Урок "Поняття про штучний інтелект, інтернет речей, Smart-технології та технології колективного інтелекту".

Тема уроку: Поняття про штучний інтелект, інтернет речей, Smart-технології та технології колективного інтелекту.

Мета уроку:

•         Освітня: Сформувати поняття про штучний інтелект (ШІ), Інтернет речей (ІоТ), Smart-технології та колективний інтелект.
•         Розвивальна: Розвивати критичне мислення щодо переваг та ризиків використання ШІ та ІоТ.
•         Практична: Навчити учнів застосовувати знання про сучасні ІТ у навчальній діяльності та повсякденному житті.

Тип уроку: Засвоєння нових знань.

Обладнання та програмне забезпечення: Комп’ютери, доступ до Інтернету, браузери, онлайн-сервіси ШІ (наприклад, Gemini, Copilot), Google Диск/сховище)

І. Організаційний етап

ІІ. Актуалізація опорних знань (Пригадайте)

1. Які ознаки має інформаційне суспільство?
2. Що таке інформаційні технології?
3. Що таке навчання? Як навчаєтеся ви?
4. Що таке алгоритм і математична модель? Де і коли ви використовуєте ці терміни?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Штучний інтелект (ШІ)

Штучний інтелект (англ. Artificial Intelligence, AI) — це широка галузь комп’ютерних наук, які спрямовано на імітацію інтелекту людини машинами.

Сутність та історія ШІ:

•         Створенням систем (механізмів або комп’ютерних програм), які можуть розв’язувати складні задачі без допомоги людини, займається галузь ШІ.
•         Термін «штучний інтелект» увів професор Дартмутського коледжу Джон МакКарті у 1956 році.
•         Завдання ШІ — змусити машини «використовувати мову, абстрактні форми, вирішувати ті проблеми, які зазвичай вирішують люди, та вдосконалюватись».
•         Системи ШІ повинні бути адаптивними, тобто здатними приймати рішення та діяти в середовищах, що постійно змінюються, а не діяти за наперед визначеним алгоритмом.
•         Попит на ШІ зростає через безпрецедентний обсяг інформації (90% світових даних було створено за останні кілька років, і обсяг даних збільшується приблизно в 10 разів кожні два роки).
•         Нейронна мережа — це інформаційна система, здатна до навчання, що є спрощеною моделлю нервової клітини. На базі глибокого навчання побудовано нові ініціативи компаній.

Напрями та застосування ШІ:

•         Розпізнавання об’єктів (обличчя, тексти, мова, запахи, шуми). Приклади: розпізнавання обличчя в телефоні, аналіз аерокосмічних фотографій.
•         Машинний переклад текстів.
•         Аналітична діяльність та експертні системи: діагностика захворювань (наприклад, IBM Watson може діагностувати рак), автопілот літака та автотранспорту.
•         Чат-боти (ChatGPT, Siri, Google Assistant, Microsoft Cortana) — програми, що імітують відповіді людини в діалозі. Вони працюють на основі нейромереж та технологій машинного навчання.
•         Творчість та ігри: створення музики, малювання картин, ігри (Deep Blue виграв у шахи).
•         Передбачення потреб користувачів: «розумна» реклама в Інтернеті. Компанії Target і Amazon заробляють мільйони завдяки здатності їхніх магазинів передбачати потреби користувачів.

Переваги та етичні аспекти ШІ:

•         Переваги: Ефективність та автоматизація рутинних завдань; швидкість обробки даних; персоналізація інформації; витривалість (не потребує сну чи перерв); скорочення витрат; посилення безпеки; мовний переклад і комунікація.
•         Ризики та недоліки: ШІ може надавати неправильні висновки або недостовірні дані (галюцинації); застарілі дані; втрата робочих місць через автоматизацію; відсутність емоційної складової та інтуїції; проблеми плагіату та порушення академічної доброчесності; слабкий захист персональних даних.

2. Технології колективного інтелекту

Колективний інтелект (англ. swarm intelligence) — це термін, що описує комплексну колективну поведінку децентралізованої системи із самоорганізацією.

•         З погляду інформатики, це предмет досліджень, у якому проектуються та вивчаються ефективні числові методи розв’язування задач способом, схожим з поведінкою «колективу» живих організмів (наприклад, колонії мурах, рою бджіл, зграї птахів).
•         Системи колективного інтелекту складаються з множини простих агентів, що локально взаємодіють як між собою, так і з навколишнім середовищем.
•         Колективний інтелект (колективний розум) — це здатність групи знаходити розв’язання завдань ефективніше, ніж найкраще індивідуальне розв’язання в цій групі.
•         Технології КІ з’явилися завдяки розвитку Інтернету, що дозволило опрацьовувати й враховувати думки, ідеї, прогнози та знання неймовірно великої кількості інтернет-користувачів.
•         Приклади реалізації: Вікі-проекти (Wikipedia), сервіси оцінок і відгуків про товари (Amazon, YouTube), спільне розроблення відкритого програмного забезпечення, пошукові системи (збирають знання, створені мільйонами людей), фінансові біржі, геосоціальні мережі (Foursquare).
•         Колективний інтелект може бути використаний Збройними силами США для управління безпілотними транспортними засобами, а NASA досліджує його для створення планетарних карт.
•         Зростає значення поняття колективного інтелекту як синергії (доповнення) інтелекту людей і комп’ютеризованих роботів.

