Вся программа 8 класса · 4.2. Искусственный интеллект и экология
Условный помощник прогнозирует превышение учебного уровня реки. Разработчик предлагает проверять только сигналы не ниже 0,7: «Так тревог меньше, значит система лучше». Можно ли оценить это правило только по числу тревог?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Подготовьте: экран или распечатки, тетради, ручки и калькулятор. 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.
Не исследуйте реальную реку и не организуйте действия по тревоге. Анализ проводится только на готовом учебном журнале; ребёнок в реальной опасности обращается к взрослому и следует правилам безопасности.
| 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
Условный помощник прогнозирует превышение учебного уровня реки. Разработчик предлагает проверять только сигналы не ниже 0,7: «Так тревог меньше, значит система лучше». Можно ли оценить это правило только по числу тревог?
За 1 минуту прочитайте ситуацию; за 2 запишите предварительное решение и основание; за 2 сравните с соседом и назовите недостающую проверку. Все числовые данные и реплики условного ИИ созданы для обучения, не являются результатом испытания действующего сервиса.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.
Прогноз относится к ещё неизвестному событию. Для проверки сначала фиксируют время прогноза, его горизонт и критерий события, затем сопоставляют с измерением в нужное время. В задаче событие — превышение условного уровня за следующие сутки; числа 0–1 — учебные оценки модели. Они не доказаны как точно откалиброванные вероятности.
Порог определяет, какой прогноз отправлять на проверку: при оценке не ниже порога формируется сигнал. Ложная тревога: сигнал есть, событие не наступило. Пропуск: событие наступило без сигнала. Правильное отсутствие сигнала — отдельный случай, не пропуск. Восемь записей ниже — независимые условные случаи, не восемь стадий одного паводка.
Учебная цена пропуска — 10 баллов потерь, ложной тревоги — 2. Это модель приоритетов, не деньги и не реальная оценка ущерба. Потери = 10 × пропуски + 2 × ложные тревоги. Одновременно учитывать возможность проверить сигналы: правило с шестью запросами не выполнимо при лимите четыре.
ИИ может ускорять прогнозирование по измерениям и условиям, но не гарантирует событие. В реальном исследовании Google Research 2024 года оценивались прогнозы речных паводков; наши числа к нему не относятся. Факт — измеренное превышение; прогноз — оценка до него; предположение — сохранение условий; сгенерированный вывод «тревог меньше — точность выше» требует проверки.
Разобранный пример. Оценка 0,8 и факт «нет превышения»: при пороге 0,7 сигнал будет ложной тревогой. Оценка 0,3 и факт «превышение есть»: отсутствие сигнала окажется пропуском. Уверенность формулировки не меняет эти два результата.
03. Практика 1: Сравните два порога
| Случай | Оценка до события | Факт за сутки |
|---|---|---|
| А | 0,9 | Есть |
| Б | 0,8 | Нет |
| В | 0,7 | Есть |
| Г | 0,6 | Нет |
| Д | 0,5 | Есть |
| Е | 0,4 | Нет |
| Ж | 0,3 | Есть |
| З | 0,1 | Нет |
Порог Н: не ниже 0,4. Порог В: не ниже 0,7. Цена пропуска 10, ложной тревоги 2. Служба учебной проверки может рассмотреть не более четырёх сигналов. Сигнал — запрос проверки, не приказ эвакуироваться.
- За 2 минуты отметьте сигналы Н и В в каждой строке.
- За 4 минуты разделите результаты на правильные сигналы, ложные тревоги, пропуски и правильное отсутствие.
- За 3 минуты вычислите потери и примените ограничение четырёх проверок.
- За 2 минуты обоснуйте выбор и назовите нерешённый риск.
Форма результата: Таблица ошибок двух правил и записка с условиями выбора.
Критерии: По 1 баллу: разметка; четыре типа результатов; расчёт потерь; ограничение и риск. Всего 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
Н: сигналы А–Е, правильные А/В/Д — 3; ложные Б/Г/Е — 3; пропуск Ж — 1; правильное отсутствие З — 1. Потери 10+6=16, но 6 проверок превышают лимит. В: сигналы А/Б/В, правильных 2, ложная Б — 1, пропуски Д/Ж — 2, правильное отсутствие Г/Е/З — 3. Потери 20+2=22, три проверки выполнимы. Из этих двух готовых правил при лимите допустимо В; меньшие потери Н не отменяют ограничение. Вывод ограниченный: нужен способ увеличить ресурс проверки или испытать иные правила, а не объявить два пропуска безопасными.
