（2021新粤教版）高中信息技术必修一6.1 认识人工智能ppt课件.pptx

1、 6.1认识人工智能 l在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技 术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展。术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展。 l6.1.1 6.1.1 人工智能人工智能 l人工智能是计算机科学的一个分支，是研究计算机模拟人的某些思人工智能是计算机科学的一个分支，是研究计算机模拟人的某些思 维过程和智能行为维过程和智能行为( (如学习、推理、思考、规划等如学习、推理、思考、规划等) )的学科。人工智的学科。人工智 能是引领未来的战略性技术，将深刻改变人类生产生活方

2、式。人类能是引领未来的战略性技术，将深刻改变人类生产生活方式。人类 要保持对人工智能的控制能力，防范失控风险。要保持对人工智能的控制能力，防范失控风险。 l在互联网时代，人们在互联网时代，人们“遇上新问题，就上网搜索，寻找出答案遇上新问题，就上网搜索，寻找出答案”已已 成为一种习惯。然而，一般的信息搜索需要人们在搜索引擎上输人成为一种习惯。然而，一般的信息搜索需要人们在搜索引擎上输人 些关键字，然后在返回的无数个相关网页中，一个一个地打开查看些关键字，然后在返回的无数个相关网页中，一个一个地打开查看 网页内容是否包含自己所需要的信息。这种搜索方式非常耗时，严网页内容是否包含自己所需要的信息。这

3、种搜索方式非常耗时，严 重影响查找信息的效率。如何快速准确地获取所需要的信息，成为重影响查找信息的效率。如何快速准确地获取所需要的信息，成为 人们亟待解决的问题。人们亟待解决的问题。 l探究活动探究活动 体验 利用教科书配套学 习资源包提供的虚 拟仿真系统，体验 某空调生产企业的 智能客服机器人所 提供的服务，如图 6-4所示。 l上述的空调企业智能客服机器人是一款领域知识智能同答机器人。上述的空调企业智能客服机器人是一款领域知识智能同答机器人。 它是在某领域知识范围内实现人机自动同答的智能信息系统，是它是在某领域知识范围内实现人机自动同答的智能信息系统，是t t 种新颖的信息检索系统。它可以

4、准确理解人们的信息检索意图，并种新颖的信息检索系统。它可以准确理解人们的信息检索意图，并 通过语料库检索出相关文档和答案，最后从相关的候选答案中提取通过语料库检索出相关文档和答案，最后从相关的候选答案中提取 最接近问题的结果。使用智能问答机器人时，人们可以不采用输人最接近问题的结果。使用智能问答机器人时，人们可以不采用输人 关键字的方式提间，而是直接使用自然语言组成的问句进行提问。关键字的方式提间，而是直接使用自然语言组成的问句进行提问。 因为智能问答机器人采用的自然语言处理技术，可以根据相关领域因为智能问答机器人采用的自然语言处理技术，可以根据相关领域 知识，对人们的提问做必要处理后返回结果

5、，且返回的结果不同于知识，对人们的提问做必要处理后返回结果，且返回的结果不同于 一般搜索引擎返回成千一般搜索引擎返回成千 上万的网页，而是通过对答案的抽取，直上万的网页，而是通过对答案的抽取，直 接从成干上万的网页中快速、准确地检索出所需结果。接从成干上万的网页中快速、准确地检索出所需结果。 6.1.2剖析领域知识智能问答机器人 l领域知识智能问答机器人是在某领域知识智能问答机器人是在某 领域知识范围内实现人机自领域知识范围内实现人机自 动问动问 答的智能信息系统。在智能问答答的智能信息系统。在智能问答 系统中，用户能够直接向机器人系统中，用户能够直接向机器人 提出自己关心的问题提出自己关心的

