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[關(guān)鍵詞]人工智能；中學(xué)輔助教育；教育資源

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197

1 中學(xué)教育現(xiàn)狀

教育乃立國之本，而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面，中學(xué)生處于青春的成長期，各項(xiàng)綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學(xué)教育意義和責(zé)任重大；另一方面，中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主，仍然需要面對千軍萬馬過獨(dú)木橋的“中考”“高考”，中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來。

目前的中學(xué)教育資源，分為公共教育資源――公辦/民辦學(xué)校教育，和社會(huì)教育資源――私人家教、補(bǔ)習(xí)班等，有如下兩個(gè)特點(diǎn)。

1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足

學(xué)校班級結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會(huì)承擔(dān)其他班級的教學(xué)任務(wù)?？梢钥闯?，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會(huì)將有限的精力分散關(guān)注在所有的學(xué)生上，每個(gè)學(xué)生得到的公共教育資源并不多。

1.2 學(xué)生獲取的社會(huì)教育資源不公

學(xué)生若在學(xué)校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會(huì)教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生參與社會(huì)教育資源的成本在200元/小時(shí)，學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過高，進(jìn)一步造成普通學(xué)生的社會(huì)教育資源也無法獲取。

本文要探討的，正是通過人工智能這一現(xiàn)代信息化技術(shù)，構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

2 智能輔助學(xué)習(xí)

2.1 人工智能簡介

人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科，能夠?qū)θ说囊庾R、思維等信息過程進(jìn)行模擬。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用，人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。

在國內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實(shí)踐表現(xiàn)得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應(yīng)用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。

2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠?yàn)槊總€(gè)學(xué)生，配備一個(gè)虛擬教師。學(xué)生能夠通過電子設(shè)備（如手機(jī)、計(jì)算機(jī)），與虛擬教師進(jìn)行交流對話，咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題，并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。

該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下幾個(gè)特征。

2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力

與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同，虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。

2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)

虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績、綜合能力、愛好特長等，虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對學(xué)生的自學(xué)習(xí)，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí)，虛擬教師并不是獨(dú)立于學(xué)校教育存在的，而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個(gè)補(bǔ)充，虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動(dòng)態(tài)等信息。

2.2.3 接近自然語義的溝通

學(xué)生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進(jìn)行溝通，如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)第2題不會(huì)”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計(jì)算輔助手段為補(bǔ)充，如上傳某道數(shù)學(xué)題圖片，虛擬教師通過圖形識別匹配，給出該題的解題思路和講解。

2.3 優(yōu)勢分析

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢。

一是“即學(xué)即問”，相比目前的學(xué)校教育和社會(huì)教育，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時(shí)，只有有限的時(shí)間與教師交流，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時(shí)間限制，隨時(shí)隨地可以與虛擬教師互動(dòng)，獲取充足的教育資源。

二是“定制教學(xué)”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學(xué)生是一對多的關(guān)系，教師不可能專為某個(gè)學(xué)生定制教學(xué)方案，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對一的關(guān)系，虛擬教師能夠更了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。

三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會(huì)教育資源費(fèi)用昂貴，智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣，受眾學(xué)生可無限增加，邊際效應(yīng)非常明顯。并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特有的水平擴(kuò)展能力，能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。

2.4 前景預(yù)測

筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展，為中學(xué)教育帶來的價(jià)值外，當(dāng)前國家政策和社會(huì)環(huán)境也非常有利。

第一，未來10年國家政府和教育部門會(huì)大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要（2010―2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020年）》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺，各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計(jì)算是重中之重，人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個(gè)新的高度。

第二，教育信息化逐漸成為風(fēng)口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國在線教育市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2015年在線教育市場規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預(yù)計(jì)將增長到504億美元。這個(gè)持續(xù)迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本，教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會(huì)成為熱點(diǎn)，涉足其中的高科技公司也會(huì)越來越多。

3 結(jié) 論

本文通過智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個(gè)應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對現(xiàn)狀痛點(diǎn)、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放，本文探索的這個(gè)應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)于市場，使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王斐.人工智能在中學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2013（4）.

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2016年1月，美國佐治亞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的教授AshokGoel，借助IBM的Watson人工智能系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)在線機(jī)器人JillWatson，并將其作為課程教學(xué)助理。其目的是幫助教師回答學(xué)生通過在線論壇提出的大量課程問題。通過幾個(gè)月的反復(fù)調(diào)試，JillWatson的回答已經(jīng)能夠達(dá)到97%的正確率?，F(xiàn)在，機(jī)器人助教已經(jīng)可以直接與學(xué)生溝通，不需要真人助教的幫助。這項(xiàng)人工智能在教育中的使用，解決了AshokGoel教授的助教人數(shù)不夠，難以及時(shí)回答學(xué)生提問的困境，增加了學(xué)生參與在線學(xué)習(xí)的興趣，提高了在線學(xué)習(xí)的留存率。

這只是人工智能在教育領(lǐng)域的小試牛刀。雖然有專家預(yù)測在未來十年內(nèi)不會(huì)看到人形機(jī)器人替代教師進(jìn)入課堂，不過地平線報(bào)告2016年基礎(chǔ)教育版和2107年高等教育版都預(yù)測未來五年內(nèi)人工智能將會(huì)在教育行業(yè)普及。

教育行業(yè)已有的人工智能研究和應(yīng)用

Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)努力解決“五大挑戰(zhàn)”：①為每一個(gè)學(xué)習(xí)者提供虛擬導(dǎo)師：無處不在地支持用戶建模、社會(huì)仿真和知識表達(dá)的整合。②解決21世紀(jì)技能：協(xié)助學(xué)習(xí)者自我定位、自我評估、團(tuán)隊(duì)合作等。③交互數(shù)據(jù)分析：對個(gè)人學(xué)習(xí)、社會(huì)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、個(gè)人興趣等大量數(shù)據(jù)的匯集。④為全球課堂提供機(jī)會(huì)：增加全球教室的互聯(lián)性與可訪問性。⑤終身學(xué)習(xí)技術(shù)：讓學(xué)習(xí)走出課堂，進(jìn)入社會(huì)。

過去十年，一些研究者對人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用做了大量的探索。相關(guān)的研究成果包括：①跟蹤學(xué)習(xí)者的思維步驟和解決問題的潛在目標(biāo)結(jié)構(gòu)（Anderson等，1995）；②診斷誤解和評估學(xué)習(xí)者的理解域（VanLehn，1988）；③提供及時(shí)的指導(dǎo)、反饋和解釋（Shute，2008）；④促進(jìn)高效學(xué)習(xí)的行為，如自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控和自我解釋（Azevedo&Hadwin，2005）；⑤以合適的難度水平和最適當(dāng)?shù)膬?nèi)容來規(guī)劃學(xué)習(xí)活動(dòng)（VanLehn，2006）。

這些研究，基本上使用到了人工智能的每一項(xiàng)技術(shù)——自然語言處理、不確定性推理、規(guī)劃、認(rèn)知模型、案例推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等。“智能導(dǎo)師系統(tǒng)”就是基于這些研究和技術(shù)而開發(fā)的人工智能教育應(yīng)用。類似的成熟產(chǎn)品包括Tabtor（hellothinkster.com）、CarnegieLearning（carnegielearning.com）和FrontRow（frontrowed.com）。2014年，加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)的一項(xiàng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用智能導(dǎo)師系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者比使用其他教學(xué)方法的學(xué)習(xí)者獲得的成績更高。

人工智能在教育行業(yè)的新發(fā)展

教育行業(yè)的三種類型（內(nèi)容、平臺和評估）的服務(wù)商都在經(jīng)歷著一場變革。內(nèi)容出版商面臨紙質(zhì)印刷到數(shù)字出版和開放教育內(nèi)容的挑戰(zhàn)。學(xué)習(xí)平臺正試圖區(qū)分自適應(yīng)、個(gè)性化和數(shù)據(jù)分析的功能。評估供應(yīng)商則繼續(xù)探尋從多項(xiàng)選擇題測試轉(zhuǎn)向更具創(chuàng)新性的問題類型。人工智能將為這三種類型教育服務(wù)商帶來新的發(fā)展思路和契機(jī)，同時(shí)也惠及教育生態(tài)系統(tǒng)中的所有利益相關(guān)者。學(xué)生通過即時(shí)反饋和指導(dǎo)提高學(xué)習(xí)效率，教師將獲得豐富的學(xué)習(xí)分析和個(gè)性化指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，父母能夠低成本地為孩子改進(jìn)職業(yè)前景，學(xué)校能夠規(guī)模化提高教育質(zhì)量，政府能夠提供負(fù)擔(dān)得起的教育。2017年，人工智能將在以下領(lǐng)域發(fā)揮其效益。

1.人工智能批改作業(yè)

批改作業(yè)和試卷是一件乏味的工作，這通常會(huì)占據(jù)教師大量的時(shí)間，而這些時(shí)間本可以更多地用于與學(xué)生互動(dòng)、教學(xué)設(shè)計(jì)和專業(yè)發(fā)展。

目前，人工智能批改作業(yè)已經(jīng)相當(dāng)接近真人教師了，除了選擇題、填空題外，作文的批改能力已經(jīng)大幅提高。美國斯坦福大學(xué)已經(jīng)成功開發(fā)出一種機(jī)器學(xué)習(xí)程序，能夠批改8～10年級的作文。隨著圖像識別能力的大幅提高，手寫答案的識別也接近可能。就連占有美國標(biāo)準(zhǔn)化考試60%市場份額的全球最大教育企業(yè)——培生公司也認(rèn)為，人工智能已經(jīng)可以出現(xiàn)在教室并提供足夠可信的評估。據(jù)培生公司近期的報(bào)告IntelligenceUnleashed推測，人工智能軟件所具有的廣泛的、定制的反饋能夠最終淘汰傳統(tǒng)測試。

2.人工智能實(shí)現(xiàn)一對一輔導(dǎo)

自適應(yīng)學(xué)習(xí)軟件已經(jīng)能為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支撐。據(jù)2011年VanLehn的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，人工智能在某些特定主題和方法上比未經(jīng)訓(xùn)練的導(dǎo)師更具有效性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，人工智能導(dǎo)師能在學(xué)生出錯(cuò)的具體步驟上給予實(shí)時(shí)干預(yù)，而不是就整個(gè)問題的答案給予反饋（Corbett&Anderson，2001；Shute，2008）。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)在拉美地區(qū)正在興起。AndréUrani市政學(xué)校的學(xué)生使用人工智能軟件Geekie觀看在線課程（視頻和練習(xí)）。Geekie為學(xué)生提供每一步的實(shí)時(shí)反饋，并隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)展來傳授更為精細(xì)的課程內(nèi)容。

早在1984年，本杰明·布盧姆的研究就提出一對一輔導(dǎo)能帶來更好的學(xué)習(xí)效果。而人工智能技術(shù)可以模擬一對一輔導(dǎo)，以更好地跟蹤、適應(yīng)和支持個(gè)體學(xué)習(xí)者。這將是人工智能在教育中更高層次的個(gè)性化學(xué)習(xí)應(yīng)用。例如，比爾·蓋茨看好的人工智能聊天機(jī)器人或個(gè)人虛擬導(dǎo)師，能在學(xué)生面臨挑戰(zhàn)時(shí)提供強(qiáng)有力的支持，隨時(shí)隨地回答學(xué)生的提問；還可以為學(xué)生訂制學(xué)習(xí)方案和規(guī)劃職業(yè)發(fā)展路徑，并引導(dǎo)學(xué)生走向成功。更重要的是，人工智能可以匹配聊天機(jī)器人或虛擬導(dǎo)師的面孔和聲音來滿足學(xué)生個(gè)人喜好。對比網(wǎng)頁界面的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這才是真正做到了一人一導(dǎo)師。

3.人工智能關(guān)注學(xué)生情感

2016年地平線報(bào)告高等教育版把情感計(jì)算列為教育技術(shù)發(fā)展普及的重要方向。也就是說，人工智能不僅限于模擬人類傳遞知識，還能通過生物監(jiān)測技術(shù)（皮膚電導(dǎo)、面部表情、姿勢、聲音等）來了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情緒，適時(shí)調(diào)整教育方法和策略。例如，機(jī)器人導(dǎo)師捕捉到學(xué)生厭煩的面部表情時(shí)，就可以立即改變教學(xué)方式努力激發(fā)他們的興趣。這種關(guān)注情感的人機(jī)交流為學(xué)生營造一個(gè)更真實(shí)的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，更好地維持了學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)。美國匹茲堡大學(xué)開發(fā)的AttentiveLearner智能移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能通過手勢監(jiān)測學(xué)生的思想是否集中。突尼斯蘇斯國家工程學(xué)院的研究人員正在研究開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的人工智能教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識別學(xué)生在任何地方開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的面部表情，以優(yōu)化遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過程。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，人工智能還可以關(guān)注學(xué)生的心理健康。當(dāng)前已經(jīng)有使用人工智能來為自閉癥兒童提供有效支持的案例。例如，倫敦知識實(shí)驗(yàn)室在Topcliffe小學(xué)開展試驗(yàn)，讓自閉癥學(xué)生與半自動(dòng)虛擬男孩安迪開展互動(dòng)交流，研究人員發(fā)現(xiàn)患有自閉癥的學(xué)生在社交能力方面有進(jìn)步。

4.人工智能改進(jìn)數(shù)字出版

教科書等課程材料并非總是完美，傳統(tǒng)印刷出版讓課程的修訂變得過于緩慢。這不僅是生產(chǎn)工藝的問題，更主要的是紙質(zhì)課程材料無法快速獲取使用者的反饋來識別缺陷所在。而數(shù)字化出版在人工智能的支撐下能徹底改變這一現(xiàn)狀。

人工智能可幫助使用者快速識別課程缺陷。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程Coursera的提供者已經(jīng)將這一想法付諸實(shí)踐。當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量學(xué)生的作業(yè)提交了錯(cuò)誤的答案時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示課程材料的缺陷，進(jìn)而有助于彌補(bǔ)課程的不足。

另一項(xiàng)人工智能在數(shù)字化出版的應(yīng)用是自動(dòng)化組織和編寫教材。這是基于深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)能模仿人類的行為進(jìn)行讀和寫。ScottR.Parfitt博士的內(nèi)容技術(shù)公司CTI就依據(jù)這項(xiàng)技術(shù)幫助教師定制教科書——教師導(dǎo)入教學(xué)大綱，CTI的人工智能引擎能自動(dòng)填充教科書的核心內(nèi)容。

隨著自然用戶界面和自然語言處理在人工智能領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，課程材料的數(shù)字化出版也會(huì)有更新的形態(tài)——不再局限于書本或網(wǎng)頁的形式，聊天機(jī)器人和虛擬導(dǎo)師將成為內(nèi)容表達(dá)的更好的方式。

5.人工智能作為學(xué)生

多年的研究表明，教會(huì)別人才是更好的學(xué)習(xí)，即learning-by-teaching。美國斯坦福大學(xué)教育學(xué)教授DanielSchwartz正基于這一理念來開發(fā)新的人工智能產(chǎn)品。他聯(lián)合了多個(gè)領(lǐng)域的專家一起開發(fā)了人工智能應(yīng)用——貝蒂的大腦（Betty’sBrain），讓學(xué)生來教貝蒂學(xué)習(xí)生物知識。試點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，使用這一方法來學(xué)習(xí)的學(xué)生比其他學(xué)生成績更好，且在科學(xué)推理上也更勝一籌。

類似的研究和開發(fā)還有瑞典隆德大學(xué)的TimeElf和美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的SimStudent，這兩個(gè)人工智能產(chǎn)品也是基于learning-by-teaching而開發(fā)，讓學(xué)生在教會(huì)機(jī)器人知識的過程中深化對知識的理解。

另外，人工智能還推動(dòng)其他教育方法和技術(shù)更好實(shí)現(xiàn)。如讓虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境更具沉浸感；給學(xué)生帶來更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)；提供基于豐富學(xué)習(xí)分析的仿真和游戲化學(xué)習(xí)場景等。

篇3

關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;人工智能;游戲設(shè)計(jì);游戲編程

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是研究、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)[1]。人工智能技術(shù)研究領(lǐng)域包括機(jī)器人、模式識別、自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等[2],其最為廣泛的應(yīng)用之一就是游戲設(shè)計(jì)[3]。游戲設(shè)計(jì)雖然涉及多門學(xué)科,但其作為應(yīng)用并沒有形成一門單獨(dú)的理論[4-5]。由于游戲存在較大的市場以及其作為人工智能的一個(gè)重要應(yīng)用,國外已有多所大學(xué)開設(shè)了游戲設(shè)計(jì)課程。如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University)于1999年設(shè)立了娛樂科技碩士學(xué)位,并開設(shè)了相關(guān)課程;南加州大學(xué)(The University of Southern California)設(shè)立了為期3年的互動(dòng)媒體藝術(shù)(fine arts in interactive media)碩士學(xué)位課程,并于大學(xué)部設(shè)立電子游戲設(shè)計(jì)(video-game design)副修課程。該校也為美國軍隊(duì)創(chuàng)作訓(xùn)練士兵的電子游戲,透過戰(zhàn)斗情境模擬來進(jìn)行沙盤演練。麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology)提供多種電子游戲設(shè)計(jì)相關(guān)課程,并研發(fā)將電玩游戲納入教室教學(xué)的方法。斯坦福大學(xué)(Stanford University)提供電子游戲設(shè)計(jì)史及包含最佳電子游戲競賽獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)繪圖課程。華盛頓藝術(shù)學(xué)院(The Art Institute of Washington)為亞特蘭大藝術(shù)學(xué)院的分校,提供授予學(xué)士學(xué)位的視覺及游戲程序設(shè)計(jì)課程。在初期的藝術(shù)與設(shè)計(jì)重點(diǎn)培訓(xùn)后,學(xué)生將學(xué)習(xí)立體動(dòng)畫相關(guān)技術(shù)。國內(nèi)也有多所高校開設(shè)了游戲設(shè)計(jì)的相關(guān)課程,如北京郵電大學(xué),首都師范大學(xué)等,為了適應(yīng)市場許多培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也開設(shè)了游戲設(shè)計(jì)課程,但培訓(xùn)機(jī)構(gòu)將課程的重點(diǎn)放在了實(shí)際的編輯代碼中而過少的關(guān)注理論。中南大學(xué)開設(shè)人工智能課程已有20多年的歷史,在教學(xué)實(shí)踐中,中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所的教師們在教學(xué)科研方面取得了許多令人振奮的成果。在良好的環(huán)境中,人工智能與游戲編程課程應(yīng)運(yùn)而生[6-7]。

1教學(xué)目標(biāo)與要求

中南大學(xué)人工智能與游戲設(shè)計(jì)課程主要面向智能方向4年級學(xué)生,在4年級第一學(xué)期開設(shè)。學(xué)習(xí)該門課程之前需要具備人工智能以及計(jì)算機(jī)編程方面的課程知識,并且需要一定的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)知識基礎(chǔ)。

此門課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解游戲設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念和術(shù)語及其基本設(shè)計(jì)方法,理解人工智能在游戲中的相關(guān)應(yīng)用,熟悉游戲設(shè)計(jì)中編程以及建模技術(shù),為學(xué)生將來利用人工智能技術(shù)以及游戲設(shè)計(jì)技術(shù)奠定必要的知識基礎(chǔ)。除此之外向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)游戲的基本原理和最新進(jìn)展,包括計(jì)算機(jī)游戲動(dòng)畫的最新概況、游戲程序設(shè)計(jì)概覽、2D游戲的基本編程技術(shù)、3D游戲動(dòng)畫的基本編程技術(shù)、3D游戲場景的組織與繪制、游戲中的高級圖形技術(shù)、游戲中的音頻編程、游戲中的人機(jī)界面技術(shù)、人工智能在游戲動(dòng)畫中的應(yīng)用,紋理貼圖、基于圖像的繪制和加速算法等。

基于該教學(xué)目標(biāo),本課程有兩個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,其分別是人工智能技術(shù)如何在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,以及游戲編程的相關(guān)技術(shù)。對于人工智能技術(shù)在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用這一內(nèi)容,主要采用理論結(jié)合實(shí)際的理念,將學(xué)生已具備的人工智能理論知識與游戲設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用聯(lián)系起來,使學(xué)生一方面能體會(huì)人工智能的基礎(chǔ)理論,另一方面使學(xué)生能夠?qū)⑵渌鶎W(xué)用于實(shí)踐,避免理論與實(shí)踐脫節(jié)。游戲編程內(nèi)容主要從設(shè)計(jì)模式入手,然后依托多媒體平臺對學(xué)生進(jìn)行講授設(shè)計(jì)以及編程方面的相關(guān)知識。

