李維明

人工智能具有智能化程度高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中，促進(jìn)了各行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)了人們生活方式的改變。同時(shí)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)了人們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，教學(xué)中如何讓學(xué)生廣泛地了解人工智能技術(shù)及其應(yīng)用，深刻地認(rèn)識(shí)人工智能的利弊，是本單元教學(xué)需要考慮的問(wèn)題。

● 人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

關(guān)于人工智能的發(fā)展，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》中有相關(guān)的描述：“人工智能的發(fā)展呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同等新特征。”這為認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用規(guī)劃出了路徑，在開(kāi)始教學(xué)之前，須讓學(xué)生了解這些特征及其應(yīng)用。

深度學(xué)習(xí)：深度學(xué)習(xí)是一類(lèi)模式分析方法的統(tǒng)稱(chēng)，其概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。深度學(xué)習(xí)通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類(lèi)別或特征，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征表示，所以又稱(chēng)之為“特征學(xué)習(xí)”或“表示學(xué)習(xí)”。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種，對(duì)其進(jìn)行研究的目的在于建立模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用它模仿人腦的機(jī)制來(lái)解釋數(shù)據(jù)，如圖像識(shí)別、聲紋識(shí)別和文字識(shí)別等。

跨界融合：技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合是新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的重要路徑，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及人工智能與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合改變了產(chǎn)業(yè)原有的發(fā)展邏輯，帶來(lái)產(chǎn)業(yè)跨界融合創(chuàng)新將催生“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能+”等眾多新興產(chǎn)業(yè)和新應(yīng)用場(chǎng)景。例如，智慧農(nóng)業(yè)是以信息和知識(shí)為核心要素，通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備等與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的信息感知、定量決策、智能控制、精準(zhǔn)投入、個(gè)性化服務(wù)。又如，藝術(shù)設(shè)計(jì)和人工智能的“跨界融合”，可以作為延展人工智能探索的一條有效途徑，即設(shè)計(jì)人工智能。智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)能針對(duì)各商品品牌等自動(dòng)設(shè)計(jì)生成電子商務(wù)場(chǎng)景海報(bào)，把設(shè)計(jì)效率提升到前所未有的高度。

人機(jī)協(xié)同：人機(jī)協(xié)同是人工智能的一個(gè)分支，它同時(shí)利用人類(lèi)智能和機(jī)器智能來(lái)創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型。機(jī)器善于從龐大的數(shù)據(jù)集中做出明智的決策，而人則更擅長(zhǎng)用較少的信息做出決策，“人機(jī)協(xié)同”方法將最佳的人類(lèi)智能與最佳的機(jī)器智能相結(jié)合?！叭藱C(jī)協(xié)同”可用于多種人工智能項(xiàng)目，包括自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、情感分析、轉(zhuǎn)錄以及大量其他事例。

僅僅了解了這些特征還不夠，還應(yīng)了解人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的趨勢(shì)，還要了解國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，要特別關(guān)注“新一代人工智能”的發(fā)展及應(yīng)用。

新一代人工智能：新一代人工智能有更高的水平，能夠接近人的智能形態(tài)存在，而且它以提高人的智力能力活動(dòng)為主要目標(biāo)，融入到日常生活中。新一代人工智能可對(duì)人類(lèi)現(xiàn)有的知識(shí)進(jìn)行重組，如大數(shù)據(jù)就是繼理論推導(dǎo)、實(shí)踐檢驗(yàn)之后的一個(gè)新的科學(xué)范式、科學(xué)方法。

現(xiàn)在，人工智能能為生產(chǎn)生活和資源環(huán)境等社會(huì)問(wèn)題發(fā)展提出一些建議，在現(xiàn)實(shí)生活中已經(jīng)應(yīng)用得越來(lái)越多。在越來(lái)越多的領(lǐng)域，人工智能的博弈、識(shí)別、控制、預(yù)測(cè)甚至超過(guò)人的腦能力。人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用涉及人們生產(chǎn)生活的方方面面，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生廣泛地了解與領(lǐng)悟。

