力的程序、機(jī)器或者設(shè)備。人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。二、人工智能是什么？問題1：埃及人堆的金字塔有多高？人工智能是建立關(guān)于思維、感知和行動(dòng)的模型二、人工智能是什么？問題2：農(nóng)夫過河一個(gè)農(nóng)夫領(lǐng)了一匹狼和兩只羊過河、他的船每次只能帶一只動(dòng)物過河、人不在時(shí)狼會(huì)吃羊、怎樣乘船才能把這些動(dòng)物安全運(yùn)過河？(2)人工智能是關(guān)于通過表示得以呈現(xiàn)的約束條件而表示針對(duì)思維、感知和行動(dòng)的模型。二、人工智能做什么？二、人工智能做什么？二、人工智能做什么？二、人工智能化技術(shù)革命第一次工業(yè)革命18世紀(jì)60年代-19世紀(jì)40年代以蒸汽機(jī)為首的機(jī)器取代人力生產(chǎn)的機(jī)器時(shí)代機(jī)械化電氣化第二次工業(yè)革命19世紀(jì)70年代-20世紀(jì)初以電力大規(guī)模應(yīng)用為代表的電氣時(shí)代自動(dòng)化第三次工業(yè)革命20世紀(jì)后半期-21世紀(jì)初以計(jì)算機(jī)和電子數(shù)據(jù)普及為代表的科技時(shí)代智能化第四次工業(yè)革命21世紀(jì)至今依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等科技實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化的全新時(shí)代二、人工智能根源、歷程、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)摩爾定律反饋機(jī)制基本概念模型問題1：埃及人堆的金字塔有多高？

問題2：農(nóng)夫過河？詞典：人創(chuàng)造的能夠獲取和應(yīng)用知識(shí)和技能的能力的程序、機(jī)器或者設(shè)備。學(xué)者：人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作自動(dòng)調(diào)溫器手機(jī)一般用多久更換二、人工智能根源、歷