圍繞這個(gè)教學(xué)目標(biāo),我們安排了28個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué),4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn),總共32個(gè)學(xué)時(shí)的課程。接下來針對課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式這幾個(gè)方面分別展開討論。

2課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

本課程采用培訓(xùn)學(xué)校模式與大學(xué)理論教育折中的方式進(jìn)行講授,本節(jié)將著重對28個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)內(nèi)容分別介紹。

1) 游戲程序設(shè)計(jì)概論與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)。

該部分內(nèi)容可以分為以下兩部分。

(1) 計(jì)算機(jī)游戲簡介與游戲設(shè)計(jì)概論(2課時(shí))。

(2) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)(2課時(shí))。

概論部分主要介紹計(jì)算機(jī)游戲的基本概念、特點(diǎn)以及目前國際上該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用情況。圖形學(xué)部分主要是介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)理論基礎(chǔ),目的是讓沒有學(xué)過計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)生有一定了解,由于考慮到智能專業(yè)也開設(shè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)選修課,因此,本部分內(nèi)容只是對之前學(xué)習(xí)的相關(guān)知識的復(fù)習(xí),目的是為后續(xù)的程序設(shè)計(jì)課程打好相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。

本次課程是正門課程的開篇之講,一方面,教師要開宗明義,讓學(xué)生明確何為計(jì)算機(jī)游戲,并對計(jì)算機(jī)游戲有大致的了解,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)起鋪墊作用;另一方面,為增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,必須介紹計(jì)算機(jī)游戲的類型以及各種知識與其的關(guān)聯(lián)。

2) 游戲編程技術(shù)。

如上所述,游戲編程是本門課程的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,游戲編程可以分為如下幾個(gè)部分。

(1)Windows編程基礎(chǔ)(2課時(shí))。

(2)DirectX編程基礎(chǔ)(2課時(shí))。

(3)2D游戲的基本編程(2課時(shí))。

(4)3D游戲場景的組織和繪制(2課時(shí))。

(5)3D動(dòng)畫的基本編程技術(shù)(2課時(shí))。

(6)游戲中的人機(jī)界面技術(shù)(2課時(shí))。

對于Windows編程基礎(chǔ),其主要內(nèi)容是Windows操作系統(tǒng)的發(fā)展史、Win32程序的基本結(jié)構(gòu)、消息循環(huán)與處理、Windows窗口、GDI接口、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。

DirectX編程[8]基礎(chǔ)的主要內(nèi)容是DirectX開發(fā)包的歷史及其框架、介紹每一個(gè)組件的功能、DirectX開發(fā)包的安裝以及與IDE連接的配置。

2D游戲基本編程的主要內(nèi)容是游戲的基本流程和體系結(jié)構(gòu)、游戲開發(fā)的基本理念及方法、游戲引擎簡介、游戲的調(diào)試與測試。

3D游戲場景的組織與繪制的主要內(nèi)容是3D場景的組織與管理、游戲場景的幾何優(yōu)化、3D場景的快速可見性判斷與消隱、地形場景的繪制與漫游、3D游戲場景中的碰撞檢測。

3D動(dòng)畫的基本編程技術(shù)的主要內(nèi)容是3D動(dòng)畫技術(shù)概述、Direct3D開發(fā)包的使用、關(guān)鍵幀動(dòng)畫技術(shù)、基于動(dòng)作捕捉的動(dòng)畫技術(shù)、腳本驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫技術(shù)。

游戲中的人機(jī)界面技術(shù)主要內(nèi)容是游戲的可玩性與人機(jī)界面、用戶界面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

游戲程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容主要是讓學(xué)生了解和掌握面向Windows平臺的游戲編程的技能?，F(xiàn)在絕大部分游戲和娛樂都是基于Windows平臺,因此掌握Windows平臺的設(shè)計(jì)模式與編程方法是必須的。又因?yàn)镈irectX軟件開發(fā)包是微軟公司面向Windows平臺開發(fā)的一套專門應(yīng)用于游戲開發(fā)的API,因此了解其原理以及掌握其技術(shù)能夠提高學(xué)生的游戲開發(fā)能力。

3) 人工智能在游戲中的應(yīng)用。

如今的游戲應(yīng)用了大量的人工智能技術(shù),本門課程將從以下幾個(gè)方面介紹人工智能技術(shù)在游戲中的應(yīng)用。

(1)遺傳算法(6學(xué)時(shí))。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(6學(xué)時(shí))。

遺傳算法主要內(nèi)容是遺傳算法的概念及其相關(guān)研究、雜交操作、變異操作、適應(yīng)性函數(shù)選擇、遺傳算法優(yōu)化的算子、創(chuàng)建和處理矢量圖形。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要內(nèi)容是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述、適應(yīng)性函數(shù)、環(huán)境探測、有監(jiān)督的學(xué)習(xí)、演化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹?/p>

該部分內(nèi)容主要是介紹如何將人工智能中的理論用計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn),并介紹如何在游戲設(shè)計(jì)中應(yīng)用這些理論。這部分內(nèi)容是本門課程一個(gè)核心內(nèi)容,通過學(xué)習(xí)學(xué)生們能夠認(rèn)識到人工智能在游戲設(shè)計(jì)中的重要性,并提高應(yīng)用能力。

3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)

由于該門課程為選修課,因此課時(shí)較少,除課堂課時(shí)之外只剩下4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。我們針對這4個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì),其主要內(nèi)容是引導(dǎo)學(xué)生熟悉Visual Studio .Net 2008集成開發(fā)環(huán)境、安裝與配置DirectX 軟件開發(fā)包、使用有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)智能體,設(shè)計(jì)2D圖形驅(qū)動(dòng)引擎。

雖然課時(shí)很短,但學(xué)生能夠?qū)嶋H動(dòng)手操作,熟悉游戲編程的相關(guān)開發(fā)工具與開發(fā)包,另外,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高了,學(xué)習(xí)內(nèi)容從枯燥的抽象概念、理論變成實(shí)際的事例。此外,學(xué)生還可以在課下完成任務(wù),繼續(xù)鉆研新的理論應(yīng)用。

我們針對本門課程實(shí)驗(yàn)課時(shí)少的缺點(diǎn),特別設(shè)定了一個(gè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)并不占用實(shí)驗(yàn)課時(shí),而是要求學(xué)生利用課外的時(shí)間,自由組合,以團(tuán)隊(duì)的模式完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是要求學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì),該項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要是要求學(xué)生使用相關(guān)的集成開發(fā)環(huán)境和開發(fā)包,利用一個(gè)人工智能技術(shù)編寫出一個(gè)小的游戲軟件,并給出設(shè)計(jì)報(bào)告?？紤]到學(xué)生的實(shí)際能力,開發(fā)與報(bào)告以小組的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā),設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由3～5人自由組合,具體分工必須在報(bào)告中體現(xiàn),報(bào)告要求不少于4000字,以軟件開發(fā)文檔的形式提交,報(bào)告中不僅有游戲軟件的需求分析文檔、設(shè)計(jì)文檔和測試文檔,還必須包括游戲的內(nèi)容設(shè)計(jì),即游戲的情節(jié)創(chuàng)意或功能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)題目以及游戲類型由學(xué)生自選,圖形界面可以是3D也可以是2D,開發(fā)包可以使用Direct3D也可是Windows自帶的GDI。

4考核方式及其安排

考核一個(gè)方面是檢測學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況,另一個(gè)方面是為了通過考核方式,提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力?；谶@個(gè)原因,我們將整個(gè)考核分為3個(gè)模塊。

1) 期末考試(開卷),占總成績的50%。

2) 項(xiàng)目設(shè)計(jì),占總成績的35%。

3) 實(shí)驗(yàn),占總成績的15%。

期末考試采用開卷形式,主要目的在于檢測學(xué)生通過課程學(xué)習(xí),對知識點(diǎn)的掌握程度,以及運(yùn)用知識點(diǎn)解決問題的能力。其占總成績比例的一半。雖然期末考試為開卷,但考核的知識點(diǎn)無法直接從教材中直接找到,需要學(xué)生實(shí)際運(yùn)用能力和解題手段才能完成答題。精心設(shè)計(jì)的開卷試題,可以使學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)知識體系進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的回顧,同時(shí),它也是對教學(xué)的補(bǔ)充。

課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生有很強(qiáng)的自主性,認(rèn)真完成將使學(xué)生受益匪淺,敷衍了事不僅學(xué)生沒有得到鍛煉,教學(xué)目的也難以達(dá)成。課程設(shè)計(jì)以小組的形式有優(yōu)勢也有劣勢,好處在于學(xué)生可以根據(jù)自身能力對應(yīng)團(tuán)隊(duì)中的角色,例如,某同學(xué)編程能力強(qiáng),他可以作為程序設(shè)計(jì)與開發(fā)人員;另一同學(xué)數(shù)學(xué)好,或理論方面出色,他就可以擔(dān)任算法設(shè)計(jì)的工作;某些同學(xué)有創(chuàng)意,他則可以擔(dān)任游戲情節(jié)設(shè)計(jì)的工作,等等。這樣做分工明確,每個(gè)人都能夠根據(jù)自己的實(shí)際需求和情況得到鍛煉。劣勢在于,如果團(tuán)隊(duì)同學(xué)能力重點(diǎn)都一樣,就會(huì)出現(xiàn)分工不清,而最大的問題就是團(tuán)隊(duì)合作會(huì)導(dǎo)致某些同學(xué)出現(xiàn)依賴思想,最終導(dǎo)致整個(gè)團(tuán)隊(duì)只有一個(gè)人完成整個(gè)項(xiàng)目,甚至導(dǎo)致項(xiàng)目無法完成的情況。對此,我們應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)每一個(gè)學(xué)生都要積極主動(dòng)參與到課程設(shè)計(jì)中來,發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性,協(xié)作完成項(xiàng)目。

5結(jié)語

本文探討了人工智能與游戲設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式,希望能夠給其他相關(guān)教學(xué)工作者以參考和啟發(fā),共同促進(jìn)其完善與提高。

由于人工智能與游戲設(shè)計(jì)這門課程是中南大學(xué)新開的一門課程,在許多方面存在考慮不周或欠缺的情況,需要向兄弟單位多學(xué)習(xí)并且多在教學(xué)實(shí)踐中摸索與提高。本門課程是以中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所為依托,它具有很好的研究基礎(chǔ)與良好的實(shí)驗(yàn)平臺,并能夠?qū)⑦@門課程融會(huì)貫通,使學(xué)生理解人工智能與游戲開發(fā)設(shè)計(jì)的基本理念,并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用技能。

參考文獻(xiàn):

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Design in Artificial Intelligent and Game Programming Courses

LI Yi

(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

篇4

【關(guān)鍵詞】人工智能信息管理效率

引言

人工智能技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息科技的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比重，加強(qiáng)人工智能技術(shù)的信息管理領(lǐng)域的應(yīng)用可以極大的提高信息處理的效率和信息的準(zhǔn)確性，不會(huì)因?yàn)槊鎸Ａ啃畔⒍鵁o法找到一條有用信息而苦惱，通過人工智能技術(shù)可以快速準(zhǔn)確的識別數(shù)以億計(jì)的海量信息，完成信息優(yōu)化組合，因此，大力發(fā)展計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，可以極大的提高信息管理的效率。

一、人工智能技術(shù)的發(fā)展概述

人工智能技術(shù)是一種借助于計(jì)算機(jī)語言和電子計(jì)算機(jī)將多種學(xué)科知識綜合而形成的一種高科技技術(shù)，使其具有和人的思維類似的方式，產(chǎn)生多種類人行為結(jié)果[1]。當(dāng)前人工智能技術(shù)在各種信息管理領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用，比如在信息傳播領(lǐng)域中智能電視的出現(xiàn)可以根據(jù)人們的愛好自動(dòng)的播放人們喜歡的節(jié)目并記錄這種愛好，同時(shí)通過不斷的強(qiáng)化為人們喜好推送感興趣的信息。在對車牌的信息的管理中可以借助于人工智能技術(shù)快速識別車牌信息和車主信息，并在計(jì)算機(jī)中通過人工智能技術(shù)進(jìn)行交通違法的處理和判斷。人工智能是在上世紀(jì)由一位美國科學(xué)家提出的，共計(jì)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展，首先是由人的推理變?yōu)闄C(jī)器的推理；其次是隨著機(jī)器人的出現(xiàn)，可以在復(fù)雜的多變的信息環(huán)境中找到人類所需要的信息，并進(jìn)行簡單的類人思維活動(dòng)；最后是人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，并顯示其極強(qiáng)的類人思維能力，可以代替人類完成更加復(fù)雜的信息的處理和判斷，完成多種人類需要的工作。

二、人工智能技術(shù)在信息管理中的多種能力

2.1海量信息的快速處理能力

隨著智能設(shè)備的普及，每天都會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，而這些信息包含文字、圖片、視頻、語音等，面對海量的信息，借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的人工智能技術(shù)，可以提高信息管理的效率，通過不斷的優(yōu)化人工智能技術(shù)，了解信息管理中存在的問題，不斷的優(yōu)化人工智能模型，可以對大量不確定的信息進(jìn)行識別，將大量信息進(jìn)行分類整理，提高信息的質(zhì)量和節(jié)約存儲(chǔ)設(shè)備。

2.2與計(jì)算機(jī)的協(xié)同能力

隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的大量普及，辦公逐步網(wǎng)絡(luò)化和電子化，人工智能機(jī)在信息管理中的應(yīng)用規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，通過運(yùn)用人工智能技術(shù)，可以不斷的強(qiáng)化信息管理的安全和信息有效性的增強(qiáng)，通過人工智能對不同信息進(jìn)行智能監(jiān)控，不斷的完善信息管理的流程，不斷的提高信息傳輸和搜索的效率。

2.3類人的思維能力

隨著信息量的逐步增加，通過應(yīng)用人工智能技術(shù)對大量的數(shù)據(jù)庫中信息利用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進(jìn)行管理，保證信息管理措施的有效應(yīng)用，通過人工智能融入到信息管理中，可以借助于人工智能技術(shù)及其強(qiáng)大的學(xué)習(xí)搜索能力進(jìn)行信息的收集和整理，為人類科學(xué)決策提供支持。

三、人工智能技術(shù)在各種信息管理場景中的應(yīng)用

3.1垃圾郵件識別場景中的人工智能技術(shù)應(yīng)用

隨著人們工作任務(wù)逐漸增加，電子郵件的交往日漸頻繁，在保證信息安全的前提下，智能型反垃圾郵件系統(tǒng)可以對用戶接收到的各種郵件進(jìn)行智能檢測和分類，智能識別各種垃圾郵件并標(biāo)記，讓用戶對垃圾郵件進(jìn)行及時(shí)處理，同時(shí)根據(jù)用戶對各種郵件的厭惡，做出進(jìn)一步的細(xì)致分類，減少用戶受垃圾郵件的干擾，保證計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的安全和工作的高效。

3.2家居信息管理場景中的人工智能技術(shù)應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各種電氣化的產(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｉ钪兄鸩皆黾?，對各種家電設(shè)備的應(yīng)用提出了更高的要求，通過對各種家電設(shè)備信息進(jìn)行收集和管理，綜合運(yùn)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對各種家電的完美應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各種家具的如電飯煲智能開啟和關(guān)閉、室內(nèi)環(huán)境的智能清潔等，可以極大的提高人們的生活質(zhì)量和效率，節(jié)約時(shí)間成本。

3.3教育知識信息管理場景中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國中小學(xué)到各類大學(xué)教育信息的逐漸增加和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用增加，將教育知識信息和人工智能技術(shù)結(jié)合，可以極大的提高教學(xué)質(zhì)量和效率。這是由于人工智能技術(shù)的核心是基于大量的知識數(shù)據(jù)庫，而數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)有大量的教育知識信息，老師在教育教學(xué)知識信息傳授的過程中，人工智能技術(shù)可以快速的提取所需要的各個(gè)知識點(diǎn)，并進(jìn)行優(yōu)化組合，提高教育知識信息利用效

四、結(jié)語

綜上，隨著電子信息的逐步增加和人工智能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和成熟應(yīng)用，人工智能技術(shù)將會(huì)在信息管理分析、研究、應(yīng)用的各種場景中普及和應(yīng)用，而且隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)算能力的進(jìn)一步增強(qiáng)，人工智能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)?huì)進(jìn)一步的增加，這將極大的提高人民的生活工作質(zhì)量，提高工作效率，降低決策風(fēng)險(xiǎn)。

篇5

2019年7月1日至7月5日，東西部協(xié)作2019年大通縣信息技術(shù)骨干教師能力提升培訓(xùn)在南京市雨花臺區(qū)教師發(fā)展中心進(jìn)行。信息技術(shù)素養(yǎng)觀轉(zhuǎn)變。從技術(shù)應(yīng)用能力轉(zhuǎn)向信息素養(yǎng)能力，我們不僅要利用技術(shù)，更要利用信息素養(yǎng)和信息技術(shù)合作。

人工智能時(shí)代的教育變革

一、人工智能驅(qū)動(dòng)智慧教育

當(dāng)前，以人工智能為代表的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入到一個(gè)前所未有的活躍期。當(dāng)人類社會(huì)邁進(jìn)信息時(shí)代的新階段——人工智能時(shí)代，這種工業(yè)化的教育體系已經(jīng)無法滿足未來社會(huì)對人才的需求，時(shí)展迫切需要一場教育變革。換句話說，教育不是由外而內(nèi)傳遞知識，而是由內(nèi)而外覺悟智慧。這就要求，我們必須打破整齊劃一的傳統(tǒng)教育形態(tài)，構(gòu)建與人工智能時(shí)代相適應(yīng)的智慧教育體系，利用智能技術(shù)對學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方式、管理模式進(jìn)行系統(tǒng)化改造，為學(xué)生提供富有選擇、更有個(gè)性、更加精準(zhǔn)的智慧教育。

二、智慧教育的理念內(nèi)涵

綜合已有研究，我們認(rèn)為，智慧教育是指以“人的智慧成長”為導(dǎo)向，運(yùn)用人工智能技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)方式和教育管理的智慧轉(zhuǎn)型，在普及化的學(xué)校教育中提供適切的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，形成精準(zhǔn)、個(gè)性、靈活的教育服務(wù)體系，最大限度地滿足學(xué)生的成長需要。只有把“人”置于教育的最高關(guān)注，發(fā)掘人的潛能，喚醒人的價(jià)值，啟發(fā)人的智慧，才能從容應(yīng)對人工智能時(shí)代帶來的挑戰(zhàn)。智慧教育不僅是教育基礎(chǔ)設(shè)施的信息化、智能化，而且是教育理念與教育方式的轉(zhuǎn)型升級，從注重“物”的建設(shè)向滿足“人”的多樣化需求和服務(wù)轉(zhuǎn)變。

智慧教育包括三個(gè)組成部分：一是相互融通的學(xué)習(xí)場景，利用智能技術(shù)打通物理空間與網(wǎng)絡(luò)空間之間的壁壘，讓萬物互聯(lián)，讓世界互通，所有學(xué)生都可以在任何地方、任何時(shí)刻獲取所需的任何信息；二是靈活多元的學(xué)習(xí)方式，注重學(xué)習(xí)的社會(huì)性、參與性和實(shí)踐性，打破學(xué)科之間的界限，開展面向真實(shí)情境和豐富技術(shù)支持的深度學(xué)習(xí)；三是富有彈性的組織管理，破除效率至上的發(fā)展理念，釋放學(xué)校的自主辦學(xué)活力，利用人工智能提高教育治理的現(xiàn)代化水平，讓學(xué)生站在教育的正中央。

虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用與前景展望

一、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起源、概念和應(yīng)用領(lǐng)域

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起源

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡稱VR）技術(shù)描述的就是我們現(xiàn)在熟悉的“虛擬現(xiàn)實(shí)”。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱AR）是指在真實(shí)環(huán)境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋。

我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究起步于20 世紀(jì)90 年代初。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到相當(dāng)?shù)闹匾暋?016 年3 月17 日全國兩會(huì)授權(quán)的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》中指出：“大力推進(jìn)先進(jìn)半導(dǎo)體、機(jī)器人、增材制造、智能系統(tǒng)、新一代航空裝備、空間技術(shù)綜合服務(wù)系統(tǒng)、智能交通、精準(zhǔn)醫(yī)療、高效儲(chǔ)能與分布式能源系統(tǒng)、智能材料、高效節(jié)能環(huán)保、虛擬現(xiàn)實(shí)與互動(dòng)影視等新興前沿領(lǐng)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長點(diǎn)?！?/p>