6、问题: :然后机器人然后机器人 根据用户的提问把系统中已有的根据用户的提问把系统中已有的 相似问题的正确答案按问句相似相似问题的正确答案按问句相似 度进行排序，再把排序后的结果度进行排序，再把排序后的结果 作为答案反馈给用户作为答案反馈给用户: :最后将认为最后将认为 最满意的答案标记为最佳答案。最满意的答案标记为最佳答案。 典型的智能问答系统主要包括常典型的智能问答系统主要包括常 见问题解答见问题解答(FAQ)(FAQ)、问题理解、信、问题理解、信 息检索，文档库、息检索，文档库、 答案抽取五大答案抽取五大 模块，结构如图模块，结构如图6 -56 -5所示。所示。 l1.1.常见问题解答模块

7、常见问题解答模块 l用户发起提问后，智能问答系统首先从用户发起提问后，智能问答系统首先从FAQFAQ库中寻找是否包括用户的问题库中寻找是否包括用户的问题( (问句问句) )，如果包含同，如果包含同 句，则直接返回间句对应的答案给用户，从而省去后面一系列步骤句，则直接返回间句对应的答案给用户，从而省去后面一系列步骤: :否则，否则， 就进人问题理解就进人问题理解 模块。模块。FAQFAQ库主要用于提高智能问答系统的效率，其主要技术就是问句相似度计算和候选问句库主要用于提高智能问答系统的效率，其主要技术就是问句相似度计算和候选问句 的选择。的选择。 l问句相似度计算通常采用问句相似度计算通常采用c

8、adcad相似度系数算法。相似度系数算法。JecanJecan相微度系数表示两集合的交集元素个数相微度系数表示两集合的交集元素个数 与两集合的并集元素个数之比，系数越高，两集合的相似度越高。例如，计算同句与两集合的并集元素个数之比，系数越高，两集合的相似度越高。例如，计算同句A“A“空调机空调机 有什么功能有什么功能?”?”与间句与间句B“B“空调机的功能有哪些空调机的功能有哪些?”?”的的aeeardaeeard相似度系数流程如下相似度系数流程如下: : l(1)(1)运用分词系统处理问句。处理后得到集合运用分词系统处理问句。处理后得到集合A= “A= “空调机空调机”，“有有” ” ，“什

9、么什么”，“功功 能能”，“？”和集合和集合B=“B=“空调机空调机”，“的的”，“功能功能”，“有有”，“哪些哪些”，“？” 。 l(2)(2)计算集合计算集合A A和集合的交集与并集。集合和集合的交集与并集。集合A A和集合和集合B B的交集的交集-=“-=“空调机空调机”，“有有”，“功能功能”， “? ?” ，集合，集合A A和集合和集合B B的并集的并集=(“=(“空调机空调机”，“有有”，“什么什么”，“功能功能”，“的的”，“哪哪 些些” 。 l(3)(3)计算交集元索的数量和并集元素的数量的比值。交集元素的数量为计算交集元索的数量和并集元素的数量的比值。交集元素的数量为4, 4

10、, 并集元素的数量为并集元素的数量为7.7. 交集元素的数量和并集元素的数量的比值为交集元素的数量和并集元素的数量的比值为4 47=0.577=0.57。因此，将。因此，将0.570.57作为语句作为语句A A和问句和问句B B的相的相 似度系数。似度系数。 l实践实践 基于上述的流程，可以用Python语 言编程实现 Jaccard 相似度系数算 法，程序如下: 程序结果:0.5714285714285714。 l分析分析 计算下列两个语 句的Jecard相似度系教，并利用Python语言编程求出Jaccard相似度系数。 A:我爱祖国的壮丽山河；我爱祖国悠久的历史和璀腺的文化。 B:我爱祖

11、国人民的勤劳、智慧与勇载；我更爱祖国那生生不息、辉煌雄壮的民族魂! l2.2.问题理解模块问题理解模块 l该模块主要实现计算机理解用户的问题，确定问题的关键词和问题该模块主要实现计算机理解用户的问题，确定问题的关键词和问题 的类型，为后面的信息检索和答案提供服务。问题理解模块的实现的类型，为后面的信息检索和答案提供服务。问题理解模块的实现 过程般包括问题预处理，过程般包括问题预处理， 问题分类、关键词提取和关键词扩展等。问题分类、关键词提取和关键词扩展等。 其中，问题分类主要确定问题的类别。以方便信息检索和答案抽取。其中，问题分类主要确定问题的类别。以方便信息检索和答案抽取。 问题理解模块主要

