人工智能導(dǎo)論-課件 第6章 人工智能讓工作更高效（下）

《人工智能導(dǎo)論》第六章人工智能讓工作更高效（下）目錄智慧農(nóng)業(yè)智能制造智慧教育智慧醫(yī)療智能體育010203040506智能安防1PARTONE智慧農(nóng)業(yè)智慧農(nóng)業(yè)

中國農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的逐漸過渡。智慧農(nóng)業(yè)按照工業(yè)發(fā)展理念，充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，以信息和知識為生產(chǎn)要素，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、智能裝備等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準(zhǔn)投入和工廠化生產(chǎn)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)害預(yù)警等職能管理，是農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展從數(shù)字化到網(wǎng)絡(luò)化再到智能化的高級階段，是繼傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)（1.0）、機(jī)械化農(nóng)業(yè)（2.0）、生物農(nóng)業(yè)（3.0）之后，中國農(nóng)業(yè)4.0的核心內(nèi)容。1、智慧農(nóng)業(yè)其中，施肥專家咨詢系統(tǒng)是根據(jù)實(shí)測的土壤理化參數(shù)或土壤肥力、地力參數(shù)以及地理分布，評估肥力水平，利用施肥量與各種農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)系，提高化肥投入與產(chǎn)出比，在非正常情況下指導(dǎo)補(bǔ)救措施的系統(tǒng)。栽培管理專家系統(tǒng)是根據(jù)各個農(nóng)作物的不同生育期、生理特點(diǎn)、不同的生態(tài)條件、作物品種、播種期、密度、灌水等進(jìn)行科學(xué)的農(nóng)事安排，指導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行科學(xué)生產(chǎn)和管理。1.1智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代初，包括施肥專家咨詢系統(tǒng)、栽培管理專家系統(tǒng)等。1、智慧農(nóng)業(yè)

我國農(nóng)業(yè)正向知識高度密集型的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，相繼出現(xiàn)了“有機(jī)農(nóng)業(yè)”“生態(tài)農(nóng)業(yè)”“持續(xù)農(nóng)業(yè)”“智慧農(nóng)業(yè)”等替代型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，智慧農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展指明了方向。我國“智慧農(nóng)業(yè)”技術(shù)的應(yīng)用較發(fā)達(dá)國家要落后20年以上，甚至有些地方還是一片空白。

近年來，信息技術(shù)飛速發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也得以重視。目前，我國北京、上海等地已開展智慧農(nóng)業(yè)的研究應(yīng)用，例如，在京郊小湯山智慧農(nóng)業(yè)基地，由北京師范大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究中心、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所熱紅外遙感實(shí)驗(yàn)室以及北京市農(nóng)林科學(xué)院聯(lián)合實(shí)施的大型定量遙感聯(lián)合試驗(yàn)和北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，根據(jù)國家973項(xiàng)目與智慧農(nóng)業(yè)示范項(xiàng)目的總體要求，在小麥病害的高光譜遙感檢測和預(yù)測預(yù)報試驗(yàn)等方面，取得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但目前我國關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)的研究應(yīng)用還處于起步階段。1.1智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1、智慧農(nóng)業(yè)基于機(jī)器視覺的農(nóng)業(yè)病蟲害自動監(jiān)測識別系統(tǒng)框架如圖6-1所示。自動監(jiān)測平臺可以進(jìn)行圖像信息獲取，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將病蟲害圖像數(shù)據(jù)上傳到病蟲害自動監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)或用戶手機(jī)。此外，病蟲害自動監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)通過氣象站進(jìn)行害蟲生長環(huán)境信息獲??；基于手機(jī)、PDA、計算機(jī)等進(jìn)行寄主植物生長狀態(tài)信息獲?。换跈C(jī)器視覺以及手機(jī)、計算機(jī)等進(jìn)行寄主植物田間管理信息的獲取。通過融合病蟲害種類與數(shù)量信息、發(fā)生程度以及寄主植物生長環(huán)境信息、生長狀態(tài)信息、田間管理信息等進(jìn)行農(nóng)業(yè)病蟲害的預(yù)測預(yù)報。主要應(yīng)用Matlab進(jìn)行害蟲圖像處理，并將害蟲識別算法編譯生成動態(tài)連接庫，然后在Visualstudio.Net平臺下進(jìn)行調(diào)用；在Visualstudio.Net平臺中支持向量機(jī)進(jìn)行害蟲種類識別，最終完成系統(tǒng)軟件的開發(fā)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展已離不開以人工智能為代表的信息技術(shù)的支持，人工智能技術(shù)貫穿于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程，以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)智慧化的動態(tài)管理，減輕農(nóng)業(yè)勞動強(qiáng)度，展示出巨大的應(yīng)用潛力。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用成效。下面以基于機(jī)器視覺的農(nóng)業(yè)病蟲害自動監(jiān)測識別系統(tǒng)為例，了解智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域業(yè)病蟲害圖像識別系統(tǒng)工作原理。1.2智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)原理1、智慧農(nóng)業(yè)1.2智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)原理圖6-1農(nóng)業(yè)病蟲害自動監(jiān)測識別系統(tǒng)框架據(jù)中國統(tǒng)計年鑒，2016年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)5.93萬億元，占GDP的8%，但由農(nóng)業(yè)病害等災(zāi)害造成的直接損失達(dá)0.503萬億元，占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的8.48%。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥使用也在急劇增加，農(nóng)藥殘留不僅會引發(fā)社會問題，還會加劇對環(huán)境的污染。因此，對農(nóng)作物進(jìn)行準(zhǔn)確的病害識別并推薦合適的防治措施，創(chuàng)造出能為植物看病的“醫(yī)生”，可以挽救農(nóng)作物的生命，減少農(nóng)藥使用量，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量。1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——病蟲害監(jiān)測識別系統(tǒng)人工智能監(jiān)測病蟲害主要指利用機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺等技術(shù)，采用特定的計算機(jī)算法和模型，對農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生的光譜或圖像信號進(jìn)行挖掘，獲得有效的數(shù)據(jù)特征，實(shí)現(xiàn)對病蟲害情況的實(shí)時識別和鑒定的過程。具體做法上，首先是要建立病蟲害的數(shù)據(jù)庫，其次需要機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像識別系統(tǒng)技術(shù)的配合，并且要確保農(nóng)民使用智能手機(jī)的普及率，這樣才可以使技術(shù)快速有效地傳達(dá)。1、智慧農(nóng)業(yè)當(dāng)前人工智能在圖像識別領(lǐng)域已非常成熟，將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)病蟲害檢測中難度不大。2018年12月舉行的人工智能挑戰(zhàn)賽發(fā)起了世界上首個農(nóng)作物病害檢測競賽，競賽提供給參賽選手近5萬張標(biāo)注圖片，檢測其中覆蓋10種植物的27種病害，吸引了來自世界各地的29個國家的近1200支團(tuán)隊(duì)參賽。如果能夠利用參賽選手的算法，開發(fā)出一個能實(shí)際運(yùn)用的產(chǎn)品，對于農(nóng)業(yè)發(fā)展來說，是一個非常有價值的事情。目前，深度學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于園藝技能。用戶可以在計算機(jī)中輸入患病作物葉子以及健康作物葉子的相關(guān)照片，通過深度學(xué)習(xí)算法計算機(jī)可以識別出現(xiàn)實(shí)中哪些作物是健康的。生物學(xué)家戴維·休斯（DavidHughes）和作物流行病學(xué)家馬塞爾·薩拉斯（MarcelSalathé）通過深度學(xué)習(xí)算法可以檢測出14種作物的26種疾病。他們將關(guān)于植物葉子的5萬多張照片導(dǎo)入計算機(jī)，并運(yùn)行相應(yīng)的深度學(xué)習(xí)算法。最終程序正確識別作物疾病的準(zhǔn)確率高達(dá)99.35%。但是實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)，是要在明亮的光線條件及合乎標(biāo)準(zhǔn)的背景下拍攝出植物的照片。若在互聯(lián)網(wǎng)上隨機(jī)選取植物葉子照片，其識別準(zhǔn)確率將降至30%至40%。1.3案例——病蟲害監(jiān)測識別系統(tǒng)1、智慧農(nóng)業(yè)休斯和薩拉斯希望將這種人工智能算法應(yīng)用于他們開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用PlantVillage。目前該手機(jī)應(yīng)用可以讓世界各地的農(nóng)民上傳患病作物照片，并有農(nóng)業(yè)專家對此做出相應(yīng)的診斷。休斯和薩拉斯將通過導(dǎo)入更多的患病作物照片，使這種人工智能算法更為聰明可靠。薩拉斯表示，我們從多個來源獲取了關(guān)于作物的大量圖片，其中也包含了照片是如何拍攝的、拍攝地點(diǎn)、年份等大量信息。這些照片能夠有效提升算法的精確度。算法的應(yīng)用不僅僅是對植物病蟲害的深度挖掘，對作物影響的因素還有很多。休斯指出，大部分妨礙作物生長的因素都是生理性的，譬如土壤養(yǎng)分中缺鈣元素或鎂元素，亦或是鈉含量過多或環(huán)境溫度過高。農(nóng)民卻往往認(rèn)為是細(xì)菌或真菌導(dǎo)致的作物疾病。對作物的誤診會導(dǎo)致農(nóng)民濫用農(nóng)藥和除草劑，對時間和金錢都是一種浪費(fèi)。而在未來，人工智能可以幫助農(nóng)民快速準(zhǔn)確查明問題所在。理想情況下，未來人類可以完全控制農(nóng)作物的生長。聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)計劃署認(rèn)為這種技術(shù)對于作物管理來說是“有用的工具”。聯(lián)合國糧農(nóng)組織植物病理學(xué)家法茲爾·杜桑瑟理（FazilDusunceli）指出，這種電子診斷方法是好的，最終的決策應(yīng)當(dāng)是與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合。1.3案例——病蟲害監(jiān)測識別系統(tǒng)1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——智慧農(nóng)業(yè)機(jī)器人

