人工智能的應(yīng)用課件高中信息技術(shù)新粵教必修1

6.2人工智能的應(yīng)用人工智能的飛速發(fā)展,為制造、家居、教育、交通、安防、療物流等各行各業(yè)的發(fā)展和社會(huì)服務(wù)帶來(lái)前所未有的變化,深刻改變?nèi)祟惖纳鐣?huì)生活、改變世界,讓人們的學(xué)習(xí)更個(gè)性,工作更便捷,生活更美好。6.2.1智能制造智能制造是基于新代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)保度融合，貫穿于設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、管理，服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)，自決策，自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。智能制造對(duì)人工智能的需求主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:一是智能裝備，包括自動(dòng)識(shí)別設(shè)備、人機(jī)交互系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人以及數(shù)控機(jī)床等具體設(shè)備，涉及跨媒體分析推理、自然語(yǔ)言處理，虛擬現(xiàn)實(shí)智能建模及自主無(wú)人系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。二是智能工廠，包括智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)，智能管理以及集成優(yōu)化等具體內(nèi)容，沙及跨媒體分析推理，大數(shù)據(jù)智能，機(jī)器學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)。三是智能服務(wù)，包括大規(guī)模個(gè)性化定制，遠(yuǎn)程維護(hù)以及預(yù)測(cè)性維護(hù)等具體服務(wù)模式，沙及跨媒體分析推理、自然語(yǔ)言處理，大數(shù)據(jù)智能、高級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)。如圖68所示是智能汽車(chē)工廠作業(yè)圖。探究活動(dòng)體驗(yàn)通過(guò)“剖析空調(diào)企業(yè)智能客服機(jī)器人”，我們知道了智能客服機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)“知識(shí)庫(kù)模塊”的構(gòu)建，主要是將現(xiàn)有涉及空調(diào)企業(yè)客服問(wèn)題的紙質(zhì)化文件，通過(guò)自然語(yǔ)言處理形成數(shù)字化資料，然后對(duì)形成的數(shù)字化資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理，形成深度學(xué)習(xí)所需的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建空調(diào)企業(yè)客服問(wèn)題分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)庫(kù)，為下一步進(jìn)行問(wèn)題診斷、優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量提供決策依據(jù)。打開(kāi)教科書(shū)配套學(xué)習(xí)資源包“第六章智能客服機(jī)器人”仿真系統(tǒng)，運(yùn)用學(xué)習(xí)資源包提供的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，修改并運(yùn)行配套學(xué)習(xí)資源包“第六章\課本素材\訓(xùn)練模型程序6-1”文件。訓(xùn)練模型程序的邏輯結(jié)構(gòu)如圖6-9所示。6.2.2智能家居智能家居以住宅為平臺(tái)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是由硬件(智能家電、智能硬件、安防控制設(shè)備、家具等)、軟件系統(tǒng)，云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)成的家居生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)人遠(yuǎn)程控制設(shè)備、設(shè)備同互聯(lián)互通、設(shè)備自我學(xué)習(xí)等功能，并通過(guò)收集，分析用戶行為數(shù)據(jù)為用戶提供個(gè)性化生活服務(wù)，使家居生活安全、節(jié)能、便捷等。例如，借助智能語(yǔ)音技術(shù)，用戶應(yīng)用自然語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)家居系統(tǒng)各設(shè)備的操控。如開(kāi)關(guān)窗簾(窗戶)、操控家用電8和照明系統(tǒng)、打掃衛(wèi)生等操作:借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，智能電視可以從用戶看電視的歷史數(shù)據(jù)中分析其興趣和愛(ài)好，并將相關(guān)的節(jié)目推薦給用戶:通過(guò)應(yīng)用聲紋識(shí)別、臉部識(shí)別、指紋識(shí)別等技術(shù)進(jìn)行開(kāi)鎖等:通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)可以使智能家電實(shí)現(xiàn)對(duì)白身狀態(tài)及環(huán)境的自我感知，具有故障診斷能力:通過(guò)收集產(chǎn)品運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品異常。主動(dòng)提供服務(wù)。降低故障率:還可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題及提高效率。如圖6-10所示是指紋識(shí)別鎖。