人工智能應(yīng)用概論（第2版） 教案 莫少林 第1-6章 初識(shí)人工智能- 自然語言處理

PAGEPAGE1教案(首頁)課 程名 稱人工智能導(dǎo)論課總課時(shí)18 課 程性 質(zhì)公共基礎(chǔ)課學(xué)分1第一章：初識(shí)人工智能1 課時(shí)第二章：人工智能在經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活中的應(yīng)用2課時(shí)第三章：機(jī)器學(xué)習(xí)2課時(shí)第四章：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)2課時(shí)第五章：智能語音2課時(shí)第六章：自然語言處理2 課時(shí)第七章：知識(shí)表示2 課時(shí)第八章：計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用2 課時(shí)第九章：人工智能未來及職業(yè)發(fā)展規(guī)劃2 課時(shí)第十章：人工智能的展望與爭(zhēng)論 1課時(shí)開課部門授課對(duì)象全體學(xué)生課程目標(biāo)和要求1．知識(shí)目標(biāo)經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解下列幾個(gè)方面的知識(shí)：（1）了解人工智能相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和前景；（2（3）熟悉人工智能體驗(yàn)空間的相關(guān)技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)；（4）了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域，以及發(fā)展所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)；（5）了解人工智能體驗(yàn)空間設(shè)備的基本操作和使用。2．能力目標(biāo)經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握幾個(gè)方面的能力：（1）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提問和解決問題的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生善于歸納總結(jié)，用語言交際的能力；（3）培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高社會(huì)責(zé)任感。3．素質(zhì)目標(biāo)經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有以下幾個(gè)方面的基本素質(zhì)：（2）掌握人工智能方面基礎(chǔ)知識(shí)，了解前沿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；（3）激發(fā)學(xué)生的探索熱情，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。授課周次第 周授課時(shí)間課程章節(jié)第一章初識(shí)人工智能教學(xué)目的使學(xué)生了解人工智能的概念定義、主流方法論、發(fā)展歷程以及發(fā)展前景。內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)一、人工智能的概念定義二、人工智能主流方法論三、人工智能的發(fā)展歷程四、人工智能的發(fā)展前景重點(diǎn)：人工智能發(fā)展前景難點(diǎn)：人工智能的概念定義以及主流方法論。解決方案：理論授課+案例討論的方法教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1人工智能的概念定義15′2人工智能主流方法論10′3人工智能的發(fā)展歷程30′4人工智能的發(fā)展前景15′5鞏固與總結(jié)10′教學(xué)手段多媒體教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一體（√）理論教學(xué)（ ）實(shí)（ 實(shí)（ ）上機(jī)（ ）作業(yè)作 業(yè)完 成方式書面（）電子（ ）教學(xué)后記附頁：教學(xué)后記序號(hào)具體內(nèi)容（課堂組織和教學(xué)過程設(shè)計(jì)）授課改進(jìn)意見及實(shí)時(shí)教學(xué)效果記錄一、導(dǎo)入：人工智能應(yīng)用的案例與討論學(xué)生討論1案例導(dǎo)入201811月7“AI提問學(xué)生什么是人工智能？人工智能的定義應(yīng)該是什么？圖1-1AI合成主播邱浩通過案例引導(dǎo)學(xué)生思考什么是人工智能，人工智能的定義應(yīng)該是什么？二、主要內(nèi)容播放視頻2-什么是人工智能。人工智能的定義人工智能（ArtificialIntelligence），英文縮寫為1956Minsky)、納撒尼爾?羅切斯特(NathanilelRochester)、克勞德?香農(nóng)(ClaudeShannon)410圖1-21956年達(dá)特莫斯（Dartmouth）學(xué)會(huì)的參會(huì)學(xué)者四類人工智能系統(tǒng)的定義（1）類人行為系統(tǒng)（Systemsthatactlikehumans）類人行為系統(tǒng)的定義有兩種：第一，人工智能是制造基本結(jié)構(gòu)要把各個(gè)部件介紹一下能夠完成需要人的智能才能完成的任務(wù)的機(jī)器的技術(shù)；第二，人工智能研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段人類才能做得更好的事情。這兩種定義與圖靈測(cè)試的觀點(diǎn)吻合，認(rèn)為人工智能是類人行為。圖靈測(cè)試是人工智能（AI）種用于確定計(jì)算機(jī)是否能夠像人類一樣思考的方法。該測(cè)試以阿蘭·圖靈（Alan2040~50圖1-3圖靈測(cè)試（2）類人思維系統(tǒng)（Systemsthatthinklikehumans）類人思維系統(tǒng)的定義有兩種：第一，人工智能是一種使計(jì)算機(jī)能夠思考、使機(jī)器具有智力的激動(dòng)人心的新嘗試；這兩種定義主要基于人類思維工作原理可檢測(cè)的理論，采用認(rèn)知模型的方法。