Оценка: По 1 баллу: разметка; четыре типа результатов; расчёт потерь; ограничение и риск. Всего 4.
04. Практика 2: Измените правило при новых условиях
Используйте те же восемь строк, но для нового учебного сценария цена пропуска 20, ложной тревоги 1, а ресурс проверки увеличен до шести сигналов. Данные не считаются независимым повторным испытанием: меняется только правило оценки.
| Дополнительная карточка | Что известно |
|---|---|
| Будущий случай И | Оценка 0,6; факт ещё неизвестен; данные за вчера |
| Новые сведения | Сегодня датчик временно не работает; свежего измерения нет |
- За 2 минуты пересчитайте потери Н и В при новых ценах.
- За 3 минуты выберите выполнимое правило и сравните его с прежним решением.
- За 2 минуты опишите, как проверить карточку И, не придумывая факт.
- За 1 минуту запишите границу нового вывода.
Форма результата: Пересмотренная записка: цена ошибок, ресурс, действие при пропуске данных.
Критерии: По 1 баллу: пересчёт потерь; выбор с ресурсом; актуальная проверка И; ограничение. Всего 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
Н: 20×1+1×3=23; В: 20×2+1×1=41. При ресурсе шесть Н выполнимо и лучше по заданной цене. Это иной сценарий принятия решения, не доказательство улучшения модели. И=0,6 даёт сигнал по Н, но реальное событие ещё не известно, данные устарели. Запросить актуальное измерение/официальное наблюдение и состояние датчика; сохранить неопределённость. В реальном мире порядок реагирования определяет ответственная служба, а не школьная таблица.
Оценка: По 1 баллу: пересчёт потерь; выбор с ресурсом; актуальная проверка И; ограничение. Всего 4.
05. Обсуждение: аргумент и возражение
Тезис: «Чтобы не беспокоить людей, лучше никогда не подавать тревогу». За 2 минуты найдите пользу малого числа сигналов; за 3 возражение по Ж; за 2 согласуйте правило проверки.
Ожидаемое рассуждение и критерии обсуждения
Меньше сигналов снижает нагрузку, но правило без сигналов пропустит все четыре события А/В/Д/Ж. Нужны одновременно цена ошибок, ресурс и актуальные независимые сведения. ИИ предварительно отбирает, люди проверяют и действуют по установленной процедуре.
Критерии: аргумент по данным; содержательное возражение; условие итогового решения; роль ответственного человека. По 1 баллу за каждый элемент.
06. Индивидуальная проверка понимания
Четыре новых случая: оценки 0,8; 0,2; 0,6; 0,1. Факты: нет; есть; есть; нет. При пороге 0,5 найдите число ложных тревог и пропусков, потери при ценах 2 и 10 и одно ограничение вывода.
За 3 минуты запишите самостоятельный ответ; за минуту сверьте ключ и исправьте другим цветом; за последнюю минуту сдайте запись. По 1 баллу за каждый из четырёх содержательных элементов.
Ключ и критерии: 4 балла
Сигналы в первом и третьем случаях; ложная тревога 1, пропуск 1. Потери 2+10=12. Всего четыре условных случая: нельзя обещать такую же точность в другом районе или сезоне; нужна отдельная проверка. По 1 за ложную тревогу, пропуск, потери, ограничение.
07. Связь с исходной программой
Пункт программы → действие → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Объяснять роль искусственного интеллекта в экологических ситуациях | Различает прогноз, событие и действие | Не выдаёт сигнал за установленный факт |
| Характеризовать на примерах возможности применения искусственного интеллекта в экологических ситуациях | Считает ошибки двух порогов | Учитывает обе ошибки и ресурс |
| Примеры результатов применения искусственного интеллекта для решения конкретной экологической ситуации | Меняет оценку при новой цене ошибки | Обосновывает условия изменения |
| Оценивать результаты работы групп | Сравнивает записки и независимый ответ | Применяет заданные критерии |
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. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.
Google Research: исследование прогнозирования речных паводков, Nature, 2024 — 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.