粵教版 (2019)必修1 數(shù)據(jù)與計算第六章 人工智能及其應(yīng)用6.2 人工智能的應(yīng)用本節(jié)綜合與測試完美版課件ppt

這是一份粵教版 (2019)必修1 數(shù)據(jù)與計算第六章 人工智能及其應(yīng)用6.2 人工智能的應(yīng)用本節(jié)綜合與測試完美版課件ppt，共20頁。PPT課件主要包含了21智能制造，22智能家居，23智能教育，24智能交通，25智能安防，26智能醫(yī)療，27智能物流，本章扼要回顧，本章學業(yè)評價等內(nèi)容，歡迎下載使用。
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)展和社會服務(wù)帶來前所未有的變化,深刻改變?nèi)祟惖纳鐣?、改變世?讓人們的學習更個性,工作更便捷,生活更美好。
智能制造是基于新代信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)保度融合，貫穿于設(shè)計，生產(chǎn)、管理，服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學習，自決策，自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。智能制造對人工智能的需求主要表現(xiàn)在以下三個方面:一是智能裝備，包括自動識別設(shè)備、人機交互系統(tǒng)，工業(yè)機器人以及數(shù)控機床等具體設(shè)備，涉及跨媒體分析推理、自然語言處理，虛擬現(xiàn)實智能建模及自主無人系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。二是智能工廠，包括智能設(shè)計、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，機器學習等關(guān)鍵技術(shù)。三是智能服務(wù)，包括大規(guī)模個性化定制，遠程維護以及預測性維護等具體服務(wù)模式，沙及跨媒體分析推理、自然語言處理，大數(shù)據(jù)智能、高級機器學習等關(guān)鍵技術(shù)。如圖6 8所示是智能汽車工廠作業(yè)圖。
探究活動體驗通過“剖析空調(diào)企業(yè)智能客服機器人”，我們知道了智能客服機器人的關(guān)鍵技術(shù)是對“知識庫模塊”的構(gòu)建，主要是將現(xiàn)有涉及空調(diào)企業(yè)客服問題的紙質(zhì)化文件，通過自然語言處理形成數(shù)字化資料，然后對形成的數(shù)字化資料進行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理，形成深度學習所需的訓練數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建空調(diào)企業(yè)客服問題分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和知識庫，為下一步進行問題診斷、優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量提供決策依據(jù)。打開教科書配套學習資源包“第六章智能客服機器人”仿真系統(tǒng)，運用學習資源包提供的訓練數(shù)據(jù)，修改并運行配套學習資源包“第六章\課本素材\訓練模型程序6-1”文件。訓練模型程序的邏輯結(jié)構(gòu)如圖6-9所示。
智能家居以住宅為平臺，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)，云計算平臺構(gòu)成的家居生態(tài)圈，實現(xiàn)人遠程控制設(shè)備、設(shè)備同互聯(lián)互通、設(shè)備自我學習等功能，并通過收集，分析用戶行為數(shù)據(jù)為用戶提供個性化生活服務(wù)，使家居生活安全、節(jié)能、便捷等。例如，借助智能語音技術(shù)，用戶應(yīng)用自然語言實現(xiàn)對家居系統(tǒng)各設(shè)備的操控。如開關(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:借助機器學習技術(shù)，智能電視可以從用戶看電視的歷史數(shù)據(jù)中分析其興趣和愛好，并將相關(guān)的節(jié)目推薦給用戶:通過應(yīng)用聲紋識別、臉部識別、指紋識別等技術(shù)進行開鎖等:通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以使智能家電實現(xiàn)對白身狀態(tài)及環(huán)境的自我感知，具有故障診斷能力:通過收集產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品異常。主動提供服務(wù)。降低故障率:還可以通過大數(shù)據(jù)分析、遠程監(jiān)控和診斷，快速發(fā)現(xiàn)問題、解決問題及提高效率。如圖6- 10所示是指紋識別鎖。
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人工智能工具被應(yīng)用于教育領(lǐng)域，成為教師教學和學生學習的得力助手。智能導師是人工智能在教育領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用，它主要通過自然語言處理和語音識別技術(shù)，由計算機模擬教師教學的經(jīng)驗和方法，對學生實施一對一的教學， 并向具有不同需求和特征的學習者傳遞知識。它能夠在學習者學習的過程中實時跟蹤、記錄 和分析學習者的學習過程與結(jié)果，以了解其個性化的學習特點，井根據(jù)這一特點為每一 名學習者選擇合適的學習資源， 制訂個性化的學習方案。如圖61所示是智能導師系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。