認(rèn)知科學(xué)是研究人類感知和思維信息處理過程的一門學(xué)科，將來自人工智能的計(jì)算機(jī)模型和來自心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)結(jié)合在一起，目的是對(duì)人類大腦的工作原理給出準(zhǔn)確和可測(cè)試的模型。（Systemsthatthinkrationally）理性思維系統(tǒng)的定義有兩種：第一，人工智能是用計(jì)推理和行為成為可能的關(guān)于計(jì)算的研究。如果一個(gè)系統(tǒng)能夠在它所知范圍內(nèi)正確行事，它就是(Aristotle)是首先試圖嚴(yán)格定義“正確思維”的人之一，他將其定義為“不能辯（4）理性行為系統(tǒng)（Systemsthatactrationally）理性行為系統(tǒng)的定義有兩種：第一，人工智能是一門通過計(jì)算過程力圖解釋和模仿智能行為的學(xué)科；第二，人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)中與智能行為的自動(dòng)化有關(guān)的一個(gè)分支。行為上的理性指的是已知某些信念，為達(dá)到某種目的而執(zhí)行某種行動(dòng)。2.3人工智能主流方法論（Symbolicism，（Psychologism）（即符號(hào)操作系統(tǒng)）假設(shè)和有限合理性原理；連接主義或生理學(xué)派（Physiologism），主要依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又稱為進(jìn)化主義（Evolutionism）或控制論學(xué)派主要依據(jù)控制論及感知-動(dòng)作型控制圖1-4人工智能的三大學(xué)派人工智能的“三起兩2.4人工智能發(fā)展歷程播放視頻3人工智能的發(fā)展階段。203019361946（J.Mauchly）和?？绿兀↗.Chert）研發(fā)了全球首臺(tái)計(jì)算機(jī)，這為探究人工智能提供了非常關(guān)鍵的19501956McCarthyMinsky、RochesterShenNong艾倫·麥席森·圖靈195619691960，McCarthyLISP一嶄新的學(xué)科已獲得全球的認(rèn)同。而1970年創(chuàng)辦的落”與重要貢獻(xiàn)人物板書重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)ArtificialIntelligence這本關(guān)于人工智能的刊物，更加有力的助推了人工智能的發(fā)展，為該領(lǐng)域的學(xué)者們提供了交流的途徑和載體。約翰·麥卡錫207090T（信息技術(shù)）巨頭也開始加入人工智能的戰(zhàn)局之中，其中最著名的當(dāng)屬谷歌研究的無人Alphago。20172.4人工智能發(fā)展前景加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)。大力推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能新能源、新材料等一批新的增長(zhǎng)引擎。加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度，大量投資持續(xù)高強(qiáng)度投入相關(guān)行業(yè)，基于人工智能技術(shù)的產(chǎn)品已深入我們的生活并將繼續(xù)產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圖1-6人工智能的發(fā)展領(lǐng)域人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響將隨著技術(shù)的成熟而逐漸累2025203013GDP（GDP1.2%AI5％（估計(jì)203010％的正面貢獻(xiàn)192021提問學(xué)生人工智能的發(fā)展對(duì)我們的生活產(chǎn)生了哪些影響？。PAGEPAGE10圖1-7人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響人工智能疾速發(fā)展，從外顯部分看，最可能改變的是人類的勞動(dòng)模式和財(cái)富分配，但從內(nèi)隱部分看，也可能對(duì)人類的認(rèn)知（即從概念、知覺、判斷以及想象等心理活動(dòng)所獲取的知識(shí)）產(chǎn)生沖擊和影響。人類通過新陳代謝和代際遺傳，具有了生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的生命特征，并且能夠通過勞動(dòng)創(chuàng)造一切物質(zhì)的和精神的財(cái)富。人工智能廣泛應(yīng)用后，機(jī)器與人的關(guān)系日益緊密，在人際關(guān)系大量夾雜人機(jī)關(guān)系后，網(wǎng)絡(luò)社交中出現(xiàn)的離線即在線的情況，變得更為普遍和頻繁。這突出表現(xiàn)為，以人的復(fù)雜社會(huì)心理為研究對(duì)象的人工智能，將會(huì)在人機(jī)交互過程中，達(dá)到高度在線化的狀態(tài)，為人們離線的生活提供高效、廉價(jià)、富體驗(yàn)、溫情的服務(wù)，這無疑吸引了大量具有良好人機(jī)交互體驗(yàn)的人的關(guān)注，最終，線下交互將更多地隱含在線上。三、鞏固總結(jié)人工智能是研究可以理性地進(jìn)行思考和執(zhí)行動(dòng)作的計(jì)算模型的學(xué)科，是人類智能在機(jī)器上的模擬。人工智能作為一門學(xué)科，經(jīng)歷了起源及第一次繁榮、低谷、再繁榮和穩(wěn)步發(fā)展幾個(gè)階段，并且在不斷發(fā)展中。盡管人工智能創(chuàng)造出了一些實(shí)用的系統(tǒng)，但我們不得不承認(rèn)這些遠(yuǎn)未達(dá)到人類的智能水平。目前人工智能的主要研究學(xué)派有符號(hào)主義、連接主義和行為主義三大學(xué)派。人工智能的發(fā)展對(duì)人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)、文化都產(chǎn)生了不可小覷的影響。授課周次第 周授課時(shí)間課程章節(jié)第二章 人工智能在經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活中的應(yīng)用教學(xué)目的1影響。內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)1、智慧交通2、智慧零售3、智慧安防4、智慧政務(wù)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案重點(diǎn)：介紹人工智能在交通、零售、安防和政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景難點(diǎn)：人工智能在交通、零售、安防和政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用原理解決方案：理論授課+案例討論的方法。