人工智能與機器人

（初中版第1單元走進人工智能）第一課自動水位調節器

第一單元你聽說過人工智能嗎？聽說過機器人嗎？也許你暫時還回答不了這個問題，本書將送你一把金鑰匙，用來開啟人工智能和機器人世界的大門，帶你進入這個有趣而又充滿神秘的科學領域，也許在不久的將來，你的發明或者發現，將會影響我們的生活！自動水位調節器學習目標：

1.理解什么是人工智能2.了解人工智能的發展歷史3.知道目前人工智能的應用領域自動水位調節器任務：在寒冷的冬天，如果在冷水中洗洗涮涮，常常會感到冰冷刺骨。能不能發明一個機器人，讓它根據我們的需要隨時調節水溫？自動水位調節器一、生活中的小發明

在了解人工智能之前，我們先以“悶熱的夏天”為話題，看看什么是人類智能。1、創意來自需要冬天，用冰冷的水洗手（觸覺），會讓人很不舒服（感覺）。這一感覺信號傳遞到大腦之后，我們會想，這不行（分析），會把手凍壞的（判斷），應該換溫水（決策）。接下來，你就會去找來熱水加到冷水里面（行動），這樣就完成了一次人類智能的運動過程。這個過程還會被大腦記憶下來，以后再碰到類似情況，就會從記憶庫里調出來進行處理了。這時，如果懂得一些人工智能的原理，你也許會想能不能設計一種可以根據需要自動調節水溫的小機器呢？自動水位調節器什么是人類智能？簡單說就是人的智慧和能力。具體說，人類智能又叫自然智能，主要包含三個方面：感知能力、思維能力、行為能力。當我們的感覺器官感受到外界的信息刺激之后，能夠通過大腦進行記憶、聯想、分析、判斷等一系列思維活動，其結果就是做出一種決策，最后再通過我們的具體行動，把這一決策體現出來。一點通自動水位調節器2、發明來自生活說說想想小發明是怎樣制作出來的？小活動*可以小組分工合作，查找資料，然后分類整理，還可以觀看生活中的小發明視頻資料，了解怎樣設計制作小發明。視頻資料——生活中的小發明自動水溫調節器可以根據人類的需要自動調節水的溫度，所以它也時智能的。下面我們先來了解設計制作自動水溫調節器的過程。自動水位調節器假設現在有一個溫度傳感器、一個微電腦、一臺電腦和一個加熱裝置，就可以動手做出一臺可以調節水溫的具有人工智能的“機器”。計算機裝有單片機的控制板（第5課）第一步，要用編程語言在計算機上生成一個程序，這段程序的指令就是當監測到水溫低于一定程度（比方37°C）時，自動加熱裝置開始工作，然后保持恒溫水平，當水流斷開之后，停止工作。第二步，利用數據線，將這段程序指令從計算機下載到單片機上。第三步，將溫度傳感器、單片機和自動加熱裝置連接好，一臺具有人工智能的“機器”就誕生了。如果用適當的方式將這臺“機器”和水源連接起來，它就可以為自動調節水溫了。自動水位調節器說說想想從設計制作自動水溫調節器，說說什么是人工智能？手寫PDA自動感應水龍頭倒車雷達實際上在我們的生活中，人工智能的成果早已大量被使用，例如：有些同學在學習外語的時候會用到的翻譯軟件，一些手機或個人數字助理（PDA）產品所具備的手寫輸入功能，洗手時用到的自動感應水龍頭，樓道里的自動感應燈，汽車上的倒車雷達等等。自動水位調節器與人類智能相比，人工智能(ArtificialIntelligence，簡稱AI)，是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智慧和能力，也稱作機器智能。同樣，人工智能也主要包含三個方面：感知能力、思維能力、行為能力。只不過這三個方面是通過“機器”系統，而不是“人”這一系統來完成。什么是人類智能？簡單說就是人的智慧和能力。具體說，人類智能又叫自然智能，主要包含三個方面：感知能力、思維能力、行為能力。當我們的感覺器官感受到外界的信息刺激之后，能夠通過大腦進行記憶、聯想、分析、判斷等一系列思維活動，其結果就是做出一種決策，最后再通過我們的具體行動，把這一決策體現出來。一點通自動水位調節器二、“深藍”（DeepBlue）的啟示小活動*聽故事，查找資料，還可以觀看有關視頻資料。小卡片：很多同學聽說過計算機戰勝國際象棋特級大師的故事。名為“深藍”（DeepBlue）計算機的硬件系統是一個高速并行的計算機系統，在國際象棋比賽規定的每步棋限時3分鐘里，可以推演1000-2000億步棋局；而它的對手，蟬聯12屆國際象棋世界冠軍的卡斯帕羅夫（GarryKasparov）的思考速度是200步。1997年5月11日，“深藍”最終以3勝1平2負的成績戰勝了卡斯帕羅夫。自動水位調節器在世界各地，對人工智能的研究很早就開始了，但只有進入了電子、信息時代之后，才具備了真正實現人工智能的條件，所以人工智能的歷史要從計算機的誕生開始算起。“深藍”的故事告訴了我們，人工智能的研究獲得了前所未有的發展。人工智能的發展主要依賴三個方面的共同作用影響：硬件技術的發展、軟件技術的發展和人工智能應用領域的拓展。一點通自動水位調節器一、硬件技術的發展尤其是計算機運算速度和信息處理能力的提高，使得我們可以把原來只能去想象的一些東西來變成現實。二、軟件技術的發展在人工智能方面，主要是一個編程語言不斷進化、升級的過程。“機器”的智能，來源于人類，這就需要一種它所能“聽得懂”的語言。有了這個語言環境，我們再給它語法和邏輯的指令，即編程程序，結合起來它就可以擁有自己的記憶、分析和判斷能力了。二、人工智能應用領域的拓展近二三十年來，人工智能的應用出現了兩個明顯的變化，一是已經從單一的國防軍事領域拓展到工業領域、民用領域，這激發了更多的人來關注和研究人工智能，也使更多的人享受到人工智能的成果；二是對人工智能的理解，不再局限于“單一機器”的智能，更進一步拓展到“機器系統”的智能。如“人工智能化樓宇”就是“機器系統”智能的體現，整個建筑內的安保、消防以及物業管理等，幾乎完全實現了自動化控制。自動水位調節器三、人類需要人工智能一、幫助人類做人類做不好的事情說說想想人類為什么需要人工智能？人工智能的出現是人類社會進步的需要。我們需要人工智能，是因為它可以提高我們的生活水平和生活質量。可以說，人工智能現在已經與我們的生活息息相關。一點通自動水位調節器隨著陸地能源的日益枯竭，人類在不斷探索海底能源，但是到達海底一定深度的時候，由于壓強的增加，海底溫度的降低，使人類不能夠完成對海底的探測任務，這樣就出現了深海作業機器人，對于這種機器人來說，打撈沉船已成為一種簡單的工作。各種深海機器人正在或是將要為我們作很多的事情：考察海洋、采集標本、捕撈海洋生物、開采海底礦藏……我國成功研制的深水作業機器人我國已經成功研制了自己的深水作業機器人。這種機器人外形看起來像一顆體積龐大的魚雷，可以下到6000米的深水中進行作業，而且完全是無纜操作，機器人在深海中可以自己決定自己的行動，可以在深海作業方面發揮巨大作用。自動水位調節器二、協助做人類做不好的事情在地球上，有很多事情人類是可以做，但是卻做不好的，比如說博物館的安全守衛工作，人類與智能機器不同，人類會疲勞，會走神，這樣就給犯罪分子可乘之機，可是智能機器就不會，它可以24小時不停的監視博物館，如果遇到可疑情況，它馬上會通知人類，并且切斷一出口，使人類可以很輕松的抓住壞人。機器人保安在巡邏自動水位調節器三、代替人類做危險的事情

