iii人工智能时代已经到来！作为推动时代前行的核心动力，人工智能对世界经济、人类生活和社会进步产生着极其深刻的影响。人类的生活方式、学习方式和思维方式都产生了结构性的重组。在这样的时代背景下，认识人工智能、学习人工智能已成了每个人的必修课。作为教育工作者，我们在清醒地认识到社会生活出现了巨大变化的同时，不禁要认真思考：我们怎样为适应未来而变？我们需要为未来设计怎样的教育？为了积极响应国家战略、加快构建义务教育阶段人工智能领域的人才培养体系和科技创新体系、推进人工智能与教育的相互赋能和深度融合等，我们组织力量，开发并打造了此套义务教育阶段人工智能普及课程。此系列包括：> 人工智能第一卷：小学中段（三年级和四年级适用）> 人工智能第二卷：小学高段（五年级和六年级适用）> 人工智能第三卷：中学初中（中一至中三适用）
iv小学阶段的人工智能课程重在引导学生通过体验生活中的人工智能，感悟人工智能对学习与生活的影响，培养学生的学习兴趣，激发他们的探究热情。初中阶段则重在引导学生在亲身参与、探索创造中感受人工智能技术的魅力，在体验中理解人工智能的基本原理，进而思考如何利用人工智能解决实际问题，同时结合人工智能伦理教育，在情感、态度、价值观上对学生进行正确的引导。基于这样的理念，此套教材摆脱了概念堆积、理论先行的传统样貌，从生活情境出发，结合实际应用，以深入浅出的语言将人工智能的基础原理、历史沿革、前景发展等方面进行准确、权威的描述；将最新的人工智能研究成果纳入，丰富案例内容，以提高教材的时代性；结合项目式学习方法，让学生通过实践理解人工智能中相对复杂的概念，培养人工智能思维，提高人工智能素养。每卷教材备有活动手册，将教材中的探究思考问题拓展为活动项目，进一步锻炼学生的批判性思维和综合实践能力。此外，此套教材还备有数码资源包，包含教材中所涉及的编程项目和完整的程序模块，便于学生使用。期望此套教材的出版，能够迈出为未来改变的第一步，能对青少年人工智能普及教育课程的建设与开展起到积极的推动作用。恳请广大师生在使用后，对此套教材提出批评和意见，以便我们今后进一步完善，达到更好的教育效果。
给学生的话亲爱的同学：你好！欢迎来到“人工智能”的世界。在“AI 名人传”中，你将认识国内外人工智能研究的先驱。在“AI 漫画馆”中，你将跟随人工智能机器人小智和小明一家人一起感受生活中无处不在的人工智能，探索人工智能的奥秘，体验人工智能的魅力。在“AI 知识库”中，你将理解什么是“人工智能”，以及人工智能对我们日常生活的改变。在“AI 应用汇”中，你将了解智能家居、物体识别、机器学习等在日常生活中的场景应用。最后，还要告诉你一个小窍门：在学习新知识的同时，一定要开动你的脑筋积极思考哦！认真思考书中提出的问题，发挥你的想象力与创造力，也许你能发现更多关于人工智能的奥秘。你可以在活动手册中有更多的活动实践，也可以记录你的独特想法。记得跟你的爸爸妈妈或小伙伴们分享哦！好了，现在就让我们一起进入“人工智能”的世界吧！编者2023 年 3 月v
AI 名人传：中国人工智能研究的开拓先驱 —吴文俊............................1第一章 图像识别用途多.............................................2第一课 智能识物品...........................................................3第二课 智能穿搭助手......................................................11第三课 智能认脸锁..........................................................19第四课 智能阅读助手....................................................29本章小结................................................................................36第二章 