教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1智慧交通202智慧零售203智慧安防154智慧政務(wù)155鞏固總結(jié)10教學(xué)手段實(shí)物講解教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一（√ 理論教學(xué)（ ）實(shí)驗(yàn)（ ）實(shí)訓(xùn)（ ） 上機(jī)（ ）作業(yè)作 業(yè)完 成方式書面（）電子（ ）教學(xué)后記人工智能已經(jīng)應(yīng)用在了人們生活中的方方面面，本節(jié)的介紹有教學(xué)后記人工智能已經(jīng)應(yīng)用在了人們生活中的方方面面，本節(jié)的介紹有利于學(xué)生將人工智能與生活中的場(chǎng)景建立起聯(lián)系，更好地理解人工智能的意義。附頁：序號(hào)具體內(nèi)容（課堂組織和教學(xué)過程設(shè)計(jì)）授課改進(jìn)意見及實(shí)時(shí)教學(xué)效果記錄一、智慧交通導(dǎo)入5G20201205G15通過智能公交車的案例，引發(fā)學(xué)生思考人工智能在交通領(lǐng)域都有哪些應(yīng)用。智能交通概念及應(yīng)用場(chǎng)景（IntelligentTransportationSystem，（智能交通利用先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及計(jì)提問學(xué)生人工智能在交通領(lǐng)域能做什么？圖2-1智能交通的應(yīng)用場(chǎng)景1.3智能交通重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域（1）無人駕駛出行2023419ApolloApollo圖2.1智能汽車超級(jí)大腦（2）交通治理城市道路智慧交通治理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）以大數(shù)播放蘿卜快跑無人汽車的試乘視頻展示某城市的交通治理系統(tǒng)。據(jù)為支撐，以城市交通信息化基礎(chǔ)設(shè)施為立足點(diǎn)，通過實(shí)現(xiàn)城市交通管理資源互聯(lián)與共享，將數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為決策優(yōu)勢(shì)和管理優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)城市交通管理工作向提前預(yù)測(cè)、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、精確打擊、有效管控的方向轉(zhuǎn)型升級(jí)。圖2-3城市道路智慧交通治理系統(tǒng)二、智慧零售智慧零售的概念隨著大數(shù)據(jù)和人工智能等智能科技的發(fā)展、普及與應(yīng)用，數(shù)字科技與實(shí)體商業(yè)的逐步融合。消費(fèi)行為、庫存信息、供應(yīng)鏈等信息均能數(shù)字化而記錄在信息系統(tǒng)中，從而驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)和供應(yīng)鏈優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)千人千面的消費(fèi)群體精準(zhǔn)營(yíng)銷，讓消費(fèi)者從數(shù)以萬計(jì)的商品信息中解脫，避免讓消費(fèi)者在購(gòu)物體驗(yàn)中接受不需要的商品信息。AR/VR/MR技術(shù)打破虛擬與現(xiàn)實(shí)邊界，這將增強(qiáng)消費(fèi)者的沉浸感，提升消費(fèi)者體驗(yàn)。智慧零售應(yīng)用場(chǎng)景（1）智能定價(jià)、選品智能零售在零售和快銷等行業(yè)有一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景就是智能選品和定價(jià)。所謂選品，就是通過數(shù)據(jù)分析，選出哪些商品，或者哪些型號(hào)，應(yīng)該進(jìn)貨，或值得生產(chǎn)；所謂定價(jià)，就是通過數(shù)據(jù)分析，決定每一件商品的最合適的出廠價(jià)格，或零售價(jià)格。與此相關(guān)的衍生功能還包括，監(jiān)測(cè)競(jìng)品的系列商品價(jià)格波動(dòng)，判斷是否有降價(jià)營(yíng)銷行為。這是基于大數(shù)據(jù)包含的商圈流量、商圈客流屬性、人群興趣變遷等數(shù)據(jù)以及品牌、商戶擁有的商品、銷售、會(huì)員等圖2-8智能定價(jià)、選品流程（2）智慧選址智慧選址是通過機(jī)器學(xué)習(xí)與建模，為新店選址提供決策。通過一段時(shí)期內(nèi)（一周、半個(gè)月，一個(gè)月）不同時(shí)間段人口熱力分布，進(jìn)行熱力圖打分，了解各店面人流綜合值；選定人群（按年齡、性別、收入、職業(yè)、支付偏好劃分）的某段時(shí)間不同時(shí)間段客流熱力圖區(qū)域評(píng)分，劃定目標(biāo)區(qū)域；比對(duì)現(xiàn)有門店數(shù)量及潛在客戶區(qū)域，提供可以增開門店的熱區(qū)建議。圖2-9傳統(tǒng)開店選擇與智慧選址流程對(duì)比圖（3）智能零售系統(tǒng)AI+VIP展示智能零售案例——美團(tuán)大腦討論：現(xiàn)實(shí)購(gòu)物中你遇到什么痛點(diǎn)？人工智能如何提升購(gòu)物體驗(yàn)？提醒、門店羅盤、動(dòng)線分析、客群管理、店員管理、刷臉支付、人數(shù)預(yù)警和非法人員警告，覆蓋門店的各個(gè)環(huán)節(jié)。優(yōu)圖的人臉識(shí)別技術(shù)被運(yùn)用于老客戶識(shí)別、區(qū)域陳列貨架調(diào)整、導(dǎo)購(gòu)、巡店四個(gè)功能。通過對(duì)商場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)軌跡的分析，可以分析購(gòu)物路徑，洞察品類和商品的相關(guān)性，從而優(yōu)化店鋪排列，合理規(guī)劃商場(chǎng)動(dòng)線。通過特定區(qū)域的停留時(shí)間，分析消費(fèi)者的品牌喜好、優(yōu)化場(chǎng)內(nèi)布局，對(duì)廣告位進(jìn)行評(píng)分?