智能交通系統(tǒng)( Iellieat Tralfe System. 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、車和交通的個高效協(xié)同環(huán)境，建立安全、高效、便捷和低碳的交通運輸管理系統(tǒng)。例如，通過交通信息采集系統(tǒng)采集道路中的車輛流量，行車速度等信息，信息分析處理系統(tǒng)處理后形成實時路況，決策系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整道路紅綠燈時長，調(diào)整可變車道或潮汐車道的通行方向等，信息發(fā)布系統(tǒng)將路況推送到導航軟件和廣播中，讓人們合理規(guī)劃行駛路線。通過不停車電子收費系統(tǒng)(ETC)，實現(xiàn)對通過ETC人口站的車輛身份及信息自動采集，處理、收費和放行，有效提高通行能力、簡化收費管理、降低環(huán)境污染。如圖6-12所示是智能交通示例圖。
智能安防技術(shù)是一種利用人工智能對視頻、圖像進行存儲和分析，從中識別安全隱患并對其進行處理的技術(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)安防對人的依賴性比較強，非常耗費人力，而智能安防能夠通過機器實現(xiàn)智能判斷，從而盡可能實現(xiàn)實時的安全防范和處理。從技術(shù)方面來講，目前智能安防分析技術(shù)主要集中在兩大類:一類是采用畫面分別前景提取等方法對視頓畫面中的目標進行提取檢測，通過不同的規(guī)則來區(qū)分不同的事件，從而實現(xiàn)不同的判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的報警聯(lián)動等，如區(qū)域入侵分析、打架檢測、人員聚集分析、交通事件檢測等:另一類是利用模式識別技術(shù)，對畫面中特定的物體進行建模，并通過大量樣本進行訓練，從而達到對視頻畫面中的特定物體進行識別，如車輛檢測、人臉檢測， 人頭檢測(人流統(tǒng)計)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，機動車輛的監(jiān)控，移動物體監(jiān)測等。 今后智能安防還要解決海量視頻數(shù)據(jù)分析、存儲控制及傳輸問題，將智能視頻分析技術(shù)，云計算及云存儲技術(shù)結(jié)合起來，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。
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、疾病預測，醫(yī)療影像輔助診斷(圖6-14)。藥物開發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用。在輔助診療方面，通過人工智能技術(shù)可以有效提高醫(yī)護人員的工作效率，提升.線全科醫(yī)生的診斷治療水平。例如，利用智能語音技術(shù)可以實現(xiàn)電子病歷的智能語音錄人:利用智能影像識別技術(shù)，可以實現(xiàn)醫(yī)學圖像自動讀片;利用智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建輔助診療系憂。在疾病預測方面，人工智能借助大數(shù)據(jù)技術(shù)可以進行疫情監(jiān)測，及時有效地預測并防止疫情的進一步擴敢和發(fā)展。以流感為例，很多國家都有規(guī)定，當醫(yī)生發(fā)現(xiàn)新型流感病例時需告知疾病控制與預防中心，但由于人們可能患病不及時就醫(yī)，同時信息傳達回疾控中心也需要時間，因此，通告新流感病例的時間往往會有一定的延遲， 而人工智能通過疫情監(jiān)測能夠有效縮短響應(yīng)時間。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)主要靠人手工編寫判定規(guī)則，存在耗時長，臨床應(yīng)用難度大等問題，從而未能得到廣泛推廣。影像組學是通過醫(yī)學影像對特征進行提取和分析，為患者預前和預后的診斷與治療提供評估方法和精準診療決策。這在很大程度上簡化了人工智能技術(shù)的應(yīng)用流程，節(jié)約了人力成本。
拓展:生物特征識別技術(shù)生物特征識別技術(shù)是指通過個體生理特征或行為特征對個體身份進行識別認證的技術(shù)。從應(yīng)用流程看，生物特征識別通常分為注冊和識別兩個階段。注冊階段通過傳感器對人體的生物表征信息進行來集，如利用圍像傳感器對指紋和人臉等光學信息、麥克風對說話聲音等聲學信息進行采集，利用數(shù)據(jù)預處理以及特征提取技術(shù)對采集的數(shù)據(jù)進行處理，得到相應(yīng)的特征進行存儲。識別過程采用與注冊過程一致的信息來集方式，對待識別人進行信息采集，數(shù)據(jù)預處理和特征提取，然后將提取的特征與存儲的特征進行比對分析，完成識別。目前生物特征識別作為重要的智能化身份認證技術(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)指紋識別。