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念、特征和應(yīng)用領(lǐng)域

1. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種基于多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)的沉浸式交互環(huán)境。具體地說，就是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的視覺、聽覺、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)具有特性，即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、構(gòu)想性(Imagination)，是一個(gè)學(xué)科高度綜合交叉的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能 (AI) 技術(shù)及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)結(jié)合，將會(huì)使其還具有智能(Intelligent) 和自我演進(jìn)演化(Evolution) 特征。頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，即可觀看虛擬現(xiàn)實(shí)視頻介紹。

虛擬現(xiàn)實(shí)涉及門類眾多的學(xué)科，整合了很多相關(guān)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是未來科技發(fā)展的方向之一，它可以從人的感覺系統(tǒng)上改變現(xiàn)有的空間感。虛擬現(xiàn)實(shí)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為硬件設(shè)計(jì)開發(fā)、軟件設(shè)計(jì)開發(fā)、資源設(shè)計(jì)開發(fā)和資源運(yùn)營平臺等幾種類別。通過虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)的突破以及“虛擬現(xiàn)實(shí)+”的帶動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生大量行業(yè)和領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端應(yīng)用帶來全新發(fā)展，將會(huì)推動(dòng)許多行業(yè)實(shí)現(xiàn)升級換代式的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)可以應(yīng)用于國防軍事、航空航天、智慧城市、裝備制造、教育培訓(xùn)、醫(yī)療健康、商務(wù)消費(fèi)、文化娛樂、公共安全、社交生活、休閑旅游、電視直播等領(lǐng)域中。

2. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)基于計(jì)算機(jī)的顯示與交互、網(wǎng)絡(luò)的跟蹤與定位等技術(shù)，將計(jì)算機(jī)形成的虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)場景，以對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行補(bǔ)充，使人們在視覺、聽覺、觸覺等方面增強(qiáng)對現(xiàn)實(shí)世界的體驗(yàn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有三大特點(diǎn)，即虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互和三維配準(zhǔn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有三種呈現(xiàn)顯示方式，按距離眼睛由近到遠(yuǎn)劃分分別為頭戴式（head-attached）、手持式（hand-held）、空間展示（spatial）。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡，掃描二維碼可以觀看Magic Leap 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)演示視頻。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。如在教育領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以為學(xué)生呈現(xiàn)全息圖像、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬環(huán)境等；在旅游業(yè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以幫助游客自助游玩景區(qū)，以虛擬影像的形式為游客講解景區(qū)概況、發(fā)展歷史、人文景觀等內(nèi)容；在零售業(yè)中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一鍵試穿，在網(wǎng)上銷售中具有極大的應(yīng)用空間。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、市政、電視、游戲、展覽等領(lǐng)域都表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的具體應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用潛力巨大、前景廣闊，主要體現(xiàn)在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、感受心理沉浸、跨越時(shí)空界限、動(dòng)感交互穿越和跨界知識融合等多方面的優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)榻逃ぷ髡咛峁┤碌慕虒W(xué)工具，同時(shí)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的興趣，讓學(xué)生在動(dòng)手體驗(yàn)中迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。因此虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的飛躍， 它營造了自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式演變?yōu)閷W(xué)生通過新型信息化環(huán)境和工具來獲取知識和技能的新型學(xué)習(xí)方式，符合新一輪教學(xué)改革的教育理念，有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備有多種，這里分別介紹各種設(shè)備在教學(xué)中的具體應(yīng)用。

（一）頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用

頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備一般包含頭戴式顯示器、位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和其他設(shè)備等，分為移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和分體式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔。國外有臉譜、谷歌、微軟、三星等公司的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品，國內(nèi)有微視酷、蟻視、暴風(fēng)魔鏡、中興、樂視、華為、小米等100 多種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品。結(jié)合國內(nèi)外的研究報(bào)告以及目前虛擬現(xiàn)實(shí)教育實(shí)踐情況，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生物、物理、化學(xué)、工程技術(shù)、工藝加工、飛行駕駛、語言、歷史、人文地理、文化習(xí)俗等教學(xué)中均可應(yīng)用。

學(xué)生使用頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備體驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)具有置身真實(shí)情境的沉浸式感覺，能給學(xué)生以絕佳的真實(shí)體驗(yàn)， 使人如身臨其境，讓書本中的內(nèi)容可觸摸、可互動(dòng)、可感知。例如地理學(xué)科講述關(guān)于宇宙太空星際運(yùn)行的課程時(shí)，在現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生無法遨游太空，如果戴上頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，就可以讓學(xué)生從各個(gè)角度近距離觀察行星、恒星和衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，觀察每個(gè)星球的地表形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至能夠降落在火星或月球上進(jìn)行“實(shí)地” 考察、體驗(yàn)星際之旅等。虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備， 手機(jī)掃描二維碼觀可看虛擬現(xiàn)實(shí)效果視頻。

（三）手持式虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用

手持式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備多采用移動(dòng)設(shè)備與APP 軟件相結(jié)合的方式。APP 有視+AR、AR、4D 書城、幻視、視AR、尼奧照照等，另外有多種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖書都有相配套的APP，如《機(jī)器人跑出來了》《實(shí)驗(yàn)跑出來了》《恐龍爭霸賽來了》這套“科學(xué)跑出來”系列增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)科普讀物有iRobotAR、iScienceAR、恐龍爭霸賽來了等多個(gè)APP，它們的原理都是采用手機(jī)攝像頭獲取現(xiàn)實(shí)世界影像，通過手機(jī)在現(xiàn)實(shí)世界上疊加虛擬形象的形式，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特殊顯示效果。有的APP 中提供了豐富的教育資源，如安全教育、科普讀物、識字卡片、益智游戲等，特別適合兒童教育。使用方法有兩種：一種是手機(jī)APP 與相配套的紙質(zhì)圖書一起使用，用手機(jī)攝像頭掃描圖書上的圖片，在手機(jī)屏幕上即可呈現(xiàn)出演示效果；另一種使用方法是運(yùn)用APP 下載增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)資源并與外界實(shí)景疊加即可呈現(xiàn)出演示效果。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)特效非常逼真，利用這些APP 進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程具有真實(shí)感、體驗(yàn)感、沉浸感，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，可以達(dá)到寓教于樂的教學(xué)效果。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢分析

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了有利條件

虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源存在形式多種多樣， 根據(jù)采用的設(shè)備不同，可以將教學(xué)資源保存在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺、桌面式設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和紙質(zhì)圖書里，學(xué)生可以在不同的地方采用不同的設(shè)備調(diào)用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源進(jìn)行隨時(shí)隨地的自主學(xué)習(xí)。如果學(xué)生在課堂上有些知識點(diǎn)未能掌握，可以重新學(xué)習(xí)一遍，增加對知識的鞏固和理解，有時(shí)學(xué)生因?yàn)樘厥庠蛭茨茉谡n堂上學(xué)習(xí)，也可以課后彌補(bǔ)，同時(shí)可以將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為載體采用“翻轉(zhuǎn)課堂”或“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式組織教學(xué)，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)條件，教師也可以從繁重的重復(fù)性講解中解脫出來，有針對性地為學(xué)生答疑解惑，有助于傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生提供更加真實(shí)的情景

在傳統(tǒng)的教學(xué)課堂上，知識的傳輸主要通過文字、圖片、聲音、動(dòng)畫和視頻的形式呈現(xiàn)。遇到比較復(fù)雜的情況，比如數(shù)學(xué)課的立體幾何、地理課的天體運(yùn)動(dòng)、物理課的磁力線和電力線、化學(xué)課的微觀粒子結(jié)構(gòu)、生物課的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，教師用語言很難把這些知識點(diǎn)表達(dá)得非常清晰，同時(shí)由于每個(gè)學(xué)生的理解力不同，教學(xué)效果也會(huì)因人而異，甚至初次學(xué)習(xí)這些知識的學(xué)生會(huì)得到“盲人摸象”般的感受。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)組織教學(xué)，三維立體效果的呈現(xiàn)可以彌補(bǔ)這樣的缺憾，能夠把知識立體化，把難以想象的東西直接以三維形式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生直觀感受到文字所表達(dá)不出來的知識，真實(shí)的情景可以幫助學(xué)生對知識的理解和記憶，使學(xué)生的想象變得更加豐富。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

由于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果，學(xué)生具有真實(shí)情境體驗(yàn)、跨越時(shí)空界限、動(dòng)感交互穿越的感受，能身臨其境般在書海里遨游，讓書本中的內(nèi)容可觸摸、可互動(dòng)、可感知。身臨其境的感受和自然豐富的交互體驗(yàn)不僅極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更給學(xué)習(xí)者提供了大量親身觀察、操作以及與他人合作學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了學(xué)生的認(rèn)知加工過程及知識建構(gòu)過程，有利于實(shí)現(xiàn)深層次理解。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式讓很多學(xué)生覺得枯燥乏味， 為了應(yīng)付考試不得不去死記硬背，但很多知識學(xué)生考完之后很快會(huì)忘得一干二凈，而采用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)組織教學(xué)，新穎的學(xué)習(xí)方式和豐富多彩的學(xué)習(xí)內(nèi)容能夠極大地提升課堂教學(xué)的趣味性，生動(dòng)形象的場景會(huì)加強(qiáng)學(xué)生的記憶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！芭d趣是最好的老師”，興趣也是學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的不竭動(dòng)力。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用能促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源均衡化

我國幅員遼闊，地區(qū)之間貧富差距較大，存在教學(xué)資源分配不均的情況。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)無論是軟硬件配置， 教學(xué)師資和教學(xué)資源都非常豐富，而經(jīng)濟(jì)落后、地域偏遠(yuǎn)的山村學(xué)校學(xué)生連接受最基本的教育都難以實(shí)現(xiàn)。各級政府和教育主管部門都在大力推進(jìn)教育均衡發(fā)展，加大教育投資力度，而虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用將是解決城鄉(xiāng)教育資源不均衡問題的一把金鑰匙，有利于緩解教育資源兩極分化，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)資源的分享范圍，能讓教育資源不再受限于地區(qū)和學(xué)校，讓教育發(fā)達(dá)地區(qū)的名教師通過虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)課堂走進(jìn)山村學(xué)校，能通過整體優(yōu)化教育資源配置，來縮小城鄉(xiāng)差距，實(shí)現(xiàn)教育公平，同時(shí)這也是教育扶貧的較佳途徑。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式、提高學(xué)習(xí)興趣、實(shí)現(xiàn)教育均衡發(fā)展，但虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展還處在初級應(yīng)用階段，在技術(shù)瓶頸、資源開發(fā)、教學(xué)內(nèi)容和推廣普及等方面還存在很多問題。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備應(yīng)用中的眩暈問題

人們在使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)會(huì)出現(xiàn)眩暈感，從硬件結(jié)構(gòu)來看，由于現(xiàn)在的科技還無法做到高度還原真實(shí)場景，許多用戶使用配置達(dá)不到要求的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品時(shí)會(huì)產(chǎn)生眩暈感；虛擬現(xiàn)實(shí)界面中的視覺反差較大，實(shí)際運(yùn)動(dòng)與大腦運(yùn)動(dòng)不能夠正常匹配，影響大腦對所呈現(xiàn)影像的分析和判斷，從而產(chǎn)生眩暈感；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的內(nèi)容有相當(dāng)一部分資源是從PC電腦版上移植過來的，UI 界面不能很好地匹配虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，不同的系統(tǒng)處理上也無法達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，畫面感光線太強(qiáng)或太弱都不能讓用戶接受；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備幀間延遲跟不上人的運(yùn)動(dòng)，會(huì)有微小的延遲感，當(dāng)感官與幀率不同步時(shí)也會(huì)讓使用者產(chǎn)生眩暈感。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中資源短缺

目前虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)剛起步，軟硬件設(shè)施不完備，開發(fā)人員技術(shù)力量不足，很多學(xué)校未配備虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備；中小學(xué)校的很多教師還沒有接觸過虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，不知道如何在教學(xué)中應(yīng)用，更談不上如何去開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源。因此，針對中小學(xué)教學(xué)所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)資源很少，課程資源短缺是虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在中小學(xué)推廣的最大瓶頸。但隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)勢在必行，未來虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用勢必帶來課堂教學(xué)方式的顛覆性改變。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺和資源的設(shè)計(jì)重形式輕內(nèi)容

當(dāng)前很多虛擬現(xiàn)實(shí)教育平臺都只是在一個(gè)3D 視頻或虛擬現(xiàn)實(shí)軟件游戲的基礎(chǔ)上構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)。雖然學(xué)生在虛擬世界玩得津津有味，課堂氣氛很活躍，學(xué)生互動(dòng)、交流和討論很熱烈，表面上看學(xué)生得到了沉浸式的體驗(yàn)感，但是有些虛擬現(xiàn)實(shí)教育平臺所提供的知識點(diǎn)講解還停留在現(xiàn)實(shí)世界中，課本內(nèi)容的單調(diào)、枯燥并沒有因軟件的存在而得到緩解，知識要點(diǎn)的講解沒有變得更加生動(dòng)、有趣和有針對性，這種只重視形式而不重視內(nèi)容、教與學(xué)完全脫節(jié)的虛擬現(xiàn)實(shí)課堂只能稱為“偽虛擬現(xiàn)實(shí)課堂”。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備價(jià)格較高和技術(shù)條件限制導(dǎo)致普及困難

企業(yè)的前期研發(fā)成本較高、設(shè)備銷售量較少，導(dǎo)致多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備銷售價(jià)格居高不下， 很多學(xué)校因資金問題望而卻步，無力購買售價(jià)高昂的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)校的推廣普及步履艱難。大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件普遍存在語言專業(yè)性較強(qiáng)、通用性較差和易用性差等問題。受硬件局限性的影響，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)花費(fèi)巨大且效果有限。另外在新型傳感應(yīng)用、物理建模方法、高速圖形圖像處理、人工智能等領(lǐng)域，都有很多問題亟待解決。三維建模技術(shù)也需進(jìn)一步完善，大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的融合處理等都有待進(jìn)一步提升。以上諸多原因的存在制約了虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的推廣和普及。

五、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的前景展望

虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展對未來教學(xué)形式的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在云計(jì)算、霧計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能突飛猛進(jìn)的新時(shí)代背景下，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)融合，將會(huì)讓虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用如虎添翼。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟硬件設(shè)備的性能提升和價(jià)格降低，會(huì)有更多的教育投資公司開發(fā)出更加豐富多彩的教學(xué)資源，讓虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)快速走進(jìn)中小學(xué)課堂，在教學(xué)中大面積應(yīng)用普及。依托其具有的沉浸性、交互性、構(gòu)想性、虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互和三維配準(zhǔn)等超級體驗(yàn)感的優(yōu)勢，教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都將會(huì)發(fā)生改變。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用普及將會(huì)顛覆傳統(tǒng)的教育方法和教學(xué)形式，具有巨大的應(yīng)用潛力與應(yīng)用前景。

篇6

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年中國人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過700億元，隨著各地人工智能建設(shè)的逐步啟動(dòng)，預(yù)計(jì)到2020年，中國人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1600億元，年復(fù)合增長率將達(dá)31.7%。

隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，人工智能創(chuàng)業(yè)的難度逐步降低，越來越多的創(chuàng)業(yè)公司加入人工智能的陣營。

2018年被稱為人工智能爆發(fā)的元年，人工智能技術(shù)應(yīng)用所催生的商業(yè)價(jià)值逐步凸顯。人工智能逐步切入到社會(huì)生活的方方面面，帶來生產(chǎn)效率及生活品質(zhì)的大幅提升。智能紅利時(shí)代開啟！資本、巨頭和創(chuàng)業(yè)公司紛紛涌入，將人工智能拉到了信息產(chǎn)業(yè)革命的風(fēng)口。

如何把握產(chǎn)業(yè)動(dòng)向，抓住風(fēng)口機(jī)會(huì)？創(chuàng)業(yè)邦研究中心憑借在人工智能等前言科技領(lǐng)域持續(xù)研究、洞察的能力，在對國內(nèi)人工智能創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，推出《2018中國人工智能白皮書》，對人工智能的核心技術(shù)、主要應(yīng)用領(lǐng)域、巨頭和創(chuàng)業(yè)公司的布局、未來發(fā)展態(tài)勢和投資機(jī)會(huì)進(jìn)行了深度解析。

第一部分人工智能行業(yè)發(fā)展概述

1.人工智能概念及發(fā)展

人工智能（Artificial Intelligence， AI）又稱機(jī)器智能，是指由人制造出來的機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能，即通過普通計(jì)算機(jī)程序的手段實(shí)現(xiàn)的類人智能技術(shù)。

自1956年達(dá)特茅斯會(huì)議提出“人工智能”的概念以來，“人工智能”經(jīng)歷了寒冬與交替的起起伏伏60多年的發(fā)展歷程。2010年以后，深度學(xué)習(xí)的發(fā)展推動(dòng)語音識別、圖像識別和自然語言處理等技術(shù)取得了驚人突破，前所未有的人工智能商業(yè)化和全球化浪潮席卷而來。

人工智能發(fā)展歷程

2.人工智能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

人工智能產(chǎn)業(yè)鏈可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用技術(shù)層和行業(yè)應(yīng)用層。

A基礎(chǔ)層，主要有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供商、半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商、傳感器供應(yīng)商和云服務(wù)商。

B技術(shù)層，主要有語音識別、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)技術(shù)提供商。

C應(yīng)用層，主要是把人工智能相關(guān)技術(shù)集成到自己的產(chǎn)品和服務(wù)中，然后切入特定場景。目前來看，自動(dòng)駕駛、醫(yī)療、安防、金融、營銷等領(lǐng)域是業(yè)內(nèi)人士普遍比較看好方向。

人工智能產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：創(chuàng)業(yè)邦研究中心

第二部分人工智能行業(yè)巨頭布局

巨頭積極尋找人工智能落地場景，B、C 端全面發(fā)力。

資料來源：券商報(bào)告、互聯(lián)網(wǎng)公開信息，創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理

第三部分機(jī)器視覺技術(shù)解讀及行業(yè)分析

1.機(jī)器視覺技術(shù)概念

機(jī)器視覺是指通過用計(jì)算機(jī)或圖像處理器及相關(guān)設(shè)備來模擬人類視覺，以讓機(jī)器獲得相關(guān)的視覺信息并加以理解，它是將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行分析處理的技術(shù)。

機(jī)器視覺的兩個(gè)組成部分

資料來源：互聯(lián)網(wǎng)公開信息，創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理

2.發(fā)展關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)、算力和算法

數(shù)據(jù)、算力和算法是影響機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展的三要素。 人工智能正在像嬰兒一樣成長，機(jī)器不再只是通過特定的編程完成任務(wù)，而是通過不斷學(xué)習(xí)來掌握本領(lǐng)，這主要依賴高效的模型算法進(jìn)行大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，其背后需要具備高性能計(jì)算能力的軟硬件作為支撐。

深度學(xué)習(xí)出現(xiàn)后，機(jī)器視覺的主要識別方式發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，自學(xué)習(xí)狀態(tài)成為視覺識別主流，即機(jī)器從海量數(shù)據(jù)里自行歸納特征，然后按照該特征規(guī)律使圖像識別的精準(zhǔn)度也得到極大的提升，從70%+提升到95%。

3.商業(yè)模式分析

機(jī)器視覺包括軟件平臺開發(fā)和軟硬件一體解決方案服務(wù)。整體用戶更偏向于B端。軟件服務(wù)提供商作為技術(shù)算法的驅(qū)動(dòng)者，其商業(yè)模式應(yīng)以“技術(shù)層+場景應(yīng)用”作為突破口。軟硬件一體化服務(wù)供應(yīng)商作為生態(tài)構(gòu)建者，適合以“全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)+場景應(yīng)用”作為突破口，加速商業(yè)化。

（1）軟件服務(wù)：技術(shù)算法驅(qū)動(dòng)者—“技術(shù)層+場景應(yīng)用”作為突破口

這種商業(yè)模式主要是提供以工程師為主的企業(yè)級軟件服務(wù)。有海量數(shù)據(jù)支撐，構(gòu)建起功能和信息架構(gòu)較為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)最末端的消費(fèi)者體驗(yàn)。

此類商業(yè)模式成功關(guān)鍵因素：深耕算法和通用技術(shù)，建立技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)以場景應(yīng)用為入口，積累用戶軟件。視覺軟件服務(wù)按處理方式和存儲(chǔ)位置的不同可分為在線API、離線SDK、私有云等。

國內(nèi)外基礎(chǔ)算法應(yīng)用對比

資料來源：互聯(lián)網(wǎng)公開信息，創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理

（2）軟硬件一體化：生態(tài)構(gòu)建者—“全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)+場景應(yīng)用”作為突破口

