大學生數(shù)字素養(yǎng)（數(shù)字教材版）課件 第10、11章 未來探險家;科技變革先鋒

第十章：未來探險家數(shù)字技術(shù)前沿的旅程與創(chuàng)新思維章節(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞前沿科技技術(shù)應用元宇宙生成式AI科技倫理目錄010304最新數(shù)字趨勢探索拓展資源02適應技術(shù)變革的策略思考與練習場景引入陳思思的科技之旅在數(shù)字科技展會上，大學生陳思思發(fā)現(xiàn)周圍到處是新奇有趣的智能技術(shù)。他坐上了一輛無人駕駛的智能汽車，車輛的自主避障、路徑規(guī)劃等功能，讓他體會到了智能交通工具的巨大發(fā)展?jié)摿?。他也在展會上體驗了VR游戲，仿佛置身于另一個世界，體驗到了虛擬世界的神奇之處。他使用ChatGPT輔助書寫材料，這一切讓陳思思的生活變得豐富多彩，學習效率也得到了提高。?體驗過后，陳思思感受到數(shù)字化生活的便利和趣味，但同時發(fā)現(xiàn)自己對層出不窮新的數(shù)字技術(shù)不夠了解。他開始思考，現(xiàn)在的前沿技術(shù)究竟有哪些？如何利用這些技術(shù)做一些有意義的事情呢？01最新數(shù)字趨勢探索主題思想重要性明者因時而變，知者隨事而制了解世界科技的最新動態(tài)，把握住科技發(fā)展的大趨勢科技動態(tài)元宇宙元宇宙定義與起源010203整合虛擬與現(xiàn)實，形成虛擬宇宙，源于1992年的

《

SnowCrash》

，

2021年

Roblox上

市

引發(fā)關(guān)注。元宇宙發(fā)展與應用2021年元宇宙元年，Meta等大公司布局，涉及游戲、會議、教育、藝術(shù)、購物等領(lǐng)域，展現(xiàn)廣闊前景。元宇宙挑戰(zhàn)與前景面臨隱私保護和數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)，需平衡發(fā)展與風險，潛力巨大，將深度變革諸多行業(yè)，創(chuàng)造全新體驗。早期的生成式人工智能技術(shù)專家系統(tǒng)和基于規(guī)則的推理語言模型的出現(xiàn)早期的生成式AI技術(shù)在知識表示、推理和問題解決方面取得顯著成果20世紀90年代，基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的語言模型可以預測和生成新的文本。突破性進展與經(jīng)典模型深度學習時代的生成式模型01隨著深度學習的發(fā)展，生成對抗網(wǎng)絡、變分自編碼器等模型取得突破ChatGPT與Sora：人工智能新里程碑02OpenAI的