；趩蝹€(gè)門店，提供聚合人群畫像的可視化報(bào)告。圖2-10智能零售系統(tǒng)功能圖（4）虛擬購(gòu)物虛擬可視化購(gòu)物模式能為購(gòu)物者提供3DLowe’sVRLowe’sARIkeaARVR2018AR三、智慧安防3.1智慧安防的概念智慧安防是基于泛在監(jiān)控、泛在網(wǎng)絡(luò)和泛在計(jì)算技術(shù)展示智能安防應(yīng)用案例——云從智能安防社區(qū)實(shí)現(xiàn)全域監(jiān)控、智能預(yù)警、防范和高效應(yīng)急救援功能為一實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、通過智3）通過對(duì)消防、警力和醫(yī)療等多方資源的智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)急救援。3.2智慧安防的應(yīng)用場(chǎng)景（1）智能安防產(chǎn)業(yè)鏈AI+圖2-13智能安防產(chǎn)業(yè)鏈（2）智慧安防相關(guān)技術(shù)AI2017AI+要體現(xiàn)在視頻結(jié)構(gòu)化(對(duì)視頻數(shù)據(jù)的識(shí)別和提取)、生物識(shí)展示智能政務(wù)應(yīng)用案例——寧波5G智慧海關(guān)別(指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等)、物體特征識(shí)別(車牌識(shí)別系統(tǒng))。（3）智能安全應(yīng)用場(chǎng)景AI于兩極化：更加偏重于宏觀的智慧城市大安防化與更加側(cè)重于微觀的民用服務(wù)微安防化，較為典型的是公安、司法和監(jiān)獄的警用場(chǎng)景和日常貼近生活的民用場(chǎng)景。在警用層“面”和“后臺(tái)”四個(gè)維度的布防，主要特點(diǎn)是利用智能安防產(chǎn)品在識(shí)別和分析上的優(yōu)勢(shì)，做到預(yù)警和管控。圖2-14AI+安防全景圖四、智慧政務(wù)智慧政務(wù)的概念黨二十大指出：“堅(jiān)持把發(fā)展經(jīng)濟(jì)的著力點(diǎn)放在實(shí)體民信訪工作，暢通和規(guī)范群眾訴求表達(dá)、利益協(xié)調(diào)、權(quán)益保障通道，完善網(wǎng)格化管理、精細(xì)化服務(wù)、信息化支撐的基層治理平臺(tái)，健全城鄉(xiāng)社區(qū)治理體系?！敝腔壅?wù)關(guān)鍵技術(shù)PAGEPAGE20是智慧政務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)。通過構(gòu)建政務(wù)云，政府能夠?qū)崿F(xiàn)跨部門、跨地區(qū)的資源共享與協(xié)同辦公，提高行政效率。例如，上海市電子政務(wù)云架構(gòu)就包括政務(wù)云管理體系、安全體系以及大數(shù)據(jù)框架，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)設(shè)施到業(yè)務(wù)應(yīng)用的全方位支持。大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智慧政務(wù)中主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、治理和共享。通過整合各類政務(wù)數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，政府能夠進(jìn)行精準(zhǔn)管理和服務(wù)。例如，全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心便歸集了來自不同部門和地區(qū)的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)：泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全域全量數(shù)據(jù)采集。通過部署各種傳感器和終端設(shè)備，政府可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管人工智能：人工智能技術(shù)在智慧政務(wù)中的應(yīng)用主要包括語音識(shí)別、人臉識(shí)別、自然語言處理等。這些技術(shù)不僅提高了服務(wù)的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性，還通過自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，不斷提升政務(wù)服務(wù)質(zhì)量。例如，深圳市寶安區(qū)行政5G區(qū)塊鏈：區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧政務(wù)中主要用于數(shù)據(jù)可信部門的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)“盤得清”、“管得住”、“用得好”的目標(biāo)。4.3智慧政務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景（1）智能辦公在智能辦公方面，采用人工智能、知識(shí)管理、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等手段，將傳統(tǒng)辦公自動(dòng)化（OA）系統(tǒng)改造成為智能如代辦件提醒、郵件提醒、會(huì)議通知提醒等，公務(wù)員不需要去查詢就知道哪些事情需要處理。智能辦公系統(tǒng)可以對(duì)代辦事項(xiàng)根據(jù)重要程度、緊急程度等進(jìn)行排序。智能辦公系統(tǒng)具有移動(dòng)辦公功能，公務(wù)員隨時(shí)隨地可以進(jìn)行辦公。智能辦公系統(tǒng)集成了政府知識(shí)庫，使公務(wù)員方便查詢政策法規(guī)、辦事流程等，分享他人的工作經(jīng)驗(yàn)。（2）智能監(jiān)管智能化的監(jiān)管系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)管對(duì)象的自動(dòng)感知、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)跟蹤。例如，在主要路口安裝具有人臉識(shí)別功能的監(jiān)視器，就能夠自動(dòng)識(shí)別在逃犯等；在服刑人員、嫌疑犯等身上植入生物芯片，就可以對(duì)他們進(jìn)行追蹤。