Вся программа 7 класса · 3.2. Зачем человеку ИИ. Человеческий мозг и компьютер
Нужно распределять учебные заявки на короткую и длинную работу. Программист предлагает правило, исследователь — поиск подходящего плана, разработчик модели — обучение по прежним примерам. Если ответы совпали, одинаков ли способ решения?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Подготовьте: экран или распечатки, тетради, ручки. Все таблицы, тексты и ключи находятся в статье и PDF. Ключи открывайте после самостоятельной попытки; ученические листы печатайте отдельно от раздела учителя.
Вариант без регистрации: работайте по готовым материалам и учебным журналам на экране или бумаге. Ученики не создают аккаунтов и не передают личных данных. Учебная имитация позволяет проверить рассуждение, но не заменяет настоящий эксперимент с сервисом.
| Время | Этап | Результат |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Первое решение и основания |
| 5–14 | Теория и разобранный пример | Понятия, доказательства и ограничения |
| 14–25 | Практика 1 | Проверяемый результат по критериям |
| 25–33 | Практика 2 | Перенос в новые условия |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, возражение, общее решение |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и сверка |
Что собрать: результаты двух практик, основания вывода и индивидуальную проверку. Минуты включают чтение, обсуждение и запись; раздел соответствия программе предназначен учителю вне этих 45 минут. При 0–1 балле в проверке вернитесь к разобранному примеру; при 2–3 уточните пропущенное звено; при 4 предложите новый случай. Критерии нужны для обратной связи, не задают обязательную школьную отметку.
01. Проблемная ситуация
Нужно распределять учебные заявки на короткую и длинную работу. Программист предлагает правило, исследователь — поиск подходящего плана, разработчик модели — обучение по прежним примерам. Если ответы совпали, одинаков ли способ решения?
0–5 минут: за минуту прочитайте ситуацию; за 2 минуты запишите первое решение и его основание; ещё за 2 минуты сравните ответы в паре и сформулируйте, каких сведений не хватает.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.
Условно сравним три подхода. Готовое правило: человек прямо записывает, что делать при каждом условии. Поиск: программа перебирает допустимые варианты и выбирает по критерию. Обучение: параметры модели подбираются по примерам; затем её проверяют на новых случаях. Эти подходы могут сочетаться. Поиск тоже выполняется по алгоритму, а обученная модель при применении следует вычислительной процедуре.
Персептрон — простая модель искусственного нейрона: входные признаки умножаются на веса, складываются, сумма сравнивается с порогом. Его параметры можно подбирать на размеченных примерах. Это математическая модель, вдохновлённая отдельной идеей обработки сигналов, а не копия мозга. Одного персептрона недостаточно для многих сложных зависимостей; сети и их обучение изучим подробно в уроках 18–23.
Мышление человека связано с опытом, целями, восприятием и контекстом. Совпадение внешних решений на нескольких задачах не доказывает одинакового устройства. Хорошее сравнение задаёт вход, критерий, новые случаи и ограничения. Внешняя похожесть поведения — наблюдение; вывод о внутреннем понимании требует иных оснований.
Разобранный пример. Заявка имеет признаки a — число страниц и b — число схем. Оценка s=a+2b, метка «длинная», если s≥6. Для (2,1) s=4, короткая; для (2,2) s=6, длинная. Числа 1 и 2 — веса признаков. Если автор записал их сразу, это ручное правило. Если они подобраны по примерам, путь к параметрам — обучение. Одинаковая формула не сообщает историю её получения.
03. Практика 1: Проверьте два способа классификации
| Учебный пример | Страниц a | Схем b | Известная метка |
|---|---|---|---|
| А | 2 | 1 | Короткая |
| Б | 4 | 0 | Короткая |
| В | 2 | 2 | Длинная |
| Г | 6 | 0 | Длинная |
Правило R: длинная, если a≥5. Модель P: s=a+2b; длинная, если s≥6. Новые заявки: Д=(3,2), Е=(5,0), Ж=(2,0). Эталонные метки новых заявок до проверки экспертом неизвестны.
- За 2 минуты сопоставьте R и P с известными А–Г.
- За 4 минуты получите метки обеих систем для Д–Ж.
- За 3 минуты найдите расхождения и выберите, что спросить у эксперта.
- За 2 минуты объясните, почему новые метки ещё нельзя назвать правильными.
Форма результата: Две колонки решений и список вопросов эксперту.
