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用智能工具处理信息(信息技术第一册)
作者:阳光边语    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009/11/12

§4.2用智能工具处理信息

学习目标:                                   

知识技能:(1)能从操作的过程中了解智能信息处理工具的基本工作过程。

(2)能使用教材中出现的智能信息处理工具。

(3)简单了解智能信息处理工具的工作原理。

情感:(1)认识到智能信息处理这一前沿技术的实际应用价值。

(2)能在应用和体验智能信息处理工具的过程中,形成对信息前沿技术探索的强烈要求。

    教学重点:能应用和体验智能信息处理工具。

   教学难点:简单了解智能信息处理工具的工作原理。

什么是人工智能?人工智能是利用计算机来模拟或实现人类智能。“人工智能”诞生,英国科学家阿兰图灵的“图灵测试”首先涉及人工智能,被誉为“人工智能之父”。

案例分析:阅读3个智能工具应用的案例,分析案例中所提及问题的解决手段,即用到何种智能工具?

案例1:王主任走进办公室,把一本书放到宇飞面前。“把第二、三章的内容打出来,准备作为公司职工培训教材” 。宇飞可真急了,虽然只有两章内容,但是文字量足有70多页,怎么办?

案例2:2003年8月1日,卡塔尔半岛电视台再次播放了据称是伊拉克前总统萨达姆的讲话录音。萨达姆在讲话中号召伊拉克人民“利用各种方式”赶走英美占领军。美国中央情报局官员随后发表声明称,中情局专家在对这盘录音带进行对比分析后,认为录音带上的声音“十有八九出自萨达姆本人”。

案例3:“把窗帘拉上,看看体育频道”;“查查北京的天气情况”……随着演示人员用嘴发出一道道指令,开着的窗帘自动合上了,电视自动转到了中央电视台的体育频道,与此同时,电脑屏幕上立即更换上了显示北京当天天气预报的网页。这是中科院自动化研究所中科模式科技公司的演示现场。演示人员与机器的“对话”变成了真正的语音了,不过这是单向的对话。

一、信息智能处理工具的使用

学生从给出的活动中选择一个或几个进行操作,尝试信息智能处理工具的智能化。提请学生就自己所选择的活动过程及结果发表意见。

(1)利用手写板进行手写输入(手写识别软件:如Handigit-Recog),用麦克风进行语音输入(语音识别软件:如IBM ViaVoice语音输入,电脑语音控制系统等)

(2)扫描仪及OCR软件的使用(扫描仪通过光学字符识别OCR软件对文字进行识别)

(3)访问自然语言处理网站(http://www.ai.ijs.si/eliza/eliza.htm),验证机器人ELIZA的智能性。

(4)访问自然语言处理网站(http://www.alicebot.org),选择一个机器人并与其对话, 寻找其“谈话”的破绽。

(5)搜索双向翻译软件并下载后安装,尝试将一段英文先翻译成中文,再将该段中文翻译成英文,看看准确性如何。

二、信息智能处理的方式

(一)智能工具与一般的处理工具的区别

1.智能工具也是通过计算机程序来实现的,但是,智能工具与一般的处理工具的区别主要表现在处理问题的     、     、     、     和     等方面。

2.一般处理工具通常是处理那些有固定算法的问题,处理的过程是重复计算的过程,最终得到的是一个确定的结果。智能处理工具通常处理的问题是       、       、      ,处理的过程是___________的过程,最终得到的结果常常是不太确定的。

(二)主要研究领域

__________和_________是人工智能的两个研究领域。

1.模式识别是利用计算机来模拟人的各种识别能力,包括对物体、图像、语音、字符等进行自动识别的技术,其一般过程包括:__________、___________、___________、____________、

__________、___________等。

举例:①语音识别技术(ASR:Automatic Speech Recognition):是指将人的声音信号与计算机中已存储的声音信号进行比较,识别后转换成相应的文字并显示出来。

②语音合成技术(TTS:Text to Speech):是将文字信息转变为语音数据,以语音方式播放出来的技术。

③手写识别    ④光学字符识别(OCR技术)   ⑤指纹识别

2.自然语言理解主要是研究如何使计算机能够理解和生成自然语言的技术。自然语言理解过程可以分为三个层次:          、          和          。

举例:①机器翻译系统:机器翻译是利用计算机把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程。用以完成这一过程的软件叫机器翻译系统。如金山快译、在线翻译、译星、万能对译等。

②通过网络与机器人对话

(三)简单原理

1、用手写板输入汉字。

用手写板输入汉字的工作流程

2、通过网络与机器人对话。

这是一个比较复杂的系统,它包含了三个部分:        、        和         。

3、翻译系统

机器翻译的工作流程

三、信息智能处理的应用及价值

·智能机器人:可以根据感觉到的信息,进行独立识别、推理,并做出判断和决策,不用人的参与就可以完成一些复杂的工作。如机器人足球比赛、机器人灭火比赛、机器人服务员等。

·计算机博弈:与机器下棋(P87练习),如中国象棋、国际象棋、五子棋等。

·智能代理技术:Office助手、搜索引擎中的“机器人”或“蜘蛛”程序等。

·专家系统:指模仿人类专家来解决专门领域问题的软件系统,如医疗专家系统等。

·比较典型应用还有机器证明、数据挖掘等。

信息的智能处理给我们的信息活动带来极大的震撼,极大地改善我们的学习和生活,但是由于技术上的问题,也发现存在一些不尽人意的地方,科学家们也在不断地努力着,力求使智能信息处理更快、更准、更好,能够更好地为人们服务。

测验题目:

1、一般的信息处理工具(如:加密/时钟小程序、Word,Excel等)和智能处理工具(如:汉王OCR软件、双向翻译系统、智能机器人等)有哪些共同点?有怎样的不同之处?