控制雜草是農(nóng)民的首要任務(wù)，因?yàn)槌輨┛顾幮宰兊迷絹碓诫y克服?，F(xiàn)今估計，有250種雜草已有除草劑的抗性。美國雜草科學(xué)協(xié)會估計不受控制雜草對玉米和大豆作物的影響使農(nóng)民每年損失430億美元。現(xiàn)在可以利用自動化設(shè)備和機(jī)器人來幫助農(nóng)民找到更有效的方法，保護(hù)農(nóng)作物免受雜草的侵害。智能鋤草機(jī)器人不但可以做到行間的鋤草，也可以做到兩株苗之間的鋤草。這種速度條件下的視覺處理以及整個液壓系統(tǒng)的執(zhí)行是最大的一個難點(diǎn)。在歐洲相對來說已經(jīng)用的比較多了，目前國內(nèi)我們已經(jīng)開始在黑龍江、北京示范應(yīng)用，但是還比較少。簡單來說，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是融合了傳感技術(shù)、自動控制、機(jī)器視覺等機(jī)器人和人工智能技術(shù)，使在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下作業(yè)的農(nóng)業(yè)裝備實(shí)現(xiàn)自動化、智能化。這其中的難點(diǎn)就是在自然環(huán)境下的信息獲取，包括作物信息、動植物生理生態(tài)感知傳感器件，農(nóng)業(yè)機(jī)器人與農(nóng)藝適應(yīng)性技術(shù)等。比如采摘蘋果跟摘草莓存在大小、顏色、損傷的巨大差異，并且在收獲季節(jié)可能需要24小時工作，所以農(nóng)業(yè)機(jī)器人能否達(dá)到要求是一個很大的挑戰(zhàn)。智能鋤草機(jī)器人1、1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——智慧農(nóng)業(yè)機(jī)器人BlueRiverTechnologies是一家位于美國加州的農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司。BlueRiver的農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人可以智能除草、灌溉、施肥和噴藥。智能機(jī)器人利用電腦圖像識別技術(shù)來獲取農(nóng)作物的生長狀況，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，分析和判斷出那些是雜草需要清除，哪里需要灌溉，哪里需要施肥，哪里需要打藥，并且能夠立即執(zhí)行。智能機(jī)器人圖6-2機(jī)器人See＆Spray正在作業(yè)因?yàn)槟軌蚋珳?zhǔn)地施肥和打藥，可以大大減少農(nóng)藥和化肥的使用，比傳統(tǒng)種植方式減少了90%的農(nóng)藥化肥使用。BlueRiverTechnology開發(fā)了一款機(jī)器人See＆Spray（見圖6-2），利用計算機(jī)視覺來監(jiān)控和精確噴灑棉花植物上的雜草。精確噴灑可以幫助防止除草劑的抗藥性，該公司宣稱其精確技術(shù)可正常噴灑80%農(nóng)作物化學(xué)品，并可將除草劑支出減少90％。1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——智慧農(nóng)業(yè)機(jī)器人當(dāng)前，許多公司正在開發(fā)和設(shè)計自動化機(jī)器人及程序，以處理基本的農(nóng)業(yè)任務(wù)，自動化系統(tǒng)設(shè)備以解決農(nóng)業(yè)勞動力短缺問題，例如，以比人更快的速度收獲農(nóng)作物。果蔬采摘機(jī)器人是通過雙目識別獲得精準(zhǔn)的信息，通過視覺算法判斷獲熟度和采摘點(diǎn)位。

