人工智能与社会电子教案 第三章自然语言理解与机器翻译第4节教案

教案课程名称：人工智能与社会授课专业、班级：202X级XX专业开课院部：授课教师：XX授课时间：学年第2学期单元教案第3章：自然语言理解与机器翻译第4节：机器人的听力发育授课时数：2教学目标：一、知识目标1.学生能够认识机器人的听力发育。2.掌握机器人的听力发育的难点。二、能力目标1.能够认识机器人的听力发育。2.培养学生查找资料、整理信息的能力，以及对人工智能领域前沿动态的关注。三、情感目标1.激发学生对机器人的听力发育的兴趣和好奇心，培养探索未知的热情。2.培养学生对于科技进步改变生活的积极态度。教学重点和难点：一、教学重点机器人的听力发育的定义、涵盖领域及发展历程。二、教学难点机器人的听力发育的定义、涵盖领域及发展历程。课程思政教学内容：结合机器人的听力发育的发展历程，引导学生理解科技进步对于国家竞争力的重要性，培养学生的爱国情怀和民族自豪感。教学方法：讲授法：教师讲解机器人的听力发育的基本概念、发展历程。讨论法：组织学生讨论机器人的听力发育在日常生活中的应用，激发学生的思考。案例分析法：通过分析具体的机器人的听力发育应用案例，加深学生对机器人的听力发育的理解。教学内容：3.4.1机器人的听力现状卡内基梅隆大学的研究人员发现，听觉可以显著改善机器人的感知能力，机器人可以使用声音来区分物体，如金属螺丝刀、金属扳手等。听觉还可以帮助机器人确定是什么类型的动作发出声音，并帮助它们使用声音来预测新物体的物理特性。在其他领域的很多初步工作表明，声音可能有用，但不清楚声音在机器人学中起到多大作用。LerrelPinto和他的同事们发现，使用听觉的机器人在76%的时间里成功地将物体分类。他补充说，结果非常令人鼓舞，有可能证明在未来的机器人上配备装备，通过拍击识别他们想要验证的物体，这种方法是有用的。为了进行他们的研究，研究人员创建了一个大型数据集，同时记录了60个常见物体的视频和音频，如玩具积木块、手动工具、鞋子、苹果和网球——它们滑动或滚动在托盘上，并撞到托盘的两侧。此后，他们发布了此听觉数据集，记录分类了15000个交互数据，供其他研究人员使用。研究小组使用实验装置捕捉这些交互，这些装置叫做“倾斜机器人”——一个附着在Sawyer机器人手臂上的方形托盘。这是构建大型数据集的有效方法之一。他们可以在托盘中放置一个物体，让Sawyer花几个小时随机移动托盘，随着摄像机和麦克风记录每个动作，其倾斜程度各不相同，如图3-13所示。他们还收集了托盘以外的一些数据，使用Sawyer将物体推送到表面上。虽然这个数据集的大小是前所未有的，但其他研究人员也研究了智能代理如何从声音中收集信息。例如，机器人学助理教授OliverKroemer主导了利用声音传感来估算颗粒物质（如米饭或面食）的量的研究，通过摇动容器或估算这些材料从勺子中流出的流量。3.4.2机器人的未来听力如果能赋予机器人更好的听觉能力，那么它们的功能会更加强大。但是，让机器人拥有很好的听觉能力很难。要让机器人形成类似人类的听觉，需要研发出既复杂又深奥的算法来帮助它进行听觉学习，而在这项研究之前人工智能领域从未出现相关的算法。之所以存在这种情况，是因为外界环境中有许多因素会影响听觉的产生，从而导致同一个物体会发出不同的声音，导致机器人对物体的识别充满了不确定性。比如，用一根筷子去敲击一张木桌，不同敲击力度会产生不同的声音。再加上环境的细微噪声，会加大机器人通过声音识别物体的难度。其次，除了语音识别之外，人工智能领域的研究人员目前还未发现让机器人拥有听觉能力会创造更多的价值。技术困难加上应用前景未被开掘，让机器人拥有听觉识别能力一直都只是纸上谈兵。卡内基梅隆大学研究中算法的提出仿佛让机器人拥有了人类的听觉能力，尽管这项能力还远远比不上人的听力，但是如果未来科学家继续深入这方面的研究，那么人类距离打造一个仿人类机器人的目标将更近一步。而这个过程需要多久，只有时间能够给出答案。课后拓展练习：机器人多模态感知教学总结：本节课通过系统