軟硬一體化的商業(yè)模式是一種“終端+軟件+服務(wù)”全產(chǎn)業(yè)鏈體系。成功的因素是大量算力投入，海量優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)積累，建立算法平臺、通用技術(shù)平臺和應(yīng)用平臺，以場景為入口，積累用戶。亮點(diǎn)是打造終端、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和服務(wù)一體化的生態(tài)系統(tǒng)，各部分相輔相承，銳化企業(yè)競爭力，在產(chǎn)業(yè)鏈中擁有更多話語權(quán)。

4.投資方向

（1）前端智能化，低成本的視覺解決模塊或設(shè)備

從需求層面講，一些場景對實(shí)時(shí)響應(yīng)是有很高要求的。提供某些前端就本身有一定計(jì)算能力的低成本的視覺模塊和設(shè)備將有很大市場需求。前置計(jì)算讓前端設(shè)備成為數(shù)據(jù)采集設(shè)備和數(shù)據(jù)處理單元的合體，一方面提升了處理速度，另一方面可以處理云端難以解決的問題。

機(jī)器視覺在消費(fèi)領(lǐng)域落地的一個(gè)障礙是支持高性能運(yùn)算的低功耗、低價(jià)位芯片選擇太少。從低功耗、高運(yùn)算能力的芯片出發(fā)，結(jié)合先進(jìn)的算法開發(fā)模塊和產(chǎn)品，這類企業(yè)將在機(jī)器視覺領(lǐng)域擁有核心競爭力。

（2）深度學(xué)習(xí)解決視覺算法場景的專用芯片

以AI芯片方式作為視覺處理芯片有相當(dāng)大的市場空間。以手勢識別為例，傳統(tǒng)的識別方案大都基于顏色空間，如 RGB，HSV ，YCrBr，無法排除類膚色物體及黑色皮膚對識別精度的干擾。借助深度學(xué)習(xí)，如通過 R-CNN 訓(xùn)練大量標(biāo)注后的手勢圖像數(shù)據(jù)，得到的模型在處理帶有復(fù)雜背景及暗光環(huán)境下的手勢識別問題時(shí)，比傳統(tǒng)方案的效果好很多。

（3）新興服務(wù)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用

前沿技術(shù)帶來的新領(lǐng)域（如無人車、服務(wù)機(jī)器人、谷歌眼鏡等），對機(jī)器視覺提出了新要求。機(jī)器視覺可以讓機(jī)器人在多種場合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。服務(wù)機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人最大的區(qū)別就是多維空間的應(yīng)用。目前國內(nèi)的機(jī)器視覺，涉及三維空間、多維空間，其技術(shù)基本上處在初始階段，未來存在較大市場增長空間。

（4）數(shù)據(jù)是爭奪要點(diǎn)，應(yīng)用場景是著力關(guān)鍵

機(jī)器視覺的研究雖然始于學(xué)術(shù)界，但作為商業(yè)應(yīng)用，能解決實(shí)際問題才是核心的競爭力。當(dāng)一家公司先天能夠獲得大量連續(xù)不斷的優(yōu)質(zhì)場景數(shù)據(jù)，又有挖掘該數(shù)據(jù)價(jià)值的先進(jìn)技術(shù)時(shí)，商業(yè)模式和數(shù)據(jù)模式上就能形成協(xié)同效應(yīng)。創(chuàng)業(yè)公司要么通過自有平臺獲取數(shù)據(jù)，要么選擇與擁有數(shù)據(jù)源的公司進(jìn)行合作，同時(shí)選擇一個(gè)商業(yè)落地的方向，實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)循環(huán)。

第四部分智能語言技術(shù)解讀及行業(yè)分析

1.語音識別技術(shù)

（1）語音識別技術(shù)已趨成熟，全球應(yīng)用持續(xù)升溫

語音識別技術(shù)已趨成熟，全球應(yīng)用持續(xù)升溫。語音識別技術(shù)經(jīng)歷了長達(dá)60年的發(fā)展，近年來機(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入，使得語音識別的準(zhǔn)確率提升到足以在實(shí)際場景中應(yīng)用。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐步找到模型結(jié)構(gòu)和調(diào)參算法來替代或結(jié)合高斯混合算法和HMM算法，在識別率上取得突破。根據(jù)Google Trends統(tǒng)計(jì)，自2008年iPhone及谷歌語音搜索推出以來語音搜索增長超35倍。百度人工智能專家吳恩達(dá)預(yù)測，2020年語音及圖像搜索占比有望達(dá)到50%。Echo熱銷超過400萬，帶動(dòng)智能音箱熱潮。

（2）語音識別進(jìn)入巨頭崛起時(shí)代，開放平臺擴(kuò)大生態(tài)圈成主流

語音識別即將進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)代。隨著亞馬遜Echo的大賣，語音交互技術(shù)催生的新商機(jī)，吸引大大小小的公司構(gòu)建自己主導(dǎo)的語音生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。各大公司紛紛開放各自的智能語音平臺和語音能力，欲吸引更多玩家進(jìn)入他們的生態(tài)系統(tǒng)。

（3）語音識別技術(shù)發(fā)展瓶頸與趨勢

低噪聲語料下的高識別率在現(xiàn)實(shí)環(huán)境使用中會(huì)明顯下降到70-80%，遠(yuǎn)場識別、復(fù)雜噪聲環(huán)境和特異性口音的識別是下一個(gè)階段需要解決的問題。

麥克風(fēng)陣列類前端技術(shù)不僅是通過降噪和聲源定位帶來識別率的提高，帶環(huán)境音的語料的搜集、標(biāo)注可用于模型的訓(xùn)練，有助于打造更新一代的語音識別引擎技術(shù)。語音巨頭已經(jīng)在布局。

在IOT包括車載領(lǐng)域，云端識別并非通行的最優(yōu)方案，把識別引擎結(jié)合場景進(jìn)行裁剪后往芯片端遷徙是工程化發(fā)展的方向。

2.自然語言處理（NLP）發(fā)展現(xiàn)狀

（1）多技術(shù)融合應(yīng)用促進(jìn)NLP技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展

深度學(xué)習(xí)、算力和大數(shù)據(jù)的爆發(fā)極大促進(jìn)了自然語言處理技術(shù)的發(fā)展。深度學(xué)習(xí)在某些語言問題上正在取得很大的突破，比如翻譯和寫作。2014年開始LSTM、Word2Vec以及Attention Model等技術(shù)研究的進(jìn)展，使DL有了路徑在語義理解領(lǐng)域取得突破，并且已經(jīng)有了明顯的進(jìn)展。對話、翻譯、寫作新技術(shù)成果里都開始逐漸混合入DL的框架。2014-2015年，硅谷在語義理解領(lǐng)域的投資熱度劇增。

深度學(xué)習(xí)能最大程度發(fā)揮對大數(shù)據(jù)和算力資源的利用，語義理解的發(fā)展還需要深度學(xué)習(xí)、搜索算法、知識圖譜、記憶網(wǎng)絡(luò)等知識的協(xié)同應(yīng)用，應(yīng)用場景越明確（如客服/助理），邏輯推理要求越淺（如翻譯），知識圖譜領(lǐng)域越成熟（如數(shù)據(jù)飽和度和標(biāo)準(zhǔn)性較強(qiáng)的行業(yè)），技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可能性相對較低。在各種技術(shù)融合應(yīng)用發(fā)展的情況下，具備獲取一定優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)資源能力并可結(jié)合行業(yè)Domain knowledge構(gòu)建出技術(shù)、產(chǎn)品、用戶反饋閉環(huán)的企業(yè)會(huì)有更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

（2）NLP主要應(yīng)用場景

問答系統(tǒng)。問答系統(tǒng)能用準(zhǔn)確、簡潔的自然語言回答用戶用自然語言提出的問題。基本工作原理是在線做匹配和排序。比如 IBM 的 Watson，典型的辦法是把問答用FAQ索引起來，與搜索引擎相似。對每一個(gè)新問題進(jìn)行檢索，再將回答按匹配度進(jìn)行排序，把最有可能的答案排在前面，往往就取第一個(gè)作為答案返回給用戶。

圖像檢索。同樣也是基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，跨模態(tài)地把文本和圖片聯(lián)系起來。

機(jī)器翻譯。機(jī)器翻譯的歷史被認(rèn)為與自然語言處理的歷史是一樣的。最近，深度學(xué)習(xí)被成功地運(yùn)用到機(jī)器翻譯里，使得機(jī)器翻譯的準(zhǔn)確率大幅度提升。

對話系統(tǒng)。對話系統(tǒng)的回復(fù)是完全開放的，要求機(jī)器能準(zhǔn)確地理解問題，并且基于自身的知識系統(tǒng)和對于對話目標(biāo)的理解，去生成一個(gè)回復(fù)。

（3）創(chuàng)業(yè)公司的機(jī)遇

1)機(jī)器翻譯方面：經(jīng)過多年的探索，機(jī)器翻譯的水平已經(jīng)得到大幅度提升，在很多垂直領(lǐng)域已經(jīng)能夠在相當(dāng)大程度上替代一部分人工，機(jī)器翻譯技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開始進(jìn)入大規(guī)模爆發(fā)的前夜。

2)應(yīng)用于垂直領(lǐng)域的自然語言處理技術(shù)

避開巨頭們對語音交互入口的競爭，以某一細(xì)分行業(yè)為切入點(diǎn)，深耕垂直領(lǐng)域，對創(chuàng)業(yè)公司也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

第五部分人工智能在金融行業(yè)的應(yīng)用分析

人工智能產(chǎn)業(yè)鏈包含基礎(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層三個(gè)層面?；A(chǔ)層的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等細(xì)分技術(shù)被應(yīng)用到金融征信、保險(xiǎn)、理財(cái)管理、支付等金融細(xì)分領(lǐng)域；技術(shù)層的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與知識圖譜應(yīng)用于金融領(lǐng)域的征信與反欺詐、智能投顧、智能量化交易，計(jì)算機(jī)視覺與生物識別應(yīng)用于金融領(lǐng)域的身份識別，語音識別及自然語言處理應(yīng)用于金融領(lǐng)域的智能客服、智能投研；應(yīng)用層的認(rèn)知智能應(yīng)用于金融領(lǐng)域的智能風(fēng)控。

人工智能在金融行業(yè)的典型應(yīng)用情況

資料來源：創(chuàng)業(yè)邦研究中心

第六部分人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用分析

1.人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用圖譜

人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大，目前在健康管理、輔助診療、虛擬助理、醫(yī)學(xué)影像、智能化器械、藥物挖掘和醫(yī)院管理等領(lǐng)域均有企業(yè)在布局，其中醫(yī)學(xué)影像、藥物挖掘、健康管理，輔助診療、虛擬助理的應(yīng)用發(fā)展速度較快。

圖 人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用圖譜

資料來源：創(chuàng)業(yè)邦研究中心

2.人工智能在醫(yī)療行業(yè)的具體應(yīng)用場景

醫(yī)學(xué)影像。人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像，通過深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器對醫(yī)學(xué)影像的分析判斷，是協(xié)助醫(yī)生完成診斷、治療工作的一種輔助工具，幫助更快的獲取影像信息，進(jìn)行定性定量分析，提升醫(yī)生看圖/讀圖的效率，協(xié)助發(fā)現(xiàn)隱藏病灶。 人工智能通過影像分類、目標(biāo)檢測、圖像分割、圖像檢索等方式，完成病灶識別與標(biāo)注，三維重建，靶區(qū)自動(dòng)勾畫與自適應(yīng)放療等功能，應(yīng)用在疾病的篩查、診斷和治療階段。目前較為火熱的應(yīng)用有肺部篩查、糖網(wǎng)篩查、腫瘤診斷和治療等。

藥物挖掘。人工智能在藥物研發(fā)上的應(yīng)用可總結(jié)為臨床前和臨床后兩個(gè)階段。臨床前階段：將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于藥物臨床前研究，在計(jì)算機(jī)上模擬藥物篩選的過程，包括靶點(diǎn)選擇、藥效和晶型分析等，預(yù)測化合物的活性、穩(wěn)定性和副作用，快速 、準(zhǔn)確地挖掘和篩選合適的化合物或生物，提高篩選效率，優(yōu)化構(gòu)效關(guān)系。臨床后階段：針對臨床試驗(yàn)的不同階段，利用人工智能技術(shù)對患者病歷進(jìn)行分析，迅速篩選符合條件的被試者，監(jiān)測管理臨床試驗(yàn)過程中的患者服藥依從性和數(shù)據(jù)收集過程，提高臨床試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

虛擬助理。醫(yī)療虛擬助理是基于醫(yī)療領(lǐng)域的知識系統(tǒng)，通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而在就醫(yī)過程中，承擔(dān)診前問詢、診中記錄等工作，成為醫(yī)務(wù)人員的合作伙伴，使醫(yī)生有更多時(shí)間可以與患者互動(dòng)。醫(yī)療虛擬助理根據(jù)參與就醫(yī)過程的功能不同，主要有智能導(dǎo)診分診，智能問診，用藥咨詢和語音電子病歷等方向。

第七部分智能駕駛行業(yè)分析

1.智能駕駛行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

智能駕駛行業(yè)的中心業(yè)務(wù)是以Google、百度為代表的智能駕駛操縱解決方案提供商和以特斯拉、蔚來為代表的成車廠商。該類廠商，上接上游軟硬件提供商，下接公司和消費(fèi)者，在整個(gè)業(yè)務(wù)鏈中扮演至關(guān)重要的一環(huán)。

產(chǎn)業(yè)鏈上游廠商多為細(xì)分技術(shù)提供商，如深度學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、圖像識別和新材料、新制造新能源等。

智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

資料來源：創(chuàng)業(yè)邦研究中心

2.智能駕駛市場分析

伴隨著 ADAS 技術(shù)的不斷更新，推斷全球 L1-L5 智能駕駛市場的滲透率會(huì)在接下來 5年內(nèi)處于高速滲透期，然 后伴隨半無人駕駛的普及進(jìn)入穩(wěn)速增長期。在未來的 2025 年無人駕駛放量階段后，依賴全產(chǎn)業(yè)鏈的配合而進(jìn)入市場成熟期。預(yù)測到2030年，全球 L4/5 級別的自動(dòng)駕駛車輛滲透率將達(dá)到 15%，單車應(yīng)用成本的顯著提升之 外，從 L1-L4 級別的智能駕駛功能全面滲透為汽車產(chǎn)業(yè)帶來全面的市場機(jī)會(huì)。

按照 IHS Automotive 保守估計(jì)，全球 L4/L5 自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)量在 2025 年將接近 60 萬輛，并在 2025- 2035 年間獲得高速發(fā)展，年復(fù)合增長率將達(dá)到43%，并在2035年達(dá)到2100萬輛。另有接近 7600 萬輛的汽車具備部分自動(dòng)駕駛功能，同時(shí)會(huì)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈衍生市場的大規(guī)模催化擴(kuò)張。

根據(jù)獨(dú)立市場調(diào)研機(jī)構(gòu) Strategy Engineers 的預(yù)測，L4 高度自動(dòng)駕駛等級下，自動(dòng)駕駛零部件成本約在 3100 美元/車，其中硬件占比 45%，軟件占比 30%，系統(tǒng)整合占比 14%，車聯(lián)網(wǎng)部分占比 11%。按照全球 1 億輛量 產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，理想假設(shè)所有車輛全部達(dá)到 L4 高度自動(dòng)駕駛水平，那么全球自動(dòng)駕駛零部件市場規(guī)模在 2020 年 將達(dá)到 3100 億美元。

第八部分中國人工智能企業(yè)畫像分析

隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，人工智能創(chuàng)業(yè)的難度逐步降低。創(chuàng)新的大門吸引眾多創(chuàng)業(yè)企業(yè)進(jìn)入。為了觀察行業(yè)風(fēng)向，助力創(chuàng)新企業(yè)發(fā)展，創(chuàng)業(yè)邦研究中心對國內(nèi)200多家人工智能創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研，從發(fā)展能力、創(chuàng)新能力、融資能力等多維度指標(biāo)，評選出“2018中國人工智能創(chuàng)新成長企業(yè)50強(qiáng)”。

地域分布

全國88%的人工智能企業(yè)聚集在北京、上海、廣東和江蘇。其中，北京人工智能企業(yè)最多，占比高達(dá)39.66%;其次是上海，人工智能企業(yè)占比達(dá)21.55%;位列第三的是廣東，人工智能企業(yè)占達(dá)15.52%。北京以領(lǐng)先全國其他地區(qū)的政策環(huán)境、人才儲(chǔ)備、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資本支持等，成為人工智能創(chuàng)業(yè)首要陣地;華東地區(qū)的上海、江蘇、浙江均有良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和科技實(shí)力，人工智能應(yīng)用實(shí)力雄厚，也聚集了一批人工智能垂直產(chǎn)業(yè)園;廣東互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，企業(yè)對數(shù)據(jù)需求強(qiáng)烈，依靠大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈推動(dòng)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

行業(yè)分布

從行業(yè)大類分布來看，行業(yè)應(yīng)用層的企業(yè)占比最大，為56.03%;其次是應(yīng)用技術(shù)層的企業(yè)，占比達(dá)31.04%;基礎(chǔ)技術(shù)層的企業(yè)占比最小，僅為12.93%。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能與場景深度融合，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，行業(yè)應(yīng)用公司比重不斷提升。在基礎(chǔ)層技術(shù)方面，國際IT巨頭占據(jù)行業(yè)領(lǐng)先地位， 國內(nèi)與國際差距明顯，中小初創(chuàng)企業(yè)很難進(jìn)入。

從行業(yè)應(yīng)用來看，智能金融企業(yè)占比最大，為16.92%;其次是機(jī)器人企業(yè)，占比達(dá)15.38%;位列第三的是智能駕駛和智能教育，占比均為12.31%。金融行業(yè)的強(qiáng)數(shù)據(jù)導(dǎo)向?yàn)槿斯ぶ悄艿穆涞靥峁┝水a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，智慧金融被列入國家發(fā)展規(guī)劃中，龐大的金融市場為人工智能落地帶來了發(fā)展前景。機(jī)器人作為人工智能產(chǎn)業(yè)落地輸出， 目前市場需求較大，商業(yè)機(jī)器人占據(jù)較大份額。中國智能駕駛市場在資本推動(dòng)下進(jìn)入者較多，企業(yè)積極推動(dòng)應(yīng)用落地，百度、北汽等大型企業(yè)嘗試商業(yè)化落地智能駕駛汽車。人工智能推動(dòng)教育個(gè)性化落地，相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)涉入教育藍(lán)海，推動(dòng)智慧教育的發(fā)展。

收入情況

收入分布在500-10000萬之間的企業(yè)最多，占比達(dá)49.14%;500萬以下的企業(yè)位居其次，占比達(dá) 26.72%;位列第三的是10000-100000萬之間的企業(yè)，占比為17.24%。

最新估值

企業(yè)最新估值均在億元級別，且分布較為均衡。三成企業(yè)估值超過15億元，還有企業(yè)估值達(dá)到百億級別，如優(yōu)必

選科技、達(dá)闥科技和商湯科技等，將來或?qū)④Q身人工智能獨(dú)角獸企業(yè)。(備注：分析樣本量剔除一半未披露企業(yè))

第九部分典型企業(yè)案例分析

1.Atman

企業(yè)概述

Atman由來自微軟的人工智能科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦，提供專業(yè)領(lǐng)域機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識圖譜、大數(shù)據(jù)智能采集挖掘等語言智能產(chǎn)品，致力于成為醫(yī)學(xué)、新聞、法律等專業(yè)領(lǐng)域語言智能專家，為專業(yè)領(lǐng)域用戶賦能，推動(dòng)專業(yè)領(lǐng)域用戶進(jìn)入人工智能時(shí)代，助力專業(yè)領(lǐng)域文字智能水平實(shí)現(xiàn)跨越式提升。Atman已為強(qiáng)生、新華社參考消息、北大法寶、君合律師事務(wù)所等世界領(lǐng)先藥企、新聞媒體、法律服務(wù)機(jī)構(gòu)開發(fā)機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識圖譜、大數(shù)據(jù)智能采集挖掘等語言智能產(chǎn)品。

目前Atman在北京和蘇州兩地運(yùn)營，能快速響應(yīng)全國各地客戶需求。

企業(yè)團(tuán)隊(duì)

