Artificiell intelligens (AI) och IoT

Här är dina studienoter:

Introduktion till modulen

• Modulen utforskar artificiell intelligens (AI) och hur den används idag.
• Syftet är att hjälpa lärare att förstå och utforska detta tema i klassrummet med hjälp av AI-exempel och utforska interaktionen mellan AI och Internet of Things (IoT).
• Lärare hittar enkel information om AI, hur den tillämpas i vardagen och med IoT.
• Det finns exempel, frågor/aktiviteter och lärandemål för att underlätta förklaringen i grund- och gymnasieskolor.
• Scenarier för hur AI och IoT kan introduceras genom de fem stora idéerna (AI4K12-initiativet), med fokus på samhällspåverkan.

Ordlista - Viktiga begrepp

• Artificiell intelligens (AI) kombinerar datavetenskap och robusta dataset för att lösa problem.
• AI är utvecklingen av datorsystem som kan utföra uppgifter som kräver mänsklig intelligens, som visuell perception, taligenkänning, beslutsfattande och översättning.
• En robot är en automatiskt manövrerad maskin som ersätter mänsklig ansträngning, oavsett utseende eller funktioner.
• Kapacitetsbaserad AI delas in i tre typer: artificiell smal intelligens, artificiell allmän intelligens och artificiell superintelligens, baserat på hur de lär sig och tillämpar kunskap.
• Funktionalitetsbaserad AI handlar om hur AI tillämpar inlärningsförmåga för att bearbeta data, reagera på stimuli och interagera med sin miljö, och kan delas in i fyra funktionalitetstyper.
• AI4K12-projektet fokuserar på att undervisa om AI från årskurs K-12 i USA, i linje med CSTA-standarderna för datavetenskap.

Internet of Things (IoT)

• IoT använder datorverktyg för att automatisera verkliga processer, vilket förväntas minska behovet av direkt mänsklig interaktion.
• IoT definieras som datorenheters förmåga att överföra information över ett nätverk utan mänsklig interaktion.

Introduktion till artificiell intelligens (AI)

• Artificiell intelligens (AI) är förmågan hos vissa maskiner att simulera mänskliga intelligensprocesser med hjälp av datorprogram.
• AI används nu i olika produkter och tjänster för att göra livet enklare, och fokuserar på utvecklingen av algoritmer och system som utför uppgifter som kräver mänsklig intelligens, såsom resonemang, självlärande, problemlösning, mönsterigenkänning, beslutsfattande och förståelse av språk.
• AI kan lära sig på tre olika sätt: övervakad (en person ger information), semi-övervakad (AI klassificerar bilder själv utifrån en inledande klassificering) och oövervakad (AI identifierar mönster och differentierar bilder autonomt).

Typer av artificiell intelligens

• Olika typer av AI finns samtidigt, var och en med egna applikationer och utmaningar.
• Klassificeringen av AI-typer beror på de kriterier som används, vanligtvis kapacitetsbaserad och intelligens- och funktionalitetsbaserad.
• Kapacitetsbaserad AI inkluderar:
  • Artificiell smal intelligens (ANI) för specifika åtgärder.
  • Artificiell allmän intelligens (AGI) som kan lära, tänka och utföra uppgifter nästan som en människa.
  • Artificiell superintelligens (ASI), som överträffar mänsklig intelligens.
• Funktionalitetsbaserad AI sorteras i fyra olika typer:
  • Reaktiva maskiner reagerar omedelbart på en begäran men kan inte lagra minne eller lära av tidigare erfarenheter.
  • Begränsat minne kan lagra tidigare data och göra förutsägelser med hjälp av den.
  • Theory of Mind kan plocka upp känslor och subtila miljöförändringar och agera på dem.
  • Självmedveten AI når sin singularitet och kan tänka självständigt.

Uppgift för klassrummet - AI i klassrummet

• För att introducera AI kan läraren visa bilder där AI används och fråga eleverna om de vet vad det är och hur man använder dessa maskiner eller appar.
• Bilder av robotar, virtuella assistenter, ansiktsigenkänningsappar, självkörande bilar, chatbot-webbplatser och rekommendationer från Netflix kan användas.
• Eleverna kan diskutera om alla AI fungerar på samma sätt och nämna skillnader.
• Läraren kan dela in eleverna i grupper för att separera AI efter grupp och varför de är olika.
• Genom denna uppgift ska eleverna kunna diskutera och förstå vad AI är, att det finns olika typer av AI och diskutera likheter och skillnader mellan dessa typer.

Tillämpning av AI i vardagen

• Numera är AI närvarande i vår rutin, från ansiktsigenkänning för att låsa upp telefoner till rekommendationer för Netflix-filmer eller Amazon-produkter.
• AI finns även inom sjukvård, finans, tillverkning, transport, underhållning och utbildning.
• Sökmotorer som Google använder AI-algoritmer för röst- och bildsökning, översättning och kartor.
• Sociala nätverk använder AI för att analysera mönster och erbjuda personligt innehåll.
• Virtuella assistenter som Siri eller Alexa interagerar, svarar på frågor och utför uppgifter via NLP och taligenkänning.
• AI finns i fordonsindustrin med autonom transport (TESLA) och hjälper inom medicin med diagnoser genom att identifiera mönster och upptäcka anomalier.
• AI anpassar utbildningsplattformars innehåll efter elevens behov (Khan Academy, Duolingo, Squirrel AI).
• AI används i smarta hem för termostater, ljus och säkerhetssystem.

