43 人工智能的应用与影响 教案+任务单
资源简介
课程基本信息课题人工智能的应用与影响教科书书名：《信息技术》必修1出版社：人民教育出版社；中国地图出版社出版日期：2019年6月教学目标教学目标：了解并关注人工智能技术的发展，认识到人工智能技术在不同领域的重要作用。通过案例，引导学生客观的认识到人工智能对人类社会未来发展的巨大价值和潜在威胁，增强学生的信息社会责任感。能辩证地认识人工智能技术，自觉遵守信息社会的伦理道德准则。教学重点：了解人工智能技术在不同领域的应用，感受智能信息处理的巨大进步和应用潜力。教学难点：辩证认识人工智能对人类社会未来发展的巨大价值和潜在威胁，增强学生的信息社会责任意识。教学过程时间教学环节主要师生活动3分导入教师借用《论语·为政》中“人而无信，不知其可也”，引出在信息社会中，个人信用越来越重要。我国也将建立完善的信用体系，大数据和人工智能技术正在为信息社会打造真正的、靠得住的个人信用体系，正在改变着我们的生活、学习和工作。19分新课教学人工智能的应用1、人工智能在工业中的应用通过视频，了解人工智能在工业中的应用。思考：洋山深水港是通过哪些技术来实现由传统港口转变成智慧型港口的？说明利用了物联网技术、自动化、大数据、云计算还有人工智能技术。在传统港口中，工作人员经常做着单调、重复的长时间作业，而且从事的工作也危险、环境相对恶劣。但是通过整合来自物联网传感器、维护日志和其他外部资源的数据，使用图像识别技术进行目视检查和故障检测，人工智能可以更好地预测和避免机器故障，减少人力开支及人员伤害，提高生产力。课堂活动1:智能工业人工智能还可以在工业领域有什么其他应用呢？请举例说明，并将结果填写到任务单上。2、人工智能在农业中的应用通过视频，了解人工智能在农业中的应用。视频中，机器可以自动对草莓进行采摘，通过摄像头进行图像识别，判断草莓是否成熟以及识别草莓根茎进行采摘。课堂活动2:智能农业除了自动采摘外，你还能想到人工智能在农业上还有其他的应用么？请举例说明，并将结果填写到任务单上。人工智能还可以应用在农业病虫害图像识别、动物行为等。3、人工智能在医疗卫生中的应用随着人工智能的快速发展，它为医疗卫生领域向更高的智能化方向发展提供了技术条件。智能医疗可以在医疗影像辅助诊断方面发挥重要的作用，通过智能化的影响判断读取系统对特征进行提取和分析，为患者预前和预后的诊断和治疗提供评估方法和精准这诊疗决策，节约了人力成本，减少了病人等待时间。课堂活动3:智能医疗除了影像辅助以外，智能医疗还能为医生患者提供哪些帮助？请举例说明，将结果填写到任务单上。一位有经验的医疗专家每天诊治的患者数量是有限的。如今，利用人工智能技术可以辅助医疗专家提高对患者的诊治效率。比如，智能机器人使用数量庞大的患者诊疗电子档案数据，可以在极短的时间内找出患者的病理依据，辅助医疗专家迅速、准确地对患者病情做出判断。除了这些，基于人工智能的大规模基因组识别、蛋白质组学和代谢组学等研究和新药研究也不断出现新成果。这些都体现了人工智能在医疗卫生领域中做出了巨大的贡献。3、人工智能在安全保卫行业中的应用智能安防系统在全国各地的普及，比如其中的“天网”系统，能够在警务工作方面提供巨大的帮助。二、人工智能的影响人工智能技术给人类社会带来的影响是全方位的。人工智能机器人可以代替人类做一些危险、繁重的工作，同时提高工作效率，节约大量社会成本。还可以代替人类做家务，帮助人类学习，实时监护人类的健康，并能为人做精准诊断和治疗。所以我们可以认识到，人工智能技术拓展人类的感知，帮助人类探索新的未知领域，让人们的生活越来越美好了。任何事物都具有两面性，人工智能技术也不例外。2015年7月，美国一家汽车工厂的装配工人被一台失控的机器人“杀死”，从而成为影响一时的“全球首例机器人杀人案”。装配工人事发时在工厂的六号厂房“100区”工作。其中的一个机器人失控突然启动，机械手臂直接击中工人的头部，最终导致她当场死亡。通过这个事实，可以看出，人工智能机器人还是有可能对人类造成危害的。那么是不是应该停止对于人工智能的开发以及相关机器人的研究呢？任何事物具有两面性，不能因为个别事件就停止相关研究，而要从更多角度去思考这项技术所带来的方方面面，同时也要做出相应的预防措施。通过视频引出机器人三定律：第一定律：机器人不得伤害人类个体，或者目睹人类个体将遭受危险而袖手旁观第二定律：机器人必须服从人给予它的命令，当该命令与第一定律冲突时例外第三定律：机器人在不违反第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存人工智能应用带来的社会问题除了机器人方面，人工智能的发展，可能还会带来一些其他问题。