6.2.3智能教育隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人工智能工具被應(yīng)用于教育領(lǐng)域，成為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的得力助手。智能導(dǎo)師是人工智能在教育領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用，它主要通過(guò)自然語(yǔ)言處理和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，由計(jì)算機(jī)模擬教師教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和方法，對(duì)學(xué)生實(shí)施一對(duì)一的教學(xué)，并向具有不同需求和特征的學(xué)習(xí)者傳遞知識(shí)。它能夠在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的過(guò)程中實(shí)時(shí)跟蹤、記錄和分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果，以了解其個(gè)性化的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，井根據(jù)這一特點(diǎn)為每一名學(xué)習(xí)者選擇合適的學(xué)習(xí)資源，制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。如圖61所示是智能導(dǎo)師系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。6.2.4智能交通智能交通系統(tǒng)(IellieatTralfeSystem.ITS)是通信、信息和控制技術(shù)在交通系統(tǒng)中集成應(yīng)用的產(chǎn)物。ITs借助現(xiàn)代科技手段和設(shè)備，將各核心交通元索聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)信息互通與共享以及各交通元素的彼此協(xié)調(diào)、優(yōu)化配置和高效使用，形成人、車(chē)和交通的個(gè)高效協(xié)同環(huán)境，建立安全、高效、便捷和低碳的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。例如，通過(guò)交通信息采集系統(tǒng)采集道路中的車(chē)輛流量，行車(chē)速度等信息，信息分析處理系統(tǒng)處理后形成實(shí)時(shí)路況，決策系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整道路紅綠燈時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整可變車(chē)道或潮汐車(chē)道的通行方向等，信息發(fā)布系統(tǒng)將路況推送到導(dǎo)航軟件和廣播中，讓人們合理規(guī)劃行駛路線。通過(guò)不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)ETC人口站的車(chē)輛身份及信息自動(dòng)采集，處理、收費(fèi)和放行，有效提高通行能力、簡(jiǎn)化收費(fèi)管理、降低環(huán)境污染。如圖6-12所示是智能交通示例圖。6.2.5智能安防智能安防技術(shù)是一種利用人工智能對(duì)視頻、圖像進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，從中識(shí)別安全隱患并對(duì)其進(jìn)行處理的技術(shù)。智能安防與傳統(tǒng)安防的最大區(qū)別在于智能化，傳統(tǒng)安防對(duì)人的依賴性比較強(qiáng)，非常耗費(fèi)人力，而智能安防能夠通過(guò)機(jī)器實(shí)現(xiàn)智能判斷，從而盡可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的安全防范和處理。從技術(shù)方面來(lái)講，目前智能安防分析技術(shù)主要集中在兩大類:一類是采用畫(huà)面分別前景提取等方法對(duì)視頓畫(huà)面中的目標(biāo)進(jìn)行提取檢測(cè)，通過(guò)不同的規(guī)則來(lái)區(qū)分不同的事件，從而實(shí)現(xiàn)不同的判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警聯(lián)動(dòng)等，如區(qū)域入侵分析、打架檢測(cè)、人員聚集分析、交通事件檢測(cè)等:另一類是利用模式識(shí)別技術(shù)，對(duì)畫(huà)面中特定的物體進(jìn)行建模，并通過(guò)大量樣本進(jìn)行訓(xùn)練，從而達(dá)到對(duì)視頻畫(huà)面中的特定物體進(jìn)行識(shí)別，如車(chē)輛檢測(cè)、人臉檢測(cè)，人頭檢測(cè)(人流統(tǒng)計(jì))等應(yīng)用。智能安防目前涵蓋眾多的領(lǐng)域，如街道社區(qū)、道路、樓宇建筑，機(jī)動(dòng)車(chē)輛的監(jiān)控，移動(dòng)物體監(jiān)測(cè)等。今后智能安防還要解決海量視頻數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)控制及傳輸問(wèn)題，將智能視頻分析技術(shù)，云計(jì)算及云存儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建智慧城市下的安防體系。如圖6-13所示是安防系統(tǒng)中的攝像頭。6.2.6智能醫(yī)療人工智能的快速發(fā)展，為醫(yī)療健康領(lǐng)域向更高的智能化方向發(fā)展提供了非常有利的技術(shù)條件。近年，智能醫(yī)療在輔助診療、疾病預(yù)測(cè)，醫(yī)療影像輔助診斷(圖6-14)。藥物開(kāi)發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用。在輔助診療方面，通過(guò)人工智能技術(shù)可以有效提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，提升.線全科醫(yī)生的診斷治療水平。