2、本节课堂中要求操作体验的5个活动分别属于人工智能的哪两个领域?

3、选择本节课堂中的一个活动,试将其智能信息处理的简单原理用你自己的话描述出来。

4、王老师在教学与生活中经常使用电脑。请判断他利用了哪些技术不属于人工智能技术应用范畴?(   )

A.使用扫描仪和OCR软件把教材上印刷文字变成电脑文件。B.上QQ与李老师对手下五子棋。

C.经常上网与计算机下中国象棋。D.利用金山译霸翻译英文科技资料。

合作探究:            “更深的蓝”的战胜了什么

1997年5月12日,轰动全球的第二次人机大战宣告结束,“更深的蓝(深蓝II代)”以3.5:2.5微弱的优势战胜了国际象棋之王卡斯帕罗夫,这一结果又一次掀起了自20世纪50年代开始的人工智能高潮。

卡斯帕罗夫被人们认为是人类有史以来最伟大的棋手,那“更深的蓝”是何许人也?原来它是美国IBM公司生产的一台超级国际象棋电脑,1996年时它的前身“深蓝”曾经以2:4败给卡斯帕罗夫。那么是什么使它战胜了人类最伟大的棋手呢?卡斯帕罗夫曾慨叹道,仿佛有一只“上帝之手”在帮助“深蓝”。

其实何止一只“上帝之手”,在“深蓝”背后有5位计算机专家在为其编写程序,有一位美国的国际象棋特级大师在做它的专职顾问,还有许多棋坛高手在为它出谋划策。“更深的蓝”有32个大脑(微处理器),存储了一百多万局棋谱,可以看12步棋,每秒钟可以计算2亿次,即下一步棋就可从10的120次方可选择的步骤中选出一个最佳方案。准确地说,卡斯帕罗夫与“深蓝”之间的比赛不是“人机大战”,而是许多国际象棋大师在软件专家的帮助下借助一台超级计算机联手对付他一个人。所以,他的对手并不是“深蓝”,“深蓝”只不过是一个工具而已。他真正的对手是“深蓝”背后的棋坛高手和计算机专家,甚至还包括他自己。

1.“深蓝”计算机为什么能够战胜卡斯帕罗夫?

2.这些功能是它自身具备的吗?是谁给它的?人是怎么给它的?

3.“深蓝”到底战胜了什么?

4.这会给人类带来不安吗?机器能够战胜人类吗?

5.搜索查找最新相关信息,进一步讨论思考举办“人机大战”的目的和意义。

参考资料:

资料1:机器翻译

在世界范围内,机器翻译的研究与开发已经走过了50年的历史。我国机器翻译的研究开始于1956年。

机器翻译归根结底是一个语言处理问题,系统需要强大的语言知识的支持;首先机器词典要有足够的词汇量,常用词语以英语或汉语论应不低于4万;为词典中每个词语给出的信息愈丰富愈好,一般分为词法、句法和语义信息。可以简单地说,机器翻译主要是通过对大容量(超大容量)词汇的记忆、对语法进行一定的分析等技术来进行的。

资料2: 人机大战

人们习惯把计算机称为“电脑”,也许就是希望它能像人脑那样学会思考,这也正是人工智能科学研究的中心目标。而博弈,作为人类最为普遍的智能活动,自然也就成了人工智能研究的“试金石”,所以,国际象棋世界冠军和计算能力超强的电脑之间进行的“人机大战”一直以来都受到世人的广泛关注。

早在1980年,那时的国际大师或国际特级大师在与当时最强的电脑软件对弈中能够战胜它、或是胜多负少。但在1994年,这种现象发生了明显的变化,以Fritz和Genius为代表的一批软件在与国际特级大师的快棋赛上,比分排在了前面;在与国际大师的限时循环赛上,处于领先。人们认为计算机软件对局面的认识是以一种持续固定的眼光来看待,而不同的人,对某些局面可能研究和理解得更深一些。因此在以后的人机对抗赛中,摆在人类面前的问题不是如何下一盘好棋,而是如何驾驭局面的主动。

2003年2月7日,在1997年败给“深蓝”之后,国际象棋特级大师卡斯帕罗夫与电脑软件棋手“小深”惊心动魄的“人机大战”在纽约降下帷幕。在总共六局比赛中,双方各一胜一负,另有四局打成平手,同积3分,不分伯仲。卡斯帕罗夫赛后笑着说:“别看时间不长,但对我来说,这不仅仅是一场国际象棋比赛,更是一场赌博:人脑和电脑的较量。最重要的是我们双方都在学习。计算机越来越进步,但是我们人类也在这个过程中学习。”

有专家认为,“人机大战”具有三重意义:一是要说明计算机可以模拟人的某些智能活动,甚至比人类做得更好,从而实现部分脑力劳动自动化,比如代替人类去从事某些危险性活动;二是说明人脑并非不能超过电脑,在搜索经验的过程中,人脑远远比电脑要快,因为电脑工作的方式是“穷举法”,而人脑储存的信息有限,搜索速度自然要比电脑快;三是个别企业达到了商业目的,如“深蓝”的技术目前正被用于石油勘探、数字动画、生命科学等领域,IBM的投入也换来了丰厚的回报。

凝聚了人类智慧的计算机技术在进步,而人类自身也在大战中愈显成熟。事实上,人与自己高科技的杰作———“电脑棋手”大战,也是人类在挑战自己的智慧。在很大程度上,也许正是这种不断挑战的压力,才使得人类的科技水平与人类社会的发展相互见长。电脑棋手棋艺见长,再度说明的是人类智慧的进步。电脑是人发明创造的,创新才能前进,经长期艰苦努力,人脑的智慧和创新最终能战胜电脑。

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