1、6.2人工智能的应用 人工智能的飞速发展人工智能的飞速发展, ,为制造、家居、教育、交通、安防、疗物流等为制造、家居、教育、交通、安防、疗物流等 各行各业的发展和社会服务带来前所未有的变化各行各业的发展和社会服务带来前所未有的变化, ,深刻改变人类的社深刻改变人类的社 会生活、改变世界会生活、改变世界, ,让人们的学习更个性让人们的学习更个性, ,工作更便捷工作更便捷, ,生活更美好。生活更美好。 6.2.1 智能制造 l智能制造是基于新代信息通信技术与先进制造技智能制造是基于新代信息通信技术与先进制造技 术保度融合，贯穿于设计，生产、管理，服务等术保度融合，贯穿于设计，生产、管理，服务等 制
2、造活动的各个环节，具有自感知、自学习，自制造活动的各个环节，具有自感知、自学习，自 决策，自执行、自适应等功能的新型生产方式。决策，自执行、自适应等功能的新型生产方式。 智能制造对人工智能的需求主要表现在以下三个智能制造对人工智能的需求主要表现在以下三个 方面方面: :一是智能装备，包括自动识别设备、人机交一是智能装备，包括自动识别设备、人机交 互系统，工业机器人以及数控机床等具体设备，互系统，工业机器人以及数控机床等具体设备， 涉及跨媒体分析推理、自然语言处理，虚拟现实涉及跨媒体分析推理、自然语言处理，虚拟现实 智能建模及自主无人系统等关键技术。二是智能智能建模及自主无人系统等关键技术。二是
3、智能 工厂，包括智能设计、智能生产，工厂，包括智能设计、智能生产， 智能管理以及智能管理以及 集成优化等具体内容，沙及跨媒体分析推理，大集成优化等具体内容，沙及跨媒体分析推理，大 数据智能，机器学习等关键技术。三是智能服务，数据智能，机器学习等关键技术。三是智能服务， 包括大规模个性化定制，远程维护以及预测性维包括大规模个性化定制，远程维护以及预测性维 护等具体服务模式，沙及跨媒体分析推理、自然护等具体服务模式，沙及跨媒体分析推理、自然 语言处理，大数据智能、高级机器学习等关键技语言处理，大数据智能、高级机器学习等关键技 术。如图术。如图6 86 8所示是智能汽车工厂作业图。所示是智能汽车工厂
4、作业图。 l探究活动探究活动 体验 通过“剖析空调企业智能客服机器人”，我们知道了智能客服机器人的关键技术是对“知识库模块”的 构建，主要是将现有涉及空调企业客服问题的纸质化文件，通过自然语言处理形成数字化资料，然后对 形成的数字化资料进行结构化数据处理，形成深度学习所需的训练数据，从而构建空调企业客服问题分 析的神经网络和知识库，为下一步进行问题诊断、优化服务质量提供决策依据。打开教科书配套学习资 源包“第六章智能客服机器人”仿真系统，运用学习资源包提供的训练数据，修改并运行配套学习资源 包“第六章课本素材训练模型程序6-1”文件。训练模型程序的逻辑结构如图6-9所示。 6.2.2 智能家居
5、 l智能家居以住宅为平台，基于物联网技术，是由智能家居以住宅为平台，基于物联网技术，是由 硬件硬件( (智能家电、智能硬件、安防控制设备、家智能家电、智能硬件、安防控制设备、家 具等具等) )、软件系统，云计算平台构成的家居生态、软件系统，云计算平台构成的家居生态 圈，实现人远程控制设备、设备同互联互通、设圈，实现人远程控制设备、设备同互联互通、设 备自我学习等功能，并通过收集，分析用户行为备自我学习等功能，并通过收集，分析用户行为 数据为用户提供个性化生活服务，使家居生活安数据为用户提供个性化生活服务，使家居生活安 全、节能、便捷等。例如，借助智能语音技术，全、节能、便捷等。例如，借助智能语
6、音技术， 用户应用自然语言实现对家居系统各设备的操控。用户应用自然语言实现对家居系统各设备的操控。 如开关窗帘如开关窗帘( (窗户窗户) )、操控家用电、操控家用电8 8和照明系统、和照明系统、 打扫卫生等操作打扫卫生等操作: :借助机器学习技术，智能电视借助机器学习技术，智能电视 可以从用户看电视的历史数据中分析其兴趣和爱可以从用户看电视的历史数据中分析其兴趣和爱 好，并将相关的节目推荐给用户好，并将相关的节目推荐给用户: :通过应用声纹通过应用声纹 识别、脸部识别、指纹识别等技术进行开锁等识别、脸部识别、指纹识别等技术进行开锁等: : 通过大数据技术可以使智能家电实现对白身状态通过大数据技
