1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上5.2 探秘人工智能從人機(jī)對(duì)戰(zhàn)開(kāi)篇，介紹啟發(fā)式搜索及人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，從揭示AlphaGo核心算法入手，展示人工智能領(lǐng)域的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)。遵循AI學(xué)科的主流觀點(diǎn)和體系，突出當(dāng)前成就；內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)與信息技術(shù)學(xué)科核心概念與核心素養(yǎng)直接關(guān)聯(lián)，并盡可能采用直觀的方法描述智能算法及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程；通過(guò)實(shí)踐性強(qiáng)、操作性強(qiáng)的實(shí)例，重在理解、體驗(yàn)人工智能應(yīng)用；通過(guò)剖析典型案例闡述智能技術(shù)社會(huì)化應(yīng)用的巨大價(jià)值以及隨之帶來(lái)的倫理、安全、法律等不同層面上的復(fù)雜問(wèn)題。本項(xiàng)目主要包含“認(rèn)識(shí)人工智能”和“揭秘智能算法”兩個(gè)任務(wù)。任務(wù)一主要是了解人工智能的相關(guān)概念和應(yīng)用領(lǐng)域；任務(wù)二主要是探究人工智能的相

2、關(guān)算法。本節(jié)目標(biāo)為：« 通過(guò)人工智能典型案例，了解人工智能技術(shù)的相關(guān)概念與應(yīng)用領(lǐng)域；« 通過(guò)人工智能實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，了解人工智能技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，認(rèn)識(shí)人工智能在信息社會(huì)中的重要作用。1. 教學(xué)重點(diǎn):了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢(shì)。2. 教學(xué)難點(diǎn):了解人工智能的相關(guān)算法。教師準(zhǔn)備：打開(kāi)微機(jī)，投影機(jī)，課件。學(xué)生準(zhǔn)備：結(jié)合課本提前預(yù)習(xí)。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入5分鐘學(xué)生閱讀教材中的任務(wù)一。教師提出問(wèn)題：在我們的生活和學(xué)習(xí)中，你見(jiàn)過(guò)哪些人工智能應(yīng)用？然后以圖片的形式展示人工智能的具體應(yīng)用。學(xué)生閱讀，思考，觀看。引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能的應(yīng)用。任務(wù)一回顧人類與人工智能的幾次對(duì)

3、戰(zhàn)，可以感受到人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展。請(qǐng)搜集相關(guān)信息，并完善表5.2.1。學(xué)生上網(wǎng)搜索人工智能的相關(guān)內(nèi)容并填寫表格。讓學(xué)生了解人工智能的實(shí)際應(yīng)用。講授新知：?jiǎn)l(fā)式搜索盲目搜索教師講授啟發(fā)式搜索和盲目搜索的概念。啟發(fā)式搜索：它在搜索過(guò)程中加入估價(jià)函數(shù)等啟發(fā)信息，不斷自動(dòng)調(diào)整搜索方向，加速求解進(jìn)程。 盲目搜索：按預(yù)定的控制策略進(jìn)行搜索，而不考慮問(wèn)題本身特性的搜索，稱為盲目搜索。這種搜索一般適用于求解比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題。學(xué)生聽(tīng)講。讓學(xué)生理解新的概念。教師講解八數(shù)碼問(wèn)題：在一個(gè)3*3的方棋盤上放上1，2，3，4，5，6，7，8八個(gè)數(shù)，每個(gè)數(shù)碼占一格，且有一個(gè)空格，這些數(shù)碼可以在棋盤上由初始局面向目標(biāo)局面移

4、動(dòng)，其移動(dòng)規(guī)則是：與空格相鄰的數(shù)碼方格可以移入空格。學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講并思考。控制策略不同，解決方案移動(dòng)的步數(shù)也不相同，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)搜索策略的思考。任務(wù)二請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一份迷宮圖，并表述自己的啟發(fā)式搜索方案。從起點(diǎn)出發(fā)記錄走1步能到的點(diǎn)、走2步能走的點(diǎn)、走3步能走的點(diǎn)從出口出發(fā)記錄走1步能到的點(diǎn)、走2步能到的點(diǎn)、走3步能到的點(diǎn)當(dāng)從起點(diǎn)出發(fā)的點(diǎn)集和從出口回退的點(diǎn)集有交集時(shí)，可行路徑就找到了。合理即可學(xué)生思考并完成任務(wù)。讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際的任務(wù)進(jìn)一步理解啟發(fā)式搜索。講授新知：人工智能請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材128-129頁(yè)，并上網(wǎng)搜索相關(guān)內(nèi)容，填寫表格5.2.2。之后教師講解：人工智能：利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者數(shù)字計(jì)算機(jī)控制

