單元一:智能與人工智能

學習目標

這單元將會透過AlphAI 幾個簡單的實驗,介紹甚麽是智能和甚麽是人工智能,讓同學有能力去分辨智能及人工智能。

同時,亦會講述人工智能的基本概念。

 

學習內容

甚麼是智能?

  • 智力就是擁有學習、推理、理解、及決策的能力。

那麼,甚麽是人工智能呢?

  • 人工智能是已經開發了擁有某些人類能力的電腦系統,它可以模仿人類做某些工作。成功的人工智能是像人類一樣,擁有學習、推理、理解、及決策的能力。

需要的材料及設置

材料:

  • 標準四方型有紅圍板的賽道。

AI設置參數

  • 請參考附件A1
  • 或下載並導入 U01 avoid hitting wall

開始實驗

  • 啓動AlphAI 機械人及聯線到你的電腦。需要時按螢光幕上的 ”聯線” <Connection> 按鈕。
  • 如果設定參數正確,螢光幕將會顯示以下的神經網絡。

標籤輸出

(A) 控制下的駕駛(沒有啓動 “學習” 模式)

  • 啓動”重設學習” <reset learning> 按鈕。
  • 關掉 “自動駕駛“ <self drive> 的按鈕。
  • 關掉 “學習“ <learning> 的按鈕。

 

  • 用螢光幕右手邊的箭嘴控制機械人移動。用滑鼠輕按所需要的箭嘴,揀選動作。
  • 將機械人放在四方形的跑道正中間。
  • 首先,點擊 “向前” 箭嘴。
  • 當機械人距離圍牆 5至10厘米,點擊 “向左轉”或 ”向右轉”按鈕,教導機械人避免撞到圍牆。

 

問題

  • 機械人有沒有撞到圍牆? 為什麼?
  • 是誰人控制了機械人的動作?
  • 機械人有沒有智能?為什麼?

 

(B) 只懂得”向前行” 的機械人自主駕駛(少量智能)

訓練

  • 啓動 “重設學習” <reset learning> 的按鈕。
  • 關閉 “自動駕駛” <self drive> 的按鈕。
  • 啓動 “學習” 按鈕。

 

  • 將機械人放在賽道的正中間。
  • 點擊 “向前” 箭嘴數次,讓機械人懂得向前行。
  • 關閉 “學習” 按鈕。代表學習已經完成。

 

測試

  • 將機械人放在賽道的正中間。
  • 啓動 “自我駕駛” <self drive> 按鈕。
  • 發生什麼事?

 

問題

  • 機械人懂得移動嗎?如何移動?為什麼機械人懂得移動呢?
  • 機械人有沒有撞牆?為什麼?
  • 機械人有沒有智能?
  • 機械人有沒有足夠的智能可以避免撞牆?

 

(C) 訓練機械人避免撞牆

訓練

  • 啓動 “重設學習” <reset learning> 按鈕。
  • 關閉 “自動駕駛” <self drive> 按鈕。
  • 啓動 “學習” <learning>按鈕。

 

  • 將機械人放在賽道的正中間。
  • 首先,點擊 “向前” 箭嘴,讓機械人向前行。
  • 繼續點擊 “向前” 箭嘴,讓機械人繼續向前行。
  • 當機械人距離圍牆 5至10厘米時,點擊”向左轉” (或”向右轉”) 箭咀,教導機械人轉彎,避免撞牆。
  • 當機嘅人行到距離另一圍牆 5至10厘米時,再教導機械人轉彎,避免撞牆。
  • 重複以上步驟 4 至 5 次。
  • 關閉 “學習” 按鈕。代表學習已經完成。

 

測試

  • 將機械人放在賽道的正中間。
  • 啓動 “自我駕駛” <self drive> 按鈕。
  • 發生什麼事?

 

問題

  • 機械人懂得移動嗎?如何移動?為什麼機械人懂得移動呢?
  • 機械人有沒有撞牆?為什麼?
  • 機械人有沒有智能?
  • 機械人有沒有足的智能可以避免撞牆?

討論

  • 機械人有沒有避免撞牆?為什麼他可以?
  • 機械人有沒有達致學習成果?
  • 接受訓練後,機械人有沒有獲取了某些智能?

 

一些基本的人工智能知識

人工智能是已經開發了擁有某些人類能力的電腦系統,它可以模仿人類做某些工作。成功的人工智能是像人類一樣,擁有學習、推理、理解、及決策的能力。

 

人工智能的四個主要組成部份

  1. 輸入 (例如:鏡頭)
  2. 輸出(例如:機械人車輪的動作)
  3. 學習方法:AI最普及有兩種學習方法。
    • 第一種是 “監督式學習法” <Supervised Learning>。這種方法就好像老師將大量貓和狗的相片給你看,並教導你 - 這是貓,這是狗。
    • 第二種方法是 “強化式學習法” <Reinforcement Learning>。這種方法很像我們人類的 “自學”。就是AI 機械人可以自己學習,並取得智能。AI訓練員透過獎勵及懲罰的設計,鼓勵機械人去獲取高分,從而學習智能。
  4. 演算法:現今最流行的AI演算法,就是 “神經網絡” 了。

 

附件A

傳感器(輸入)

8x6 像素的相機

傳感器(輸入)

灰階

動作(輸出)- 原地左轉,原地右轉,向前

標籤輸出

AI 設置

顯示設置