果蔬采摘機(jī)器人2、圖6-3采摘機(jī)器人正在作業(yè)美國HarvestCROORobotics開發(fā)了一款具備16個獨(dú)立的采摘機(jī)器人（見圖6-3），幫助草莓農(nóng)場采收和包裝，可以在一天內(nèi)收成8英畝a土地。農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展初期，其技術(shù)具有復(fù)雜性和多樣性特點(diǎn)，關(guān)鍵技術(shù)仍有待突破，但發(fā)展迅速，將成為繼工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人之后的另一大熱點(diǎn)。未來依靠核心技術(shù)可以開發(fā)更多農(nóng)業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，與現(xiàn)有產(chǎn)品整合，形成系統(tǒng)性的農(nóng)業(yè)機(jī)器人化生產(chǎn)整體解決方案，從移栽、嫁接、噴濕、巡檢、采收、分選到運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都可以通過機(jī)器人去完成，這代表著農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用方向?！疽曨l】不會傷害西紅柿的采摘機(jī)器人“處女座”1號1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——農(nóng)業(yè)無人系統(tǒng)無人系統(tǒng)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)人工智能應(yīng)用的重要組成部分，農(nóng)業(yè)無人機(jī)、農(nóng)機(jī)自動駕駛在美國、日本等發(fā)達(dá)國家早已應(yīng)用在農(nóng)田植被數(shù)據(jù)監(jiān)測、農(nóng)田土壤分析及規(guī)劃、農(nóng)田噴灑方面的研究等多個方面。農(nóng)業(yè)無人機(jī)1、農(nóng)業(yè)無人機(jī)可以被用來噴灑農(nóng)藥，也可以結(jié)合人工智能和空中技術(shù)來監(jiān)測農(nóng)作物健康。無人機(jī)植保主要指搭載先進(jìn)的傳感器設(shè)備，根據(jù)地形、地貌配備專用藥劑對農(nóng)作物實(shí)施精準(zhǔn)、高效的噴藥作業(yè)，通過人、機(jī)、藥三維一體達(dá)到節(jié)水節(jié)藥的作用。自2008年第一架植保無人機(jī)在無錫面世以來，我國無人機(jī)行業(yè)如雨后春筍般發(fā)展，主要應(yīng)用在土壤濕度監(jiān)測、農(nóng)田噴灑、植被覆蓋度的監(jiān)測等方向。SkySquirrelTechnologies是一家提供葡萄園無人機(jī)技術(shù)的公司，幫助用戶圖6-4觀察葡萄藤葉的健康狀況提高農(nóng)作物產(chǎn)量并降低成本。用戶預(yù)先規(guī)劃妥無人機(jī)的路線，并將計算機(jī)視覺記錄用于圖像分析。一旦無人機(jī)完成其路線規(guī)劃，用戶可以利用USB裝置將無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，并將獲得的數(shù)據(jù)上傳到云端硬盤。1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——農(nóng)業(yè)無人系統(tǒng)SkySquirrel使用算法來整合和分析獲得的圖像和數(shù)據(jù)，以提供葡萄園，特別是葡萄藤葉健康狀況的詳細(xì)報告（見圖6-4）。由于葡萄葉常常是葡萄疾病的隱患（如霉菌和細(xì)菌），葉子的健康是整體健康狀態(tài)的良好指標(biāo)。該公司宣稱其技術(shù)可以在24分鐘內(nèi)掃描50英畝的土地，并提供95％的準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)分析。中國臺灣無人機(jī)企業(yè)經(jīng)緯航天（ALPAS）的智能型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)無人機(jī)系統(tǒng)，可以透過無人機(jī)載具推動高效植保，農(nóng)藥、肥料自動化噴灑等整合性系統(tǒng)服務(wù)，15分鐘內(nèi)即可完成水稻田的農(nóng)藥、肥料噴灑。經(jīng)緯智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)包含搭載人工智能和影像分析系統(tǒng)的無人機(jī)，使用高清攝像機(jī)進(jìn)行農(nóng)地植被勘探、品種辨識以及生長情形分析，建立3D影像模型，為客戶提供專業(yè)植保建議。農(nóng)機(jī)自動駕駛指的是利用導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)沿直線作業(yè)功能，主要利用角度傳感器獲取農(nóng)機(jī)偏移數(shù)據(jù)，利用攝像頭獲取周圍作物生長數(shù)據(jù)以及利用導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)時定位跟蹤獲取車輛信息數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂贫?，在對?shù)據(jù)進(jìn)行分析后，利用車載計算機(jī)顯示器實(shí)時顯示作業(yè)情況以及作業(yè)進(jìn)度。農(nóng)機(jī)自動駕駛的根本是農(nóng)機(jī)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，通過車輛導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的作業(yè)監(jiān)測、路徑規(guī)劃等操作。目前主要應(yīng)用于拖拉機(jī)、收割機(jī)、小麥機(jī)和青貯機(jī)等農(nóng)用機(jī)械上。農(nóng)機(jī)自動駕駛2、1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——農(nóng)業(yè)無人系統(tǒng)當(dāng)前階段的農(nóng)機(jī)自動駕駛技術(shù)指的是在作業(yè)過程中根據(jù)簡單按鈕操作，利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的自動化作業(yè)（見圖6-5），解決了以往農(nóng)機(jī)作業(yè)時完全依賴機(jī)手經(jīng)驗(yàn)以及熟練程度的問題。我國中聯(lián)重科北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)的作業(yè)直線精度達(dá)到2.5厘米，交接行精度達(dá)到±2.5厘米，中途停車起步無起步彎，倒車入線距離小于10米，行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)雙直線模式，滿足了對角線、之圖6-5農(nóng)機(jī)的自動化作業(yè)字形、回字形等多種作業(yè)模式需求，實(shí)際性能已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。在黑龍江墾區(qū)，有許多農(nóng)場都擁有世界頂尖的農(nóng)機(jī)設(shè)備，配備了北斗導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)等，這些技術(shù)集衛(wèi)星定位、自動導(dǎo)航、精量播種、變量施肥于一體，可以一次完成深松、淺翻、整地、播種、合墑、鎮(zhèn)壓六項(xiàng)作業(yè)，旱田耕作從種到收實(shí)現(xiàn)了百分百機(jī)械化。1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——農(nóng)業(yè)智能分析1農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)2適宜種植情況分析3農(nóng)作物和土壤監(jiān)測分析4天氣預(yù)測及評估分析1、智慧農(nóng)業(yè)1.3案例——牲畜精細(xì)化養(yǎng)殖當(dāng)前，牲畜疾病仍然難以做到有效防控。據(jù)調(diào)研顯示，約25％的奶牛會出現(xiàn)跛足，而奶牛跛足這一問題，有可能讓全球乳品業(yè)每年遭受超過110億美元的損失。在養(yǎng)殖過程中，即便經(jīng)驗(yàn)最豐富的飼養(yǎng)員也無法做到對每一頭奶牛的情況了如指掌。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，解決了這一尷尬問題。精細(xì)化養(yǎng)殖主要應(yīng)用于豬、牛、雞的飼養(yǎng)上，利用傳統(tǒng)的耳標(biāo)、可穿戴設(shè)備以及攝像頭等收集畜禽產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，通過對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用深度學(xué)習(xí)算法判斷畜禽產(chǎn)品健康狀況、喂養(yǎng)情況、位置信息以及發(fā)情期等，對其進(jìn)行精準(zhǔn)管理。我國在畜牧業(yè)方面也有了全新進(jìn)展，阿里云與四川特驅(qū)集團(tuán)、德康集團(tuán)達(dá)成合作，利用自家視頻圖像分析、面部識別、語音識別、物流算法等人工智能技術(shù)，為每一頭畜牧建立可供記錄、查詢以及分析的檔案。例如，母豬在生產(chǎn)時很可能難產(chǎn)，順產(chǎn)下來的豬崽也很有可能在環(huán)境及其他事故中死去。而阿里云的語音識別技術(shù)能夠捕捉幼崽在被擠壓時發(fā)出的叫聲，讓飼養(yǎng)員能夠第一時間發(fā)現(xiàn)問題。引入這一人工智能技術(shù)后，每頭母豬每年能夠多產(chǎn)下3只幼崽，且死亡淘汰率降低3%。【視頻】揭秘AI飼養(yǎng)的豬豬：吃好睡好溜達(dá)的好，還能精準(zhǔn)防疫病1231、智慧農(nóng)業(yè)1.3智慧農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展