5、的機(jī)器模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，感知環(huán)境，獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。弱人工智能：實(shí)現(xiàn)特定功能的專用智能設(shè)備，不能真正實(shí)現(xiàn)推理和解決問(wèn)題。強(qiáng)人工智能：真正能思考、有知覺(jué)、有自我意識(shí)的人類級(jí)別的智能機(jī)器。學(xué)生閱讀教材，上網(wǎng)查找相關(guān)內(nèi)容，填表5.2.2。讓學(xué)生進(jìn)一步理解人工智能的具體應(yīng)用。介紹“阿爾法圍棋”的關(guān)鍵技術(shù)。“阿爾法圍棋”的核心系統(tǒng)屬于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí),即模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)了三千萬(wàn)盤職業(yè)棋手的棋譜,再通過(guò)增強(qiáng)學(xué)習(xí)的方法自我博奕,尋找比基礎(chǔ)棋譜更多的打點(diǎn)來(lái)?yè)魯?duì)手。學(xué)生聽(tīng)講。讓學(xué)生理解AlpahGo戰(zhàn)勝人的關(guān)鍵原理。介紹“機(jī)器學(xué)習(xí)”

6、。給學(xué)生演示游戲“plane.exe”,并將該游戲下發(fā)至學(xué)生機(jī)。機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)前人工智能的核心技術(shù)之一，目的是使計(jì)算機(jī)能模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，獲取新的知識(shí)或技能，重新組織己有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而不斷完善自身的性能。學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，并操作老師下發(fā)的游戲。讓學(xué)生理解“機(jī)器學(xué)習(xí)”的深刻內(nèi)涵。同時(shí)給教學(xué)增加趣味性。講授“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。它是目前人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，是一種模擬動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行并行信息處理的算法模型。BP(back propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最廣泛的的算法，它是一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)可表示為：學(xué)生聽(tīng)講。讓學(xué)生理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的“輸

7、入層，隱藏層，輸出層”這種結(jié)構(gòu)。講授“神經(jīng)元芯片”。2016年 中科院發(fā)布了寒武紀(jì)神經(jīng)元芯片。學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，并上網(wǎng)搜索目前研發(fā)成功的神經(jīng)元芯片，填寫表格5.2.3。讓學(xué)生了解神經(jīng)元芯片的發(fā)展情況。講授“智能傳感器”。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。它屬于人工智能的神經(jīng)末梢，用于感知外界環(huán)境，未來(lái)高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將是智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。學(xué)生聽(tīng)講。讓學(xué)生了解智能傳感器及其應(yīng)用。課堂小結(jié)2 分鐘老師帶領(lǐng)著學(xué)生一起回顧本節(jié)課的知識(shí)。1. 了解人工智能技術(shù)的相關(guān)概念與應(yīng)用領(lǐng)域。2. 了解人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。3. 認(rèn)識(shí)人工智能在信息社會(huì)中的重要作用。再次鞏固本堂課的知識(shí)

8、，體現(xiàn)教學(xué)的完整性。以下為教案中提到的相關(guān)內(nèi)容：表5.2.1時(shí)間機(jī)器對(duì)戰(zhàn)實(shí)錄1996深藍(lán)（Deep Blue）戰(zhàn)勝國(guó)際象棋世界冠軍加里 卡斯帕羅夫（Garry Kasparov）2011沃森（IBM Waston）在綜藝節(jié)目危險(xiǎn)邊緣中戰(zhàn)勝了最高獎(jiǎng)金得主和連勝紀(jì)錄保持者2016阿爾法圍棋（AlphaGo）戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世石2017準(zhǔn)星數(shù)學(xué)高考機(jī)器人（AI-MATHS）在單獨(dú)的考場(chǎng)進(jìn)行高考數(shù)學(xué)考試，考場(chǎng)內(nèi)服務(wù)器切斷外部網(wǎng)絡(luò)連接，在公證機(jī)構(gòu)和媒體的“監(jiān)考”之下，僅憑自身的人工智能程序解題，通過(guò)打印機(jī)輸出答案。高考機(jī)器人將在兩個(gè)小時(shí)的考試時(shí)間內(nèi)，同時(shí)作答多份試卷。2017Aidam智能教育機(jī)器人通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直播的方式與6名高考狀元同臺(tái)PK，分別解答2017年高考數(shù)學(xué)試題，完成包括客觀題和主觀題在內(nèi)的整張?jiān)嚲恚凑赵u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得出最終成績(jī)。2018狀元（Champion）AI機(jī)器人挑戰(zhàn)高考作文，并擊敗了數(shù)位作家。表5.2.2功能人工智能體現(xiàn)形式兒童及病人陪伴健康伴侶機(jī)器人、聊天機(jī)器人、家政機(jī)器人、智能家居搬家公司重體力勞動(dòng)搬家機(jī)器人、物流機(jī)器人環(huán)境測(cè)試水下機(jī)器人、特種極限機(jī)器人、礦業(yè)機(jī)器人虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)VR一體機(jī)自動(dòng)駕駛自動(dòng)駕駛汽車工業(yè)制作焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、加工機(jī)器人無(wú)人機(jī)救援無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人飛艇智能終端智能手機(jī)、智