通过实例，阐明人工智能应用可能带来的社会问题，引发学深思考。课堂活动4：人工智能的影响除了社会方面的问题以外，人工智能还有没有可能带来其它影响呢？请从伦理问题、法律问题两方面思考，举例并说明，将结果填写到任务单上。人工智能的发展势不可挡，但是它的发展不能是无序的、没有标准的。2018年1月18日下午,人工智能标准化论坛在京召开,本次论坛发布了《人工智能标准化白皮书(2018版)》。白皮书中提出了应当遵守的原则：一是人类利益原则，即人工智能技术应以实现人类利益为终极目标；二是责任原则，即在技术开发和应用两方面都建立明确的责任体系，以便在技术层面可以对人工智能技术开发人员或部门问责，在应用层面可以建立合理的责任和赔偿体系。人工智能技术的不断发展和完善，为人类社会的发展提供了新的工作和动力。如何面对人工智能对人类社会的影响，如何更好地利用它为人类社会服务，是我们所有人应该思考的问题。课程基本信息课题人工智能的应用与影响教科书书名：信息技术必修1《数据与计算》人民教育出版社；中国地图出版社出版日期：2019年6月学生信息姓名学校班级学号学习目标了解并关注人工智能技术的发展，认识到人工智能技术在不同领域的重要作用。通过案例，客观的认识到人工智能对人类社会未来发展的巨大价值和潜在威胁，增强学生的信息社会责任感。辩证认识人工智能对人类社会未来发展的巨大价值和潜在威胁，增强信息社会责任意识。课前学习任务准备好学习任务单根据课程进度，适当暂停视频，完成相应任务。课上学习任务课堂活动1:智能工业人工智能还可以在工业领域有什么其他应用呢？请上网查阅，并将结果填写到表格中。序号应用领域典型案例1智能工业工业机器人2智能工业3智能工业4智能工业课堂活动2:智能农业除了自动采摘外，你还能想到人工智能在农业上还有其他的应用么？请上网查阅，并将结果填写到表格中。序号应用领域典型案例1智能农业自动采摘2智能农业3智能农业4智能农业课堂活动3:智能医疗除了影像辅助以外，智能医疗还能为医生患者提供哪些帮助？请上网查阅，并将结果填写到表格中。序号应用领域典型案例1智能医疗影像辅助2智能医疗3智能医疗4智能医疗课堂活动4:人工智能的影响除了社会方面的问题以外，人工智能还有没有可能带来其它影响呢？请从伦理问题、法律问题两方面思考，举例并说明，并将结果填写到表格中。序号影响领域具体影响1伦理问题2伦理问题3法律问题4法律问题推荐的学习资源
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人工智能的发展与未来
随着人工智能（artificialintelligent，AI）技术的不断发展，各种AI产品已经逐步进入了我们的生活。
现如今，各种AI产品已经逐步进入了我们的生活｜Pixabay
19世纪，作为人工智能和计算机学科的鼻祖，数学家查尔斯·巴贝奇（CharlesBabbage）与艾达·洛夫莱斯（AdaLovelace）尝试着用连杆、进位齿轮和打孔卡片制造人类最早的可编程数学计算机，来模拟人类的数理逻辑运算能力。
20世纪初期，随着西班牙神经科学家拉蒙-卡哈尔（RamónyCajal）使用高尔基染色法对大脑切片进行显微观察，人类终于清晰地意识到，我们几乎全部思维活动的基础，都是大脑中那些伸出细长神经纤维、彼此连接成一张巨大信息网络的特殊神经细胞——神经元。
至此，尽管智能的具体运作方式还依然是个深不见底的迷宫，但搭建这个迷宫的砖瓦本身，对于人类来说已经不再神秘。
智能，是一种特殊的物质构造形式。
就像文字既可以用徽墨写在宣纸上，也可以用凿子刻在石碑上，智能，也未必需要拘泥于载体。随着神经科学的启迪和数学上的进步，20世纪的计算机科学先驱们意识到，巴贝奇和艾达试图用机械去再现人类智能的思路，在原理上是完全可行的。因此，以艾伦·图灵（AlanTuring）为代表的新一代学者开始思考，是否可以用二战后新兴的电子计算机作为载体，构建出“人工智能”呢？
图灵在1950年的论文《计算机器与智能（ComputingMachineryandIntelligence）》中，做了一个巧妙的“实验”，用以说明如何检验“人工智能”。
英国数学家，计算机学家图灵
这个“实验”也就是后来所说的“图灵测试（Turingtest）”：一名人类测试者将通过键盘和显示屏这样不会直接暴露身份的方式，同时与一名人类和一台计算机进行“网聊”，当人类测试者中有七成都无法正确判断交谈的两个“人”孰真孰假时，就认为这个计算机已经达到了“人工智能”的标准。