● 人工智能技術(shù)的價(jià)值與威脅

關(guān)于人工智能技術(shù)的價(jià)值，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》中也有相關(guān)敘述：人工智能的發(fā)展“推動(dòng)了社會(huì)各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化的躍升，深刻改變著人們的生活方式和思維模式”。

對(duì)于這個(gè)“躍升”，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)。所謂數(shù)字化是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過(guò)程，通常用模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，學(xué)生通過(guò)數(shù)字編碼實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行類(lèi)似實(shí)驗(yàn);而網(wǎng)絡(luò)化則是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)及各類(lèi)電子終端設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶(hù)都可以共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。在此基礎(chǔ)上，即在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的支持下，針對(duì)某一個(gè)方面的應(yīng)用，匯集現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)“智能化”，如無(wú)人駕駛汽車(chē)、人臉識(shí)別道閘等。

理解了人工智能的價(jià)值，又如何去“辯證認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)人類(lèi)社會(huì)未來(lái)發(fā)展的巨大價(jià)值和潛在威脅”呢？這里的“潛在威脅”指的是什么？

人工智能發(fā)展迅速，不少領(lǐng)域已經(jīng)接近或超越了人類(lèi)的智力水平，并且還在不斷進(jìn)步，到了未來(lái)，超級(jí)人工智能ASI（Artificial Super Intelligence）會(huì)大行其道。ASI工作時(shí)會(huì)極盡全力去完成程序設(shè)定的指令，避免失敗發(fā)生。因此，它會(huì)不斷地完善自己，以提高達(dá)成目標(biāo)幾率;它不希望被關(guān)掉電源或被摧毀，所以ASI會(huì)努力掙脫自己搭載的安全設(shè)施，以更多地獲取資源，保護(hù)自己，修復(fù)自己，完善自己。這就是一把雙刃劍，它一方面可能把人類(lèi)交給它的事情做得更好，另一方面也可能做出有損于人類(lèi)的事情，甚至脫離控制，對(duì)人類(lèi)造成“潛在威脅”。

當(dāng)然，人工智能的高速發(fā)展與普遍應(yīng)用，還會(huì)改變?nèi)藗兊乃季S模式，更會(huì)帶來(lái)社會(huì)倫理問(wèn)題，如智能機(jī)器人是不是“人”、人怎么與“虛擬人類(lèi)”相處等。如何揚(yáng)人工智能之長(zhǎng)，抑人工智能之短，消除其潛在威脅呢？這些問(wèn)題已經(jīng)成為人們必須面對(duì)的新挑戰(zhàn)。

● 教學(xué)策略

由于本單元的內(nèi)容主要涉及“了解”“認(rèn)識(shí)”層面，因此，在教學(xué)策略上就應(yīng)該著眼于放手讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探索。也就是說(shuō)，讓學(xué)生“通過(guò)智能系統(tǒng)的應(yīng)用體驗(yàn)”，去“了解社會(huì)智能化所面臨的倫理及安全挑戰(zhàn)，認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)人類(lèi)社會(huì)未來(lái)發(fā)展的巨大價(jià)值和潛在威脅”，從而“知道信息系統(tǒng)安全的基本方法和措施，增強(qiáng)安全防護(hù)意識(shí)和責(zé)任感，自覺(jué)維護(hù)和遵守人工智能社會(huì)化應(yīng)用的規(guī)范與法規(guī)”。

要實(shí)現(xiàn)這樣的“了解”“認(rèn)識(shí)”與探索，具體可采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方法去實(shí)施。教學(xué)時(shí)可根據(jù)本單元內(nèi)容及課標(biāo)要求，讓學(xué)生去提煉主題、收集信息、設(shè)計(jì)方案、研究實(shí)施、展示成果、總結(jié)提高，以達(dá)到本單元的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)提升的目標(biāo)。