12、运用的技术有分词、同义词词典，分类方法等。问题理解模块主要运用的技术有分词、同义词词典，分类方法等。 l3.3.信息检索模块信息检索模块 l该模块主要从互联网或者知识库中找到与问题相关的文档作为答案该模块主要从互联网或者知识库中找到与问题相关的文档作为答案 提取的原材料。信息检索的方法一般有两种，一提取的原材料。信息检索的方法一般有两种，一 种是种是 直接利用搜直接利用搜 索引擎检索信息索引擎检索信息: :另种是建立特定的知识库，然后根据知识库建立另种是建立特定的知识库，然后根据知识库建立 索引模块，从而可以方便、快速地找到相关文档，并根据特点的排索引模块，从而可以方便、快速地找到相关文档，并

13、根据特点的排 序算法对文档进行排序。信息检素模块运用的技术主要包括查询扩序算法对文档进行排序。信息检素模块运用的技术主要包括查询扩 展、语料库的构建技术，词汇索引、文档排序等。展、语料库的构建技术，词汇索引、文档排序等。 l4.4.文档库模块文档库模块 l文档库用于存放专家提供的知识，其内部含有大量某个领域的常识文档库用于存放专家提供的知识，其内部含有大量某个领域的常识 性知识和专家水平的知识与经验总结，且能够利用专家的知识和解性知识和专家水平的知识与经验总结，且能够利用专家的知识和解 决问题的方法来处理该领域问题。知识的表示形式有产生式、框架、决问题的方法来处理该领域问题。知识的表示形式有产

14、生式、框架、 语文网络等，运用得较为普遍的知识是产生式规则。产生式规则以语文网络等，运用得较为普遍的知识是产生式规则。产生式规则以 “ifthenifthen”的形式出现，即如果前提条件得到满足，就产生相的形式出现，即如果前提条件得到满足，就产生相 应的动作或结论。应的动作或结论。 l5.5.答案抽取模块答案抽取模块 l该模块主要利用问题的类型构建相应的答案抽取策略，从信息检索该模块主要利用问题的类型构建相应的答案抽取策略，从信息检索 后的文档中对排序幕前的文档进行答案的定位和输出，所用技术主后的文档中对排序幕前的文档进行答案的定位和输出，所用技术主 要有答案抽取模板的制定、模式匹配、聚类等。

15、要有答案抽取模板的制定、模式匹配、聚类等。 l项目实施项目实施 各小组根据项目选题及权订的项目方案。结合本节所学知识，开展以下活动。 1.体验相应的智能客服机器人服务过程，完成对智能客服机器人的制析工作。 2. 总结归纳智能客服机器人的技术原理以及采用的方法和步骤。 6.1.3 人 工智能的诞生与发展 l人工智能是通过智能机器延伸、增人工智能是通过智能机器延伸、增 强人类改造自然和治理社会能力的强人类改造自然和治理社会能力的 新兴技术。怎样才能判断台机器是新兴技术。怎样才能判断台机器是 否具备了思维能力呢否具备了思维能力呢? ? 阿兰阿兰. .图灵图灵 提出提出: :在测试人与被测试者在测试人

16、与被测试者( (一个人一个人 和一台机器和一台机器) )隔开的情况下。通过隔开的情况下。通过 一些装置一些装置( (如键盘如键盘) )向被测试者随意向被测试者随意 提问。经过多次测试后，如果被测提问。经过多次测试后，如果被测 试者超过试者超过70%70%的答复不能使测试人的答复不能使测试人 确认出哪个是人、哪个是机器的回确认出哪个是人、哪个是机器的回 答，那么这台机器就通过了测试，答，那么这台机器就通过了测试， 并被认为具有人类智能。测试示意并被认为具有人类智能。测试示意 图如图图如图6 66 6所示。所示。 l探究活动探究活动 讨论 查阅资料，与同学讨论图 灵测试的操作过程，并分析图灵测试的