ChatGPT和

Sora標志著文本生成和視頻生成的重大進步生成式人工智能的應用0102ChatGPT的影響語言理解和復雜任務ChatGPT提高

了文

本生成

的生成式AI能夠理解上下文，完成復雜的對話任務，如代碼生成、文稿編輯等效率和質(zhì)量，改變了教育、內(nèi)容創(chuàng)作等領(lǐng)域的學習方式視頻創(chuàng)作與多媒體生成視頻生成技術(shù)Sora等模型的出現(xiàn)，使得根據(jù)文本生成圖像進步和視頻成為可能，助力視頻創(chuàng)作應用場景拓展生成式AI技術(shù)在醫(yī)療、教育等更多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，引發(fā)技術(shù)革命提示工程提示工程關(guān)鍵要素任務分解策略準確指令：明確目標、特定需求、遵循規(guī)則、提供背景，引導模型生成預期內(nèi)容將復雜任務拆解為子任務，分步解決，提高處理的準確性和質(zhì)量0102模型輸出驗證優(yōu)化提示示例要求解釋，分析推理過程，用戶反饋促進模型調(diào)整與優(yōu)化對比提問方式差異，細化關(guān)鍵詞，明確輸出格式，提升回答的針對性和質(zhì)量0304空間計算概念起源西蒙-格林沃爾德的定義2003年，西蒙提出空間計算概念，定義為人機交互新形式，處理真實世界與數(shù)字世界信息空間計算場景增強學習與模擬遠程協(xié)作新方式醫(yī)療專業(yè)人員能通過空間計算進行培訓和模擬，提升學習效果?？臻g計算技術(shù)可消除物理界限，提升遠程協(xié)作和虛擬會議的效率創(chuàng)新學習體驗學生可以使用空間計算進行科學實驗、歷史重現(xiàn)和技能培訓，增加學習趣味性和效果。腦機接口技術(shù)的起源與早期實驗早期的腦電圖記錄1924年，漢斯·貝格爾首次記錄到人腦電活動，開啟了相關(guān)研究。01腦機接口概念的提出1973年，雅克·維達爾提出“腦機接口”概念，描述了腦電信號與計算機交互的系統(tǒng)。02侵入式BCI的臨床應用2004年，馬特·內(nèi)格爾成功使用侵入式BCI控制機械臂，BCI技術(shù)進入臨床階段。03突破性進展侵入式腦機接口的進展馬斯克團隊成功進行人體植入手術(shù)，實現(xiàn)腦控設(shè)備，推動侵入式BCI發(fā)展非侵入式腦機接口的應用宣武醫(yī)院和清華大學團隊完成全球首例硬膜外電極BCI植入，實現(xiàn)腦控喝水安全性問題安全性問題的探討倫理問題的探討侵入式BCI的安全性尚不明確，可能存在腦機接口可能侵犯個人隱私，如情緒識別和情緒調(diào)節(jié)可能引發(fā)倫理爭議長期健康風險未來發(fā)展方向深化技術(shù)研發(fā)構(gòu)建倫理框架需要進一步提高BCI的信號分辨率和穩(wěn)定性，降低安全風險建立相應的倫理準則和法規(guī)，以指導腦機接口技術(shù)的健康發(fā)展量子技術(shù)的三大領(lǐng)域量子計算量子通信量子精密測量量子計算遵循量子力學規(guī)律，運算速度極快，能解決傳統(tǒng)計算機難以處理的復雜問題量子通信利用量子糾纏效應，提供安全、高效的通信方式，對抗監(jiān)聽量子精密測量利用量子原理提高測量精度，對科學研究至關(guān)重要量子計算的突破量子科學實驗衛(wèi)星01中國發(fā)射的“墨子號”衛(wèi)星標志著量子通信進入實際應用階段量子計算原型機02華翊量子研制的離子阱量子計算原型機，展示了量子計算的超強處理能力03

量子測量技術(shù)中國科學技術(shù)大學團隊構(gòu)建的光量子計算原型機，提升了量子精密測量的水平02適應技術(shù)變革的策略數(shù)字技術(shù)變革0102人工智能歷史里程碑從

1943年

的

神

經(jīng)

元

模

型

到2022年

的

ChatGPT，

不

斷

推動數(shù)字技術(shù)革新，實現(xiàn)機器模擬智能人工智能學科形成1956年達特茅斯會議提出AI概念，開啟研究歷程，涉及神經(jīng)網(wǎng)絡、機器學習等領(lǐng)域深度學習與應用突破20世紀80年代至今，深度學習技術(shù)進步，如1982年的霍普菲爾德網(wǎng)絡，2014年的生成對抗網(wǎng)絡，以及AlphaGo的勝利人工智能影響現(xiàn)代生活影響生活方式、學習方式，輔助工具提升效率，個性化推薦系統(tǒng)改變信息處理方式，推動社會結(jié)構(gòu)變革不同種類大語言模型概述與應用大語言模型概述LLM基于深度學習，通過超大規(guī)模文本數(shù)據(jù)學習語言模式、語法規(guī)則和上下文關(guān)系，用于理解和生成自然語言ChatGPT特性與應用OpenAI的ChatGPT使用Transformer架構(gòu)，擅長對話生成、多任務處理，廣泛應用于客服、教育、內(nèi)容創(chuàng)作等，展示AI在NLP領(lǐng)域的進步Bard優(yōu)勢與特性谷歌的Bard基于LaMDA，訓練數(shù)據(jù)更大，能提供更豐富文本、訪問實時信息和不斷更新，提升答案質(zhì)量和時效性不同種類大語言模型概述與應用01、文心一言技術(shù)亮點02、大模型發(fā)展與應用趨勢百度的文心一言注重中文適應性，理解中文語境，提供流暢交互體驗，采用先進算法強化理解與生成能力，強調(diào)用戶隱私保護。ChatGPT、Bard、文心一言等推動AI在NLP領(lǐng)域的進步，不斷優(yōu)化的模型將實現(xiàn)更自然的人機溝通，促進各領(lǐng)域創(chuàng)新與發(fā)展。03拓展資源拓展資源Copilot集