机器学习显神通...........................................37第一课 智能识花 .............................................................38第二课 智能辨手势.........................................................47第三课 智能客服机器人...............................................55第四课 智能垃圾分类.....................................................61第五课 多才多艺的智能机器人..................................71本章小结................................................................................78vii目 录
遇到不会读的生字时，拿出手机扫一扫，我们就能知道这个字的读音；坐火车过安检时，面对着摄像头几秒钟，机器便可以识别出我们的身份信息……这样的场景，你熟悉吗？以上的场景都运用了图像识别技术。近年来，随着人工智能技术的飞速发展，图像识别技术经历了文字识别、数字图像处理与识别、物体识别三个阶段。在本章中，我们将通过图形化编程的具体项目，了解图像识别在生活中的应用以及这些应用的基本工作原理。让我们一起揭开图像识别的神秘面纱吧！图像识别智能识物品物体识别智能阅读助手文字识别智能认脸锁人脸识别智能穿搭助手虚拟试衣第一章 图像识别用途多2
1324咦，这是什么东西？哈哈！原来是这是皮球。 皮球。智能识物品第一课小智是如何识别出皮球的呢？
物体识别是人工智能的一种常见应用。在电商、服装、汽车、移动互联网、新零售等行业都有广泛的应用。物体识别的起源是什么？它的原理又是怎样的呢？物体识别的第一阶段 —— 先验知识库法 20 世纪 70 年代，科学家们从人类识别物体的方法中获得启发：人类能够识别出香蕉，是因为在生活中已经知道了香蕉是黄色的、有点弯、需要剥了皮再吃等特征，我们将这种先于经验的知识称为先验知识。如果给机器建立一个先验知识库，让机器将看到的图像与先验知识库中的先验知识匹配，就可以让机器识别、理解它所看到的东西。这就是所谓的先验知识库法。香蕉是要剥了皮再吃的。颜色：黄色形状：有点弯物体识别的三个阶段4
物体识别的第二阶段——局部特征查找到了 20 世纪 90 年代，图像处理技术实现了飞速发展。人们通过对局部特征的识别来解析事物，给事物建立一个局部特征数据库。机器可通过查找数据库来实现准确匹配。物体识别的第三阶段——基于机器学习的物体识别进入 21 世纪，随着数码相机的普及和互联网的兴起，海量的数据被记录了下来，物体识别技术得到了长足发展。机器能够对海量的数据进行学习，通过分类和定位、目标检测、语义分割和实例分割归纳出物体的特征，然后对物体进行精确识别。分类和定位语义分割目标检测实例分割用不同的颜色将相同种类的物体区分开来。将相同种类的物体涂上相同的颜色。将相同的物体用虚线圈在一起。 将每个物体分别圈起来并标号。
商品分类与物体识别电商产品种类繁多，其中衣服品种的分类就复杂多样：按性别分类有男装、女装；按季节分类有春、夏、秋、冬四季的服装；按年龄分类有童装、青少年装、中年装、老年装……一件衣服还可能同时有好几个标签，因此单凭人眼来分类是十分吃力的。物体识别技术将衣服按款式、厚薄等条件进行分类，对同类衣服用标签进行标注，从而提升了工作效率。此外，在超市等购物场所，物体识别技术可用于识别商品的包装，进而判断出其属性。比如，当顾客将一件商品取走后未放回原位，商品的放置顺序就会被打乱，该技术可通过语音系统提醒店员调整对应商品的位置。一旦缺货时，该技术也会自动提醒后台增补货物。商品分类物体识别技术在商品分类中的应用，给人类带来了哪些便利？1 . 对同类衣服用标签进行标注，提升店员工作效率。2.3.填一填6