例如，利用智能語(yǔ)音技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子病歷的智能語(yǔ)音錄人:利用智能影像識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)讀片;利用智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建輔助診療系憂。在疾病預(yù)測(cè)方面，人工智能借助大數(shù)據(jù)技術(shù)可以進(jìn)行疫情監(jiān)測(cè)，及時(shí)有效地預(yù)測(cè)并防止疫情的進(jìn)一步擴(kuò)敢和發(fā)展。以流感為例，很多國(guó)家都有規(guī)定，當(dāng)醫(yī)生發(fā)現(xiàn)新型流感病例時(shí)需告知疾病控制與預(yù)防中心，但由于人們可能患病不及時(shí)就醫(yī)，同時(shí)信息傳達(dá)回疾控中心也需要時(shí)間，因此，通告新流感病例的時(shí)間往往會(huì)有一定的延遲，而人工智能通過(guò)疫情監(jiān)測(cè)能夠有效縮短響應(yīng)時(shí)間。在醫(yī)療影像輔助診斷方面，影像判讀系統(tǒng)的發(fā)展是人工智能技術(shù)的產(chǎn)物。早期的影像判讀系統(tǒng)主要靠人手工編寫(xiě)判定規(guī)則，存在耗時(shí)長(zhǎng)，臨床應(yīng)用難度大等問(wèn)題，從而未能得到廣泛推廣。影像組學(xué)是通過(guò)醫(yī)學(xué)影像對(duì)特征進(jìn)行提取和分析，為患者預(yù)前和預(yù)后的診斷與治療提供評(píng)估方法和精準(zhǔn)診療決策。這在很大程度上簡(jiǎn)化了人工智能技術(shù)的應(yīng)用流程，節(jié)約了人力成本。拓展:生物特征識(shí)別技術(shù)生物特征識(shí)別技術(shù)是指通過(guò)個(gè)體生理特征或行為特征對(duì)個(gè)體身份進(jìn)行識(shí)別認(rèn)證的技術(shù)。從應(yīng)用流程看，生物特征識(shí)別通常分為注冊(cè)和識(shí)別兩個(gè)階段。注冊(cè)階段通過(guò)傳感器對(duì)人體的生物表征信息進(jìn)行來(lái)集，如利用圍像傳感器對(duì)指紋和人臉等光學(xué)信息、麥克風(fēng)對(duì)說(shuō)話聲音等聲學(xué)信息進(jìn)行采集，利用數(shù)據(jù)預(yù)處理以及特征提取技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的特征進(jìn)行存儲(chǔ)。識(shí)別過(guò)程采用與注冊(cè)過(guò)程一致的信息來(lái)集方式，對(duì)待識(shí)別人進(jìn)行信息采集，數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取，然后將提取的特征與存儲(chǔ)的特征進(jìn)行比對(duì)分析，完成識(shí)別。目前生物特征識(shí)別作為重要的智能化身份認(rèn)證技術(shù)，在金融、公共安全、教育、交通等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。(1)指紋識(shí)別。指紋識(shí)別過(guò)程通常包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、分析判別三個(gè)過(guò)程。數(shù)據(jù)采集通過(guò)光、電、力、熱等物理傳感器獲取指紋圖像，數(shù)據(jù)處理包括預(yù)處理、畸變校正、特征提取三個(gè)過(guò)程，分析判別是對(duì)提取的特征進(jìn)行分析判別的過(guò)程。(2)人臉識(shí)別。人臉識(shí)別是典型的計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用，從應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，可將人臉識(shí)別技術(shù)劃分為檢測(cè)定位、面部特征提取以及人臉確認(rèn)三個(gè)過(guò)程。人驗(yàn)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用主要受到光照、拍攝角度、圖像遮擋、年齡等多個(gè)因素的影響，在約束條件下人臉識(shí)別技水相對(duì)成熟，在自由條件下人臉識(shí)別技術(shù)還在不斷改進(jìn)。(3)指靜脈識(shí)別。指靜脈識(shí)別是利用了人體靜脈血管中的脫氧血紅蛋白對(duì)特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的近紅外線有很好的吸收作用這一特性，采用近紅外光對(duì)指靜脈進(jìn)行成像與識(shí)別的技術(shù)。由于指靜脈血管分布隨機(jī)性很強(qiáng)，其網(wǎng)絡(luò)特征具有很好的唯一性，且屬于人體內(nèi)部特征，不受到外界影響，因此模態(tài)特性十分穩(wěn)定。指靜脈識(shí)別技術(shù)應(yīng)用面臨的主要難題來(lái)自成像單元。(4)聲紋識(shí)別。聲紋識(shí)別是指根據(jù)待識(shí)別語(yǔ)音的聲紋特征識(shí)別說(shuō)話人的技術(shù)。聲紋識(shí)別技術(shù)通?？梢苑譃榍岸颂幚砗徒７治鰞蓚€(gè)階段。聲紋識(shí)劇的過(guò)程是將某段來(lái)自某個(gè)人的語(yǔ)音經(jīng)過(guò)特征提取后與多復(fù)合聲紋模型庫(kù)中的聲技模型進(jìn)行醫(yī)配，常用的識(shí)別方法可以分為模板匹配法、概率模型法等。6.2.7智能物流智能物流就是利用條形碼、射頻識(shí)別技術(shù)，傳感器、全球定位系統(tǒng)等方面優(yōu)化改善運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送裝卸等物流業(yè)基本活動(dòng)，同時(shí)也在嘗試使用智能搜索，推理規(guī)劃、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及智能機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)作和高效率優(yōu)化管理，提高物流效事。