人類時刻都在與各種災害做斗爭，在實施援救的時候，會產生很多的危險情況，不僅給救援人員帶來了困難，甚至會危害到救援人員的生命，正是看到了這種情況，各國科學家都在大力研究救援機器人，救援機器人在危難時刻能勇挑重擔，協助找尋地震、海嘯發生以后，倒塌廢墟下的遇難者和幸存者。眼觀六路，耳聽八方，它們能夠在廢墟瓦礫中自如爬行，并依靠頭上佩帶的照明燈和攝像頭清楚的顯示搜索區域，及時發現搜救目標。自動水位調節器除此之外，人工智能還能為人類建立各種識別系統，來識別人的指紋、聲音、模樣，將其用于軍事、公安保衛、科學研究、生活自動化等。另外，更重要的是應用人工智能技術建立專家系統，把一個領域內頂尖專家的知識和經驗匯總起來，然后針對某個具體問題進行分析和判斷。在已經建立的專家系統中，有能夠診斷疑難疾病的，有能夠估計潛在石油礦藏的等等。指紋識別加掃描名片達-芬奇外科系統這種機器人被稱作“達-芬奇外科系統”(daVinciSurgicalSystem)。該機器人能夠協助外科醫生在任何距離之內對病人實施手術。而醫生只需要遠程操作就可以完成各種復雜的手術工作。自動水位調節器

1.舉出幾個例子，說明人類智能是如何實現感知、思維和行動這個過程的。2.你洗手的時候用過感應水龍頭或者自動干手機嗎？能不能說出它們是怎么工作的。3.想想在自己的生活中，還接觸到哪些具有人工智能的“機器”？4.說說人工智能會不會超過人類智能？5.使用搜索引擎，查找“機器人