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智慧生活,魅力金山——金山区科技教师科技创新教育能力提升培训圆满收官

来源:暂无  作者:青少年活动中心  发表时间:2019-06-21 16:20  浏览次数:19 次 

为了进一步给科技教师的成长搭建平台、创造条件,2019618-19日,金山区青少年活动中心、上海市青少年科学研究院金山分院、金山区创客教育联盟开展了为期两天的“智慧生活,魅力金山—2019年金山区科技教师科技创新教育能力提升培训”。本次培训的目的是让老师掌握基于Python的人工智能编程基础及应用,内容包括语音识别、语义理解、物联网、图像识别、无人驾驶等前沿技术。

18日上午,陈嘉树老师首先讲述了目前人工智能发展的现状以及应用场景。例举了围棋AlphaGoPepper人形服务机器人、百度无人驾驶汽车等生动的案例,引起了各位老师的强烈兴趣。引入门后,陈老师介绍引领目前人工智能飞速发展的主要驱动力来自三个方面:算力、算法和数据。

所谓算力,就是支撑计算机运行的核心处理器,如著名的IntelNvidiaCPU/GPU处理器、ARM公司的MCU,不断进步的计算能力是支撑人工智能的硬件基础。

算法(软件)方面,目前主流的人工智能几乎都是使用模拟人脑的机制——神经网络方法。神经网络分为BP神经网络、感知器神经网络、前馈神经网络、卷积神经网络等。每一种神经网络都有其特定的能力,帮助人类解决各种问题。

最后就是数据。例如讯飞的语音识别、谷歌百度的搜索引擎等,单单有硬件和软件是不够的,必须有强大的数据作为后盾,让机器去学习这些数据,才能使机器变得越来越智能。

介绍完概论后,陈老师介绍了目前热门的人工智能编程语言——Python。本次的课程也主要围绕开源硬件树莓派和Python展开。虽然学习Python有一定的难度,但借助谷歌的图形化语言blockly,老师们可以把图形化代码转化成Python进行学习,因此很多老师都比较快的了解了这门有趣的编程语言。

完成了上午的编程突击培训后,下午老师们终于能够动手摆弄人工智能的硬件了。硬件由一块带有Linux系统的树莓派主板(大脑)、麦克风阵列(耳朵)、小音响(嘴巴)和摄像头(眼睛)构成,所有的硬件组装起来,就相当于一个完整的人脑。

首先是语音交互部分。陈老师介绍了当前中国的明星人工智能公司——科大讯飞提供的语音语义编程接口。通过探索、实践和试错,老师们逐渐掌握了文字转语音、语音转文字的程序设计。借助强大的语音云服务,一块小小的电路板瞬间成为了一个无所不知的机器小博士。对于今天金山的天气怎样“‘白日依山尽下一句是什么百科知识牛顿第一定律这样的问题,小机器人对答如流,不在话下。

随后,陈老师介绍了更多有趣的功能,如翻译机、在线点歌、智能家居等。有一位基础较为扎实的老师,在课堂上实现了语音控制家电的有趣程序。只需对小机器人说打开空调关闭空调,机器人就会发出类似遥控器的红外信号,控制教室里的空调。整个一下午,老师们DIY的小机器人被逗得不亦乐乎,流连忘返。第一天的课程在老师们的相互讨论和展示中结束了。

俗话说耳听为虚,眼见为实。在人工智能领域,语音交互只是其中一个分支,而计算机视觉其实充当了更为重要的角色。第二天的课程,主要是围绕视觉识别展开的。

Python中提供了很丰富的视觉处理工具包,如opencvPIL,更高级一点的有dlib机器学习库、甚至构建深度神经网络的Tensorflow。因此要想在短短一天内掌握那么多知识是非常困难的。因此本次集中培训,主要还是让老师对图像处理有个大致的了解,再动手实现几个经典的案例(如dlib人脸识别、通用动植物识别和基于无人驾驶的交通标志物识别)。老师们无需掌握底层的知识,只需先掌握现成软件的操作即可玩转基本的图像识别了。

比较有代表性的就是无人驾驶课程。区别于传统使用循迹传感器的智能小车,本次智能小车采用超声波传感器+摄像头识别道路。超声波传感器用来识别障碍物,摄像头主要识别前面道路的路况和交通标志物。例如识别交通标志物(如左转、右转、停止等几十种符号)。识别这些符号需要比较扎实的图像处理基础,作为初学者的老师未必玩得转,但借助图像打标工具和SDK接口,老师们也在较短时间内实现了交通标志物的识别和自定义物体的训练,甚至某些老师把训练的模型载入树莓派智能小车后,小车居然能根据眼前的交通标志物驱动轮子的转动和方向了!

 

   通过短短两天的程序,老师们都对人工智能有了一个基本的概念,而且都一致认为不同于传统的机器人和编程教育,人工智能教育对未来学生的发展会更有指导意义。相信老师们通过课后的练习和研究,经过头脑风暴,会有一些和人工智能教学有关的新的想法和点子,促进金山区的创新课堂更加妙趣横生!

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