7、术可以使智能家电实现对白身状态 及环境的自我感知，具有故障诊断能力及环境的自我感知，具有故障诊断能力: :通过收通过收 集产品运行数据，发现产品异常。主动提供服务。集产品运行数据，发现产品异常。主动提供服务。 降低故障率降低故障率: :还可以通过大数据分析、远程监控还可以通过大数据分析、远程监控 和诊断，快速发现问题、解决问题及提高效率。和诊断，快速发现问题、解决问题及提高效率。 如图如图6- 106- 10所示是指纹识别锁。所示是指纹识别锁。 6.2.3 智能教育 l随着人工智能技术的发展，越来越多随着人工智能技术的发展，越来越多 的人工智能工具被应用于教育领域，的人工智能工具被应用于教育领
8、域， 成为教师教学和学生学习的得力助手。成为教师教学和学生学习的得力助手。 智能导师是人工智能在教育领域的一智能导师是人工智能在教育领域的一 个重要应用，它主要通过自然语言处个重要应用，它主要通过自然语言处 理和语音识别技术，由计算机模拟教理和语音识别技术，由计算机模拟教 师教学的经验和方法，对学生实施一师教学的经验和方法，对学生实施一 对一的教学，对一的教学， 并向具有不同需求和并向具有不同需求和 特征的学习者传递知识。它能够在学特征的学习者传递知识。它能够在学 习者学习的过程中实时跟踪、记录习者学习的过程中实时跟踪、记录 和分析学习者的学习过程与结果，以和分析学习者的学习过程与结果，以 了
9、解其个性化的学习特点，井根据这了解其个性化的学习特点，井根据这 一特点为每一一特点为每一 名学习者选择合适的名学习者选择合适的 学习资源，学习资源， 制订个性化的学习方案。制订个性化的学习方案。 如图如图6161所示是智能导师系统结构模型。所示是智能导师系统结构模型。 6.2.4 智能交通 l智能交通系统智能交通系统( Iellieat Tralfe System. ITS) ( Iellieat Tralfe System. ITS) 是通信、信息和控制技术在交通系统中集成应用是通信、信息和控制技术在交通系统中集成应用 的产物。的产物。ITsITs借助现代科技手段和设备，将各核心借助现代科技
10、手段和设备，将各核心 交通元索联通，实现信息互通与共享以及各交通交通元索联通，实现信息互通与共享以及各交通 元素的彼此协调、优化配置和高效使用，形成人、元素的彼此协调、优化配置和高效使用，形成人、 车和交通的个高效协同环境，建立安全、高效、车和交通的个高效协同环境，建立安全、高效、 便捷和低碳的交通运输管理系统。例如，通过交便捷和低碳的交通运输管理系统。例如，通过交 通信息采集系统采集道路中的车辆流量，行车速通信息采集系统采集道路中的车辆流量，行车速 度等信息，信息分析处理系统处理后形成实时路度等信息，信息分析处理系统处理后形成实时路 况，决策系统据此调整道路红绿灯时长，调整可况，决策系统据此
11、调整道路红绿灯时长，调整可 变车道或潮汐车道的通行方向等，信息发布系统变车道或潮汐车道的通行方向等，信息发布系统 将路况推送到导航软件和广播中，让人们合理规将路况推送到导航软件和广播中，让人们合理规 划行驶路线。通过不停车电子收费系统划行驶路线。通过不停车电子收费系统(ETC)(ETC)，实，实 现对通过现对通过ETCETC人口站的车辆身份及信息自动采集，人口站的车辆身份及信息自动采集， 处理、收费和放行，有效提高通行能力、简化收处理、收费和放行，有效提高通行能力、简化收 费管理、降低环境污染。如图费管理、降低环境污染。如图6-126-12所示是智能交所示是智能交 通示例图。通示例图。 6.2
12、.5 智能安防 l智能安防技术是一种利用人工智能对视频、图像进行存储和分智能安防技术是一种利用人工智能对视频、图像进行存储和分 析，从中识别安全隐患并对其进行处理的技术。智能安防与传析，从中识别安全隐患并对其进行处理的技术。智能安防与传 统安防的最大区别在于智能化，传统安防对人的依赖性比较强，统安防的最大区别在于智能化，传统安防对人的依赖性比较强， 非常耗费人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断，从而非常耗费人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断，从而 尽可能实现实时的安全防范和处理。从技术方面来讲，目前智尽可能实现实时的安全防范和处理。从技术方面来讲，目前智 能安防分析技术主要集中在两大