无人驾驶与物体识别无人驾驶技术利用前置摄像头识别车辆周围的物体，并判断它们的运动方向，从而对车身进行快速调整。这一过程就运用了物体识别技术。无人驾驶中的物体识别主要包括两方面：一是识别车辆周围的标志物信息（如红绿灯、限速牌、行道线等），二是识别道路上的行人和车辆信息。这些信息对无人驾驶车辆的路径规划极为重要。无人驾驶 无人驾驶技术是否存在安全问题？想一想思考与探究物体识别技术的应用（见活动手册第 1 页）生活中哪些地方运用了物体识别技术？它们分别有什么优点？
1. “ 法”就是给机器建立一个 ，让机器将看到的图像与先验知识库中的先验知识匹配，借此让机器识别、理解它所看到的东西。2. 物体识别的三个阶段为：【AI 实验室】物体识别小程序经过近三十年的发展，物体识别在日常生活中已有极为广泛的应用。你想试试自己编写程序来体验物体识别吗？局部特征查找 基于 的物体识别实验原理 块来捕捉和识别上传照片中的物体。过后，它会显示已识别物体的名称。（点击此链接以开始编程：https://pictoblox.ai/）操作步骤（活动视频见数码资源包）第一步：上传物体的照片。2. 上传几张种类不同的物体照片。1. 点击“上传背景 (UploadBackdrop)”以上传物体的照片。8
第二步：创建“边界框”角色。第三步：添加扩展模块。1. 点击“x”，删除默认的角色。2. 点击“选择角色 (Choosea Sprite)”。1. 点击 按钮以选择扩展模块。3. 添加一个正方形的边界框。注意：它会出现在检测到的物体周围，名称也会显示在物体旁。9
试一试尝试编写一个程序，通过物体的照片或摄像头采集物体图像的方式进行识别。一起来试一试吧！第四步：为角色和背景创建脚本。2. 搜索“物体检测 (ObjectDetection)”扩展模块，然后点击以添加。1. 点击舞台上方的 按钮后，角色会开始检测舞台上照片中的物体。5. 当按下空格键时，程序将显示下一张物体的照片。4. 角色会显示它找到的物体名称。3. 角色会移动至每个物体的位置，并调整其大小以匹配物体。2. 它会持续工作，直至检测完照片中的所有物体。10
智能识花智能垃圾分类智能辨手势多才多艺的智能机器人智能客服机器人 收到垃圾邮件时，机器会自动判别并将其归类到垃圾箱中；当你购买了一款产品后，机器将会推送与该产品相关的物品……机器是如何做出这些决定的呢？ 人类是通过学习以了解什么是垃圾邮件，从而对邮件进行分类。同样的，机器也是靠着不断的学习，最终才学会分类的。机器是如何进行学习的呢？在本章中，我们将通过图形化编程的具体项目，来了解机器学习在生活中的应用以及这些应用的基本工作原理。 让我们一起去探索机器学习的奥秘吧！第二章 机器学习显神通
手机是如何识别花的种类？1324妈妈，这是什么花？我也不知道，但有个东西应该认识它。拍一拍！看，是鸢尾花！原来是鸢尾花！我今天认识了很多花！智能识花第一课38
手机在识别花的种类的过程中运用了机器视觉技术。什么是机器视觉？机器视觉能帮助人类做些什么呢？什么是机器视觉？机器视觉是指运用机器代替人眼进行测量和判断。人类对物体的观察主要是通过视觉来完成的，而机器则利用摄像机代替人眼对目标物体进行识别、获取和检测，并通过图像处理获得有用的信息。机器视觉 人眼和机器视觉有什么不同？它们分别存在哪些优缺点？机器视觉可以替代人眼吗？想一想
机器视觉的常见任务机器视觉有五项常见任务，分别是图像分割、图像描述、物体检测、物体识别和语义推理。图像分割图像描述物体识别语义推理将图像分割成若干特定、具有独特性质的目标区域。在物体检测的基础上，不仅能找到物体的位置，还能确认物体的基本信息。“看图说话”，由机器描述图像中的内容。置。挖掘图像或视频内容背后的故事。40
汽车车身检测装置汽车生产厂商为了确保制作的车身达到统一的标准，会在制作完成后与设计图进行对比，但这一过程若用肉眼完成难度较大，容易出现误差。如今，英国一家公司运用了一款基于机器视觉技术研发的装置来确保汽车车身的尺寸符合标准。这款装置由大量固定好位置的激光雷达和摄像头组成，通过运用机器视觉技术，对车身上预先设置的测量点进行测量，降低了对比的难度，为标准的贯彻落实提供了技术保障，保证了出厂汽车的质量。汽车车身检测装置汽车车身检测系统能够判断汽车上哪些关键部位的尺寸？1 . 车门2.填一填思考与探究机器视觉技术的应用（见活动手册第 18 页）生活中哪些地方运用了机器视觉技术？它们分别具有哪些优点？