例如，在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，利用大數(shù)據(jù)智能分析大量歷史庫(kù)存數(shù)據(jù)，建立相關(guān)預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)物流庫(kù)存商品的動(dòng)態(tài)調(diào)整。大數(shù)據(jù)智能也可以支撐商品配送規(guī)劃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物流供給與需求匹配、物流資源優(yōu)化與配置等。在貨物搬運(yùn)環(huán)節(jié)，加載了計(jì)算機(jī)視覺(jué)，動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃等技術(shù)的智能搬運(yùn)機(jī)器人(如搬運(yùn)機(jī)器人、貨架穿梭車(chē)、分揀機(jī)器人等)得到廣泛應(yīng)用，大大減少了訂單出庫(kù)時(shí)間，使物流倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)密度、搬運(yùn)的速度、揀選的精度均有大幅度提高。如圖6-15所示是分揀機(jī)器人概念圖。中國(guó)正處在個(gè)新時(shí)代，人工智能的迅速發(fā)展，正在讓老百姓生活更為便捷、工作更為輕松、學(xué)習(xí)更為智能，讓企業(yè)發(fā)展更具活力。讓國(guó)家實(shí)力更加強(qiáng)大!討論結(jié)合實(shí)際，討論在生活中具體應(yīng)用人工智能技術(shù)的例子，感受人工智能對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，并上同了解更多應(yīng)用人工智能的其他領(lǐng)域，與同學(xué)一起討論、分享。交流1997年，深藍(lán)(DeepBlue)戰(zhàn)勝了世界國(guó)際象祺冠軍卡斯帕羅夫(GaryKasparov)，讓人類見(jiàn)識(shí)了人工智能的強(qiáng)大。2016年3月，AlphaGo以4比1總比分戰(zhàn)勝世界國(guó)棋冠軍李世石，更引發(fā)了人類對(duì)人工智能的激烈討論。有人認(rèn)為人工智能可以給社會(huì)各領(lǐng)域帶來(lái)巨大變化，但同時(shí)也會(huì)引發(fā)社會(huì)問(wèn)題。據(jù)此，與同學(xué)們一起交流，如何正確認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)人類社會(huì)的影響，思考人工智能廣泛使用可能會(huì)引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略。項(xiàng)目實(shí)施各小組根據(jù)項(xiàng)目選題及權(quán)訂的項(xiàng)目方案，結(jié)合本節(jié)所學(xué)知識(shí)，了解人工智能的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步完善該項(xiàng)目方案中的各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，并參照項(xiàng)目范例的樣式，摸寫(xiě)相應(yīng)的項(xiàng)目成果報(bào)告。成果交流各小組運(yùn)用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，將所完成的項(xiàng)目成果，在小組或班級(jí)上進(jìn)行展示與交流，共享創(chuàng)造、分享快樂(lè)?；顒?dòng)評(píng)價(jià)各小組根據(jù)項(xiàng)目選題、擔(dān)訂的項(xiàng)目方案，實(shí)施情況以及所形成的項(xiàng)目成果，利用教科書(shū)附錄2的“項(xiàng)目活動(dòng)評(píng)價(jià)表”，開(kāi)展項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)評(píng)價(jià)。本章扼要回顧同學(xué)們通過(guò)本章學(xué)習(xí)，根據(jù)“人工智能及其應(yīng)用"知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，扼要回顧、總結(jié)、歸納學(xué)過(guò)的內(nèi)容，建立自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。本章學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)同學(xué)們完成下列測(cè)試題(更多的測(cè)試題可以在教科書(shū)的配套學(xué)習(xí)資源包中查看)，并通過(guò)“本章扼要回顧”以及本章的項(xiàng)目活動(dòng)評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)自己在信息技術(shù)知識(shí)與技能，解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程與方法，以及相關(guān)情感態(tài)度與價(jià)值觀的形成等方面，是否達(dá)到了本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)，1.單選題(1)典型的智能問(wèn)答系統(tǒng)中，主要負(fù)責(zé)知識(shí)的存儲(chǔ)的模塊是（）A.文檔庫(kù)模塊B.信息檢索模塊C答案抽取模塊D.常見(jiàn)問(wèn)題解答模塊(2)到目前為止，人工智能的發(fā)展歷史大致可分為()。A.兩個(gè)階段B.三個(gè)階段C四個(gè)階段D.五個(gè)階段(3)智能醫(yī)療可以在()等方面發(fā)揮重要作用。A.輔助診療、疾病預(yù)測(cè)、醫(yī)療影像輔助診斷、藥物開(kāi)發(fā)B.貨物搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、貨物配送C人臉識(shí)別、指紋解鎖、產(chǎn)品檢測(cè)D.遠(yuǎn)程維護(hù)、企業(yè)管理、個(gè)性化定制2.思考題如下圖所示為智能手機(jī)上語(yǔ)音輸入后即時(shí)識(shí)別成文字輸人的截圖，準(zhǔn)確半高，極大地提升了人們漢字輸人