13、类能安防分析技术主要集中在两大类: :一类是采用画面分别前景提一类是采用画面分别前景提 取等方法对视顿画面中的目标进行提取检测，通过不同的规则取等方法对视顿画面中的目标进行提取检测，通过不同的规则 来区分不同的事件，从而实现不同的判断并产生相应的报警联来区分不同的事件，从而实现不同的判断并产生相应的报警联 动等，如区域入侵分析、打架检测、人员聚集分析、交通事件动等，如区域入侵分析、打架检测、人员聚集分析、交通事件 检测等检测等: :另一类是利用模式识别技术，对画面中特定的物体进行另一类是利用模式识别技术，对画面中特定的物体进行 建模，并通过大量样本进行训练，从而达到对视频画面中的特建模，并通过
14、大量样本进行训练，从而达到对视频画面中的特 定物体进行识别，如车辆检测、人脸检测，定物体进行识别，如车辆检测、人脸检测， 人头检测人头检测( (人流统人流统 计计) )等应用。智能安防目前涵盖众多的领域，如街道社区、等应用。智能安防目前涵盖众多的领域，如街道社区、 道道 路、楼宇建筑，机动车辆的监控，移动物体监测等。路、楼宇建筑，机动车辆的监控，移动物体监测等。 今后智能今后智能 安防还要解决海量视频数据分析、存储控制及传输问题，将智安防还要解决海量视频数据分析、存储控制及传输问题，将智 能视频分析技术，云计算及云存储技术结合起来，构建智慧城能视频分析技术，云计算及云存储技术结合起来，构建智慧
15、城 市下的安防体系。如图市下的安防体系。如图6- 136- 13所示是安防系统中的摄像头。所示是安防系统中的摄像头。 6.2.6 智能医疗 l人工智能的快速发展，为医疗健康领域向更高的智能化方向发展提供了人工智能的快速发展，为医疗健康领域向更高的智能化方向发展提供了 非常有利的技术条件。近年，智能医疗在辅助诊疗、疾病预测，医疗影非常有利的技术条件。近年，智能医疗在辅助诊疗、疾病预测，医疗影 像辅助诊断像辅助诊断( (图图6-14)6-14)。药物开发等方面发挥了重要作用。在辅助诊疗方。药物开发等方面发挥了重要作用。在辅助诊疗方 面，通过人工智能技术可以有效提高医护人员的工作效率，提升面，通过人
16、工智能技术可以有效提高医护人员的工作效率，提升. .线全线全 科医生的诊断治疗水平。例如，利用智能语音技术可以实现电子病历的科医生的诊断治疗水平。例如，利用智能语音技术可以实现电子病历的 智能语音录人智能语音录人: :利用智能影像识别技术，可以实现医学图像自动读片利用智能影像识别技术，可以实现医学图像自动读片; ;利利 用智能技术和大数据平台，构建辅助诊疗系忧。在疾病预测方面，人工用智能技术和大数据平台，构建辅助诊疗系忧。在疾病预测方面，人工 智能借助大数据技术可以进行疫情监测，及时有效地预测并防止疫情的智能借助大数据技术可以进行疫情监测，及时有效地预测并防止疫情的 进一步扩敢和发展。以流感为
17、例，很多国家都有规定，当医生发现新型进一步扩敢和发展。以流感为例，很多国家都有规定，当医生发现新型 流感病例时需告知疾病控制与预防中心，但由于人们可能患病不及时就流感病例时需告知疾病控制与预防中心，但由于人们可能患病不及时就 医，同时信息传达回疾控中心也需要时间，因此，通告新流感病例的时医，同时信息传达回疾控中心也需要时间，因此，通告新流感病例的时 间往往会有一定的延迟，间往往会有一定的延迟， 而人工智能通过疫情监测能够有效缩短响应而人工智能通过疫情监测能够有效缩短响应 时间。在医疗影像辅助诊断方面，影像判读系统的发展是人工智能技术时间。在医疗影像辅助诊断方面，影像判读系统的发展是人工智能技术