机器视觉与智慧农业机器视觉也对农业产生了巨大的影响。智慧农业土壤分析属性识别四旋翼无人机机器视觉可以对土壤的图像进行分析、识别土壤的主要成分、分析土壤是否存在营养不足等问题，并针对其所发现的问题提供解决方案。四旋翼无人机运用了机器视觉技术，对地上农作物的生长状态进行识别，将需要进行浇水和施肥的农作物精准定位并反馈给用户，提高了农作物的产量。机器视觉可以通过识别农产品的主要属性来估计每种农产品的存储时间，合理分配它们的运输距离和方法，最大限度地延长了农产品的货架寿命。42
1. 机器视觉是指用电脑或摄像机来代替人眼对目标物体进行识别、和 ，并通过图像处理将目标物体图像变成更适合人眼观察的图像。2. 机器视觉中有五项常见任务，分别是图像分割、 、物体识别、 、 。【AI 实验室】辨别鸢尾花种类小程序小明想要编写一个能够辨别鸢尾花种类的小程序。实验原理通过将鸢尾花的花萼长度、花萼宽度、花瓣长度、花瓣宽度等数据输入“Code.Game”程序中，系统就可以识别出它是属于哪种类型的鸢尾花。（点击此链接以开始编程：https://kitten.code.game/） 操作步骤 （活动视频见数码资源包）第一步：新建项目并导入角色。点击“素材库 (Library)”，导入一个角色。山鸢尾 杂色鸢尾 维吉尼亚鸢尾43
3. 分别输入“花萼宽度 (sepal width)”“花萼长度 (sepal length)”“花瓣宽度 (petal width)”和“花瓣长度 (petal length)”四个变量名称。第二步：新建变量。第三步：编写角色脚本。2. 点击“{+} 新建变量 ({+}New Variable)”。1. 点击“数据(Data)”。44
第四步：输入数据并进行测试。5.1 3.5 1.4 0.2 Iris Setosa4.9 3 1.4 0.2 Iris Setosa4.7 3.2 1.3 0.2 Iris Setosa4.6 3.1 1.5 0.2 Iris Setosa5 3.6 1.4 0.2 Iris Setosa5.4 3.9 1.7 0.4 Iris Setosa4.6 3.4 1.4 0.3 Iris Setosa5 3.4 1.5 0.2 Iris Setosa4.4 2.9 1.4 0.2 Iris Setosa4.9 3.1 1.5 0.1 Iris Setosa45
6.3 3.3 6 2.5 Iris Virginica5.8 2.7 5.1 1.9 Iris Virginica7.1 3 5.9 2.1 Iris Virginica6.3 2.9 5.6 1.8 Iris Virginica6.5 3 5.8 2.2 Iris Virginica7.6 3 6.6 2.1 Iris Virginica4.9 2.5 4.5 1.7 Iris Virginica7.3 2.9 6.3 1.8 Iris Virginica6.7 2.5 5.8 1.8 Iris Virginica7.2 3.6 6.1 2.5 Iris Virginica7 3.2 4.7 1.4 Iris Versicolour6.4 3.2 4.5 1.5 Iris Versicolour6.9 3.1 4.9 1.5 Iris Versicolour5.5 2.3 4 1.3 Iris Versicolour6.5 2.8 4.6 1.5 Iris Versicolour5.7 2.8 4.5 1.3 Iris Versicolour6.3 3.3 4.7 1.6 Iris Versicolour4.9 2.4 3.3 1 Iris Versicolour6.6 2.9 4.6 1.3 Iris Versicolour5.2 2.7 3.9 1.4 Iris Versicolour试一试你有一组红豆芽和绿豆芽的生长数据。你能否利用这些数据，编写程序建立数据模型来识别红豆芽和绿豆芽？一起来试试吧！46