虽然，图灵测试只是一个启发性的思想实验，而非可以具体执行的判断方法，但他却通过这个假设，阐明了“智能”判断的模糊性与主观性。而他的判断手段，则与当时心理学界崛起的斯纳金的“行为主义”不谋而合。简而言之，基于唯物主义的一元论思维，图灵和斯金纳都认为，智能——甚至所有思维活动，都只是一套信息处理系统对外部刺激做出反应的运算模式。因此，对于其他旁观者来说，只要两套系统在面对同样的输入时都能够输出一样的反馈，就可以认为他们是“同类”。
1956年，人工智能正式成为了一个科学上的概念，而后涌现了很多新的研究目标与方向。比如说，就像人们在走迷宫遇到死胡同时会原路返回寻找新的路线类似，工程师为了使得人工智能达成某种目标，编写出了一种可以进行回溯的算法，即“搜索式推理”。
而工程师为了能用人类语言与计算机进行“交流”，又构建出了“语义网”。由此第一个会说英语的聊天机器人ELIZA诞生了，不过ELIZA仅仅只能按照固定套路进行作答。
而在20世纪60年代后期，有学者指出人工智能应该简化自己的模型，让人工智能更好的学习一些基本原则。在这一思潮的影响下，人工智能开始了新一轮的发展，麻省理工学院开发了一种早期的自然语言理解计算机程序，名为SHRDLU。工程师对SHRDLU的程序积木世界进行了极大的简化，里面所有物体和位置的集合可以用大约50个单词进行描述。模型极简化的成果，就是其内部语言组合数量少，程序基本能够完全理解用户的指令意义。在外部表现上，就是用户可以与装载了SHRDLU程序的电脑进行简单的对话，并可以用语言指令查询、移动程序中的虚拟积木。SHRDLU一度被认为是人工智能的成功范例，但当工程师试图将这个系统用来处理现实生活中的一些问题时，却惨遭滑铁卢。
而这之后，人工智能的发展也与图灵的想象有所不同。
现实中的人工智能发展，并未在模仿人类的“通用人工智能（也称强人工智能）”上集中太多资源。相反，人工智能研究自正式诞生起，就专注于让计算机通过“机器学习”来自我优化算法，最后形成可以高效率解决特定问题的“专家系统”。由于这些人工智能只会在限定好的狭窄领域中发挥作用，不具备、也不追求全面复杂的认知能力，因此也被称为“弱人工智能”。
但是无论如何，这些可以高效率解决特定问题的人工智能，在解放劳动力，推动现代工厂、组织智能化管理上都起到了关键作用。而随着大数据、云计算以及其他先进技术的发展，人工智能正在朝着更加多远，更加开放的方向发展。随着系统收集的数据量增加，AI算法的完善，以及相关芯片处理能力的提升，人工智能的应用也将逐渐从特定的碎片场景转变为更加深度、更加多元的应用场景。
人工智能让芯片的处理能力得以提升｜Pixabay
从小的方面来看，人工智能其实已经渐渐渗透进了我们生活的方方面面。比如喊一声就能回应你的智能语音系统，例如siri，小爱同学；再比如在超市付款时使用的人脸识别；抑或穿梭在餐厅抑或酒店的智能送餐机器人，这些其实都是人工智能的应用实例。而从大的方面来看，人工智能在制造、交通、能源及互联网行业的应用正在逐步加深，推动了数字经济生态链的构建与发展。
虽然脑科学与人工智能之间仍然存在巨大的鸿沟，通用人工智能仍然像个科幻梦，但就像萧伯纳所说的那样“科学始终是不公道的，如果它不提出十个问题，也永远无法解决一个问题。”科学总是在曲折中前进，而我们只要保持在不断探索中，虽无法预测是否能达到既定的目的地，但途中终归会有收获。
参考文献
[1]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安交通大学出版社,1998.
[2]Russell,StuartJ.ArtificialIntelligence:AModernApproach[J].人民邮电出版社,2002.
[3]GabbayDM,HoggerCJ,RobinsonJA,etal.Handbookoflogicinartificialintelligenceandlogicprogramming.Vol.1:Logicalfoundations.,1995.
[4]胡宝洁,赵忠文,曾峦,张永继.图灵机和图灵测试[J].电脑知识与技术：学术版,2006(8):2.
[5]赵楠,缐珊珊.人工智能应用现状及关键技术研究[J].中国电子科学研究院学报,2017,12(6):3.
[6]GeneserethMR,NilssonNJ.LogicalFoundationofArtificialIntelligence[J].brainbroadresearchinartificialintelligence&neuroscience,1987
作者：张雨晨
编辑：韩越扬
[责编：赵宇豪]