創(chuàng)始人&CEO：馬磊

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系畢業(yè)，曾先后在微軟研究院和工程院擔(dān)任研究員和架構(gòu)師，機(jī)器學(xué)習(xí)專家、多次創(chuàng)業(yè)者、曾主導(dǎo)多項(xiàng)人工智能重大項(xiàng)目，和申請國際專利共計(jì)15+項(xiàng)。

Atman公司核心團(tuán)隊(duì)由來自微軟、百度、法電等領(lǐng)域高端人才和資深技術(shù)人才組成，公司員工40人，其中碩士以上學(xué)歷占比60%，技術(shù)開發(fā)人員占比70%，一半以上來自微軟亞洲研究院和工程院。

核心技術(shù)與產(chǎn)品

技術(shù)方面，擅長機(jī)器學(xué)習(xí)（深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、群體智能）在復(fù)雜問題的應(yīng)用，和國際專利15項(xiàng)，Atman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯系統(tǒng)于2016年9月首秀，早于谷歌的GNMT，專業(yè)領(lǐng)域翻譯效果在公測標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)客戶測試中均持續(xù)領(lǐng)先。核心產(chǎn)品為垂直領(lǐng)域機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識圖譜抽取構(gòu)建、大數(shù)據(jù)智能挖掘等語言智能產(chǎn)品。

Atman的機(jī)器翻譯產(chǎn)品可自動(dòng)翻譯編輯專業(yè)文獻(xiàn)、報(bào)告、音視頻和網(wǎng)頁，支持私有部署和云端混合部署，提供包括數(shù)據(jù)隱私安全以及自學(xué)習(xí)的端到端解決方案。

機(jī)器寫作可對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速搜索、過濾、聚類，根據(jù)行業(yè)需求自動(dòng)生成專業(yè)文檔，適用于所有專業(yè)寫作場景，可大幅減少專業(yè)報(bào)告寫作過程中的繁復(fù)工作，大幅提升專業(yè)領(lǐng)域?qū)懽餍省?/p>

知識圖譜可實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的語義檢索、長鏈推理、意圖識別、因果分析，形成一個(gè)全局知識庫。大數(shù)據(jù)智能采集挖掘系統(tǒng)為專業(yè)領(lǐng)域用戶提供智能數(shù)據(jù)源管理、海量專業(yè)數(shù)據(jù)獲取和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)自動(dòng)解析并結(jié)合知識圖譜提供auto-screening、知識重構(gòu)、專業(yè)決策輔助，幫助用戶建立強(qiáng)大的以專業(yè)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)輔助能力。

2.黑芝麻

企業(yè)概述

黑芝麻智能科技有限公司是一家視覺感知核心技術(shù)與應(yīng)用軟件開發(fā)企業(yè)，2016年分別在美國硅谷和上海成立研發(fā)中心，主攻領(lǐng)域?yàn)榍度胧綀D像、計(jì)算機(jī)視覺，公司核心業(yè)務(wù)是提供基于圖像處理、計(jì)算圖像以及人工智能的嵌入式視覺感知平臺，為ADAS及自動(dòng)駕駛提供完整的視覺感知方案。

目前公司和博世、滴滴、蔚來、上汽、上汽大通、EVCARD、中科創(chuàng)達(dá)、車聯(lián)天下和云樂新能源等展開深入合作，提供基于視覺的感知方案；除此之外，公司還在消費(fèi)電子、智能家居等領(lǐng)域布局為智能終端提供視覺解決方案。目前公司已經(jīng)完成A+輪融資。

企業(yè)團(tuán)隊(duì)

團(tuán)隊(duì)核心成員來自于OmniVision、博世、安霸、英偉達(dá)和高通等知名企業(yè)，平均擁有超過15年以上的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，畢業(yè)于清華、交大、中科大和浙大等知名高校。

創(chuàng)始人&CEO：單記章此前在硅谷一家全球頂尖的圖像傳感器公司工作近20年，離職前擔(dān)任該公司的技術(shù)副總裁一職，工作內(nèi)容覆蓋了圖像傳感器研發(fā)和設(shè)計(jì)、圖像處理算法研發(fā)和圖像處理芯片設(shè)計(jì)。

核心技術(shù)和產(chǎn)品

在汽車領(lǐng)域，黑芝麻可提供車內(nèi)監(jiān)控方案（DMS），自動(dòng)泊車方案（AVP），ADAS/自動(dòng)駕駛感知平臺方案。黑芝麻智能科技提供的解決方案包括算法和芯片兩個(gè)核心部分：黑芝麻感知算法從基礎(chǔ)的控光技術(shù)，到面向AI的圖像處理技術(shù)出發(fā)來提高成像質(zhì)量，以及應(yīng)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，結(jié)合視頻處理和壓縮技術(shù)，形成從傳感器端到應(yīng)用端的處理過程；黑芝麻芯片平臺采用獨(dú)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括獨(dú)有的圖像處理，視頻壓縮和計(jì)算機(jī)視覺模塊，與黑芝麻視覺算法結(jié)合，采用16nm制程，設(shè)計(jì)功耗2.5w，每秒浮點(diǎn)計(jì)算達(dá)20T。

3.乂學(xué)教育

企業(yè)概述

乂學(xué)教育，成立于2014年，是一家網(wǎng)絡(luò)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為學(xué)生提供量身定制學(xué)習(xí)解決方案和個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容。核心團(tuán)隊(duì)來自美國Knewton、Realizeit、ALEKS等人工智能教育公司，銷售團(tuán)隊(duì)有全國40億toC銷售額的經(jīng)驗(yàn)。

企業(yè)自主研發(fā)了針對中國K12領(lǐng)域的學(xué)生智適應(yīng)學(xué)習(xí)產(chǎn)品，其核心部分是以高級算法為核心的智適應(yīng)學(xué)習(xí)引擎“松鼠AI”，該產(chǎn)品擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)，能夠模擬真實(shí)特級教師教學(xué)。企業(yè)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文得到了全球國際學(xué)術(shù)會(huì)議AIED、CSEDU、UMAP認(rèn)可，并在紐約設(shè)計(jì)了人工智能教育實(shí)驗(yàn)室，與斯坦福國際研究院（SRI）在硅谷成立了人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

主要產(chǎn)品

學(xué)生智適應(yīng)學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的智能化、個(gè)性化教育，在教、學(xué)、評、測、練等教學(xué)過程中應(yīng)用人工智能技術(shù)，在模擬優(yōu)秀教師的基礎(chǔ)之上，達(dá)到超越真人教學(xué)的目的。該產(chǎn)品性價(jià)比高，以人工智能+真人教師的模式，做到因材施教，有效解決傳統(tǒng)教育課時(shí)費(fèi)用高，名師資源少，學(xué)習(xí)效率低等問題。

智適應(yīng)學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)

智適應(yīng)學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)模擬特級教師，采用圖論、概率圖模型，機(jī)器學(xué)習(xí)完成知識點(diǎn)拆分和個(gè)人學(xué)習(xí)畫像，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、邏輯斯蒂回歸和遺傳算法為學(xué)生實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)推薦最佳學(xué)習(xí)路徑，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育。

業(yè)務(wù)模式

線上與線下，2B和2C相結(jié)合。以松鼠AI智適應(yīng)系統(tǒng)教學(xué)為主，真人教師輔助，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)在線上學(xué)習(xí)課程。開創(chuàng)教育新零售模式，授權(quán)線下合作學(xué)校，已在全國100多個(gè)城市開設(shè)500多家學(xué)校。

4.云從科技

企業(yè)概述

云從科技成立于2015年4月，是一家孵化于中國科學(xué)院重慶研究院的高科技企業(yè)，專注于計(jì)算機(jī)視覺與人工智 能。云從科技是人工智能行業(yè)國家隊(duì)，是中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目人臉識別團(tuán)隊(duì)唯一代表，唯一一家同時(shí)受邀制定人 臉識別國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。2018年，云從科技成為祖國“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)行路上的人工智能先鋒，與 非洲南部第二大經(jīng)濟(jì)體津巴布韋政府完成簽約。

云從科技奠定了行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位： 國家肯定，國家發(fā)改委2017、2018年人工智能重大工程承建單位；頂層設(shè)計(jì)，唯一同時(shí)制定國標(biāo)、部標(biāo)和行標(biāo)的人工智能企業(yè)；模式創(chuàng)新，三大平臺解決方案，科學(xué)家平臺、核心技術(shù)平臺和行業(yè)應(yīng)用平臺。

企業(yè)核心團(tuán)隊(duì)

創(chuàng)始人

周曦博士，師從四院院士、計(jì)算機(jī)視覺之父—ThomasS.Huan黃煦濤教授，專注于人工智能識別領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)視覺 研究。入選中科院“百人計(jì)劃”，曾任中國科學(xué)院重慶研究院信息所副所長、智能多媒體技術(shù)研究中心主任。

周曦博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)曾在計(jì)算機(jī)視覺識別、圖像識別、音頻檢測等國際挑戰(zhàn)賽中7次奪冠;在國際頂級會(huì)議、雜志 上發(fā)表60余篇文章，被引用上千次。

核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)

云從科技依托美國UIUC和硅谷兩個(gè)前沿實(shí)驗(yàn)室，中科院、上海交大兩個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室上海、廣州、重慶、成都四 個(gè)研發(fā)中心組成的三級研發(fā)架構(gòu)。目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)超過300人，80%以上擁有碩士學(xué)歷。

技術(shù)優(yōu)勢

全方位多維智能學(xué)習(xí)模塊適應(yīng)不同場景要求；模塊化設(shè)計(jì)為在工業(yè)視覺、醫(yī)學(xué)影像、自動(dòng)駕駛AR等領(lǐng)域擴(kuò)展打下良好基礎(chǔ)。

云從科技具有高技術(shù)壁壘：世界智能識別挑戰(zhàn)賽成績斐然，在CLEAR、 ASTAR、 PASCAL VOC、 IMAGENET、FERA以及微軟全球圖像識別挑戰(zhàn)賽上共計(jì)奪得7次世界冠軍;在銀行、公安等行業(yè)智能識別技術(shù) PK實(shí)戰(zhàn)中，85次獲得第一；2018年，云從科技入選MIT全球十大突破性技術(shù)代表企業(yè)。

在跨鏡追蹤(ReID)技術(shù)上取得重大突破。Market-1501，DukeMTMC-reID，CUHK03三個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)集體刷 新世界記錄， Market-1501上的首位命中率達(dá)到96.6%，首次達(dá)到商用水平。

正式在國內(nèi)“3D結(jié)構(gòu)光人臉識別技術(shù)”，可全面應(yīng)用于手機(jī)、電腦、機(jī)具、設(shè)備、家電。相較以往的2D人 臉識別及以紅外活體檢測技術(shù)，3D結(jié)構(gòu)光人臉識別技術(shù)擁有不需要用戶進(jìn)行任何動(dòng)作配合完成活體驗(yàn)證的功能， 分析時(shí)間壓縮到了毫秒級以及不受環(huán)境光線強(qiáng)弱的影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到國際巨頭公司的關(guān)注。

行業(yè)應(yīng)用

目前國內(nèi)有能力自建系統(tǒng)的銀行約為148家。截止2018年3月15日，已經(jīng)完成招標(biāo)的銀行約為121家，其中云從科 技中標(biāo)了88家總行平臺，市場占有率約為72.7%;在安防領(lǐng)域推動(dòng)中科院與公安部全面合作，通過公安部重大課題研發(fā)火眼人臉大數(shù)據(jù)平臺等智能化系統(tǒng)，在民航領(lǐng)域，已經(jīng)與中科院重慶院合作覆蓋80%的樞紐機(jī)場。

5.Yi+

企業(yè)概述

北京陌上花科技是領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)視覺引擎服務(wù)商，為企業(yè)提供視覺內(nèi)容智能化和商業(yè)化解決方案。致力于“發(fā)現(xiàn)視覺信息的價(jià)值”。

旗下品牌Yi+是世界一流的人工智能計(jì)算機(jī)視覺引擎，衣+是時(shí)尚商品搜索引擎。公司在圖像視頻中對場景、通用物體、商品、人臉的檢測、識別、搜索及推薦均達(dá)到領(lǐng)先水平。

目前公司和阿里巴巴、愛奇藝、優(yōu)酷土豆、中國有線、CIBN、中信國安、海信、華為、360等數(shù)十家頂級機(jī)構(gòu)/產(chǎn)品深度合作，通過提供邊看邊買引擎、圖像視頻內(nèi)容分析引擎、人臉識別引擎等基于視覺識別技術(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品服務(wù)于海量用戶，同時(shí)幫助政府機(jī)構(gòu)、廣電系統(tǒng)、內(nèi)容媒體、零售商、電商、視聽設(shè)備等行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能分析、智能互動(dòng)與場景營銷。目前公司已經(jīng)獲得B輪融資。

企業(yè)團(tuán)隊(duì)

團(tuán)隊(duì)成員來自于斯坦福、耶魯、帝國理工、新加坡國大、南洋理工、清華、北大、中科院等名校及谷歌、微軟、IBM、英特爾、阿里巴巴、騰訊、百度、華為等名企。

創(chuàng)始人&CEO：張默

北京大學(xué)軟件工程碩士， 南洋理工大學(xué)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新碩士。連續(xù)創(chuàng)業(yè)者， 曾任華為算法工程師、微軟WindowsMobile工程師、 IBM SmarterCity 架構(gòu)師，北方區(qū)合作伙伴經(jīng)理，主機(jī)Linux中國區(qū)負(fù)責(zé)人，中國區(qū)開源聯(lián)盟負(fù)責(zé)人，年銷售額數(shù)億。 2013年創(chuàng)業(yè)于美國硅谷和新加坡，2014年6月在中國設(shè)立北京陌上花科技有限公司。

核心技術(shù)與產(chǎn)品

技術(shù)方面，在國際頂級計(jì)算機(jī)視覺競賽ImageNet中，成績曾超過谷歌、斯坦福等，2015-2016年2年獲得十項(xiàng)世界第一。2018年3月，人臉識別準(zhǔn)確率位列LFW榜首。Yi+通過遵循無限制，標(biāo)記的外部數(shù)據(jù)協(xié)議。 Yi+的系統(tǒng)由人臉檢測，人臉對齊和人臉描述符提取組成。使用多重?fù)p失和訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練CNN模型，其中包含來自多個(gè)來源的約10M個(gè)圖像，其中包含150，000個(gè)人（訓(xùn)練數(shù)據(jù)集與LFW沒有交集）。在測試時(shí)， Yi+使用原始的LFW圖像并應(yīng)用簡單的L2norm。圖像對之間的相似性用歐氏距離來測量，最終取得優(yōu)異成績。

公司的核心產(chǎn)品主要包括視覺搜索引擎，圖像視頻分析引擎以及人臉識別和分析引擎：

行業(yè)解決方案

針對營銷、安防、相機(jī)和電視的不同特點(diǎn)，推出相應(yīng)解決方案。

營銷+AI。場景化廣告方案中，大屏AI助理信息流推薦、神字幕、物體/人臉AR動(dòng)態(tài)貼圖、video-out、場景化角標(biāo)與廣告濾鏡等形式的廣告內(nèi)容推薦，適用于快消、汽車、電商、IT、金融、旅游服務(wù)等多個(gè)行業(yè)。

智慧城市+AI。使用計(jì)算及視覺助力智慧城市，在智慧安防、智慧交通、智慧園區(qū)等方面提供解決方案。在智慧安防實(shí)時(shí)識別上，實(shí)時(shí)處理直播攝像頭信息，算法反應(yīng)敏捷，相應(yīng)迅速。建立智慧園區(qū)方案模型，考慮擴(kuò)展性&靈活性、數(shù)據(jù)管理、松散耦合性、安全性、實(shí)時(shí)整合性以及功能性和非功能性需求等技術(shù)方案要素，從業(yè)務(wù)和技術(shù)兩方面整合解決方案實(shí)現(xiàn)步驟。

電視+AI。電視+AI的解決方案賦予智能電視多樣播放能力和營銷能力。

相機(jī)+AI。相機(jī)更具交互能力。用戶通過搜索關(guān)鍵字標(biāo)簽同步展示圖片，打通相冊和購物一站式體驗(yàn)。準(zhǔn)確識別人物屬性特征，動(dòng)態(tài)適應(yīng)表情變化，可以在視頻以及圖像中對人臉實(shí)時(shí)檢測，基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行人臉相似度檢測，實(shí)現(xiàn)面部關(guān)鍵點(diǎn)定位、妝容圖像渲染，試用與粉底、唇彩以及眼影等多種虛擬試裝方式。實(shí)時(shí)檢測攝像頭中出現(xiàn)的物品、場景和人臉等，添加AR效果，SDK支持本地檢測、識別、追蹤，平均檢測幀率可達(dá)到25fps。

新零售+AI。Yi+新零售解決方案是基于公司自主研發(fā)的人臉識別、商品識別和其他圖像識別算法技術(shù)為核心，建立一整套基于人臉、商品的智能零售門店管理方案。Yi+新零售解決方案主要包含數(shù)據(jù)采集、算法模型說明和部署方案三部分，其中數(shù)據(jù)采集包括人臉數(shù)據(jù)采集、商品數(shù)據(jù)采集；算法模型說明包括識別算法訓(xùn)練、商品識別、識別輸出；部署方案包括本地部署、云端部署、本地部署與云端部署結(jié)合。

6.擎創(chuàng)科技

企業(yè)簡介

擎創(chuàng)科技成立于2016年，專注于將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)賦予傳統(tǒng)IT運(yùn)維／企業(yè)運(yùn)營管理，為企業(yè)客戶提供智能運(yùn)維大數(shù)據(jù)分析解決方案，從而取代和改善對高技能運(yùn)維人員嚴(yán)重依賴的現(xiàn)狀。2017年，擎創(chuàng)科技已實(shí)現(xiàn)全年2000萬營收，迅速成為國內(nèi)AIOps領(lǐng)域的領(lǐng)跑者和中流砥柱。2018年初，擎創(chuàng)科技完成了數(shù)千萬人民幣的A輪融資，由火山石投資領(lǐng)投，晨暉創(chuàng)投、元璟資本及新加坡STTelemedia跟投。

核心團(tuán)隊(duì)

擎創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的核心成員主要由BMC、微軟等美國企業(yè)服務(wù)上市公司的運(yùn)維老兵，與新浪、餓了么等知名互聯(lián)網(wǎng)公司的大數(shù)據(jù)、算法專家組成，核心團(tuán)隊(duì)成員至少擁有10年以上的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。其中CEO楊辰是國內(nèi)最頂級的B端銷售，曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲得10倍的業(yè)績增長；CTO葛曉波擁有長達(dá)15年的企業(yè)級軟件開發(fā)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)；而產(chǎn)品總監(jiān)屈中泠則來自甲方，創(chuàng)業(yè)前為浦發(fā)硅谷銀行企業(yè)架構(gòu)師，深知甲方對企業(yè)運(yùn)維產(chǎn)品的需求。這個(gè)曾經(jīng)深耕于運(yùn)維企業(yè)服務(wù)市場的團(tuán)隊(duì)，如今在智能運(yùn)維企業(yè)服務(wù)賽道繼續(xù)領(lǐng)跑，讓擎創(chuàng)科技成為最懂企業(yè)的客戶，最值得企業(yè)客戶信賴的軟件廠商。

主要產(chǎn)品

“夏洛克AIOps” 作為擎創(chuàng)自主研發(fā)的大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維主打產(chǎn)品，自2016年上線以來，已從1.0版本升級至1.9版本，可應(yīng)用在金融、大型制造業(yè)、鐵路民航、能源電力等涉及國家發(fā)展和民生問題的多種行業(yè)。在2017全球運(yùn)維大會(huì)上，夏洛克AIOps獲得由中國信息通信研究院與高效運(yùn)維社區(qū)聯(lián)合頒發(fā)的“年度最具影響力AIOps產(chǎn)品”獎(jiǎng)。

“夏洛克AIOps”充分利用自研算法輔助客戶實(shí)現(xiàn)IT運(yùn)維價(jià)值，結(jié)合客戶的現(xiàn)有情況，規(guī)劃從傳統(tǒng)ITOM至AIOps智能運(yùn)維的一站式路徑，助其運(yùn)營落地，由此打破數(shù)據(jù)孤島，建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)智能分析平臺，實(shí)現(xiàn)以人工智能為核心，驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)IT運(yùn)維監(jiān)、管、控三個(gè)層面，并將相關(guān)運(yùn)維數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)。

“夏洛克AIOps”擁有多項(xiàng)自研算法，猶如運(yùn)維界的福爾摩斯，能迅速發(fā)現(xiàn)并定位運(yùn)維問題的根因，實(shí)現(xiàn)秒級排障，最大程度避免企業(yè)產(chǎn)生重大損失。更有價(jià)值的是，“夏洛克AIOps”還能通過長期的數(shù)據(jù)積累和機(jī)器學(xué)習(xí)，運(yùn)用新型深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，幫助企業(yè)提前規(guī)劃IT資源，高效預(yù)防各類黑天鵝事件的發(fā)生。