17、意又。 l在在2020世纪世纪5050年代，有几位年代，有几位 科学家提出想做台能够像科学家提出想做台能够像 人那样认知，人那样认知， 思考和学习思考和学习 的机的机2 2，也就是用计算机来，也就是用计算机来 模拟人的智能。他们列举模拟人的智能。他们列举 了几个准备去攻克的难点。了几个准备去攻克的难点。 包括系统计算机，用程序包括系统计算机，用程序 对计算机进行编程、神经对计算机进行编程、神经 网络、计算的复杂性，自网络、计算的复杂性，自 我学习与提高、抽象等。我学习与提高、抽象等。 从此，人工智能便迈上了从此，人工智能便迈上了 它的征途，人工智能发展它的征途，人工智能发展 历程大致分为三个阶

18、段，历程大致分为三个阶段， 如图如图6-76-7所示。所示。 l第一阶段第一阶段(20(20世纪世纪5050年代一年代一8080年代年代) )。 这一阶段人工智能刚诞生，基于抽象数这一阶段人工智能刚诞生，基于抽象数 学推理的可编程数字计算机已经出现，符号主义学推理的可编程数字计算机已经出现，符号主义( Symbolism)( Symbolism)快速发展，但由快速发展，但由 于很多事物不能形式化表达，建立的模型存在一定的局限性。于很多事物不能形式化表达，建立的模型存在一定的局限性。 此外，随着计此外，随着计 算任务的复杂性不断加大，计算能力远远不能满足需求，人工智能发展一度遇算任务的复杂性不断

19、加大，计算能力远远不能满足需求，人工智能发展一度遇 到瓶颈。到瓶颈。 l第二阶段第二阶段( 20( 20世纪世纪8080年代一年代一-90-90年代末年代末) ) 。在这一阶段，。在这一阶段， 专家系统得到快速发专家系统得到快速发 展，数学模型有重大突破，但由于专家系统在知识获取，推理能力等方面的不展，数学模型有重大突破，但由于专家系统在知识获取，推理能力等方面的不 足，以及开发成本高等原因，人工智能的发展又一足，以及开发成本高等原因，人工智能的发展又一 次进人低谷期。次进人低谷期。 l第三阶段第三阶段(21(21世纪初至今世纪初至今) )。大数据的积聚，理论算法的革新、计算能力的提升，。大数

20、据的积聚，理论算法的革新、计算能力的提升， 为人工智能发展提供了丰富的数据资源，协助训练出更加智能化的算法模型。为人工智能发展提供了丰富的数据资源，协助训练出更加智能化的算法模型。 人工智能的发展模式也从过去追求人工智能的发展模式也从过去追求“用计算机模拟人工智能用计算机模拟人工智能”。運步转向以机。運步转向以机 器与人结合而成的增强型混合智能系统，用机器、人、网络结合成新的群智系器与人结合而成的增强型混合智能系统，用机器、人、网络结合成新的群智系 统，以及用机器、人、网络和物结合成的更加复杂的智能系统。人工智能在很统，以及用机器、人、网络和物结合成的更加复杂的智能系统。人工智能在很 多应用领城取得了突破性进展，迎来了又一个繁荣时期。多应用领城取得了突破性进展，迎来了又一个繁荣时期。 l 调查调查 在人工智能的发展历史中，发生了许多具有划时代意义的事件，影响了人工智能发展的方向，如1956年 达特茅斯会议确定了人工智能的概念和发展日标等。现以小纽为单位，调查人工智能发展历史上发生的 重大事件，并阐明其意叉。 l项目实施项目实施 各小组根据项目选题及松订的项目方案，结合本节所学知识，开展以下活动。 1.探索相应领域智能客服机器人的发展过程。 2总结归纳领域智能客服机器人发展过程所采用的技术方法。