3. Інтернет речей (ІоТ)

Інтернет речей (англ. Internet of Things, IoT) — це концепція обчислювальної мережі фізичних предметів («речей»), оснащених деякими технологіями для взаємодії між ними.

•         ІоТ — це глобальна мережа підключених до Інтернету фізичних пристроїв — «речей», оснащених сенсорами, датчиками та пристроями передачі інформаційних даних.
•         Ця концепція передбачає, що об’єкти використовують технології для взаємодії між собою та з навколишнім середовищем, а пристрої можуть виконувати певні дії без втручання людини.
•         Таким чином, пристрої в будинках, автомобілях або на користувачеві виконують обробку даних, їх аналіз й обмін між собою та, залежно від результатів, приймають рішення й виконують певні дії.
•         Ключова ідея — з’єднати між собою всі об’єкти, які можна підключити до мережі, щоб отримати синергію.
•         Період 2008–2009 роки вважається «справжнім народженням інтернету речей», оскільки кількість пристроїв, підключених до мережі, перевищила чисельність населення Землі.
•         Для реалізації ІоТ необхідна екосистема, що включає «розумні речі» (з датчиками), мережу доступу та передачі даних, а також платформи для управління мережею, пристроями та додатками.

Базові принципи ІоТ:

1. Наявність глобальної комп’ютерної мережі з високою швидкістю.
2. Пристрої, під’єднані до мережі, мають конкретну ІР-адресу.
3. Пристрої можуть отримувати та відправляти дані по мережі.
4. Робота пристроїв відбувається в автоматизованому режимі за спеціальними програмами.

Застосування ІоТ:

•         Охорона здоров’я: лікарі можуть віддалено відслідковувати стан пацієнтів за допомогою переносних датчиків.
•         Транспорт/Логістика: управління транспортними потоками, автономні автомобілі, автодорожні служби відслідковують швидкість автомобілів і фіксують порушення.
•         Побут: керування «розумним будинком», віддалене керування годівницею для тварин, пластир-градусник.
•         Оптимізація ресурсів: раціональне управління витрачанням газу, води, світла, автоматичне ввімкнення опалення чи вуличного освітлення.

4. Smart-технології

Розвиток ІоТ і ШІ призводить до появи нових технологій, які називають Smart-технологіями.

Smart-технології (від англ. smart — розумний) — це поєднання кількох інформаційних технологій або технологічних об’єктів в одному «розумному» об’єкті.

•         Це технології, які забезпечують взаємодію цифрових пристроїв з навколишнім середовищем і наділяють систему здатністю до прийняття рішень, віддаленого керування для ефективного виконання щоденних та виробничих завдань.
•         Накопичення технологій роботи з інформацією зумовить появу нової якості, яку називають Smart-суспільством. У такому суспільстві технології, що базувалися на інформації, трансформуються в технології, що базуватимуться на взаємодії та знаннях.

Приклади Smart-технологій:

•         Smart-Home («Розумний» будинок): система домашніх пристроїв, що здатні виконувати повсякденні завдання без участі людини. Власник може з мобільного телефона через Інтернет керувати пристроями (включати полив, відчиняти двері).
•         Smart-TV: комп’ютеризований телевізор із великою кількістю функцій, що дає змогу активно контактувати з віртуальним простором.
•         Smart-City («Розумні» міста): сучасна модель міської трансформації, у якій ІТ дають змогу вирішити найскладніші проблеми, якісно змінити систему управління та створити умови для розвитку громади.
•         Smart-education: інтернет-навчання з використанням освітнього контенту завдяки об’єднанню методик і технологій.

ІV. Закріплення та практична робота

Завдання 1. Аналіз застосування ШІ (Робота з Інтернетом)

1. Перегляньте роботу інтелектуального малювання AutoDraw .
2. Поясніть, чи можна вважати ці програму прикладом системи штучного інтелекту.
3. Створіть презентацію про три напрями застосування штучного інтелекту в майбутньому.

Завдання 2. Дослідження Smart-систем (Обговорення в парах)

1. Обговоріть, чи можна вважати сервіс відстеження громадського транспорту в м. Тернополі (http://detransport.com.ua/) технологією, яка відповідає концепції Smart-місто.
2. Визначте переваги застосування технології «Розумний будинок».
3. Обговоріть, які рішення мають приймати всі члени суспільства, щоб побороти ризики, пов'язані з безпекою Інтернету речей та втратою персональних даних.

V. Домашнє завдання

1. Опрацювати матеріал про штучний інтелект, Інтернет речей, Smart-технології та колективний інтелект.
2. Створіть презентацію за матеріалами інфографіки «Як Інтернет речей змінить наше життя».
3. Складіть список із п’яти запитань, на які система штучного інтелекту (наприклад, Gemini) може дати чітку відповідь, та п’яти запитань, на які відповідь може бути нечіткою або потребує перевірки.