成

，

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：AI輔助功能Meta平

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：/quantum-computing04思考與練習思考與練習區(qū)塊鏈與元宇宙探析定義、關(guān)聯(lián)及未來展望，專業(yè)知識如何融入新興領(lǐng)域，挖掘職業(yè)機會腦機接口的進展與倫理發(fā)展前景與道德考量，探討處理策略，以確?？萍寂c道德并行量子計算與安全挑戰(zhàn)復雜密碼的潛在風險，分析科技進步帶來的安全問題，討論應對策略個人數(shù)據(jù)與隱私權(quán)平衡數(shù)據(jù)使用對隱私影響，人工智能的加劇作用，提出平衡隱私與數(shù)據(jù)使用的建議人工智能時代的就業(yè)轉(zhuǎn)型技術(shù)進步對就業(yè)模式的影響，職業(yè)發(fā)展新趨勢，探討教育和政策應對措施實操模擬AI繪畫步驟登錄COPILOT官網(wǎng)，輸入指定提示，如國畫風格的《雨巷》姑娘畫像，點擊生成，不滿意可多次生成并按需修改細節(jié)對比語言模型差異輸入同樣描述未來城市的提示，分別給ChatGPT和文心一言，觀察輸出差異，再規(guī)范輸入，對比調(diào)整后答案的異同及優(yōu)缺點Transformer模型部署確認硬件配置，選擇GPT2模型

，

下載必要文件，用Python編輯器編寫并修改測試程序，運行執(zhí)行文本生成任務，觀察輸出結(jié)果謝謝大學生數(shù)字素養(yǎng)教材編寫組第十一章：科技變革先鋒數(shù)字科創(chuàng)航道與數(shù)字教育風潮大學生數(shù)字素養(yǎng)教材編寫組章節(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞科技創(chuàng)新數(shù)字教育智能服務目錄010304各領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)新機遇拓展資源虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展02思考與練習場景引入張果果的智慧生活當張果果同學起床的時候，數(shù)字健康管家已經(jīng)在他的手機上提醒他昨天攝入鹽分過量，需要多喝水來保持身體健康。同時，數(shù)字健康管家還根據(jù)當天的天氣情況和氣溫為他提供了合適的著裝建議。今日，數(shù)字金融管家將會自動為張果果同學支付本學期學費，并根據(jù)張果果的需求和購物偏好，為他下單了近期的生活必需品。六點半門鈴響了，數(shù)字健康膳食管家已經(jīng)根據(jù)他的飲食偏好和營養(yǎng)需求，將準備好的早餐送到了門口。隨后，智能出行助手提醒張果果，今天有大風大雨，不適合騎行。01各領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)新機遇主題思想在當今科技飛速發(fā)展的時代，數(shù)字科技創(chuàng)新成為推動社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎時代發(fā)展探索創(chuàng)新的科技路徑，同時注重數(shù)字化教育的推動，利用數(shù)字科技改變世界，推動社會進步和人類發(fā)展科技探索AI助力醫(yī)學革命01

02

03醫(yī)療領(lǐng)域革命

AI在醫(yī)學影像分析

臨床決策支持AI提升醫(yī)療質(zhì)量與效率，實現(xiàn)個性化醫(yī)療，中國、美國等國視醫(yī)療為AI應用重點AI技術(shù)快速準確識別醫(yī)學影像，輔助腫瘤治療決策，如分析腫瘤特征制定手術(shù)與放療方案AI輔助醫(yī)生綜合分析臨床數(shù)據(jù)，提供決策支持，如安圖生物AI系統(tǒng)提升醫(yī)療服務質(zhì)量和效率AI助力醫(yī)學革命藥物研發(fā)與個性