以人工智能驅(qū)動的技術(shù)正不斷出現(xiàn)并解決農(nóng)業(yè)面臨的問題及挑戰(zhàn)，包括農(nóng)作物產(chǎn)量、土壤健康和除草劑抗藥性。同時，人工智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人將成為農(nóng)業(yè)的重要應(yīng)用。

但是，人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)比其他任何行業(yè)都要大?，F(xiàn)階段看到的一些人工智能成功應(yīng)用的例子大都發(fā)生在特定的地理環(huán)境中或者特定的種植養(yǎng)殖模式下。當(dāng)外界環(huán)境變換后，如何調(diào)整算法和模型是農(nóng)業(yè)人工智能公司所面臨的挑戰(zhàn)，這需要來自行業(yè)間以及農(nóng)學(xué)家之間更多的協(xié)作。

在技術(shù)上最大的挑戰(zhàn)之一就是農(nóng)業(yè)資料收集極為不易。我們知道，人工智能就是大數(shù)據(jù)的“下一步”，需要大量的數(shù)據(jù)來正確地訓(xùn)練算法。雖然地理、天氣等部分?jǐn)?shù)據(jù)相對完善，但關(guān)于作物本身的大部分?jǐn)?shù)據(jù)只能在每年的生長季節(jié)獲得一至二次，相較于其他領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)的數(shù)據(jù)積累顯然要花上更多時間；而且其數(shù)據(jù)源在使用、所有權(quán)方面的透明度與共享程度更低。1、智慧農(nóng)業(yè)1.3智慧農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展農(nóng)業(yè)是統(tǒng)計與量化應(yīng)用最困難的領(lǐng)域之一。即使在同一個地塊內(nèi)，從地的這一頭到另一頭的條件都不同的。直到收獲那天，結(jié)果都是不確定的。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生在自然界的相互作用的生物和生態(tài)系統(tǒng)中，受各種變化的影響。因此，了解如何管理農(nóng)業(yè)環(huán)境意味著要考慮數(shù)以千計的因素。在美國中西部地區(qū)使用的種子和肥料與澳大利亞或南非使用同樣的種子和肥料發(fā)生的情況幾乎無關(guān)。影響這種不同的因素通常包括單位作物的所需降雨量；土壤類型、土壤退化模式、日照時間、溫度等。因此，在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用人工智能的問題并不在于科學(xué)家缺乏設(shè)計算法和協(xié)議的能力；而在于環(huán)境差異性，這使得這些技術(shù)的測試，驗(yàn)證和成功推廣更加困難。但不管現(xiàn)實(shí)困難如何，無法忽視的一個現(xiàn)狀是：農(nóng)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個新的環(huán)境、新的秩序、新的世界。雖然人們可以繼續(xù)采用傳統(tǒng)方法從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是未來的農(nóng)業(yè)一定擁有更智能的使用大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器人的先進(jìn)生產(chǎn)方式。2PARTTWO智能制造2、智能制造智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。加快發(fā)展智能制造，是培育我國經(jīng)濟(jì)增長新動能的必經(jīng)之路，是搶占未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇，對于推動我國制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國具有重要戰(zhàn)略意義。2、智能制造2.1智能制造現(xiàn)狀中國智能制造行業(yè)發(fā)展歷程智能制造發(fā)展需要經(jīng)歷自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個階段。智能制造發(fā)展每一階段都對應(yīng)著其體系中某一核心環(huán)節(jié)的成熟。1中國智能制造行業(yè)所處階段自從德國提出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略之后，各國開始大力發(fā)展制造業(yè)，我國頒布的《智能制造2025》可以視為中國版本的“工業(yè)4.0”。但是就目前而言，我國制造業(yè)所處階段仍然較世界發(fā)達(dá)國家有一定的差距，仍處于“工業(yè)2.0”（電氣化）的后期階段,“工業(yè)3.0”（信息化）還有待進(jìn)一步普及，“工業(yè)4.0”（智能化）正在嘗試盡可能做一些示范，制造業(yè)的自動化和信息化正在逐步布局。22、智能制造2.1智能制造現(xiàn)狀中國智能制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。一是國家不斷完善發(fā)展智能制造的產(chǎn)業(yè)政策；二是智能制造產(chǎn)業(yè)體系已逐漸形成；中國智能制造行業(yè)市場規(guī)模。中國智能制造行業(yè)市場競爭我國智能制造各細(xì)分領(lǐng)域目前的競爭狀況（1）（2）（3）2、智能制造中國智能制造行業(yè)市場競爭分析細(xì)分領(lǐng)域主要企業(yè)競爭分析3D打印銀邦股份、機(jī)器人、大族激光等公司?，F(xiàn)階段，國內(nèi)與3D打印產(chǎn)業(yè)相關(guān)的上市公司中，其主營業(yè)務(wù)并不屬于3D打印產(chǎn)業(yè)。大多是借助已有或引入的技術(shù)來源，進(jìn)行項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化。競爭程度不完全，市場飽和程度較低。智能裝備國外企業(yè)有德國庫卡、瑞士ABB、日本發(fā)那科和安川等公司；國內(nèi)公司有新松機(jī)器人、深圳匯川技術(shù)、軟控股件和北京金自天正等公司。目前，國內(nèi)的智能制造設(shè)備主要分布在工業(yè)基礎(chǔ)發(fā)達(dá)的東北和長三角地區(qū)。以數(shù)控機(jī)床為核心的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)。主要分布在北京、遼寧、江蘇、山東、浙江、上海、云南和陜西等地區(qū)。國內(nèi)高端設(shè)備制造業(yè)已形成以環(huán)渤海、長三角地區(qū)為核心，東北和珠三角為兩翼，以四川和陜西為代表的西部地區(qū)為支撐，中部地區(qū)快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局，競爭較為激烈。工業(yè)軟件華天軟件、神州航天、用友網(wǎng)絡(luò)、東軟集團(tuán)、東華軟件、金蝶、和利時和寶信軟件等。從工業(yè)軟件幾個細(xì)分領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)分布來看，我國有近一半的行業(yè)領(lǐng)先者仍未上市或者掛牌新三板，企業(yè)規(guī)模也普遍偏小，研發(fā)能力仍有待提升，行業(yè)股權(quán)融資渠道發(fā)展緩慢，行業(yè)競爭力仍然較弱。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)飛思卡爾半導(dǎo)體、深圳遠(yuǎn)望谷中山達(dá)華智能、航天信息股份、美國ThingMagic、韓國ATID和日本歐姆龍株式會社等公司從國內(nèi)來看，整體企業(yè)數(shù)量較多，但以中小規(guī)模企業(yè)為主；民營企業(yè)站主體地位；飛思卡爾半導(dǎo)體（中國）有限公司是傳感器制造行業(yè)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)之一；而高端產(chǎn)品市場基本上被國外企業(yè)所占據(jù)。通信技術(shù)百度、華為、阿里、騰訊、聯(lián)想、Aadoop、MapReduce、中國電信、中國聯(lián)通、中國移動、華勝天成、八百客、地平線機(jī)器人和中星微電子等企業(yè)。目前，我國通信技術(shù)發(fā)展迅速，國內(nèi)以BAT和華為、聯(lián)想等公司為主的企業(yè)開始依托自身技術(shù)進(jìn)入這個領(lǐng)域，國內(nèi)市場競爭激烈，特別是在大數(shù)據(jù)和云計算行業(yè)整體發(fā)展較快。2、智能制造智能制造涉及智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)以及智能服務(wù)等多個方面及其優(yōu)化集成。中國工程院院刊院刊Engineering在線刊發(fā)TowardNew-generationIntelligentManufacturing文章，深度闡述了智能制造發(fā)展的三個基本范式、新一代智能制造的技術(shù)機(jī)理（人-信息-物理系統(tǒng)，HCPS）及系統(tǒng)組成。新一代智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是其信息系統(tǒng)增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，不僅具有強(qiáng)大的感知、計算分析與控制能力，更具有學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識的能力，如圖6-7所示。2.2智能制造的技術(shù)原理2、智能制造學(xué)習(xí)認(rèn)知（大腦）感知（視覺、聽覺、觸覺······）分析決策（大腦）分析決策（四肢、語言·····）專家知識與機(jī)器智能融合形成的自成長型知識庫（模型、方法、規(guī)則······）基于新一代人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)認(rèn)知系統(tǒng)（大數(shù)據(jù)智能、人機(jī)混合智能、群體智能······）智能信息交互（跨媒體智能）智能分析決策（方法/模型自調(diào)整、自完善······）智能控制（策略自調(diào)整、自完善·····）機(jī)器（人機(jī)接口、動力裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工作裝置、傳感裝置······）人Human信息系統(tǒng)Cybersystem物理系統(tǒng)Physicssystem新一代智能制造系統(tǒng)的基本機(jī)理從“人-物理系統(tǒng)”到新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”2、智能制造2、智能制造2.3智能制造的應(yīng)用案例“物理世界”（以制造業(yè)設(shè)備所代表）和“數(shù)字世界”（由人工智能、傳感器等技術(shù)代表）的碰撞催生了制造業(yè)的巨大的轉(zhuǎn)變。兩個世界的融合將為下一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的動能。以人工智能為代表的新技術(shù)正在對生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和供應(yīng)鏈體系等生產(chǎn)運(yùn)營過程產(chǎn)生巨大影響，制造業(yè)正在變得高效化、定制化、模塊化和自動化。人工智能技術(shù)正在不斷地被應(yīng)用到圖像識別、語音識別、智能機(jī)器人、智能駕駛/自動駕駛、故障診斷與預(yù)測性維護(hù)、質(zhì)量監(jiān)控等各個領(lǐng)域，覆蓋研發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制、故障診斷等多個方面。目前“人工智能+制造”的典型方向主要有智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)三類。2、智能制造智能產(chǎn)品智能服務(wù)智能生產(chǎn)1.智能產(chǎn)品研發(fā)2.智能硬件產(chǎn)品【視頻】蘋果眼鏡概念宣傳-AppleGlass1.預(yù)測性維護(hù)2.供應(yīng)鏈運(yùn)營1.優(yōu)化生產(chǎn)過程2.運(yùn)用智能裝備3.質(zhì)量檢測智能化【視頻】視覺系統(tǒng)應(yīng)用于瓶裝水生產(chǎn)線（一）（二）（三）2.3智能制造的應(yīng)用案例2、智能制造2.4智能制造的未來展望(一）制造環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步開發(fā)利用(三）人工智能與制作業(yè)深度融合所需的復(fù)合型人才有待進(jìn)一步培養(yǎng)(二）系統(tǒng)和整體解決方案有待進(jìn)一步細(xì)化優(yōu)化3PARTTHREE智慧教育情景導(dǎo)入【討論】：有的人認(rèn)為人工智能會使教育便捷化、多元化，有的人認(rèn)為人工智能產(chǎn)品的出現(xiàn)會大大減少學(xué)生的注意力。想一想智能教育的利與弊。

