智能制造-第一课走进机器人世界 精品

第一单元感受人工智能的魅力

课题：第一课敲开人工智能之门

【学习目标】

1．知识与技能：了解人工智能的基本概念和发展历程；了解AI广泛的应用领域；结识聊天机器人小Q；体会解析AI的方法。

2．过程与方法：通过聊天机器人小Q，初步体验AI智能，参与智能机器人教学演示实验，加深对AI含义的较全面了解。

3．情感态度与价值观：在认识和体验AI应用的过程中，激发对AI学科的兴趣，并体会科学的发展中总要经历的曲折；体会AI与智能机器之间的关系；了解我国科学家的贡献；培养学生质疑问题、不盲从、独立思考、关注科学前沿动态的科学素质，增强民族自豪感。

【知识要点】了解AI知识，体会智能机器，畅想未来AI。

符号运算、机器证明等理解；人工智能概念的建立。

【教学方法】着重分析传统程序与智能系统的区别，引导学生根据兴趣体验各种应用，引导学生讨论人类与计算机谁更强大？等热点问题，*提供网络环境，指导学生完成实践与思考。

【教学课型】授新课

【教学过程】

一．导言

Can puter Reason?

一百年前谁敢提这样的问题准会被耻笑。

20世纪六十年代的一天，大学生奥茵闯进了麻省理工学院AI实验室。一段对话：盒子里有什么？……

对话的是SHRDLU程序！

人工智能是计算机科学的一个重要分支，是一门正在发展中的综合性前沿学科。

它与空间技术、原子技术一起誉为21世纪三大科学技术成就。

二．新授

Artificial Intelligence

1．会思考的机器（介绍）

1950年英数学家Alan Turing 阿兰图灵划时代之作“puting Machinery and Intelligence计算机能思考吗”论文，以“机器能思维吗“开始论述，并提出了。

图灵测试，他被认为是人工智能之父。

图灵测试是一个模仿游戏：人和机器（计算机）被分隔在不同的屋子，同时通过打字机问答测试题，如果提问者不能辨别人还是机器，就可认为计算机达到了人类智能的水平。现在是衡量机器智能的准则。

1956年美国数学家麦卡锡John McCarthy等美国年轻学者发起AI研讨会，公认为该学科诞生。1960年他研制出了人工智能语言LISP。也有人认为他是人工智能之父。

阿兰.图灵（Alan Turing ,1912—1954)”；麦卡锡（John McCarthy,1927-1957）

2．人工智能定义（概念研讨）

什么是智能？智能的本质是什么？至今还未搞清楚，定义也不精确未公认，以至被列为自然界四大奥秘（物质的本质，宇宙的起源，生命的本质，智能的发生）之一。

用人工的方法和技术，研究制造机器系统，模拟、延伸和扩展人类智能的科学。

智能是知识与智力的总和。

传统程序=数据结构+算法

智能系统=知识+推理

主要研究内容：

知识表示——计算机能识别与处理的形式

常识性推理——观云预报天气

知识获取——能学习，不断获得新知

智能系统开发——人工智能语言，专家系统外壳等

3．AI的发展（简述）

早在古希腊哲学家亚里士多德的形式逻辑称为三段论演绎推理，对AI的产生发展有重大影响和贡献。

英国哲学家培根归纳法，及警句“知识就是力量”。

英国逻辑学家G . Boole布尔代数，符号语言描述思维活动，为逻辑代数之父。

形成阶段——定理证明，GPS通用问题求解程序：General Problem Solving,下棋程序，模式识别，LISP语言。

成长阶段——符号逻辑，形式推理，只能解决智力游戏（过河，九宫图，积木），降温；有机化合物结构和MYCIN人血液疾病诊断系统，赋予了新生命力。

发展阶段——80中期后，稳步成长期。

充满风雨曲折。

4．AI应用领域（成果讨论）

AI问题难度排列：智力游戏，国际象棋，定理证明，专家系统，自然语言理解，口语识别，机器视觉。

博弈——国际象棋。

1996年由IBM公司设计制造的电脑机器人“Deep Blue深蓝”与卡斯帕罗夫展开交锋，结果卡斯帕罗夫以4比2宣告胜利。1997年，“深蓝”Ⅱ凭借每秒搜索2亿步棋的记忆能力，以3.5比2.5的总比分让这位世界冠军在6局较量中败下阵来。

但围棋博弈，100年后机器也赢不了大师。

传统AI基本假设“思维等价于计算“已经受到挑战，90年代研究人脑单一神经元，需要32个Intel386芯片组成的超立方计算机才能有效模拟。

自动定理证明——P—>Q永真，反证法。地图四色

专家系统——最有成就，最活跃的研究领域。基于知识系统。

American Express 公司的信用卡认证辅助决策专家系统，应对恶性透支和欺骗每年损失1亿美元，90秒内审卡获巨大成功。

医疗专家系统MYCIN，能识别51种病菌，正确使用23种抗菌素，已成功治疗血液病数百例。

地矿勘探专家系统，天气预报系统……

自然语言理解——能看懂，听懂，会说汉语、英语、法语，涉及复杂的编码和解码技术。

机器人学——类人机器人，配备了感觉器官，有一定思维能力。

机器学习——知识是智能的基础。研究如何使计算机具有类似人的学习能力，自动获得知识，不断自我完善。

自动程序设计——自动生成程序和程序正确性验证两方面。

人工神经网络——由大量简单处理单元联接成的人工网络，用来模拟大脑神经系统的结构和功能。

模式识别——语音、模式、触摸屏等，应用于刑侦、智能人机交互、网络信息安全等。60年代明期基和麦卡锡的自动车，实现自动户外导航，避开障碍物行驶，目前已能崎岖山路行进，执行海底勘探任务，军用侦察。

智能检索——应对“知识爆炸”。如搜索引擎baidu,yahoo etc.

5．中国在人工智能领域的贡献

1978年开始“智能模拟“课题研究，1981年成立的CAAI中国智能学会，在模式识

别、机器人学、汉语机器理解等方面取得了成果。

机器证明。美籍华人数理逻辑学家王浩在计算机上证明了《数学原理》命题演算全部220条定理，谓词演算150条定理的85%.

北京专家翻译网。

喷漆智能机器人.

军用智能机器人.

棋后诸宸与紫光之星对弈0：2，总教练叶江川。

{唯一获得过“计算机领域诺贝尔奖”——“图灵奖”的华人科学家、清华大学教授姚期智}

马教授

GPS车载导航系统

GPS是英文Global Positioning System的缩写,意即全球定位系统。是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。GPS定位精度可达15米,测速精度0.1米/秒,是一个军民两用系统,提供两个等级的服务。

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三．展望未来AI

西游记中的孙悟空;三国演义中的木牛流马;阿童木;数码宝贝等.

斯皮尔博格AI人工智能电影片段I展播。

长江七号科幻片段2展播。