AI加速藥物篩選和設(shè)計，如Berg

Health發(fā)現(xiàn)化治療新藥物靶點，Exscientia快速設(shè)計藥物分子AI監(jiān)測健康，預測疾病風險，提供個性化建議；機器人提升手術(shù)精度，優(yōu)化醫(yī)院物流與護理AI在健康管理與機器人應用AI技術(shù)促進可編程藥物研發(fā)，實現(xiàn)藥物遞送個性化；未來智能醫(yī)生提供實時健康建議與監(jiān)護AI編程藥物與未來醫(yī)療智能工業(yè)智能工業(yè)革命融合智能感知技術(shù)，提升制造效率，降低成本，推動第三次工業(yè)革命，核心為制造業(yè)數(shù)字化AI在工業(yè)應用AI提升生產(chǎn)效率，降低成本，加速工業(yè)化；預測性維護減少停機，增強設(shè)備可靠性；智慧工廠實時監(jiān)控，預知設(shè)備異常；AI優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，加速研發(fā)，降低成本風險AI為游戲開發(fā)帶來機遇AI與游戲開發(fā)AI提升游戲創(chuàng)新性與趣味性，NPC智能化，游戲環(huán)境自適應，降低開發(fā)門檻，但技術(shù)成熟度影響體驗AI在游戲中的應用案例《上古卷軸5》MOD利用ChatGPT等技術(shù)，NPC實現(xiàn)智能互動，AIEyes方案助力視障玩家體驗游戲，拓展游戲受眾AI在教育中的應用AI在教育中的應用AI工具如ChatGPT幫助學生個性化學習，提高效率，教師利用AI創(chuàng)新教學，如增強現(xiàn)實演示，培養(yǎng)科研興趣，確保課堂安全AI賦能教育教學數(shù)字教學助手的發(fā)展天津大學與科大訊飛合作研發(fā)數(shù)字教學助手，包括“數(shù)字老師”和“答疑大模型”，提供個性化輔導，幫助學生自測，形成定制化學習建議，推動教育智能化AI引領(lǐng)創(chuàng)意新潮數(shù)字技術(shù)新機遇AI在創(chuàng)意領(lǐng)域展現(xiàn)新潛力，如自動創(chuàng)作文、圖，引領(lǐng)創(chuàng)意潮流AI創(chuàng)意支持AI提供創(chuàng)意支持，智能剪輯、繪畫、語音軟件，使創(chuàng)作簡單高效用戶創(chuàng)意表達用戶利用AI進行創(chuàng)作，如AI繪畫、語音軟件，表達創(chuàng)意并分享AI輔助創(chuàng)作工具輔助創(chuàng)作工具，AI平臺、寫作生成工具、渲染平臺滿足特定需求AI伴侶應用如CharacterAI吸引用戶，未來將更自然、真實，深化人機交流AI為金融注入新活力數(shù)字技術(shù)在金融領(lǐng)域的應用AI技術(shù)提升金融服務效率，降低運營成本，為企業(yè)創(chuàng)造新商業(yè)模式，如智能投資顧問、客戶服務機器人，銀行積極探索大模型應用AI技術(shù)在金融專業(yè)服務的影響生成式AI和大語言模型興起，自動化行政任務、研究流程、報告生成等工作，釋放專業(yè)人員時間，提升工作效率，金融技術(shù)人員可利用AI完成輔助辦公任務AI重塑科研工作科研領(lǐng)域變革AI提升科研效率，洞悉數(shù)據(jù)規(guī)律，助力新理論預測ChatGPT文獻理解ChatGPT展現(xiàn)良好文獻理解能力，生成結(jié)論具可讀性，輔助科研人員深入理解論文ChatGPT科研輔助ChatGPT多維度輔助科研，語言潤色、編程助理、表格編輯、領(lǐng)域向?qū)В嵘蒲行逝c質(zhì)量02虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展技術(shù)影響教育變革VR和AR在教育中嶄露頭角，帶來沉浸式學習體驗，打破傳統(tǒng)教借助VR/AR，教育行業(yè)重塑知識傳遞方式，提升學生參與度，實現(xiàn)從理論到實踐的無縫對接0102學束縛，創(chuàng)新教學方法應用探索未來展望具體應用包括虛擬實驗室、模擬歷史場景等，提高教學效率，解決教育資源不均等問題數(shù)字化教學系統(tǒng)將融合多元技術(shù)，打造個性化學習路徑，培養(yǎng)適應未來需求的創(chuàng)新人才0304虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）解析?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)定義?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)通過頭戴顯示器等設(shè)備讓用戶沉浸于計算機生成的三維仿真環(huán)境中，實現(xiàn)互動體驗?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)成?

虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及模擬環(huán)境、感知、自然技能與傳感設(shè)備，如VR眼鏡、手柄，讓用戶以頭部轉(zhuǎn)動、手勢等方式與虛擬環(huán)境交互，體驗身臨其境?

增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）解析?

增強現(xiàn)實技術(shù)組成?

包括跟蹤注冊、顯示、虛擬物體生成及交互技術(shù)，共同作用實現(xiàn)虛擬信息與現(xiàn)實世界的融合，提供豐富交互體驗虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展?

構(gòu)建虛擬實驗室?

虛擬實驗臺構(gòu)建?