智能化的監(jiān)管系統(tǒng)可以對(duì)突發(fā)性事件進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)處置等。例如，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)山體形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以對(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)探測(cè)到火情，建筑立即自動(dòng)切斷電源。智能化的監(jiān)管系統(tǒng)可以自動(dòng)比對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)企業(yè)偷逃稅等行為。智能化的移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)可以根據(jù)執(zhí)法人員需求自動(dòng)調(diào)取有關(guān)材料，生成罰單，方便執(zhí)法人員執(zhí)行公務(wù)。（3）智能決策智慧政務(wù)能夠提高傳統(tǒng)的政府決策水平,實(shí)現(xiàn)智慧決策。匯聚政府各部門的政務(wù)信息資源，形成政務(wù)領(lǐng)域的權(quán)威數(shù)據(jù)庫，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)的處理能力對(duì)各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、加工、匯總，為相關(guān)部門的數(shù)據(jù)分析五、智慧政務(wù)本章討論了人工智能在交通、旅游、金融、零售、安防及政務(wù)中的具體應(yīng)用。在每一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中，我們首先介紹了相關(guān)智能技術(shù)的概念和發(fā)展歷程，然后通過詳細(xì)介紹該場(chǎng)景下的細(xì)分場(chǎng)景來進(jìn)一步揭示其內(nèi)涵，最后通過一個(gè)實(shí)用系統(tǒng)案例來展示其技術(shù)復(fù)雜性及其實(shí)用性從而幫助讀者建立起完整直觀的概念。授課周次第周授課時(shí)間課程章節(jié)第三章機(jī)器學(xué)習(xí)教學(xué)目的了解機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念和發(fā)展歷程；理解機(jī)器學(xué)習(xí)工作原理及各種機(jī)器學(xué)習(xí)的算法；熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)算法在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)概念；機(jī)器學(xué)習(xí)的工作原理及算法；機(jī)器學(xué)習(xí)分類。重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案重點(diǎn)：理解機(jī)器學(xué)習(xí)的工作原理及算法；難點(diǎn)：機(jī)器學(xué)習(xí)的重要算法原理。解決方案：理論授課+案例討論的方法教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配教學(xué)手段序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1課程導(dǎo)入10′2一、機(jī)器學(xué)習(xí)概念15′3二、機(jī)器學(xué)習(xí)的工作原理及算法30′4三、機(jī)器學(xué)習(xí)分類20′5四、課后作業(yè)及思考5′專題講授、視頻演示、討論教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一（ 理論教學(xué)（√ ）實(shí)（ 實(shí)（ ）上機(jī)（ ）作業(yè)作業(yè)完成方式書（電子（ ）教學(xué)后記附頁：一、課程導(dǎo)入2022會(huì)更加依賴氣象條件，主要體現(xiàn)在戶外賽場(chǎng)環(huán)境往往更復(fù)圖3-1北京冬奧會(huì)二、機(jī)器學(xué)習(xí)的概念播放視頻機(jī)器學(xué)習(xí)（上）。圖3-5人類學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)提問學(xué)生思考應(yīng)如何提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性？通過視頻讓學(xué)生對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)有基本時(shí)長(zhǎng)0.500.751.001.251.501.751.752.003.252.50圖3-6機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展歷程圖3-7機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展路線三、機(jī)器學(xué)習(xí)工作原理及算法3.1機(jī)器學(xué)習(xí)工作原理用機(jī)器學(xué)習(xí)解決問題的一般流程如圖所示：圖3-13 機(jī)器學(xué)習(xí)的處理流程某門課程學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)(天數(shù))與期末考試分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)表：表3-1學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)(天數(shù))與期末考試分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)表分?jǐn)?shù)10221343202233506248時(shí)長(zhǎng)..5.5.75002550002550750050結(jié)合具體案分?jǐn)?shù)55756273817664829093例，理解機(jī)器學(xué)習(xí)的工作原理。x上述二元數(shù)據(jù)，以散點(diǎn)圖方式展示效果如下：圖3-15學(xué)習(xí)時(shí)間與考試分?jǐn)?shù)散點(diǎn)圖（采用垂直距離用數(shù)學(xué)表達(dá)式f(x)ax+bab圖3-16最佳擬合線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)與分?jǐn)?shù)直線上的點(diǎn)為f(x)根據(jù)輸入時(shí)長(zhǎng)預(yù)測(cè)得到的分?jǐn)?shù)值，紅色線段本例中，只有一個(gè)自變量x,故采用一元線性回歸進(jìn)行分析，求解最佳擬合線。