商業(yè)模式

目前，擎創(chuàng)科技已與多家金融和制造行業(yè)標(biāo)桿客戶形成穩(wěn)定的合作關(guān)系，包括浦發(fā)銀行、浦發(fā)硅谷銀行、國家開發(fā)銀行、上海鐵路局、銀聯(lián)、海爾、浙江能源等。針對不同客戶，采用個(gè)性化的商業(yè)模式進(jìn)行服務(wù)，目前主要有私有模式和SaaS模式兩種，都具有較強(qiáng)的可復(fù)制性。

核心優(yōu)勢

篇7

《財(cái)經(jīng)天下》周刊=EW

胡郁=HY

EW：科大訊飛的業(yè)務(wù)布局情況現(xiàn)在是怎樣的？

HY：科大訊飛現(xiàn)在的業(yè)務(wù)布局主要是兩部分：第一是通過人工智能技術(shù)和平臺級業(yè)務(wù)，將語音識別、自然語言處理能力授權(quán)給第三方，或者與其他公司合作。目前科大訊飛重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、電信運(yùn)營商智能語音服務(wù)、智能車載系統(tǒng)和政府便民工程。我們與第三方合作是通過科大訊飛云平臺實(shí)現(xiàn)的，這是我們的語音能力向各個(gè)行業(yè)輸出的一種方式。通過這個(gè)方式，我們很容易發(fā)現(xiàn)平臺上面的各種應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，我們能夠獲得很多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。第二，科大訊飛正在將自己的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，目前我們在教育行業(yè)做得還不錯(cuò)。我們現(xiàn)在還有一個(gè)“訊飛超腦”的項(xiàng)目，這是科大訊飛面向人工智能領(lǐng)域開展的重大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，目標(biāo)是幫助科大訊飛從機(jī)器“能聽會(huì)說”到“能理解會(huì)預(yù)測”。

EW：創(chuàng)業(yè)初期遇到過哪些突出的問題？

HY：我們是1999年底成立的，到2004年才實(shí)現(xiàn)盈虧平衡，在這期間確實(shí)遇到了很多問題。主要是兩個(gè)方面：首先，那時(shí)候技術(shù)并不成熟。在2000年的時(shí)候，國內(nèi)有很多語音技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司，科大訊飛是唯一一家生存下來并且發(fā)展壯大的，因?yàn)槲覀儺?dāng)時(shí)選擇的路徑還算成功，語音合成在當(dāng)時(shí)是相對成熟點(diǎn)的技術(shù)，雖然讓機(jī)器說話也說不太好。那些選擇做語音識別的公司，很多沒有成功，就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)這個(gè)技術(shù)太不成熟。

另外，在中國做生意，比較容易成功的商人，可能是比較懂人際關(guān)系的，有一定市場經(jīng)驗(yàn)的，但我們那時(shí)候都是一群學(xué)生出來創(chuàng)業(yè)，包括董事長劉慶峰，1998年還在讀博士，1999年出來，對商業(yè)模式、公司管理等方面沒有什么概念，經(jīng)歷了很長的一段摸索期。

在中國，做產(chǎn)品和市場的人，比做技術(shù)的人更容易成功，這是一個(gè)普遍規(guī)律。在中國做技術(shù)，很多都是在國家體制內(nèi)，像研究院這樣的地方或者國營企業(yè);如果要民營的話，那么在中國的環(huán)境下尋找到合適的商業(yè)模式并且做大其實(shí)是很難的一件事情，所以中國民營的科技創(chuàng)新公司不多。

EW：發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷過哪些關(guān)鍵時(shí)刻？

HY：我覺得有這樣幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻：第一個(gè)是在2000年的時(shí)候，我們第一次能夠把我們的語音合成技術(shù)賣給大客戶，就是華為。那時(shí)我們的軟件還很不穩(wěn)定，經(jīng)常崩潰，華為的團(tuán)隊(duì)說我們把他們當(dāng)成測試員了。然后我們的創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)，三天三夜沒睡覺，把軟件做穩(wěn)定了，就是為了能夠通過華為的測試。

第二個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻是，我們在2004年實(shí)現(xiàn)了盈虧平衡。當(dāng)時(shí)我們找到了一種可行的商業(yè)模式――為一些大的客戶提供服務(wù)，比如說呼叫中心、銀行、電信等，賺到了一些錢。而同時(shí)期的很多同樣的公司要么沒活下來，要么就發(fā)展得很小。

第三個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻就是我們2008年上市，這標(biāo)志著我們在資本市場上開始有一個(gè)很好的渠道，我們可以更快地發(fā)展。

還有一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻就是，在2009年的時(shí)候，我們注意到，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來得很快，手機(jī)輸入這塊將會(huì)有需求，我們就做了一個(gè)訊飛語音輸入法，現(xiàn)在是國內(nèi)第二大輸入法，第一是搜狗。另外，我們做了一個(gè)語音云開放平臺，現(xiàn)在已有16萬開發(fā)者連接到我們平臺上，連接的設(shè)備超過了8個(gè)億。這兩者讓我們在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代能夠占據(jù)一席之地，也讓我們在消費(fèi)者業(yè)務(wù)層面有了很大的一個(gè)突破。

最后一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻就是，我們在2009年的時(shí)候，開始在教育業(yè)務(wù)上有了突破。我們做到了可以用機(jī)器評價(jià)學(xué)生發(fā)音的準(zhǔn)確程度，還可以評價(jià)英語口語的表達(dá)水平。另外，我們可以讓機(jī)器識別出手寫的卷子，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批改。我們現(xiàn)在要攻克的是提高機(jī)器的理解能力，讓機(jī)器人能夠參加高考。目前機(jī)器人參加高考勉強(qiáng)能及格，我們原來的計(jì)劃是10年內(nèi)讓機(jī)器考上一本，現(xiàn)在改成3年內(nèi)考上一本。人和機(jī)器其實(shí)是相反的：人0到6歲學(xué)常識，這對人是比較容易的，人培養(yǎng)理解能力很容易，但是學(xué)習(xí)知識很難;而機(jī)器能夠裝下很多知識，但是它不懂常識，所以有人說機(jī)器達(dá)到了6歲小孩的水平，那是用人的成長階段去衡量，其實(shí)是錯(cuò)的。

EW：為什么科大訊飛會(huì)選擇教育這個(gè)領(lǐng)域？

HY：一方面，就是我們想為國家做點(diǎn)貢獻(xiàn)，我們的技術(shù)能夠幫助教育行業(yè)更先進(jìn);另一方面，就是我們覺得教育有比較廣闊的商業(yè)前景。我們有的是政府采購給學(xué)校，也有直接賣給家長和學(xué)生的產(chǎn)品。我們是希望能夠成為國內(nèi)教育方面的人工智能的最大參與者。

我們進(jìn)入教育行業(yè)，首先是從普通話水平測試開始，然后是英語口語水平測試，后來我們進(jìn)入英語教學(xué)的課堂，提供一些智能設(shè)備和軟件，然后我們又參與了考試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批改。學(xué)校里面會(huì)有很多智能化的系統(tǒng)，我們把這些東西綜合起來，提供一個(gè)整體的方案?，F(xiàn)在我們是國內(nèi)教育領(lǐng)域用人工智能提供整體解決方案的最大廠商。

EW：這些年來，科大訊飛有哪些事情是具有開拓性意義的？

HY：第一個(gè)我覺得是把語音合成能夠做到實(shí)用化，這是公司成立的基石;第二就是把語音識別做到了可用化――我們不是最早做語音識別的，但我們是把技術(shù)做得最成熟的;第三個(gè)就是我們將語音測評帶進(jìn)學(xué)校，開創(chuàng)了一個(gè)新局面，這是我們商業(yè)模式上的創(chuàng)新，我們現(xiàn)在還在努力尋找其他新的商業(yè)模式。

EW：相較時(shí)下眾多創(chuàng)業(yè)企業(yè)，你認(rèn)為科大訊飛最為顯著的特色是什么？它和別的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司有什么差別？ 對于創(chuàng)業(yè)17年來公司營收仍主要依靠政府補(bǔ)貼這一頗受爭議的商業(yè)模式，科大訊飛輪值總裁胡郁直言，這與以技術(shù)為核心的中國初創(chuàng)企業(yè)的特殊性有關(guān)，如果早期沒有政府扶持，這類企業(yè)將難于生存。

HY：科大訊飛本質(zhì)上是一個(gè)科技創(chuàng)新型公司，科技創(chuàng)新型公司的標(biāo)準(zhǔn)，不是看它賺了多少錢，而是看它的技術(shù)是不是世界上最先進(jìn)的。我們最突出的特點(diǎn)是，我們一直在做核心技術(shù)創(chuàng)新和原始創(chuàng)新，不是在別的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行微創(chuàng)新，而是在做核心技術(shù)的突破性創(chuàng)新。

我覺得我們和別的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司最大的差別是，我們比較沉得住氣，方向很明確。很多公司什么方向熱就做什么，比較浮躁，我們相對來說比較執(zhí)著于自己原來確定的方向。

很多人對我們的評價(jià)是，做了十分才說七分。這是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是大家對我們的印象是比較扎實(shí)的，缺點(diǎn)是影響力方面可能宣傳不夠。

EW：有人說你們在風(fēng)格上更像一家硅谷公司。你認(rèn)同這種觀點(diǎn)嗎？

HY：硅谷技術(shù)創(chuàng)新型公司的最大特點(diǎn)是，它不僅僅技術(shù)領(lǐng)先于全球，它的商業(yè)模式也是領(lǐng)先于全球的，而且美國公司有個(gè)很重要的特點(diǎn)，它們是全球化的公司。中國雖然現(xiàn)在有很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，但在全球化方面還是不夠?？拼笥嶏w現(xiàn)在在語音技術(shù)方面，無論是合成還是識別，都能夠在中文領(lǐng)域做到最先進(jìn)，但我們也有需要突破的地方。很多人覺得我們低調(diào)，其實(shí)我覺得有一個(gè)原因是，我們的商業(yè)模式不能夠跟當(dāng)前世界上最主流的商業(yè)模式吻合，所以這也是科大訊飛面臨的最大的挑戰(zhàn)。

EW：能否在商業(yè)模式上稍作展開？

HY：我們原來的商業(yè)模式是To B的，就是售賣技術(shù)，用技術(shù)跟別人合作。現(xiàn)在我們的目標(biāo)是，用技術(shù)引起一個(gè)產(chǎn)業(yè)的突破，從而建造新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。我們現(xiàn)在探索的新的商業(yè)模式是，更靠近消費(fèi)者，就是要著重To C。這不一定得直接面對消費(fèi)者，我們可以用更靠近消費(fèi)者的業(yè)務(wù)來達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，比如我們和汽車廠商合作，汽車內(nèi)的語音業(yè)務(wù)就是直接面對消費(fèi)者的。

EW：國內(nèi)語音市場這些年在你看來有哪些重要變化？

HY：2000年以前，語音并不被大家關(guān)注，那時(shí)還沒有什么大的語音公司，主要是國外一些大企業(yè)像摩托羅拉、IBM等在中國做研究。那么在2000年到2010年之間，以科大訊飛為代表的國內(nèi)公司逐步把語音合成和語音識別市場搶了回來，現(xiàn)在來看，外國公司在中國的語音業(yè)務(wù)已經(jīng)很少了。

近幾年有兩個(gè)新的變化：一個(gè)是以BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司已開始進(jìn)入語音市場，并且投入了很大力量。但他們做語音是為自己的生態(tài)服務(wù)的，并不是想從這上面賺錢，實(shí)際上也賺不到什么錢?，F(xiàn)在專業(yè)做語音的最大的公司應(yīng)該是科大訊飛。另外一個(gè)就是，很多小的創(chuàng)業(yè)公司也開始進(jìn)入這個(gè)市場，但做得都不是太好，技術(shù)很重要。

EW：巨頭的進(jìn)入會(huì)給你們帶來壓力嗎？

HY：當(dāng)然。壓力不是來自于技術(shù)，我們的技術(shù)是最先進(jìn)的，壓力來自于商業(yè)模式。這個(gè)沒辦法去模仿哪家公司，都要靠自己慢慢去摸索。一個(gè)公司如果想要長期保持領(lǐng)先，不僅僅是技術(shù)能力，商業(yè)模式上一定要走出自己的道路并建立起自己的生態(tài)。

我們原來做的是To B ，現(xiàn)在To B 的公司很多，如果想要成為一個(gè)生態(tài)的話，只有這個(gè)肯定不夠。我們一定要讓生態(tài)里有C端用戶，這就會(huì)有很多變現(xiàn)方式，只要我們提供的服務(wù)是用戶需要的，并且是高質(zhì)量的，我們就可以從用戶手里賺到錢。

現(xiàn)在我們還是免費(fèi)的服務(wù)，我們通過這種方式收集用戶數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化產(chǎn)品，當(dāng)產(chǎn)品體驗(yàn)足夠好時(shí)，用戶會(huì)愿意付費(fèi)。當(dāng)然我們也可以有其他收費(fèi)方式，提供給用戶的產(chǎn)品可以是全程免費(fèi)的，在用戶和我們的機(jī)器交互時(shí)，機(jī)器會(huì)記住用戶的喜好和需求，這時(shí)智能終端可以給用戶推薦產(chǎn)品，我們可以向產(chǎn)品提供商收取費(fèi)用，類似于廣告費(fèi)。當(dāng)然，交互是最重要的，將來在車上、電視上、音箱上甚至玩具上都能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互。我們現(xiàn)在的語音合成技術(shù)已經(jīng)很成熟了，機(jī)器可以發(fā)出明星的聲音，我們要不斷增加語音交互中的用戶體驗(yàn)。

EW：語音市場的競爭還不算太激烈吧？

HY：在發(fā)展的過程中，如果大家朝著一個(gè)方向的話，自然而然就會(huì)有競爭。但是現(xiàn)在的問題在于，我們并不知道將來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代會(huì)發(fā)展成什么樣，誰也沒有一個(gè)準(zhǔn)確的方向。在一個(gè)新的時(shí)代里，觀察過程會(huì)有三個(gè)階段：第一階段是混沌期，就是大家都不知道將來會(huì)發(fā)生什么;第二階段叫形成期，就是大家已經(jīng)有方向、有規(guī)劃地發(fā)展了;第三階段叫決勝期，就是各家開始激烈競爭賽跑，像滴滴和快的當(dāng)時(shí)一樣。語音市場現(xiàn)在處于混沌期到形成期的過渡階段，大家都不知道怎么干，還在互相觀望，互相挖點(diǎn)技術(shù)人才，摸索摸索方向。

EW：科大訊飛會(huì)是第一個(gè)找到方向的嗎？

HY：我們一定是，但是做出來怎么樣，還不知道，謀事在人，成事在天。我們現(xiàn)在的方向是，軟硬一體化、云端一體化、技術(shù)服務(wù)一體化，我們不能做一個(gè)純技術(shù)的公司，要把技術(shù)和內(nèi)容和服務(wù)結(jié)合。比如說語音合成，我們就一定要和明星名人資源結(jié)合，我們現(xiàn)在可以達(dá)到讓羅振宇給你讀文章的水平。 語言是柄雙刃劍，在擋住外國產(chǎn)品進(jìn)入中國的同時(shí)，自己的產(chǎn)品進(jìn)入其他國家也很難。胡郁介紹稱，科大訊飛英語產(chǎn)品做得還不錯(cuò)，但西班牙語、法語、德語等其他語言產(chǎn)品還不行。

EW：科大訊飛得到過一些負(fù)面評價(jià)嗎？

HY：訊飛的體量在去年的時(shí)候只有二十多億，今年也就四五十個(gè)億?，F(xiàn)在市盈率已達(dá)到150倍。我們的市盈率不太穩(wěn)定，因?yàn)榇蠹铱春靡粋€(gè)東西，但這個(gè)東西一直沒出來，所以就會(huì)不穩(wěn)定。很多人說我們都在靠政府補(bǔ)貼，其實(shí)是這樣，一個(gè)以技術(shù)為核心的公司，在中國如果不依賴政府，肯定成長不起來，但過度依賴政府，將來的空間會(huì)少一點(diǎn)。我們一開始的確就是依賴政府補(bǔ)貼，否則一下子進(jìn)入市場，是養(yǎng)活不了自己的，只有在跨過一定的技術(shù)門檻后，我們才能靠市場養(yǎng)活自己。我們現(xiàn)在已經(jīng)在找更合適的商業(yè)模式，以減少對政府的依賴。我們現(xiàn)在看到很多人工智能公司，他們已經(jīng)找到了賺錢的方法，但這對我們來說仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。

EW：其實(shí)現(xiàn)在很多人在懷疑你們的盈利能力。

HY：這種懷疑是對的，我們雖然說在很多測評上面取得了不錯(cuò)的成績，但是并沒有達(dá)到讓大家信服的程度。事情還沒成之前，你說你是英雄，誰信？武松打虎，得把老虎打死了，結(jié)果出來了，大家才把他看成英雄，現(xiàn)在我說我能打死老虎，誰信呢？我們現(xiàn)在就是在努力證明自己。

EW：相較北上廣深，合肥的商業(yè)環(huán)境是不是差了一點(diǎn)？為什么一直留在合肥？

HY：坦白講，合肥這個(gè)地方很適合做研究，但商業(yè)氛圍和商業(yè)創(chuàng)新環(huán)境確實(shí)和北上廣深杭相比是有巨大差距的。但我們還是一直留在合肥，如果我們不是在合肥，我們的人早已經(jīng)被挖了七八遍了，在我們這邊拿50萬年薪的人，騰訊可以給150萬。我們?yōu)槭裁茨茉诤诵募夹g(shù)上持續(xù)深入，并且取得領(lǐng)先世界的水平，就是因?yàn)樵诤戏誓軌蛘嬲o下心來做研究。在北京給他100萬的薪水，馬上就會(huì)有人拿200萬來挖，工作一有變動(dòng)，研究就會(huì)停滯下來。北上廣太浮躁了，這些地方房價(jià)那么高，讓人怎么安心做研究？我們現(xiàn)在在京津冀，上海廣州深圳杭州都有分部，但我覺得做研究的人，還是來合肥好，一線城市安不下心來。

EW：如果你們工資比其他公司低的話，用什么來吸引人才？

HY：追求。世界上還是有一批有追求的人，就是在中國用人工智能改變世界。

EW：資本對于你們是一個(gè)什么作用？

HY：我覺得一個(gè)公司一定要借助資本的力量，資本是最重要的。我們不能只靠追求來生活，我們要給這些做出巨大成績和貢獻(xiàn)的人體面的生活。有了資本，我才能真正吸引到優(yōu)秀的人，解決他們的后顧之憂，他們想要去旅游的時(shí)候就能夠去世界上任何一個(gè)國家去旅游，我們要給他們與能力匹配的薪資。

EW：除了受到資本的青睞外，你們自己也有投資。你們在投資上的構(gòu)想是怎樣的？

HY：戰(zhàn)略投資是圍繞著我們的戰(zhàn)略布局來投。我們現(xiàn)在有三大戰(zhàn)略板塊，教育、智慧城市，還有消費(fèi)者業(yè)務(wù)。

EW：科大訊飛的生態(tài)能描述一下嗎？

HY：我們現(xiàn)在首先要在教育這個(gè)方向做成一個(gè)核心技術(shù)支撐的開放平臺，大家有什么內(nèi)容都可以放上來，可以對接到學(xué)校;在智慧城市方面，我們希望能夠通過大數(shù)據(jù)和人工智能，為交通、社會(huì)信息化管理、醫(yī)療等提供智能服務(wù);最后在消費(fèi)者業(yè)務(wù)上，我們要建立生態(tài)入口，讓用戶用語音的方式與機(jī)器進(jìn)行交互，讓機(jī)器越來越了解用戶的需要。

EW：現(xiàn)在每年研發(fā)投入有多大？

HY：收入的25%。主要用于幾個(gè)方面，核心技術(shù)、云計(jì)算和各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的開發(fā)。我們現(xiàn)在還有很多需要突破的，像核心技術(shù)現(xiàn)在其實(shí)還沒有達(dá)到我們想要的水準(zhǔn)，我們還要持續(xù)努力，因?yàn)榧夹g(shù)爆炸是一個(gè)持續(xù)的過程，不是說一瞬間的，而是在一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)中獲得的。