18、 的产物。早期的影像判读系统主要靠人手工编写判定规则，存在耗时长，的产物。早期的影像判读系统主要靠人手工编写判定规则，存在耗时长， 临床应用难度大等问题，从而未能得到广泛推广。影像组学是通过医学临床应用难度大等问题，从而未能得到广泛推广。影像组学是通过医学 影像对特征进行提取和分析，为患者预前和预后的诊断与治疗提供评估影像对特征进行提取和分析，为患者预前和预后的诊断与治疗提供评估 方法和精准诊疗决策。这在很大程度上简化了人工智能技术的应用流程，方法和精准诊疗决策。这在很大程度上简化了人工智能技术的应用流程， 节约了人力成本。节约了人力成本。 l拓展拓展: :生物特征识别技术生物特征识别技术 生
19、物特征识别技术是指通过个体生理特征或行为特征对个体身份进行识别认证的技术。从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两 个阶段。注册阶段通过传感器对人体的生物表征信息进行来集，如利用围像传感器对指纹和人脸等光学信息、麦克风对说话声音等声学信息 进行采集，利用数据预处理以及特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征进行存储。识别过程采用与注册过程一致的信息来集 方式，对待识别人进行信息采集，数据预处理和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比对分析，完成识别。目前生物特征识别作 为重要的智能化身份认证技术，在金融、公共安全、教育、交通等领域得到广泛的应用。 (1)指纹识别。 指纹识别
20、过程通常包括数据采集、数据处理、分析判别三个过程。数据采集通过光、电、力、热等物理传感器获取指纹图像，数据处理包括 预处理、畸变校正、特征提取三个过程，分析判别是对提取的特征进行分析判别的过程。 (2)人脸识别。 人脸识别是典型的计算机视觉应用，从应用过程来看，可将人脸识别技术划分为检测定位、面部特征提取以及人脸确认三个过程。人验识别 技术的应用主要受到光照、拍摄角度、图像遮挡、年龄等多个因素的影响，在约束条件下人脸识别技水相对成熟，在自由条件下人脸识别技 术还在不断改进。 (3)指静脉识别。 指静脉识别是利用了人体静脉血管中的脱氧血红蛋白对特定波长范围内的近红外线有很好的吸收作用这一特性，采
21、用近红外光对指静脉进行 成像与识别的技术。由于指静脉血管分布随机性很强，其网络特征具有很好的唯一性，且属于人体内部特征，不受到外界影响，因此模态特 性十分稳定。指静脉识别技术应用面临的主要难题来自成像单元。 (4)声纹识别。 声纹识别是指根据待识别语音的声纹特征识别说话人的技术。声纹识别技术通常可以分为前端处理和建模分析两个阶段。声纹识剧的过程是 将某段来自某个人的语音经过特征提取后与多复合声纹模型库中的声技模型进行医配，常用的识别方法可以分为模板匹配法、概率模型法等。 6.2.7 智能物流 l智能物流就是利用条形码、射频识别技术，传感器、全球定位智能物流就是利用条形码、射频识别技术，传感器、
22、全球定位 系统等方面优化改善运输、仓储、配送装卸等物流业基本活动，系统等方面优化改善运输、仓储、配送装卸等物流业基本活动， 同时也在尝试使用智能搜索，推理规划、计算机视觉以及智能同时也在尝试使用智能搜索，推理规划、计算机视觉以及智能 机器人等技术，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化机器人等技术，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化 管理，提高物流效事。例如，在仓储环节，利用大数据智能分管理，提高物流效事。例如，在仓储环节，利用大数据智能分 析大量历史库存数据，建立相关预测模型，实现物流库存商品析大量历史库存数据，建立相关预测模型，实现物流库存商品 的动态调整。大数据智能也可以支撑商品
23、配送规划，进而实现的动态调整。大数据智能也可以支撑商品配送规划，进而实现 物流供给与需求匹配、物流资源优化与配置等。在货物搬运环物流供给与需求匹配、物流资源优化与配置等。在货物搬运环 节，加载了计算机视觉，动态路径规划等技术的智能搬运机器节，加载了计算机视觉，动态路径规划等技术的智能搬运机器 人人( (如搬运机器人、货架穿梭车、分拣机器人等如搬运机器人、货架穿梭车、分拣机器人等) )得到广泛应用，得到广泛应用， 大大减少了订单出库时间，使物流仓库的存储密度、搬运的速大大减少了订单出库时间，使物流仓库的存储密度、搬运的速 度、拣选的精度均有大幅度提高。如图度、拣选的精度均有大幅度提高。如图6-1