Критерии: 1 балл за А–Г, 1 за шесть новых решений, 1 за расхождения Д/Е, 1 за независимый эталон: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
На А–Г R ошибается на В: 2 страницы, но 2 сложные схемы; P совпадает с четырьмя известными метками. Д: R короткая, P длинная (7). Е: R длинная, P короткая (5). Ж: обе короткая (2). Нужен экспертный критерий трудоёмкости и новые размеченные примеры. Совпадение на обучающих данных не доказывает превосходства на новых. Не записывайте ответы P как истинные метки без проверки.
Оценка: 1 балл за А–Г, 1 за шесть новых решений, 1 за расхождения Д/Е, 1 за независимый эталон: 4.
04. Практика 2: Поиск плана и один шаг изменения модели
| Вариант плана для двух заявок | Время | Ограничение |
|---|---|---|
| 1: обе в первой команде | 9 минут | У команды есть 8 минут |
| 2: по одной в каждой команде | 5 минут до завершения обеих | У каждой команды есть 8 минут |
| 3: обе во второй команде | 9 минут | У команды есть 8 минут |
Отдельная учебная модель Q начинает с s=a, порог 6. Для известного примера В=(2,2) она ошибочно даёт «короткая». Попробуйте вес b=2 вместо 0: s=a+2b. Здесь один шаг предложен в условии; это имитация подбора параметра, не запуск обучения настоящей сети.
- За 2 минуты исключите планы, нарушающие ограничение, и выберите оставшийся.
- За 3 минуты пересчитайте Q для А–Г после изменения веса b.
- За 2 минуты сравните поиск плана с изменением параметра по ошибке.
- За 1 минуту назовите пример, на котором ещё нужно испытать Q.
Форма результата: Выбранный план, расчёты и сравнение трёх подходов.
Критерии: 1 балл за план, 1 за четыре суммы, 1 за различение поиска/подбора, 1 за независимую проверку: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
Допустим план2; планы1/3 требуют 9>8. Это поиск среди трёх готовых вариантов, а не обучение. После веса b=2 суммы А4, Б4, В6, Г6: метки совпали с четырьмя примерами. Подбор использовал ошибку В; теперь нужны новые экспертно размеченные заявки, включая больше схем и пограничные случаи. Нельзя утверждать, что компьютер «понял труд» по этому совпадению.
Оценка: 1 балл за план, 1 за четыре суммы, 1 за различение поиска/подбора, 1 за независимую проверку: 4.
05. Обсуждение: аргумент и возражение
33–40 минут. Тезис: «Если машина решает как человек, она мыслит точно так же». За 2 минуты укажите пользу успешного результата. За 3 минуты возразите разными путями к одной формуле. За 2 минуты сформулируйте, что позволяет и чего не позволяет наше испытание.
Ориентир для обсуждения
Испытание показывает решения на заданных данных и соблюдение критерия. Оно не доказывает человеческий механизм, сознание или надёжность на всех задачах. Пользу системы можно оценивать без такого обещания.
06. Индивидуальная проверка понимания
Автор пишет: «Я сам выбрал веса 1 и 2, и модель совпала с четырьмя метками. Значит, мы обучили человеческий мозг». Исправьте рассказ: откуда веса, что проверено, что нужно дальше, где заканчивается аналогия.
40–45 минут: 3 минуты — самостоятельная запись, 1 — сверка и исправление другим цветом, 1 — сдача и общий комментарий.
Ключ и критерии индивидуальной проверки
Веса заданы человеком; проверено совпадение на 4 примерах; нужна независимая выборка с эталоном; вычислительная модель не человеческий мозг. По 1 баллу за каждый элемент: 4.
07. Связь с исходной программой
Пункт программы → действие → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Как научить компьютер мыслить; ограничения ИИ | Сравнивает правило, поиск и подбор параметра | Различает способ получения и результат |
| Персептрон; моделирование функций нейросети в группе | Считает взвешенную сумму и меняет вес по ошибке | Проверяет на данных и называет границы аналогии |
Матрица относится к результатам данного урока. Другие существенные результаты модуля раскрываются в остальных уроках по опубликованному плану.
Источники и права на материалы
Основа содержания и результатов — исходная программа класса. Поурочное название и учебные случаи — авторская методическая развёртка, не дословные названия модулей программы. Числовые наборы, реплики условных помощников и ситуации специально подготовлены для урока. Исторические карточки пересказывают указанные документы; это не дословные цитаты. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.
Джон Маккарти: вопросы и ответы об ИИ — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
Машинное обучение: объяснение разработчика — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
Логотип «Школы России» используется в материалах портала; авторские схемы предназначены для учебной работы. Внешние материалы сохраняют указанные условия использования.