EW：作為科大訊飛重點(diǎn)攻堅(jiān)的領(lǐng)域，目前人工智能在你看來處于什么階段？

HY：現(xiàn)在業(yè)界談人工智能分成三個(gè)階段，計(jì)算智能、感知智能和認(rèn)知智能。人工智能目前處于感知階段。人在計(jì)算智能上比機(jī)器人差，感知智能上好一點(diǎn)，認(rèn)知智能上會(huì)更好，所以說，我們現(xiàn)在的切入點(diǎn)叫語音和語言為入口的認(rèn)知革命。人類最早成為世界的統(tǒng)治者是因?yàn)槿祟惏l(fā)生了認(rèn)知革命而不是農(nóng)業(yè)革命。機(jī)器人也需要認(rèn)知革命，機(jī)器人認(rèn)知革命的第一i就是先理解語言，我們現(xiàn)在的使命是要讓機(jī)器能聽會(huì)說，能理解會(huì)思考。接下來我們把這個(gè)技術(shù)跟很多行業(yè)，如醫(yī)療、衛(wèi)生、法律等結(jié)合起來。

EW：人工智能為什么這兩年這么火？過幾年它還會(huì)這么熱嗎？

HY：人工智能能火起來，主要是因?yàn)楹诵乃惴ā?shù)據(jù)量和應(yīng)用模式三個(gè)方面成熟了，因此它在技術(shù)上可以大規(guī)模應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)?？拼笥嶏w在核心技術(shù)方面還比較有優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)的收集上，現(xiàn)在的“訊飛語音云”用戶超過8億，開放云平臺的應(yīng)用項(xiàng)目8萬多個(gè)，我們正在嘗試各個(gè)場景的應(yīng)用。人工智能過幾年是不是還能這么火還很難說，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)已經(jīng)不那么熱了，就是大家接受了這個(gè)概念以后就沒人天天喊了。

EW：現(xiàn)在你們的挑戰(zhàn)主要來自哪些方面？

HY：一個(gè)就是核心技術(shù)還需要時(shí)間來突破;另一個(gè)就是我們要尋找到合適的商業(yè)模式;第三就是我們需要很多綜合性人才，不僅僅是技術(shù)人員，還需要會(huì)市場的、懂產(chǎn)品的、懂宣傳的、會(huì)做品牌傳播的人。坦白講，我們原來是一個(gè)To B的公司，在品牌宣傳方面沒什么經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在需要更多這樣的人。

EW：在產(chǎn)品出口方面，有沒有遇到一些問題？

HY：問題很大。我們的產(chǎn)品在國際上還沒有產(chǎn)生什么效益。我們最大的問題是，語言是個(gè)雙刃劍，我們可以擋住外國產(chǎn)品進(jìn)入中國，但是我們進(jìn)入別的國家也很難。我們現(xiàn)在英語做得不錯(cuò)，但在西班牙語、法語、德語等其他語言國家，我們就不行。

篇8

關(guān)鍵詞:人形機(jī)器人；機(jī)器人教學(xué)；智能機(jī)器人

目前世界上使用的機(jī)器人主要是工業(yè)機(jī)器人，其中一般以上是面向制造業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，即主要用于第二產(chǎn)業(yè)。在進(jìn)入21世紀(jì)的今天，機(jī)器人已經(jīng)不再局限于工業(yè)上的應(yīng)用，而應(yīng)該在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)合理利用。近年來，全國機(jī)器人大賽的舉辦為這些需求提供了一個(gè)平臺，其中的人形機(jī)器人舞蹈大賽更是成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，各大、中、小學(xué)校在此項(xiàng)目上的參與度呈現(xiàn)出逐年遞增。因此如何讓人形機(jī)器人在教育應(yīng)用上發(fā)揮其應(yīng)有的作用成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 相關(guān)研究

人形機(jī)器人是具備人類的外形特征和行動(dòng)能力的智能機(jī)器人，可以采用雙腿行走方式，通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些簡單的功能，以及通過簡單的語言和人類交流。與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比，人形機(jī)器人具有顯著的優(yōu)勢。而且人形機(jī)器人以與人近似的形態(tài)出現(xiàn)，對人類來說就不會(huì)感到特別的陌生，也不會(huì)產(chǎn)生排斥心理，更容易被人類所接受，所以人形機(jī)器人將可能是未來日常應(yīng)用中最重要的智能機(jī)器人。

人形機(jī)器人的研究起步于上世紀(jì)60年代后期，目標(biāo)是解決人形機(jī)器人的雙足行走問題。如日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行機(jī)。1973年, 加藤等人在WL-5的基礎(chǔ)上配置機(jī)械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機(jī)器人WAROT-1。進(jìn)入90 年代，人形機(jī)器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不斷出現(xiàn)，從而推動(dòng)了人形機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展。如今，人形機(jī)器人向這兩個(gè)不同的方面發(fā)展，一個(gè)是外形上與真實(shí)人類的細(xì)部特征相同的發(fā)展；另一個(gè)是功能上接近真實(shí)人類，具備和人類一樣的運(yùn)動(dòng)能力和靈活性及對環(huán)境的判斷能力。在2005 年的日本愛知博覽會(huì)上，就出現(xiàn)了多種與真人外觀一樣的機(jī)器人，在北京第19 屆智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會(huì)議上，我國同樣也出現(xiàn)了這類人形機(jī)器人。

現(xiàn)階段應(yīng)用于教育的人形機(jī)器人是由伺服電機(jī)、控制主板、鋰電池、金屬框架與控制主板相配套的軟件組成。例如ROBOT·X人形機(jī)器人，在機(jī)器的各活動(dòng)關(guān)節(jié)的配置多達(dá)17個(gè)伺服舵機(jī)，具有17個(gè)自由度，特顯靈活，更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動(dòng)作。控制主板類似于人形機(jī)器人的大腦，通過自身智能編程軟件便能自動(dòng)地完成整套動(dòng)作。鋰電池就是人形機(jī)器人進(jìn)行活動(dòng)的能量。金屬框架類似于人形機(jī)器人的骨骼，支撐著整個(gè)機(jī)器人。這些部件組合起來的人形機(jī)器人能在音樂的伴奏中完成起舞、行走、起臥、武術(shù)等表演，甚至還能完成翻跟斗等雜技以及各種奧運(yùn)競賽動(dòng)作。

2 人形機(jī)器人的優(yōu)勢及不足

人形機(jī)器人在程序的編寫、邏輯思維能力、外形、創(chuàng)意、動(dòng)作設(shè)計(jì)方面都比其它類型機(jī)器人更具有優(yōu)勢。做好一個(gè)人形機(jī)器人需要很多的創(chuàng)意以及個(gè)性的需求，首先要設(shè)計(jì)好機(jī)器人整體框架的構(gòu)建；接下來是人形機(jī)器人的動(dòng)作設(shè)計(jì)，它需要設(shè)計(jì)出能夠吸引注意力的動(dòng)作，而且要能與音樂完美的結(jié)合；再下來就是機(jī)器人外觀的設(shè)計(jì)，也需要能夠吸引人的注意。這些方面都能夠很好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)意思維和個(gè)性的突出。另外，新課程改革更加注重的是學(xué)生的個(gè)性以及能力的發(fā)展，相比于其它類型的機(jī)器人，人形機(jī)器人在這兩方面能給學(xué)生提供更好的鍛煉機(jī)會(huì)。

目前, 許多新技術(shù)不再隸屬于單一學(xué)科, 而是多門學(xué)科的高度綜合。人形機(jī)器人技術(shù)就是一門綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、控制、傳感技術(shù)、通信和人工智能等學(xué)科的最新成就的技術(shù)。而人形機(jī)器人在教育中的推廣能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有很好的趣味性和挑戰(zhàn)性,有以下作用：

1）培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

編寫程序是機(jī)器人教學(xué)的一個(gè)重要的內(nèi)容，程序就相當(dāng)于機(jī)器人的思想。學(xué)生在了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、工作原理和各部件功能的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)來編寫程序。程序必須是有嚴(yán)密邏輯結(jié)構(gòu)的，可以使機(jī)器人按照程序進(jìn)行活動(dòng)。可見，程序的編寫為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力提供了一個(gè)極佳的途徑。

2）培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

制作教育機(jī)器人是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，涉及機(jī)器人的搭建、編程、運(yùn)行和調(diào)試的反復(fù)過程。學(xué)生要學(xué)會(huì)分析問題，分析是哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。學(xué)生在分析原因的同時(shí)，也要考慮解決問題的辦法，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改、調(diào)試和優(yōu)化，分析出錯(cuò)的原因，提出解決問題的辦法。

3）培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

機(jī)器人實(shí)踐過程是一個(gè)實(shí)際動(dòng)手操作的過程。機(jī)器人的搭建過程是學(xué)生手腦結(jié)合的過程，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、機(jī)械、材料等方面的知識，需要學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

4）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新能力是現(xiàn)在教育最常提及的一個(gè)重要內(nèi)容，也是教育開展的一個(gè)重要目標(biāo)。我校的參賽隊(duì)伍在參加的中國智能機(jī)器人大賽上常常取得良好的成績，與其他學(xué)校最大的區(qū)別的就是機(jī)器人的創(chuàng)新。我們的機(jī)器人除了自己不能生產(chǎn)的部件之外，從設(shè)計(jì)到制作再到編程都是我們自己解決，這就在眾多相同的機(jī)器人中占有優(yōu)勢地位。

5）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

機(jī)器人教學(xué)大多是以小組的形式展開，機(jī)器人的學(xué)習(xí)其實(shí)就是團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)的過程。它要求團(tuán)隊(duì)成員團(tuán)結(jié)合作，利用集體的力量來完成個(gè)人力量難以完成的問題,在實(shí)踐中培養(yǎng)自己的團(tuán)隊(duì)合作能力。

在高等學(xué)校中開展人形機(jī)器人的教學(xué)，進(jìn)行多層次的機(jī)器人教育, 既可以普及學(xué)生的機(jī)器人知識, 加強(qiáng)機(jī)器人專業(yè)建設(shè), 又可以提高機(jī)器人的應(yīng)用水平。在各級各類學(xué)校積極把機(jī)器人引入課堂, 更多的中小學(xué)生得以學(xué)習(xí)機(jī)器人知識。機(jī)器人課堂教學(xué)成為中小學(xué)信息技術(shù)教育的重要組成部分。在科技創(chuàng)新活動(dòng)方面, 形成一個(gè)廣大中小學(xué)生、大學(xué)生直到專業(yè)科研人員以及機(jī)器人愛好者都積極參加各級各類機(jī)器人比賽的局面。機(jī)器人不再神秘,直接走入人們的生活學(xué)習(xí)中。在這種氛圍下, 更多的人參與到機(jī)器人的研制與應(yīng)用中去, 必將促進(jìn)機(jī)器人的大發(fā)展, 從而促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

3 目前存在的問題

人形機(jī)器人的發(fā)展相對于其它類型的機(jī)器人而言起步較晚，在技術(shù)上還不成熟，受到的重視不夠，發(fā)展模式存在著一定的弊端。

3.1 人形機(jī)器人的發(fā)展還處在初始階段，技術(shù)不成熟

世界上廣泛使用的機(jī)器人主要是工業(yè)機(jī)器人，而且都是面向制造業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，從而導(dǎo)致了人形機(jī)器人的發(fā)展相對較遲。而且各國在人形機(jī)器人的發(fā)展上各有不同，例如日本在人形機(jī)器人的行走方式上相對較為關(guān)注從而其發(fā)明出來的人形機(jī)器人的行走是相當(dāng)不錯(cuò)的，而且由于日本在電子方面的發(fā)展較為先進(jìn)，生產(chǎn)出來的機(jī)器人在感應(yīng)上也相對的成熟。而美國一直注重智能機(jī)器人和軍用機(jī)器人的研究，研發(fā)出多種功能強(qiáng)大的智能機(jī)器人和軍用機(jī)器人，從而導(dǎo)致人形機(jī)器人發(fā)展的方向不同。而且各國發(fā)展的人形機(jī)器人在各方面上都存在著一定缺陷。

3.2 沒有引起教育屆的廣泛重視，缺乏宣傳和引導(dǎo)

隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)器人開始步入小、中、高校。在許多的大型機(jī)器人比賽上參加的比賽隊(duì)伍也越來越多。但是，由于受機(jī)器人的價(jià)格、平時(shí)的維護(hù)等多方面因素的影響，機(jī)器人教育并沒有得到大力的推廣，而且許多學(xué)校也只是以課外活動(dòng)、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機(jī)器人教學(xué)。從當(dāng)前實(shí)物機(jī)器人課堂教學(xué)的開展情況來來看，較多的學(xué)校只是以課外活動(dòng)、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機(jī)器人教學(xué)。通常的做法是：學(xué)校購買若干套機(jī)器人器材，由信息技術(shù)課程老師或綜合實(shí)踐課程教師進(jìn)行指導(dǎo)，組織學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人組裝、編程的實(shí)踐活動(dòng)，然后參加一些相關(guān)的機(jī)器人競賽。但是，現(xiàn)在舉辦的比賽大部分都是以大學(xué)生為主流，中、小學(xué)生參加的相對較少。并且目前只有浙江、上海、江蘇等極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將實(shí)物機(jī)器人納入了正規(guī)課堂教學(xué)。

3.3 思維定勢，沿襲車型的發(fā)展思路，穿新鞋走老路

人形機(jī)器人現(xiàn)在受許多家公司青睞，正在被研究開發(fā)新的機(jī)型來適應(yīng)市場。然而由于人形機(jī)器人沿襲了車型的發(fā)展思路還是出現(xiàn)了與其相同的問題：產(chǎn)品缺少規(guī)范，品牌十分繁雜，并且大多自成體系，互不兼容，開放度低，適應(yīng)于不同學(xué)段的性能價(jià)格比高的產(chǎn)品很少，特別是對學(xué)校而言，開展人形機(jī)器人課堂教學(xué)初期投入較高，持續(xù)費(fèi)高，難以長期發(fā)展。

這些存在的問題需要各界關(guān)注，避免走上以前的老路，應(yīng)該開辟出一條能夠讓人形機(jī)器人這么一個(gè)有著巨大潛力的項(xiàng)目發(fā)展下去的道路。

4 總結(jié)

通過以上的分析，本文認(rèn)為人形機(jī)器人在教育中的應(yīng)用有利于學(xué)生各方面能力的發(fā)展。雖然在現(xiàn)階段，人形機(jī)器人的普及應(yīng)用還存在著諸多方面的困難，但是這些不足會(huì)隨著科技的發(fā)展、政府和教育機(jī)構(gòu)的重視而逐步被改進(jìn)的。在現(xiàn)階段，教育各界都應(yīng)該重視、積極參與這一領(lǐng)域的發(fā)展，這樣才能使人形機(jī)器人在教育中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，從而使更多的學(xué)生因此而收益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 虞漢中，馮雪梅.人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[A].機(jī)械工程師,2010（7）:3-5.

[2] 惲為民.智能機(jī)器人-技術(shù)教育的新裝備[J].教育信息技術(shù)，2003（6）：18-19.

篇9

關(guān)鍵詞 小學(xué)語文 教育 創(chuàng)新 改革

中圖分類號：G521 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

新課標(biāo)的全面普及，已經(jīng)很明確的表明學(xué)生作為語文學(xué)習(xí)的主體，小學(xué)語文教育必須圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣去引導(dǎo)，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)思考能力，發(fā)展學(xué)生的個(gè)性思維，鼓勵(lì)學(xué)生尋找屬于自己的學(xué)習(xí)方式。針對小學(xué)學(xué)生的思維方式，心理特征，根據(jù)學(xué)生不同時(shí)期的不同狀況采取最合理的教學(xué)方法進(jìn)行教育，才能根本性地提高小學(xué)語文的教學(xué)質(zhì)量。

1小學(xué)語文教育現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的教學(xué)方式比較單一，都是圍繞學(xué)會(huì)母語這一主題進(jìn)行教育，培養(yǎng)學(xué)生的識字認(rèn)字能力，束縛限制了小學(xué)生的思維和創(chuàng)造力，使得學(xué)生對于學(xué)習(xí)失去主動(dòng)性，最終導(dǎo)致整體的教學(xué)水平無法提高。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容只注重課本上所給出的知識，忽略了學(xué)生在這個(gè)時(shí)期對于所需要知識的學(xué)習(xí)興趣，而枯燥的課堂很難把學(xué)生的精力集中到學(xué)習(xí)課本知識上，并且傳統(tǒng)的考試方式也限制了學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展，長此以往，整個(gè)教育結(jié)果令所有人擔(dān)憂。從教師方面來說，各個(gè)地區(qū)的師資力量水平也是高低不平，以及對于新課標(biāo)的重視程度都不一樣，也是影響教學(xué)質(zhì)量的重要因素。

語文是一門能全方位培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展的學(xué)科，我國文學(xué)教育具有非常悠久的歷史，更是有著一批對于古今文學(xué)界有著重要影響的文人，他們在文學(xué)方面做出的貢獻(xiàn)對于我國的教育事業(yè)有著舉足輕重的作用。然而，我國目前的小學(xué)教育仍然以應(yīng)試教育為主，導(dǎo)致我國教學(xué)質(zhì)量的落后與低效，很多小學(xué)的教育理念也沒有與時(shí)俱進(jìn)，沒有落實(shí)“以人為主”的思想。語文知識是人們?nèi)粘Ｉ罱涣髯罨镜墓ぞ?，在我國傳統(tǒng)文化中占有很大的比重，小學(xué)語文教育應(yīng)該要以提高學(xué)生的文化水平修養(yǎng)為目標(biāo)，努力為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的小學(xué)語文教育要做到把基礎(chǔ)知識的傳授和德育素養(yǎng)的培養(yǎng)相結(jié)合。通過這么多年的語文教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我國已經(jīng)形成了自己的獨(dú)特語文教學(xué)體系。雖然隨著整個(gè)世界的國際化大趨勢，英語及其他課程的出現(xiàn)對于語文的地位產(chǎn)生了很大的威脅，但是我們自身要認(rèn)清語文的重要性，尤其是對于剛處于啟蒙階段的小學(xué)生來說，語文一定要成為小學(xué)教育的重中之重。

2語文教育的改革創(chuàng)新

中華文明經(jīng)過五千年的歷史傳承，先人通過自己的智慧，在文化精神的傳播中留下了寶貴的財(cái)富。文學(xué)的傳承在寫意的創(chuàng)作手法方面更是有著無與倫比的創(chuàng)作優(yōu)勢，這對于啟蒙階段學(xué)生思維的培養(yǎng)構(gòu)建提供了很大的幫助。

有許多的詩詞已經(jīng)融入到小學(xué)課本中，讓學(xué)生對于中國傳統(tǒng)文化的認(rèn)知和學(xué)習(xí)更加的便捷。運(yùn)用通俗的教學(xué)方式使得學(xué)生更加容易提高對語文知識的積累量，教師在日常的教學(xué)過程中，要想方設(shè)法的培養(yǎng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，讓學(xué)生的個(gè)性思維得以展現(xiàn)，僅僅單一的傳授知識，很難提起W生的學(xué)習(xí)興趣，甚至使學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒。所以，能否調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性對于教學(xué)的效果有重大的影響。

創(chuàng)新是社會(huì)進(jìn)步的主要力量，保守的教學(xué)方式只會(huì)使教學(xué)質(zhì)量越來越差，我們需要對小學(xué)語文的教育進(jìn)行深入的改革，打造一個(gè)全新高效的教育體系，培養(yǎng)出更多對社會(huì)有用的人。以往的教育中都是老師制定教學(xué)方式，各個(gè)方面都是提前安排好的，照著模式一直重復(fù)教，學(xué)生一直處于被動(dòng)的接受狀態(tài)。無論教學(xué)環(huán)境好與壞，教師的教學(xué)水平認(rèn)識程度都是學(xué)生學(xué)習(xí)的根本因素。尤其是對于語文的學(xué)習(xí)，教師的能力直接關(guān)系到學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。小學(xué)語文的教育需要有良好專業(yè)基礎(chǔ)以及先進(jìn)教育思想的教師，這些教師在日常的教學(xué)中還需要不斷地改善自己的教學(xué)方式，更加適用于學(xué)生的學(xué)習(xí)。對于剛剛步入學(xué)校的學(xué)生來說，需要的語文教師不僅僅要有淵博的知識，還要有高尚的道德情懷，在日常學(xué)習(xí)中給予學(xué)生更溫暖的關(guān)懷照顧，拉近與學(xué)生之間的距離，了解學(xué)生真正所需要的，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好上好每一堂課。