指紋識別過程通常包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、分析判別三個過程。數(shù)據(jù)采集通過光、電、力、熱等物理傳感器獲取指紋圖像，數(shù)據(jù)處理包括預處理、畸變校正、特征提取三個過程，分析判別是對提取的特征進行分析判別的過程。(2)人臉識別。人臉識別是典型的計算機視覺應(yīng)用，從應(yīng)用過程來看，可將人臉識別技術(shù)劃分為檢測定位、面部特征提取以及人臉確認三個過程。人驗識別技術(shù)的應(yīng)用主要受到光照、拍攝角度、圖像遮擋、年齡等多個因素的影響，在約束條件下人臉識別技水相對成熟，在自由條件下人臉識別技術(shù)還在不斷改進。(3)指靜脈識別。指靜脈識別是利用了人體靜脈血管中的脫氧血紅蛋白對特定波長范圍內(nèi)的近紅外線有很好的吸收作用這一特性，采用近紅外光對指靜脈進行成像與識別的技術(shù)。由于指靜脈血管分布隨機性很強，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。指靜脈識別技術(shù)應(yīng)用面臨的主要難題來自成像單元。(4)聲紋識別。聲紋識別是指根據(jù)待識別語音的聲紋特征識別說話人的技術(shù)。聲紋識別技術(shù)通?？梢苑譃榍岸颂幚砗徒７治鰞蓚€階段。聲紋識劇的過程是將某段來自某個人的語音經(jīng)過特征提取后與多復合聲紋模型庫中的聲技模型進行醫(yī)配，常用的識別方法可以分為模板匹配法、概率模型法等。
智能物流就是利用條形碼、射頻識別技術(shù)，傳感器、全球定位系統(tǒng)等方面優(yōu)化改善運輸、倉儲、配送裝卸等物流業(yè)基本活動，同時也在嘗試使用智能搜索，推理規(guī)劃、計算機視覺以及智能機器人等技術(shù)，實現(xiàn)貨物運輸過程的自動化運作和高效率優(yōu)化管理，提高物流效事。例如，在倉儲環(huán)節(jié)，利用大數(shù)據(jù)智能分析大量歷史庫存數(shù)據(jù)，建立相關(guān)預測模型，實現(xiàn)物流庫存商品的動態(tài)調(diào)整。大數(shù)據(jù)智能也可以支撐商品配送規(guī)劃，進而實現(xiàn)物流供給與需求匹配、物流資源優(yōu)化與配置等。在貨物搬運環(huán)節(jié)，加載了計算機視覺，動態(tài)路徑規(guī)劃等技術(shù)的智能搬運機器人(如搬運機器人、貨架穿梭車、分揀機器人等)得到廣泛應(yīng)用，大大減少了訂單出庫時間，使物流倉庫的存儲密度、搬運的速度、揀選的精度均有大幅度提高。如圖6-15所示是分揀機器人概念圖。中國正處在個新時代， 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、學習更為智能，讓企業(yè)發(fā)展更具活力。讓國家實力更加強大!
討論結(jié)合實際，討論在生活中具體應(yīng)用人工智能技術(shù)的例子，感受人工智能對社會發(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，與同學一起討論、分享。交流1997年，深藍(Deep Blue)戰(zhàn)勝了世界國際象祺冠軍卡斯帕羅夫(Gary Kasparv)，讓人類見識了人工智能的強大。2016年3月， AlphaG以4比1總比分戰(zhàn)勝世界國棋冠軍李世石，更引發(fā)了人類對人工智能的激烈討論。有人認為人工智能可以給社會各領(lǐng)域帶來巨大變化，但同時也會引發(fā)社會問題。據(jù)此，與同學們一起交流，如何正確認識人工智能對人類社會的影響，思考人工智能廣泛使用可能會引發(fā)的社會問題及應(yīng)對策略。
項目實施各小組根據(jù)項目選題及權(quán)訂的項目方案，結(jié)合本節(jié)所學知識，了解人工智能的廣泛應(yīng)用，進一步完善該項目方案中的各項學習活動，并參照項目范例的樣式，摸寫相應(yīng)的項目成果報告。成果交流各小組運用數(shù)字化學習工具，將所完成的項目成果，在小組或班級上進行展示與交流，共享創(chuàng)造、分享快樂。活動評價各小組根據(jù)項目選題、擔訂的項目方案，實施情況以及所形成的項目成果，利用教科書附錄2的“項目活動評價表”，開展項目學習活動評價。
同學們通過本章學習，根據(jù)“人工智能及其應(yīng)用"知識結(jié)構(gòu)圖，扼要回顧、總結(jié)、歸納學過的內(nèi)容，建立自己的知識結(jié)構(gòu)體系。
同學們完成下列測試題(更多的測試題可以在教科書的配套學習資源包中查看)，并通過“本章扼要回顧”以及本章的項目活動評價，綜合評價自己在信息技術(shù)知識與技能，解決實際問題的過程與方法，以及相關(guān)情感態(tài)度與價值觀的形成等方面，是否達到了本章的學習目標，
1.單選題(1)典型的智能問答系統(tǒng)中，主要負責知識的存儲的模塊是（）A.文檔庫模塊 B.信息檢索模塊 C答案抽取模塊 D.常見問題解答模塊(2)到目前為止，人工智能的發(fā)展歷史大致可分為()。A.兩個階段 B.三個階段 C四個階段 D.五個階段(3)智能醫(yī)療可以在( ) 等方面發(fā)揮重要作用。A. 輔助診療、疾病預測、醫(yī)療影像輔助診斷、藥物開發(fā)B. 貨物搬運、倉儲管理、貨物配送C人臉識別、指紋解鎖、產(chǎn)品檢測D.遠程維護、企業(yè)管理、個性化定制
2.思考題如下圖所示為智能手機上語音輸入后即時識別成文字輸人的截圖，準確半高，極大地提升了人們漢字輸人的速度。思考語音輸人法主要運用了什么技術(shù)，并說說此技術(shù)的特點。