線性回歸法是一種求最佳擬合線y=a+bx的數(shù)學(xué)方法，也叫“最小二乘回歸法”。最佳擬合線：截距a=8.52356817，回歸系數(shù)b=16.20679169圖3-18最佳擬合線3.2機(jī)器學(xué)習(xí)算法（1）線性回歸算法線性回歸算法是一種通過屬性的線性組合來擬合圖中利用稱為線性回歸方程的最小平方函數(shù)對(duì)一個(gè)或多個(gè)自變量和一個(gè)因變量之間的關(guān)系進(jìn)行建模。（2）K最近鄰分類算法最近鄰(k-NearestNeighbor，KNN)分類算法，是一個(gè)理論上比較成熟的方法，也是最簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)算法之一。該方法的思路是：在特征空間中，如果一個(gè)樣本附近的k個(gè)最近(即特征空間中最鄰近)樣本的大多數(shù)屬于某一個(gè)類別，則該樣本也屬于這個(gè)類別。（3）決策樹算法特征屬性在某個(gè)值域上的輸出，而每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)存放一個(gè)類（4）支持向量機(jī)SVM算法四、機(jī)器學(xué)習(xí)分類播放視頻機(jī)器學(xué)習(xí)（下）。監(jiān)督學(xué)習(xí)非監(jiān)督學(xué)習(xí)半監(jiān)督學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)圖3-10 機(jī)器學(xué)習(xí)算法結(jié)合前面學(xué)習(xí)到的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將其進(jìn)行分類。五、總結(jié)PAGEPAGE30授課周次第 周授課時(shí)間課程章節(jié)第四章神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)教學(xué)目的了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的基本概念；理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作原理；熟悉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2、深度學(xué)習(xí)核心算法3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用場(chǎng)景4、TensorFlow小試牛刀重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案重點(diǎn)：理解什么是物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展情景認(rèn)識(shí)。教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1課程導(dǎo)入102一、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)153二、深度學(xué)習(xí)核心算法204三、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用場(chǎng)景105四、TensorFlow實(shí)驗(yàn)206五、總結(jié)5教學(xué)手段專題講授、視頻演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一體（√）理論教學(xué)（）實(shí)（ 實(shí)（ ）上機(jī)（ ）作業(yè)觀察我們?nèi)粘Ｉ钪心切﹫?chǎng)景使用神經(jīng)網(wǎng)作業(yè)完成方式書（）電 子（√）教學(xué)后記附頁：一、課程導(dǎo)入因此智能分揀設(shè)備不斷出現(xiàn)，以達(dá)到機(jī)器代替人工、降費(fèi)增效的目的。而如何實(shí)現(xiàn)用工業(yè)攝像頭代替人眼，有效地提取快遞面單上的信息，如三段碼。收件地址等，成為亟待解決的問題（4-l）o圖4-1通用文字識(shí)別分揀技術(shù)二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近年來，人工智能技術(shù)逐漸普及。從車牌識(shí)別、人臉識(shí)別、語音識(shí)別、智能助手、推薦系統(tǒng)到自動(dòng)駕駛，人們?cè)谌粘Ｉ钪卸伎赡苡幸鉄o意地用到了人工智能技術(shù)。特別是最近幾年，得益于數(shù)據(jù)的增多、計(jì)算能力的增強(qiáng)、學(xué)習(xí)算法的成熟以及應(yīng)用場(chǎng)景的豐富，越來越多的人開始關(guān)注這個(gè)“嶄新“的研究領(lǐng)域——深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)技術(shù)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界取得了廣泛的成功，受到高度重視，并掀起新一輪的人工智能熱潮。深度學(xué)習(xí)技術(shù)是受到人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)啟發(fā)設(shè)置其算法而實(shí)現(xiàn)的。深度學(xué)習(xí)就不得不提起神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和原理?，F(xiàn)實(shí)中，我們的大腦接收眼睛或耳朵傳遞來的數(shù)據(jù)（輸入源），會(huì)通過一層層的神經(jīng)元去解析數(shù)據(jù)（神經(jīng)元），然后得到我們對(duì)于所見的判斷（輸出源）。整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程可以抽象理通過包裹單識(shí)別案例引入深度學(xué)習(xí)概念結(jié)合人類的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，講解人工神經(jīng)元和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。解為如圖4-2所示。