3智能教育教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》中明確提出了“智慧教育”概念，即智能時代的教育從教育理念、教育方式、教育內(nèi)容、教育目的等方面要有更大幅度的改革和轉(zhuǎn)變。智能教育重點(diǎn)要解決的是教育均衡問題、個性化教育問題。智能化：智能化是教育信息化的發(fā)展趨勢之一。我國教育行業(yè)累積的海量數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏著豐富的價值，在知識表示與推理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建算法模型，借助于高性能并行運(yùn)算可以釋放這種價值與能量。自動化：與人相比，人工智能更擅長記憶、基于規(guī)則的推理、邏輯運(yùn)算等程序化的工作，擅長處理目標(biāo)確定的事務(wù)。個性化：基于學(xué)習(xí)者的個人信息、認(rèn)知特征、學(xué)習(xí)記錄、位置信息、媒體社交信息等數(shù)據(jù)庫，人工智能程序可以自學(xué)習(xí)并構(gòu)建學(xué)習(xí)者模型，并從不斷擴(kuò)大更新的數(shù)據(jù)集中調(diào)整優(yōu)化模型參數(shù)。多元化：人工智能涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，未來的教學(xué)內(nèi)容需要適應(yīng)其發(fā)展需要。協(xié)同化：短期來看，人機(jī)協(xié)同發(fā)展是人工智能推動教育智能化發(fā)展的一種趨勢。3智能教育3.1智能教育的現(xiàn)狀近年，人工智能技術(shù)得到迅猛發(fā)展，同時也得到國家的高度重視。當(dāng)前，我國充分認(rèn)識到人工智能與教育融合發(fā)展，即“人工智能+教育”能夠極大的促進(jìn)教育公平和教育資源合理分配，因此，國家對基于人工智能的教育進(jìn)行了相關(guān)規(guī)劃布局，提出了一系列國家政策。作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力，人工智能催生了大批新產(chǎn)品、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)和新模式，也為教育現(xiàn)代化帶來更多可能性。以虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等為代表的新興技術(shù)引領(lǐng)了未來教育的新方向。整合了人工智能、區(qū)塊鏈以及數(shù)字孿生等新興技術(shù)的元宇宙為學(xué)習(xí)者提供了一個更加豐富多元的學(xué)習(xí)場景，必將深刻影響未來的中小學(xué)教育。3.2智能教育的技術(shù)原理——VR與AR1.VR虛擬課堂主要涉及兩大核心技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智能問答系統(tǒng)。(1)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)。(2)智能問答系統(tǒng)是一種基于大量語料數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)模型，使用相關(guān)編程語言實(shí)現(xiàn)的能與人進(jìn)行對話和解決問題的軟件系統(tǒng)。2.AR實(shí)訓(xùn)課堂涉及的核心技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，對現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)主要體現(xiàn)在虛擬影像和現(xiàn)實(shí)影像的融合方面。AR技術(shù)具有虛擬現(xiàn)實(shí)融合、實(shí)時交互、三維注冊三大特征。三維注冊是AR最為標(biāo)志性的特點(diǎn)，它是指計算機(jī)生成物與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的對應(yīng)。3智能教育3.3應(yīng)用案例——VR虛擬課堂智能化導(dǎo)學(xué)課堂采用VR和AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，實(shí)現(xiàn)模擬訓(xùn)練，打造趣味生動的沉浸式課堂，輔助學(xué)習(xí)者提升學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)能力。3智能教育3.3應(yīng)用案例——AR實(shí)訓(xùn)課堂AR實(shí)訓(xùn)課堂利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)條件，打造多元化實(shí)踐環(huán)境，提升學(xué)生實(shí)際操作能力，有效地理解和掌握所學(xué)知識。3智能教育3.3應(yīng)用案例——高校智慧校園管理3智能教育高校智慧校園是指以促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)融合、提高學(xué)與教的效果為目的，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新技術(shù)為核心技術(shù)，提供一種環(huán)境全面感知、智慧型、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)作型一體化的教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)3.4智能教育的未來展望人工智能技術(shù)的發(fā)展，將使得未來教育發(fā)生重大的結(jié)構(gòu)性變革，雖然具體變化形態(tài)是多樣的、無法預(yù)測，但以下五個發(fā)展方向則是確定的：（1）未來教育要關(guān)注人機(jī)結(jié)合的制度體系與思維體系（2）未來教育要關(guān)注核心素養(yǎng)導(dǎo)向的人才培養(yǎng)（3）未來教育要關(guān)注學(xué)生的靈魂和幸福（4）未來教育要關(guān)注個性化、多樣性和適應(yīng)性的學(xué)習(xí)（5）未來教育要關(guān)注人機(jī)協(xié)作的高效教學(xué)【討論】“智能機(jī)器人的出現(xiàn)可以替代老師授課這種傳統(tǒng)的教育方式”這種說法對嗎？為什么？3智能教育4PARTFOUR智慧醫(yī)療情景導(dǎo)入視頻：“看蘇州”智慧醫(yī)療系統(tǒng)上線討論：談一談5G智慧醫(yī)療將會給醫(yī)生和病患帶來什么樣的便利？