24、56-15所示是分拣机器人所示是分拣机器人 概念图。概念图。 l中国正处在个新时代，中国正处在个新时代， 人工智能的迅速发展，正在让老百姓生人工智能的迅速发展，正在让老百姓生 活更为便捷、活更为便捷、 工作更为轻松、学习更为智能，让企业发展更具工作更为轻松、学习更为智能，让企业发展更具 活力。让国家实力更加强大活力。让国家实力更加强大! ! l讨论讨论 结合实际，讨论在生活中具体应用人工智能技术的例子，感受人工智能对社会发展的影响，并上同了解 更多应用人工智能的其他领域，与同学一起讨论、分享。 l交流交流 1997年，深蓝(Deep Blue)战胜了世界国际象祺冠军卡斯帕罗夫(Gary Kas
25、parov)，让人类见识了人工智 能的强大。2016年3月， AlphaGo以4比1总比分战胜世界国棋冠军李世石，更引发了人类对人工智能的激 烈讨论。有人认为人工智能可以给社会各领域带来巨大变化，但同时也会引发社会问题。据此，与同学 们一起交流，如何正确认识人工智能对人类社会的影响，思考人工智能广泛使用可能会引发的社会问题 及应对策略。 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，了解人工智能的广泛应用，进一步完善该 项目方案中的各项学习活动，并参照项目范例的样式，摸写相应的项目成果报告。 l成果交流成果交流 各小组运用数字化学习工具，将所完成的项目成果，在小组或
26、班级上进行展示与交流，共享创造、分享 快乐。 l活动评价活动评价 各小组根据项目选题、担订的项目方案，实施情况以及所形成的项目成果，利用教科书附录2的“项目活 动评价表”，开展项目学习活动评价。 本章扼要回顾 l同学们通过本章学习，根据同学们通过本章学习，根据“人工智能及其应用人工智能及其应用 知识结构图，扼知识结构图，扼 要回顾、总结、归纳学过的内容，建立自己的知识结构体系。要回顾、总结、归纳学过的内容，建立自己的知识结构体系。 本章学业评价 同学们完成下列测试题(更多的测试题可以在教科书的配套 学习资源包中查看)，并通过“本章扼要回顾”以及本章的 项目活动评价，综合评价自己在信息技术知识与
27、技能，解决 实际问题的过程与方法，以及相关情感态度与价值观的形成 等方面，是否达到了本章的学习目标， l1.1.单选题单选题 l(1)(1)典型的智能问答系统中，主要负责知识的存储的模块是（）典型的智能问答系统中，主要负责知识的存储的模块是（） A.文档库模块 B.信息检索模块 C答案抽取模块 D.常见问题解答模块 l(2)(2)到目前为止，人工智能的发展历史大致可分为到目前为止，人工智能的发展历史大致可分为()()。 A.两个阶段 B.三个阶段 C四个阶段 D.五个阶段 l(3)(3)智能医疗可以在智能医疗可以在( ) ( ) 等方面发挥重要作用。等方面发挥重要作用。 A. 辅助诊疗、疾病预
28、测、医疗影像辅助诊断、药物开发 B. 货物搬运、仓储管理、货物配送 C人脸识别、指纹解锁、产品检测 D.远程维护、企业管理、个性化定制 l2.2.思考题思考题 如下图所示为智能手机上语音输入后即时识别 成文字输人的截图，准确半高，极大地提升了 人们汉字输人的速度。思考语音输人法主要运 用了什么技术，并说说此技术的特点。 l3.3.情境题情境题 随着人工智能技术在各个领域的广泛运用，越来越 多的个人信息被记录和分析，不可避免地涉及个人 隐私的合理使用问题。例如，有一些工具利用人工 智能技术在采集个人数据后，可以推导出与其有关 的其他人员(如朋友、亲人、同事)信息(如在线行 为，人际关系等)，这难免引起我们担忧的隐私泄 露问题(如下图)。如何解决人工智能技术发展所带 来的隐私泄露问题，电正成为社会必须面对的挑战。 请谈谈你对如何正确看待人工智能时代个人信息数 据的合理使用以及保护个人隐私问题的想法。