圖4-2 深度學(xué)習(xí)技術(shù)演變神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是神經(jīng)細(xì)胞，即神經(jīng)（Neurons）元到細(xì)胞核的輸入。來自神經(jīng)元（突觸）的電化學(xué)信號(hào)聚（突觸）就會(huì)沿著軸突向下傳播到其他神經(jīng)元的樹突上。圖4-3人類神經(jīng)元結(jié)構(gòu)（圈圈w(直線)兩部分組成，分為三層輸入層、隱藏層、輸出層。其中輸入層相當(dāng)于是輸入元，隱藏層相當(dāng)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出層相從單個(gè)神經(jīng)元到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)當(dāng)于輸出源。三層之間得神經(jīng)元相互連接和權(quán)重組（數(shù)據(jù)變換）得到一個(gè)預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)值與真實(shí)值放入到損失函數(shù)，使用反饋算法計(jì)算出最小的損失值，然后把損失值放入到優(yōu)化器中來有方向性更改權(quán)重值，這樣就完成一次深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)過程。不斷循環(huán)以上過程更改參數(shù)，讓預(yù)測(cè)值接近真實(shí)值。圖4-7深度學(xué)習(xí)原理三、深度學(xué)習(xí)核心算法（1）前向傳播（2）反向傳播反向傳播算法是深度學(xué)習(xí)的最重要的基礎(chǔ)，這里主要討論反向傳播算法中的一個(gè)小細(xì)節(jié)。為什么要“反向”？（誤差表示數(shù)據(jù)真實(shí)的類別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的類別之差），反向更新權(quán)重，使得在下一輪前向傳播預(yù)測(cè)結(jié)果更加接近真實(shí)值。圖4-8反向算法（3）梯度下降梯度下降的過程可把求解損失函數(shù)最小值的過程看成4-9globalminimal（1）信息處理展示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識(shí)別中的應(yīng)用場(chǎng)景結(jié) 合Tensorflow經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程，學(xué)生能更直觀的了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)的概念現(xiàn)代信息處理要解決的問題是很復(fù)雜的，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有模仿或代替人的思維有關(guān)的功能，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷、問題求解，解決傳統(tǒng)方法所不能或難以解決的問題。態(tài)，這點(diǎn)在軍事系統(tǒng)電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的智能信息系統(tǒng)有智能儀器、自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)、自動(dòng)控制制導(dǎo)系統(tǒng)、自動(dòng)故障診斷和報(bào)警系統(tǒng)等。（2）模式識(shí)別模式識(shí)別是對(duì)表征事物或現(xiàn)象的各種形式的信息進(jìn)行處理和分析，對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程。該技術(shù)以貝葉斯概率論和香農(nóng)的信息論為理論基礎(chǔ)。信息的處理過程更接近人類大腦的邏輯思維過程?，F(xiàn)在有兩種基本的模式識(shí)別方法，即統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法和結(jié)別已成為當(dāng)前比較先進(jìn)的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到文字識(shí)別、語音識(shí)別、指紋識(shí)別、遙感圖像識(shí)別、人臉識(shí)別、手寫體字符的識(shí)別、工業(yè)故障檢測(cè)、精確制導(dǎo)等方面。五、TensorFlow游樂場(chǎng)TensorFlow是Google推出的深度學(xué)習(xí)開源框架，并且發(fā)布了TensorFlow游樂場(chǎng)。而有了TensorFlow游樂場(chǎng)，我們?cè)跒g覽器中就可以訓(xùn)練自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，還有酷酷的圖像讓我們更直觀地了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能以及計(jì)算流程。TensorFlow 游 樂 場(chǎng)()是一個(gè)通過網(wǎng)頁瀏覽器就可以訓(xùn)練簡(jiǎn)單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)可視化訓(xùn)練過程的工具。六、總結(jié)X1、x2,只要給予足夠多層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自己組合出最有用的特征。授課周次第 周授課時(shí)間課程章節(jié)第五章智能語音教學(xué)目的了解智能語音的基本概念；熟悉智能語音在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用；理解智能語音技術(shù)工作原理并能夠創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)幾種智能語音能夠借助智能產(chǎn)品和平臺(tái)工具加深對(duì)智能語音的理解。