2智慧醫(yī)療智慧醫(yī)療，通過打造健康檔案區(qū)域醫(yī)療信息平臺，利用最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動，逐步實(shí)現(xiàn)智慧信息化。智慧醫(yī)療具有以下特點(diǎn)：（1）互聯(lián)、（2）協(xié)作、（3）預(yù)防、（4）普及、（5）創(chuàng)新、（6）可靠。2.1智慧醫(yī)療發(fā)展現(xiàn)狀（一）國外人工智能醫(yī)療發(fā)展從20世紀(jì)70年代起，國外開始出現(xiàn)了在醫(yī)療領(lǐng)域的人工智能探索嘗試。1972年，利茲大學(xué)研發(fā)的AAPHelp，到1974年，該診斷的準(zhǔn)確率已經(jīng)超過了很多資深醫(yī)生。20世紀(jì)90年代，CAD(ComputerAidedDiagnosis，計算機(jī)輔助診斷)系統(tǒng)問世，它是比較成熟的醫(yī)學(xué)圖像計算機(jī)輔助應(yīng)用系統(tǒng)，包括乳腺X射線CAD系統(tǒng)等。2016年2月，谷歌宣布成立DeepMindHealth部門，并與英國國家健康體系(NHS)合作2019年2月，美國頒發(fā)《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》更新版文件，2020年2月，歐盟發(fā)布《人工智能白皮書》。2智慧醫(yī)療2.1智慧醫(yī)療發(fā)展現(xiàn)狀（二）國內(nèi)人工智能醫(yī)療發(fā)展20世紀(jì)80年代初，我國開始進(jìn)行人工智能醫(yī)療領(lǐng)域的開發(fā)研究，雖然起步晚于發(fā)達(dá)國家，但發(fā)展迅猛。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國人工智能在醫(yī)療的更多細(xì)分領(lǐng)域都取得了長足的發(fā)展。2016年10月，百度發(fā)布百度醫(yī)療大腦，2018年11月，百度發(fā)布人工智能醫(yī)療品牌“百度靈醫(yī)”，2017年7月，阿里健康發(fā)布醫(yī)療A系“DoctorYo”，2018年9月，阿里健康和阿里云聯(lián)合宣布，阿里醫(yī)療人工智能系統(tǒng)“ET醫(yī)療大腦”2.0版本問世。2018年11月，由騰訊牽頭承擔(dān)的“數(shù)字診療裝備研發(fā)專項(xiàng)”啟動。2019年將AI+醫(yī)療的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到康養(yǎng)范疇，2020年進(jìn)一步提出未來的建設(shè)指南，期望在2023年在以醫(yī)療為代表的人工智能領(lǐng)域中建立一套初步的標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)范。2智慧醫(yī)療2.2智慧醫(yī)療技術(shù)原理智慧醫(yī)療由三部分組成，分別為智慧醫(yī)院系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)以及家庭健康系統(tǒng)。下面以智慧醫(yī)院系統(tǒng)為例，介紹其基本工作原理。智慧醫(yī)院系統(tǒng)，由數(shù)字醫(yī)院和提升應(yīng)用兩部分組成。數(shù)字醫(yī)院包括醫(yī)院信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)、醫(yī)生工作站四個部分。實(shí)現(xiàn)病人診療信息和行政管理信息的收集、存儲、處理、提取和數(shù)據(jù)交換。提升應(yīng)用包括遠(yuǎn)程圖像傳輸、大量數(shù)據(jù)計算處理等技術(shù)在數(shù)字醫(yī)院建設(shè)過程的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)水平的提升。比如：遠(yuǎn)程探視，避免探訪者與病患的直接接觸，杜絕疾病蔓延，縮短恢復(fù)進(jìn)程；遠(yuǎn)程會診，支持優(yōu)勢醫(yī)療資源共享和跨地域優(yōu)化配置；自動報警，對病患的生命體征數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，降低重癥護(hù)理成本；臨床決策系統(tǒng)，協(xié)助醫(yī)生分析詳盡的病歷，為制定準(zhǔn)確有效的治療方案提供基礎(chǔ)；智慧處方，分析患者過敏和用藥史，反映藥品產(chǎn)地批次等信息，有效記錄和分析處方變更等信息，為慢性病治療和保健提供參考。2智慧醫(yī)療2.3應(yīng)用案例——達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)是一種高級機(jī)器人平臺，其設(shè)計的理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)。美國食品藥品監(jiān)督管理局已經(jīng)批準(zhǔn)將達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)用于成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、頭頸外科以及心臟手術(shù)。

達(dá)芬奇機(jī)器人由三部分組成：外科醫(yī)生控制臺、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)。手術(shù)器械尖端與外科醫(yī)生的雙手同步運(yùn)動。當(dāng)然即便擁有這項(xiàng)技術(shù)，手術(shù)還是需要人工控制，也就是說手術(shù)過程的好壞依然取決于醫(yī)生手術(shù)的水平。并且達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人價值超過200萬美元，每年維修費(fèi)用高達(dá)17萬美元。同理，手術(shù)費(fèi)用也將極其昂貴，所以其他醫(yī)療機(jī)器人公司正在努力研究一種成本低的手術(shù)機(jī)器人。【視頻】人工手術(shù)機(jī)器人能完美縫合葡萄皮？2智慧醫(yī)療2.3應(yīng)用案例——騰訊覓影癌癥篩查

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，90％左右的醫(yī)療數(shù)據(jù)都來自于醫(yī)學(xué)影像，而且中國醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)還正以30％的增長率逐年增長。不過，影像科醫(yī)生的整體數(shù)量和工作效率似乎根本沒有辦法應(yīng)對這樣的增長趨勢，而影像科醫(yī)生也因此面臨著巨大的壓力。