利用增強現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建沉浸式虛擬實驗臺，仿真操作，適用于危險實驗，保障安全，增進互動?

VR課程創(chuàng)新?

斯坦福大學首推VR課程，打破空間限制，學生全球同步上課，體驗博物館、實驗室、海底等多場景，沉浸式學習?

增強現(xiàn)實教育應用?

增強現(xiàn)實激發(fā)學生興趣，提升學習動力，通過互動探索加深理解，體驗現(xiàn)實難現(xiàn)之物，如觀察太陽系、光合作用，增強抽象概念理解虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展?

增強現(xiàn)實提升學習動力?

虛擬現(xiàn)實教育潛力?

虛擬現(xiàn)實雖未詳述，但潛力巨大，可創(chuàng)造沉浸式學習環(huán)境，讓學生如臨其境，有效輔助復雜主題教學，如歷史場景、生物結(jié)構(gòu)探索?

虛擬現(xiàn)實教育應用?

提高教育效率，實現(xiàn)內(nèi)容動態(tài)化、三維化，促進個性化、智能化教學，變革學習方式?

增強現(xiàn)實教育優(yōu)勢?

學生自然交互+內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化，老師可以自定義元宇宙教室，展示復雜概念，如空間幾何在線協(xié)作與遠程學習01

02在線協(xié)作數(shù)字化辦公平臺互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓遠程團隊無縫合作，提升效率，改變傳統(tǒng)工作模式，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵利用物聯(lián)網(wǎng)與AI技術(shù)構(gòu)建平臺，數(shù)字化辦公空間，優(yōu)化資源管理，增強協(xié)同，提升企業(yè)辦公效能在線協(xié)作在教育中的應用學生通過在線軟件共享文件、編輯文檔，利用釘釘、微信溝通，騰訊文檔管理課程任務，提升協(xié)作效率視頻會議軟件如企業(yè)微信、騰訊會議支持遠程教學，打破時空限制，促進師生靈活互動，增強教學文化在線協(xié)作軟件應用遠程學習工具遠程學習的興起與優(yōu)勢遠程學習變革互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動遠程學習，靈活獲取知識，成本降低，突破地域限制，資源合理配置，學生自主性增強虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)賦能在線教育，提供沉浸式學習體驗，增強互動與協(xié)作，革新遠程學習模式，提升教育質(zhì)量遠程學習的興起與優(yōu)勢01020304學習分析趨勢利用數(shù)據(jù)科學與統(tǒng)計分析，從學習行為中提取信息，指導教學與學習，個性化教育體驗數(shù)據(jù)驅(qū)動決策基于學習分析結(jié)果，優(yōu)化教學過程與學習效果，增強教師教學與學生學習，實證案例證明有效性虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展學習分析核心收集學習數(shù)據(jù)，分析行為模式，揭示學習進展與問題，制定有效教學策略數(shù)字化技術(shù)應用學校運用數(shù)字化技術(shù)收集學習行為、成績、在線活動等數(shù)據(jù)，分析后提供個性化教學支持虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展0102構(gòu)建多模態(tài)學習分析模型，助力智慧課堂，實現(xiàn)更精準的個性化教學和評估數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育模式將引領(lǐng)未來，實現(xiàn)教育個性化、高效化和科學化，助力教育現(xiàn)代化虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展虛擬實驗學習01數(shù)字化技術(shù)提供仿真實驗，如物理、醫(yī)藥模擬，安全可控，降低成本，增強學習體驗沉浸式技術(shù)應用02虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實創(chuàng)造高度交互性學習環(huán)境，加深學生對實際場景的理解和應用能力，如張果果在醫(yī)學模擬項目中的深入探索虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展?

實時反饋與個性化學習?

數(shù)字化項目實踐?

提供實時反饋評估，幫助學生調(diào)整策略，確保項目順利，增強參與度與興趣?

在線平臺應用?

學生隨時追蹤進度成績，個性化學習資源推薦，滿足學生多樣化的學習需求，提升效果與成就感虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實賦能教育發(fā)展?

教育技術(shù)趨勢?

虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實在教育中應用，提升學習系統(tǒng)數(shù)字化水平，實現(xiàn)沉浸式、個性化學習體驗?

系統(tǒng)設(shè)計目標?

明確功能定位，如在線課程、評估工具，打造用戶友好界面，確保教師和學生便捷使用?

內(nèi)容管理與更新?

構(gòu)建內(nèi)容管理系統(tǒng)，管理多元教學資源，