內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)智能語音技術(shù)的基本概念，包括語音識(shí)別和語音合成；智能語音技術(shù)的基本原理，如語音識(shí)別和語音合成智能語音技術(shù)應(yīng)用和智能語音體驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案重點(diǎn)：智能語音技術(shù)的基本原理和應(yīng)用難點(diǎn)：理解語音識(shí)別的訓(xùn)練和識(shí)別過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1課程導(dǎo)入：播放一段關(guān)于智能語音助手的有趣視頻5′2智能語音技術(shù)的概念，語音識(shí)別技術(shù)，語音合成技術(shù)15′3實(shí)踐體驗(yàn)：語音識(shí)別體驗(yàn)，語音合成體驗(yàn)15′4應(yīng)用案例分析10′5創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計(jì)10′6總結(jié)與拓展5′教學(xué)手段多媒體教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一體（√）理論教學(xué)（ ）實(shí)（ 實(shí)（ ）上機(jī)（ ）作業(yè)作 業(yè)完 成方式書面（）電子（ ）教學(xué)后記在教學(xué)過程中，注意引導(dǎo)學(xué)生自主思考和實(shí)踐，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)37PAGEPAGE38序號(hào)具體內(nèi)容（課堂組織和教學(xué)過程設(shè)計(jì)）授課改進(jìn)意見及實(shí)時(shí)教學(xué)效果記錄一、導(dǎo)入：機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)識(shí)別人類說話“智能問答機(jī)器人”基于深度學(xué)習(xí)的自然語言處理（NLP）24（TTS）的植入，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化擬人聲音服務(wù)，人機(jī)交流更親切自然；【思考題】機(jī)器是如何實(shí)現(xiàn)識(shí)別人類說話，將語音轉(zhuǎn)換成文字的？二、智能語音介紹智能語音技術(shù)概況語音識(shí)別然后根據(jù)內(nèi)容信息執(zhí)行人的某種意圖。語音識(shí)別系統(tǒng)本質(zhì)上是一種模式識(shí)別系統(tǒng)，包括特征提取、模式匹配、參考模型庫等三個(gè)基本單元，它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：語音合成語音合成（TexttoSpeech，TTS）技術(shù)，又稱文語轉(zhuǎn)換技術(shù)，能將任意文字信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)流暢的語音朗讀出來，相當(dāng)于給機(jī)器裝上了人工嘴巴（見圖5-6）。聲紋識(shí)別PAGEPAGE40（（見5-11）。三、智能語音技術(shù)應(yīng)用酒店虛擬前臺(tái)語音質(zhì)檢智能音箱智能音箱不僅是音箱，還是新一代的人機(jī)交互入口。它以藍(lán)牙音箱的形式集播放網(wǎng)絡(luò)音樂、查詢各類信息、語音娛樂互動(dòng)甚至控制智能家電等功能于一身。四、智能語音體驗(yàn)體驗(yàn)語音合成技術(shù)國(guó)內(nèi)外不少人工智能頭部企業(yè)建設(shè)了自己的人工智能（見圖5-26）AI5-26訊飛開放平臺(tái)“語音合成”測(cè)試界面平臺(tái)（5-27）、阿里云的阿里靈杰平臺(tái)（5-28）等。請(qǐng)大家訪問這三家企業(yè)的人工智能開放平臺(tái)，探索與思考（1）在訊飛輸入法中說古詩、說文言文、說當(dāng)下流行語，（2）在使用訊飛輸入法進(jìn)行語音輸入時(shí)，距離手機(jī)麥克風(fēng)遠(yuǎn)近、周圍環(huán)境安靜程度對(duì)語音識(shí)別率有多大影響？除此，還有哪些外在環(huán)境因素會(huì)影響識(shí)別率？（3）訊飛輸入法支持的方言里，有沒有你家鄉(xiāng)的方言？若增加一種方言，你認(rèn)為可能要做哪些工作？（4）我們?cè)谶\(yùn)用語音合成技術(shù)時(shí)，除了法律法規(guī)之外，還應(yīng)該遵守哪些道德規(guī)范？（5）除了本章介紹的智能語音技術(shù)，性別年齡識(shí)別、歌曲（6）你認(rèn)為智能語音交互會(huì)成為人機(jī)交互的主流方式嗎？為什么？授課周次第 周授課時(shí)間課程章節(jié)第六章自然語言處理教學(xué)目的了解自然語言處理的發(fā)展歷程；理解自然語言處理工作原理；能夠使用計(jì)算機(jī)編程語言或工具完成簡(jiǎn)單的自然語言處理相關(guān)操作或功能。內(nèi)容提要及板書設(shè)計(jì)自然語言處理概論自然語言處理技術(shù)原理自然語言處理的應(yīng)用場(chǎng)景自然語言處理的典型實(shí)踐案例重點(diǎn)：自然語言處理的基本任務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景難點(diǎn)：理解自然語言處理中的關(guān)鍵技術(shù)和方法，如深度學(xué)習(xí)在NLP中的應(yīng)用解決方案：通過案例分析和實(shí)踐操作，加深對(duì)自然語言處理技術(shù)的理解。學(xué)會(huì)運(yùn)用簡(jiǎn)單的自然語言處理工具進(jìn)行文本分析。教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配序號(hào)教 學(xué) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配1課程導(dǎo)入：自然語言處理概論5′2知識(shí)講解：自然語言處理的定義，自然語言處理的主要任務(wù)，自然語言處理的應(yīng)用領(lǐng)域15′3自然語言處理應(yīng)用場(chǎng)景15′4自然語言處理的典型實(shí)踐案例15′5探索與思考10′教學(xué)手段多媒體教學(xué)形式（在右欄勾選）理實(shí)一體（√）理論教學(xué)（ ）實(shí)（ 實(shí)（ ）上機(jī)（ ）作業(yè)作業(yè)教學(xué)后記書面（）電子（ ）作 業(yè)完 成方式序號(hào)具體內(nèi)容（課堂組織和教學(xué)過程設(shè)計(jì)）授課改進(jìn)意見及實(shí)時(shí)教學(xué)效果記錄課程導(dǎo)入打開翻譯軟件，將中文“三人行，必有我?guī)熝伞狈g成英文，看看哪家的翻譯效果更好。提問：你們是否使用過類似的技術(shù)？它們是如何工作的？知識(shí)講解（1）自然語言處理的定義：引用定義：自然語言處理是利用計(jì)算機(jī)為工具對(duì)人類特有的書面形式和口頭形式的自然語言的信息進(jìn)行各種類型處理和加工的技術(shù)。自然語言理解（NLU）與自然語言生成（NLG）。自