Uppgift för klassrummet - AI i vardagen

• Läraren kan diskutera med eleverna hur mycket deras vardag förlitar sig på AI.
• Frågor kan inkludera:
  • Har AI gjort våra liv bättre eller enklare?
  • Finns det smart utrustning hemma och vad gör den?
  • Använder vi AI i skolan och är den användbar?
  • Vilka områden kan förbättras med AI?
• Genom denna uppgift bör eleverna kunna identifiera hur AI är en del av deras dagliga rutin, diskutera användningen av AI i vardagen och förstå att AI är mer än bara en robot.

AI och de fem stora idéerna

• De "Fem stora idéerna" om AI föreslogs av John Haugeland som ett sätt att sammanfatta de viktigaste begreppen inom området.
• Dessa idéer ger en översikt över de grundläggande principerna bakom utvecklingen av AI och har varit inflytelserika i strävan efter att skapa system som kan utföra intelligenta uppgifter som människor.
• De fem stora idéerna som AI4K12 har gjort att industrin har skjutit i höjden med AI är:
  • Perception: Datorer kan uppfatta världen med hjälp av sensorer och extraherar mening från sensoriska signaler.
  • Representation och resonemang: Agenter upprätthåller representationer av världen och använder dem för att resonera.
  • Inlärning: Datorer har förmåga att lära sig från inmatade data, och maskininlärning hjälper till att hitta mönster i data.
  • Naturlig interaktion: AI-agenter behöver kunskap för att interagera naturligt med människor, inklusive konversation på mänskliga språk, ansiktsuttryck och sociala konventioner.
• Samhällspåverkan: AI har både positiv och negativ påverkan på samhället, och det måste finnas en balans mellan att använda teknik och begränsa den för förbättrade mänskliga interaktioner.

Samhällspåverkan i AI

• Artificiell intelligens (AI) har en betydande inverkan på samhället inom olika områden och nivåer.
• Det automatiserar repetitiva och förutsägbara uppgifter inom olika industrier.
• AI förbättrar precisionen i behandlingar och minskar kostnader inom hälsa och medicin.
• Inom transport driver AI utvecklingen av autonoma och intelligenta system, förbättrar säkerheten på vägarna och erbjuder ökad tillgänglighet för personer med nedsatt rörlighet.
• AI omvandlar utbildningen genom att möjliggöra personalisering baserat på elevernas individuella behov.
• AI skapar personliga produktrekommendationer inom e-handel baserat på köphistorik och användarbeteende.
• AI möjliggör teknologier som gör livet mer tillgängligt för personer med funktionsnedsättningar, som röstigenkänningssystem.
• AI upptäcker mönster av cyberhot, förbättrar säkerheten i nätverk och system samt hanterar etiska frågor och integritet med avseende på insamling och användning av personuppgifter.

Internet of Things och artificiell intelligens

• IoT är starkt kopplat till AI och hjälper AI att bearbeta och skapa ett lämpligt svar på en verklig händelse som signaleras av IoT.
• AI är avgörande för IoT och IoT-användare och utvecklare frågar hur långt AI kan tas i IoT-system.
• AI kan minska behovet av direkt mänsklig interaktion inom IoT-applikationer.
• Exempel på interaktion och bidrag från AI till IoT:
  • Robotar i tillverkning kan lära sig från nya data som tillhandahålls av sensorer (IoT).
  • Självkörande bilar kan förutsäga beteendet hos fotgängare och andra bilar.
  • Smarta termostater kan kontrollera och hantera temperaturen baserat på användarens schema och preferenser.

Uppgift för klassrummet - Iot och AI

• Läraren kan be eleverna att tänka på exempel där IoT och AI används och beskriva deras roller.
• Exempel: smart parkeringssystem som analyserar data från sensorer och kameror för att guida bilar, hälsosamt kostövervakningssystem som samlar in data om elevens lunchval och ger hälsosamma alternativ.
• Denna aktivitet hjälper eleverna att förstå konceptet IoT och AI som arbetar tillsammans och hur de kan göra livet enklare.
• Genom denna uppgift bör eleverna kunna:
  • Förstå och kommunicera de viktigaste skillnaderna mellan IoT och AI.
  • Identifiera exempel på applikationer eller industrier som tillämpar IoT och AI kombinerat.
  • Förstå rollen för både IoT och AI i utförandet av vissa interaktioner.

Etik inom artificiell intelligens

• Användningen av AI, som underlättar uppgifter och minskar risken för fel, väcker etiska betänkligheter.
• Exempel på etiska frågor inom AI inkluderar rättvisa, dataansvar och integritet, klimatförstöring, hot mot mänskliga rättigheter, ansvarighet och teknisk missbruk.
• AI i utbildning och barnuppfostran kan leda till potentiell integritetsinvasion genom enheter som samlar in data om barns beteende, preferenser och inlärningsmönster.
• Beroende av AI kan hindra elevernas utveckling av sociala och personliga färdigheter som kommunikation, uthållighet och kritiskt tänkande.

Uppgift för klassrummet - Etik och AI

• Läraren kan visa skolans utrustning som används i klassrummet och be eleverna att beskriva hur utrustningen kan demonstrera artificiell intelligens.
• Eleverna kan diskutera fördelar och nackdelar med teknologin.
• Dela in klassen i mindre grupper, fokusera på utrustning och definiera positiva och negativa aspekter och säkra regler vid användning av utrustningen.
• Varje grupp kan dela sina slutsatser med resten av klassen.
• Skapa ett "Etik i klassrummet"-ankardiagram med förslag från eleverna.
• Genom denna uppgift ska eleverna kunna:
  • Beskriva minst ett exempel på en etisk fråga som rör AI och dess inverkan på samhället.
  • Skapa minst en vägledande princip som behandlar en etisk fråga inom AI.
  • Få samvete om riskerna med att använda AI.
  • Reflektera över de positiva och negativa aspekterna av AI.