騰訊覓影現(xiàn)在已經(jīng)可以對多種癌癥(如乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌、胃癌等)進(jìn)行早期篩查。從臨床上來看，騰訊覓影的敏感度已經(jīng)超過了85％，識別準(zhǔn)確率也達(dá)到90％。不僅如此，只需要幾秒鐘的時間，騰訊覓影就可以幫醫(yī)生“看”一張影像圖，在這一過程中，騰訊覓影不僅可以自動識別并定位疾病根源，還會提醒醫(yī)生對可疑影像圖進(jìn)行復(fù)審。2智慧醫(yī)療2.4智慧醫(yī)療的未來展望2智慧醫(yī)療

高效、高質(zhì)量和可負(fù)擔(dān)的智慧醫(yī)療不但可以有效提高醫(yī)療質(zhì)量，還可以有效阻止醫(yī)療費(fèi)用的攀升。智慧醫(yī)療使從業(yè)醫(yī)生能夠搜索、分析和引用大量科學(xué)證據(jù)來支持他們的診斷，同時還可以使醫(yī)生、醫(yī)療研究人員、藥物供應(yīng)商、保險公司等整個醫(yī)療生態(tài)圈的每一個群體受益。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，能夠幫助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)對人的智能化醫(yī)療和對物的智能化管理工作，支持醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)療信息、設(shè)備信息、藥品信息、人員信息、管理信息的數(shù)字化采集、處理、存儲、傳輸、共享等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建“電子醫(yī)療”服務(wù)體系，可以為醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域帶來四大便利：一是把現(xiàn)有的醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備無線化，進(jìn)而大大降低公眾醫(yī)療負(fù)擔(dān)；二是通過信息化手段實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療和自助醫(yī)療，有利于緩解醫(yī)療資源緊缺的壓力；三是信息在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域各參與主體之間共享互通，將有利于醫(yī)療信息充分共享；四是有利于我國醫(yī)療服務(wù)的現(xiàn)代化，有利于提升醫(yī)療服務(wù)水平。5PARTFIVE智能體育情景導(dǎo)入【視頻】魔方元體育場景實(shí)時數(shù)據(jù)【討論】談一談，未來人工智能在體育領(lǐng)域能帶來哪些應(yīng)用？

5、智能體育5.1智能體育的發(fā)展現(xiàn)狀智能體育是運(yùn)用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)植入，將設(shè)備器材數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、娛樂化（類似于電氣控制領(lǐng)域的模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)化），并且通過可以量化的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比，輔助體育賽事或者訓(xùn)練、健身等。人工智能的概念十分巨大，而現(xiàn)階段的技術(shù)水平只能支持其在特定的場景下進(jìn)行應(yīng)用。這種場景在體育產(chǎn)業(yè)內(nèi)包括運(yùn)用人工智能對體育賽事進(jìn)行分析和預(yù)測、幫助用戶進(jìn)行健康管理以及智能化生產(chǎn)體育用品等。【討論】你還知道哪些有關(guān)智能體育的應(yīng)用？你覺得智能體育的應(yīng)用前景如何？5.2智能體育的技術(shù)原理——視覺識別視覺識別的內(nèi)涵非常豐富，設(shè)計學(xué)科門類繁多，需要完成的圖像分類、圖像檢測、圖像分割等3類工作任務(wù)。1）圖像分類:在圖象處理階段,計算機(jī)對圖象信息進(jìn)行一系列的加工處理;2）圖像檢測:根據(jù)抽取的特征信息把反映三維客體的各個圖象基元,如輪廓、線條、紋理、邊緣、邊界、物體的各個面等從圖象中分離出來,并且建立起各個基元之間的拓樸學(xué)上的和幾何學(xué)上的關(guān)系—稱之基元的分割和關(guān)系的確定。3）圖像分割：是圖像處理與機(jī)器視覺的基本問題之一，其要點(diǎn)是:把圖像劃分成若干互不交迭區(qū)域的集合。5、智能體育5.3應(yīng)用案例——北京冬奧會與卡塔爾世界杯（一）北京冬奧會的黑科技2022年北京冬奧會期間人工智能及5G等技術(shù)在競技體育中得到廣泛應(yīng)用。例如在自由式滑雪、花樣滑冰等技巧性項(xiàng)目中，通過AI技術(shù)捕捉、記錄動作，可自動進(jìn)行基礎(chǔ)評分，并支持動作回放及分解。（二）卡塔爾世界杯AI裁判在卡塔爾世界杯卡揭幕戰(zhàn)卡塔爾對陣厄瓜多爾的比賽中，VAR視頻裁判通過3D技術(shù)顯示厄瓜多爾球員有一條腿已經(jīng)越位，導(dǎo)致世界杯的第一粒進(jìn)球被判無效，讓人們見識到AI“裁判”的威力。【視頻】卡塔爾世界杯-什么是VAR視頻判定助理【視頻】卡塔爾-日本球出界判定（三）應(yīng)用于乒乓球的AI訓(xùn)練系統(tǒng)（四）應(yīng)用于新聞報道的人工智能5、智能體育5.4智能體育的未來展望習(xí)近平總書記在十九大報告中提到：“要加快推進(jìn)體育強(qiáng)國建設(shè)。”在建立我國體育強(qiáng)國地位的征程中，人工智能作為互聯(lián)網(wǎng)時代最前沿的革新技術(shù)，已經(jīng)成為推動我國各項(xiàng)體育事業(yè)發(fā)展的重要力量。人工智能應(yīng)用于體育的核心價值在于以人工智能為技術(shù)支持，主動對接競技體育、大眾健身、體育產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展需要，構(gòu)建以人民為中心的智慧體育服務(wù)體系，為“體育強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)有力的支持。（一）人工智能提高競技體育專業(yè)化水平和競技能力（二）人工智能推進(jìn)“全民健身”與“全民健康”的深度融合（三）人工智能推動體育產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級【視頻】LikingFit24H智能健身房正式進(jìn)入2.0時代！【視頻】智能健身鏡5、智能體育6PARTSIX智能安防情景導(dǎo)入【視頻】強(qiáng)！中國是全球最安全的國家之一！老外分析的太到位了！【討論】當(dāng)我們提到安防時，我們在說什么？家庭、園區(qū)、社會不同層面的安全與危險預(yù)防。

6、智能安防隨著高清視頻、人工智能、云計算和大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，安防系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)的被動防御升級成為主動判斷和預(yù)警的智能防御系統(tǒng)。安防行業(yè)也從單一的安全領(lǐng)域向多元化行業(yè)應(yīng)用方向發(fā)展，旨在提升生產(chǎn)效率、提高生活智能化程度，為更多的行業(yè)和人群提供可視化、智能化解決方案。隨著智慧城市、智能建筑、智慧交通等智能化產(chǎn)業(yè)的帶動，智能安防也將保持高速增長。2020年中國安防行業(yè)總產(chǎn)值為8510億元，按照智能安防滲透率6%測算，2020年我國智能安防市場規(guī)模約為511億元，2013-2020年市場規(guī)模復(fù)合增長率達(dá)26%。預(yù)計至2026年，市場規(guī)模有望達(dá)2045億元。6、智能安防6.1智能軍事的發(fā)展現(xiàn)狀隨著智能化的發(fā)展，智能安防越來越受消費(fèi)者們青睞。智能安防系統(tǒng)包括了門禁系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在新興技術(shù)迭代更新的推動下，智慧化成為安防行業(yè)發(fā)展的主流形式，平安城市、智慧城市、智能交通等一系列重大項(xiàng)目的推進(jìn)也有力促進(jìn)了安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。盡管受到疫情的影響，智能化的潮流仍持續(xù)影響安防行業(yè)并助力行業(yè)維持正增長。2020