3未來的發(fā)展趨勢

語文教師在整個(gè)小學(xué)教育體系中占據(jù)重要的位置，所以各個(gè)學(xué)校在對于教師的選擇上面一定要認(rèn)真進(jìn)行，語文老師不但要有深厚的知識積累，還要有超出常人的耐心，只有優(yōu)秀的教師才能在整個(gè)教育過程中發(fā)揮出巨大的作用。這種新時(shí)代的語文老師，是突破傳統(tǒng)教育理念限制之后，整個(gè)教育體系建立的基礎(chǔ)，當(dāng)代語文教師接受新的教育理念已經(jīng)成為了教學(xué)工作的前提，只有緊跟時(shí)代進(jìn)步的步伐，才能在教學(xué)中有卓越的表現(xiàn)。

在這個(gè)信息化時(shí)代，把先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段與原有的教學(xué)方式相結(jié)合已經(jīng)成為了語文教育的主流，借助投影儀等先進(jìn)設(shè)備能夠充分的調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，對于學(xué)生的思維有更好的開發(fā)作用。隨著信息時(shí)代的高速發(fā)展，出現(xiàn)了新的科技產(chǎn)物，人工智能工具憑借其本身的獨(dú)特優(yōu)勢為我國教育體制增添了新的色彩。人工智能在我國教育體制中的應(yīng)用，又將是真?zhèn)€教育體制的一次新的改革，對于教育事業(yè)的發(fā)展具有里程碑式的意義。

4結(jié)語

面對著飛速發(fā)展的信息化時(shí)代，我們應(yīng)該努力的跟緊前進(jìn)的腳步，不斷地對原有的體系進(jìn)行創(chuàng)新改革。當(dāng)前小學(xué)語文教育不僅僅要打破固有的教學(xué)模式，還要為我國整個(gè)教育體制帶來新的機(jī)遇和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇10

（重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶400065）

摘要：針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程的教學(xué)實(shí)際，分析教學(xué)目的，通過對實(shí)驗(yàn)平臺的選定和題目的設(shè)計(jì)，指出基于開源硬件實(shí)驗(yàn)平臺的“智能機(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)不僅可以節(jié)省平臺配置的經(jīng)費(fèi)，而且能夠降低學(xué)生學(xué)習(xí)并制作實(shí)體機(jī)器人的門檻，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的興趣。

關(guān)鍵詞 ：開源硬件；智能機(jī)器人；Arduino；實(shí)踐課程

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（青年基金）資助項(xiàng)目“基于秀麗隱桿線蟲本體感受回饋機(jī)制的自適應(yīng)波形運(yùn)動(dòng)研究”( 61403054)；重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃項(xiàng)目“結(jié)合本體感受回饋機(jī)制與生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的波形運(yùn)動(dòng)爬蟲機(jī)器人研究”（cstc2014jcyjA40022）；重慶郵電大學(xué)教改項(xiàng)目（重郵197號）。

第一作者簡介：鄧欣，男，副教授，研究方向?yàn)橹悄軝C(jī)器人和流程工業(yè)知識自動(dòng)化，dengxin@cqupt．edu．cn。

0 引 言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的專業(yè)人才需求逐年增長，但專業(yè)人才培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量相對滯后。目前，本科院校培養(yǎng)的智能機(jī)器人技術(shù)相關(guān)人才大多從事理論研究、實(shí)體機(jī)器人和特種機(jī)器人的開發(fā)等，而關(guān)于機(jī)器人應(yīng)用方面的專業(yè)較少，從課程內(nèi)容設(shè)置到人才培養(yǎng)還不是很成熟。為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，也為培養(yǎng)盡可能多的創(chuàng)新人才，重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)系從2011年春季起開設(shè)“智能機(jī)器人”相關(guān)課程。

“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程是“智能機(jī)器人”理論課程的實(shí)踐部分，為必修課，共計(jì)16學(xué)時(shí)1學(xué)分。由于課程涉及多個(gè)學(xué)科交叉的知識內(nèi)容，包括機(jī)械制造、物理學(xué)、電子學(xué)與微電子學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、生物學(xué)、人工智能、系統(tǒng)工程等，同時(shí)又是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此課程設(shè)計(jì)和教學(xué)難度較大。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生有編程能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但其他學(xué)科背景如機(jī)械、控制、電子等知識相對薄弱，這也增加了“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)平臺選定和題目設(shè)計(jì)的難度。如果能有一套無需學(xué)生了解和掌握底層電路和通訊協(xié)議就能直接在開發(fā)環(huán)境中編寫算法程序，然后通過開發(fā)環(huán)境中的編譯器直接把所編寫的程序刻錄入硬件中便能完成各種機(jī)器人行為控制的設(shè)備，將大大有利于計(jì)算機(jī)背景的學(xué)生快速掌握機(jī)器人開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)，更早地投入完整的項(xiàng)目實(shí)踐中，提高創(chuàng)新能力。

經(jīng)過廣泛調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)Arduino開源平臺作為一個(gè)典型的開源硬件，有著極強(qiáng)的易用性和擴(kuò)展性，受到眾多電子工程師、手工制好者青睞，在國外應(yīng)用較為廣泛。Arduino開源平臺不需要學(xué)生掌握復(fù)雜的單片機(jī)底層代碼和匯編語言，只要求學(xué)生掌握少量簡單實(shí)用的自帶函數(shù)，并且只需在特定的IDE下編程，從而極大地方便了硬件知識薄弱而編程能力較強(qiáng)的學(xué)生。

1 開源硬牛Arduino簡介優(yōu)勢

1.1 Arduino簡介

隨著開源硬件技術(shù)的發(fā)展，由于這類硬件具有簡易性和實(shí)用性的特點(diǎn)而得到越來越廣泛的了解和使用。Arduino作為開源硬件的典型，有重量輕、體積小的特點(diǎn)，屬于AVR單片機(jī)種類，包含了以ATM芯片為處理器的微型控制器和眾多I/O接口[5]。Arduino芯片的擴(kuò)展性非常強(qiáng)，通過擴(kuò)展板和自帶I/O接口能與鍵盤、鼠標(biāo)、紅外距離傳感器、超聲波傳感器、LED燈、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)、gps、藍(lán)牙、Wi-Fi等相連。通過類似Java、C語言的開發(fā)環(huán)境(IDE)編寫程序，可以控制顯示器、揚(yáng)聲器、電機(jī)、伺服器等設(shè)備工作。由于是開源硬件，很多代碼能在各種關(guān)于Arduino的技術(shù)論壇中找到，開發(fā)者只要找到類似的案例，下載源代碼進(jìn)行修改、燒寫和調(diào)試后，便可以成為自己的項(xiàng)目。

1.2 Arduino的優(yōu)勢

目前很多智能專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人課程時(shí)，感覺硬件技術(shù)比較枯燥，難以掌握，遇到困難容易失去信心。Arduino具有較強(qiáng)的易用性，提供的30多個(gè)例子難度循序漸進(jìn)，生動(dòng)有趣，可以令學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)，逐漸建立自信心，其優(yōu)勢如下。

(1)價(jià)格低廉、資源豐富。Arduino開源平臺使用AVR系列控制器，價(jià)格低廉，容易獲得；源代碼開放，方便程序員利用開放代碼進(jìn)行程序開發(fā)；程序開發(fā)接口免費(fèi)下載，程序員可以按照自己的需求進(jìn)行修改。

(2)軟件開發(fā)環(huán)境簡單易學(xué)。對于沒有太多硬件編程基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，Arduino提供了簡單易懂的軟件開發(fā)環(huán)境。學(xué)生只要熟練掌握C語言和VC++6.0以上的編程環(huán)境，就能學(xué)會(huì)在該平臺開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行硬件開發(fā)。

(3)軟硬件開源，可擴(kuò)展性強(qiáng)。Arduino的PCB和SCH電路圖公開，開發(fā)人員可以根據(jù)基本構(gòu)架進(jìn)行修改、改進(jìn)和擴(kuò)展。同時(shí)，各種庫函數(shù)開源，開發(fā)人員可以通過C++對其進(jìn)行集成、派生、重載等二次開發(fā)。

(4)跨平臺性強(qiáng)，應(yīng)用豐富。Arduino軟件可直接運(yùn)行于Windows、iOS和Linux操作系統(tǒng)等，同時(shí)也支持其他程序，如flash、MAX、Processing、Matlab等。

2 教學(xué)實(shí)踐

“智能機(jī)器人”課程主要包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)。要真正掌握課程內(nèi)容，除理論之外，更重要的是要將理論知識運(yùn)用于實(shí)踐。筆者從教學(xué)原則、實(shí)驗(yàn)保障、教學(xué)內(nèi)容和課程開展4個(gè)方面闡述“智能機(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)的改革方案。

2.1 教學(xué)原則

(1)由淺入深，激發(fā)學(xué)生興趣。教師可針對計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)生的背景和專長進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)，由淺入深，從易到難，循序漸進(jìn)；用相對簡單且容易完成的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的興趣，樹立他們對硬件編程的信心，在內(nèi)驅(qū)力的驅(qū)使下，激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力。

(2)個(gè)性化指導(dǎo)，堅(jiān)持學(xué)生為主體。教學(xué)上以學(xué)生為中心，通過深入調(diào)研廣泛了解學(xué)生的想法和需求；了解當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)和最成熟的產(chǎn)品，在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)加以應(yīng)用；結(jié)合社會(huì)人才需求，確定有針對性的、符合人才培養(yǎng)需要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.2 教學(xué)保障

計(jì)算機(jī)學(xué)院對“智能機(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重視，在硬件方面，不僅提供教學(xué)場地、配置高性能計(jì)算機(jī)、完善軟硬件條件，還撥付專門經(jīng)費(fèi)用于“智能機(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)設(shè)備購買和場地模型制作，具體包括以下幾方面。

(1)購置教學(xué)機(jī)器人2套，用于教師備課和演示教具。韓國“Robotis機(jī)器人”套件價(jià)值5萬元。

(2) Arduino學(xué)習(xí)套件25套（50名學(xué)生，2人1組），作為實(shí)驗(yàn)工具。以每套300元計(jì)算，共計(jì)7 500元。

(3) Arduino智能小車套件17套（50名學(xué)生，3人1組），作為實(shí)驗(yàn)部分難度最大的綜合實(shí)驗(yàn)。以每套500元計(jì)算，共計(jì)8500元。

(4)其他工具：萬用表、螺絲刀套件、電烙鐵、導(dǎo)線等，共計(jì)2000元。

(5)場地模型一個(gè)（光源、迷宮、智能識別路線、機(jī)器人滅火等）。場地模型制作費(fèi)1000元。

(6)計(jì)算機(jī)：使用學(xué)校原有計(jì)算機(jī)（50臺）。

所有的器件合計(jì)約69 000元。每年用于購買正常耗損的傳感器、控制器、杜邦線、電池等元器件及其耗材的維護(hù)費(fèi)用，共計(jì)約2000元。

2.3 教學(xué)內(nèi)容

“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程開設(shè)于大學(xué)三年級春季學(xué)期。由于學(xué)生在進(jìn)入三年級前先學(xué)習(xí)了“人工智能原理”和“單片機(jī)原理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課，對人工智能知識有了一定的認(rèn)識和掌握，此時(shí)再進(jìn)行“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)，可以降低學(xué)生學(xué)習(xí)的門檻，加快理論知識與實(shí)踐結(jié)合的進(jìn)度。實(shí)踐課程分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)兩部分，共計(jì)16學(xué)時(shí)。

1)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)共設(shè)置5個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，共計(jì)10學(xué)時(shí)（5次課），實(shí)驗(yàn)2人一組，具體安排見表1。第1個(gè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在電腦上安裝Arduino的IDE，并掌握IDE所有菜單選項(xiàng)的功能和用途；了解和熟悉Arduino控制器各個(gè)端口的功能，在教師的指導(dǎo)下把控制器和電腦相連接并實(shí)現(xiàn)通訊和通訊監(jiān)視；最后要求學(xué)生學(xué)習(xí)使用面包板進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和配置。第2個(gè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生完成一個(gè)彩燈控制系統(tǒng)，雖然程序和過程簡單易懂，但是能使學(xué)生對Arduino的程序編寫、編譯和燒錄過程有直觀了解，激發(fā)動(dòng)手的興趣和積極性；之后的3次實(shí)驗(yàn)分別是光電傳感器、超聲距離傳感器和步進(jìn)電機(jī)控制方面的實(shí)驗(yàn)，目的是使學(xué)生熟悉這幾類典型傳感器的使用方法，為綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2)綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)共3個(gè)實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)，主要完成尋跡小車的組裝和功能實(shí)現(xiàn)。學(xué)生分為3人一組，具體內(nèi)容見表2。第1次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行小車機(jī)械部分組裝，完成步進(jìn)電機(jī)、控制器和傳感器之間的電路連接；第2次試驗(yàn)根據(jù)光電傳感器對黑、白線識別的反饋信息，編寫控制邏輯，控制小車左右步進(jìn)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)彎功能，達(dá)到小車跟隨黑線或者白線運(yùn)行的目的；最后1次實(shí)驗(yàn)根據(jù)超聲距離傳感器的反饋信號，控制小車左右步進(jìn)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。課后可增加附加實(shí)驗(yàn)，如用藍(lán)牙模塊或Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)端對小車運(yùn)行的遙控等。

2.4 課程開展

“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程屬于交叉學(xué)科，涉及的學(xué)科范圍較廣，需要采用多種適合的教學(xué)方法進(jìn)行授課。

(1)集中講授法。對開源硬件的基本理論知識，在實(shí)驗(yàn)之前采用課堂集中講授方式，同時(shí)增加師生互動(dòng)模式，讓學(xué)生參與教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。

(2)演示討論法。用一定量的視頻素材進(jìn)行課堂演示，同時(shí)將有關(guān)機(jī)器人技術(shù)的視頻素材及相關(guān)網(wǎng)址提供給學(xué)生，方便他們課余查閱資料和學(xué)習(xí)。

(3)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。設(shè)計(jì)由淺入深、從易到難、生動(dòng)有趣的一系列實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生劃分成2～3人／組，針對實(shí)驗(yàn)題目自主討論、交流和研究，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中激發(fā)興趣，樹立信心，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

(4)競賽指導(dǎo)法。鼓勵(lì)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”“華為杯”等有關(guān)的智能設(shè)計(jì)大賽，用自己編寫的程序賦予機(jī)器人以“生命”和“智能”，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)和實(shí)踐興趣，增強(qiáng)理論功底和實(shí)戰(zhàn)能力，發(fā)現(xiàn)別人的長處，了解自己的不足，對自己的知識和技術(shù)不斷加以完善。

3 教學(xué)成果

按照以上的教學(xué)內(nèi)容和方法，我們在2014年春季學(xué)期對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)順利實(shí)施了“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程的改革，效果顯著。對于學(xué)生而言，枯燥的學(xué)習(xí)過程變成了有意義的實(shí)踐活動(dòng)，因?yàn)橛肅語言設(shè)計(jì)一個(gè)簡單運(yùn)算并顯示在數(shù)碼管上，這要比顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上更具有吸引力。利用Arduino開源平臺，學(xué)生不僅可以實(shí)現(xiàn)有各種實(shí)驗(yàn)要求的智能操作，而且還可以參加開源項(xiàng)目的研發(fā)。

3.1 學(xué)生作品

學(xué)生實(shí)驗(yàn)采用的Arduino芯片為AVR Atmega644， 共有32個(gè)10接口，64K Flash，16MHz主頻，8個(gè)AD接口，2個(gè)串口，功能強(qiáng)大。實(shí)驗(yàn)的第1部分要求學(xué)生熟悉Arduino單片，掌握基本的傳感器操作；反射式光電傳感器實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生學(xué)會(huì)用傳感器反饋給芯片的電壓高低來判定黑線或白線；超聲波距離傳感器實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)距離傳感器電壓的高低測算物體間的實(shí)際距離；步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生了解步進(jìn)和脈沖的關(guān)系，通過編寫程序控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)的第2部分首先要求學(xué)生按照圖紙把小車進(jìn)行組裝，組裝效果如圖1所示。

然后，學(xué)生應(yīng)了解和熟悉單片機(jī)各個(gè)IO接口和AD接口的位置及功能，整理并記錄控制板(圖2(a))、光電傳感器(圖2(b))、超聲波距離傳感器(圖2(c))、舵機(jī)(圖2(d))的連接端口號。

最后，學(xué)生要在電腦上編寫對應(yīng)的尋跡和避障程序并燒錄進(jìn)單片機(jī)里，如圖3(a)所示。編寫程序的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)算法對3個(gè)前置紅外傳感器接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理判斷，執(zhí)行命令的循環(huán)過程。在循環(huán)體中，要編寫小車判斷前進(jìn)方向的邏輯以及調(diào)用相應(yīng)運(yùn)動(dòng)模式的命令，從而讓小車在自我調(diào)整的行進(jìn)方式下按既定路線運(yùn)行。在實(shí)際測試時(shí)，小車能跟隨單條黑線前進(jìn)，但是遇到類似十字路口（黑線交叉）時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法通過的問題，如圖3(b)的情況，需要修改程序的邏輯和代碼，才能解決這個(gè)問題。增加了超聲波距離傳感器功能之后，多個(gè)小車串行尋跡時(shí)能夠保持車距避免相撞，實(shí)現(xiàn)了類似避障功能，如圖3(c)所示。

除以上基本實(shí)驗(yàn)之外，我們還設(shè)計(jì)了擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容是在Arudino控制器上安裝藍(lán)牙芯片，如圖4(a)所示。學(xué)生可以在自己的手機(jī)上安裝自己編寫的APP進(jìn)行手機(jī)和藍(lán)牙芯片之間的通訊，如圖4(b)所示。小車接收手機(jī)發(fā)出的控制指令，作出相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)手機(jī)對小車的遠(yuǎn)程控制。在實(shí)驗(yàn)中可能遇到各種實(shí)際問題，如小車靈敏度過低、小車失控等，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和反復(fù)實(shí)踐，能夠逐步解決芯片處理限速等問題，如在算法中加入優(yōu)化函數(shù)以提高芯片處理信號的能力等。

3.2 教學(xué)評價(jià)

“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程的改革是一個(gè)不斷探索和創(chuàng)新的過程，需要學(xué)生與老師相互配合，共同推進(jìn)。教師通過課程教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力、邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，獲得知識和能力的提升。教學(xué)過程中，教師針對學(xué)生的進(jìn)步和成績及時(shí)給予表揚(yáng)和鼓勵(lì)，對學(xué)生提出的問題給予全方位、多角度的解答和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生知識與能力的全面發(fā)展。

學(xué)生對課程普遍給出很高的評價(jià)，“學(xué)評教”的評分在計(jì)算機(jī)學(xué)院開設(shè)的30多門實(shí)踐課中排名第二。學(xué)生普遍反映“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程讓他們第一次接觸了機(jī)器人實(shí)體的組裝和編程，使他們對AVR單片機(jī)這類開源硬件有了一定了解，為后續(xù)硬件開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過課程學(xué)習(xí)時(shí)的分組合作以及問題處置，提高了學(xué)生解決實(shí)際硬件問題的能力和溝通合作能力?；谠撜n程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有3名學(xué)生組隊(duì)參加了2014年7月在廈門大學(xué)舉行的第四屆“華為杯”全國大學(xué)生智能設(shè)計(jì)競賽，以“飛行器姿態(tài)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制”為題獲得本科組一等獎(jiǎng)。

4 結(jié)語

在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)“智能機(jī)器人”實(shí)踐課程，達(dá)到了讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手又動(dòng)口的實(shí)際效果，激發(fā)了學(xué)生踴躍參加相關(guān)競賽的積極性。這說明通過課程實(shí)踐能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，確立和鞏固學(xué)生在教學(xué)中的主體地位?！爸悄軝C(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)融合了多學(xué)科知識，對學(xué)生已有的多學(xué)科知識不斷給予更新和重組，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的溝通交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。課程教學(xué)的成果如下。

(1)采用開源硬件，建立了低成本、高效益的“智能機(jī)器人”實(shí)踐教學(xué)平臺，為“智能機(jī)器人”的理論教學(xué)提供了實(shí)驗(yàn)保障，也為創(chuàng)新型教學(xué)的進(jìn)一步開展提供了新載體。

(2)簡單易學(xué)的軟件開發(fā)環(huán)境和類C開發(fā)語言有效降低了開發(fā)硬件程序的難度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了學(xué)生開發(fā)智能機(jī)器人硬件的信心。

(3)在教學(xué)的實(shí)施過程中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為下一步開發(fā)“智能機(jī)器人”課程的教學(xué)資源和編寫教材奠定了基礎(chǔ)。

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