年中國智能安防軟硬件的市場規(guī)模達(dá)453億元，市場規(guī)模增長速度達(dá)到13.3%，預(yù)計2025年市場規(guī)模將增至913億元?？偟膩碚f，在智能安防系統(tǒng)的三大細(xì)分市場上，視頻監(jiān)控市場份額相對較大。隨著智能化的發(fā)展，未來智能安防行業(yè)格局或?qū)l(fā)生變化。6、智能安防6.2智能安防的技術(shù)原理智能安防應(yīng)用的領(lǐng)域很多，下面以家庭智能安防系統(tǒng)為例，介紹其背后的人工智能原理。當(dāng)主人外出時，可通過智能控制主機(jī)操作開啟防盜系統(tǒng)（布防）再鎖門離開（也可通過隨身攜帶的無線遙控器進(jìn)行布防）。主人回家時，只需在智能控制主機(jī)上輸入密碼解除防盜系統(tǒng)（撤防），則室內(nèi)的紅外線探測器、門磁開關(guān)就會停止工作，以避免主人在家時發(fā)生誤報（也可通過隨身攜帶的無線遙控器進(jìn)行撤防）。睡眠時主人也可對指定的區(qū)域進(jìn)行布防。如果外出時忘了撤/布防，可通過智能終端進(jìn)行遠(yuǎn)程撤/布防操作。住戶開啟智能安防系統(tǒng)后，當(dāng)有人非法進(jìn)入室內(nèi)時，安裝在門或窗上的紅外線探測器會自動探測到入侵信號，并且立即發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)將自動啟動聲光報警系統(tǒng)，并將信號經(jīng)智能安防控制主機(jī)傳到監(jiān)控管理中心的監(jiān)控系統(tǒng)。計算機(jī)監(jiān)控屏幕上的住戶地圖相應(yīng)位置會出現(xiàn)報警提示，并顯示哪一幢樓里的哪一個房間里發(fā)生的是哪一種類型的報警，并通知相應(yīng)的安保人員趕赴現(xiàn)場。住戶在家時也可以進(jìn)行布防，尤其是夜晚睡覺時，系統(tǒng)也能保證安全。同時可按動隨身攜帶的無線緊急求助按鈕，向監(jiān)控中心發(fā)出火災(zāi)、盜警、醫(yī)療等求救信號。緊急求助按鈕和燃?xì)庑孤┨綔y器的報警不受密碼控制，24小時處于戒備狀態(tài)。當(dāng)然，智能安防控制主機(jī)還可有多個計算機(jī)擴(kuò)展接口，住戶可以直接連上計算機(jī)并通過信息傳輸網(wǎng)絡(luò)直接上網(wǎng)；如果沒有WiFi網(wǎng)絡(luò)，通過GSM移動電話網(wǎng)絡(luò)也可以傳送到預(yù)先設(shè)定的設(shè)備上。6、智能安防6.3智能安防的應(yīng)用案例

智能安防的應(yīng)用框架如圖6-11所示，主要由智能前端、云、數(shù)據(jù)處理分析平臺、垂直行業(yè)應(yīng)用等部分組成。當(dāng)前，人工智能已經(jīng)滲透到安防行業(yè)的前端硬件、數(shù)據(jù)分析處理并與各核心場景緊密結(jié)合，推動安防行業(yè)的應(yīng)用廣度和深度不斷拓寬。圖6-11智能安防應(yīng)用框架6、智能安防6.3智能安防的應(yīng)用案例（一）智能前端硬件圖6-8智能攝像機(jī)結(jié)構(gòu)1.計算機(jī)視覺6、智能安防6.3智能安防的應(yīng)用案例（二）智能分析技術(shù)人工智能安防主要涉及算法算法名稱主要內(nèi)容CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別技術(shù)的基礎(chǔ)，模仿人腦對數(shù)據(jù)抽象化表達(dá)，被各領(lǐng)域大量應(yīng)用DSP算法主要進(jìn)行數(shù)字信號處理，是數(shù)字時代大部分產(chǎn)品正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，典型的有FPGA算法。安全哈希算法網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，防止中間人攻擊或網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊。RSA算法公開密匙密碼體制，確保信息加密和網(wǎng)咯安全，視頻會議的基礎(chǔ)。四叉樹算法H.264和H.265視頻編輯標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，特定碼率對高畫質(zhì)數(shù)字圖像傳送6、智能安防6.3智能安防的應(yīng)用案例（二）智能分析技術(shù)（1）視頻結(jié)構(gòu)化（2）生物識別技術(shù)（3）物體識別系統(tǒng)生物識別技術(shù)優(yōu)劣比較指紋識別虹膜識別人臉識別優(yōu)勢出入口控制最為成熟的識別方式；識別速度快，使用方便且唯一性好；指紋采集設(shè)備可以小型化，成本低。最可靠的生物識別技術(shù)，人與人之間區(qū)別率100%；及其固定的生物特征，變化少；用戶與設(shè)備間無物理接觸。識別特征明顯，便于觀察；非接觸式采集，沒有侵犯性；技術(shù)突破后可應(yīng)用領(lǐng)域和設(shè)備較為廣泛。劣勢指紋特征少難成像；捕捉指紋過程誤差無法避免。識別條件較為苛刻，需要較好的光源；圖像獲取設(shè)備體積較難縮小；識別成本高。誤差率有待提升；容易引發(fā)隱私泄露的恐慌；遮擋、面部外觀變化、光纖等因素影響明顯。1.計算機(jī)視覺6、智能安防大數(shù)據(jù)技術(shù)為人工智能提供強(qiáng)大的分布式計算能力和知識庫管理能力，是人工智能分析預(yù)測、自主完善的重要支撐。該技術(shù)包含三大部分：海量數(shù)據(jù)管理、大規(guī)模分布式計算和數(shù)據(jù)挖掘。海量數(shù)據(jù)管理被用于采集、存儲人工智能應(yīng)用所涉及的全方位數(shù)據(jù)資源，并基于時間軸進(jìn)行數(shù)據(jù)累積，以便能在時間維度上體現(xiàn)真實(shí)事物的規(guī)律。同時，人工智能應(yīng)用長期積累的龐大知識庫，也需要依賴該系統(tǒng)進(jìn)行管理和訪問。例如，海康威視研究院開發(fā)的?？荡髷?shù)據(jù)平臺已能支撐千億級規(guī)模的車輛通行記錄存儲管理和應(yīng)用。大規(guī)模分布式計算使得人工智能具備強(qiáng)大的計算能力，能同時分析海量的數(shù)據(jù)，開展特征匹配和模型仿真，并為眾多用戶提供個性化服務(wù)。數(shù)據(jù)挖掘則是人工智能發(fā)揮真正價值的核心，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動開展多種分析計算，探究數(shù)據(jù)資源中的規(guī)律和異常點(diǎn)，輔助用戶更快、更準(zhǔn)地找到有效的資源，進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測和評估。2.大數(shù)據(jù)技術(shù)6.3