第1课　走进3D One AI

● 知道什么是3D One AI。

● 了解3D One AI的功能。

● 如何快速学习3D One AI。

知道什么是3D One AI并了解其功能。

1.1　认识3D One AI

3D One AI是一款以三维技术和人工智能为导向的仿真软件。它以物理刚体和世界时间的概念为基础，具备强大的三维数据处理与显示能力。用户可以通过编程或界面交互的操作，灵活运用平台的虚拟开源硬件技术与人工智能技术，实现动态仿真人工智能行为并输出三维动画。通过使用3D One AI，用户可以了解、融入并运用人工智能，通过动手实践综合学习多学科知识。

例如，在第19课的颜色分辨器案例中，为了实现分辨不同的颜色，我们运用了编程、虚拟硬件（颜色传感器、电子显示屏）以及人工智能技术（颜色识别技术），通过三维虚拟仿真方式进行呈现，如图1-1所示。

图1-1

1.2　3D One AI的功能

借助3D One AI，我们不仅可以模拟人工智能，通过虚拟仿真技术深入感受人工智能的应用场景，还可以通过编写程序来锻炼逻辑思维能力，进一步提升我们的智力水平，挖掘潜在的智慧。

1．图像、语音识别

图像识别和语音识别是人工智能领域的两大重要支柱。它们依托计算机科学技术，对图像和语音进行深度分析、识别，从而实现对各类不同模式的目标和对象进行辨识。在3D One AI中，图像识别技术和语音识别技术相辅相成，可以精准识别各种文字、图片、声音、条形码等，同时还能利用摄像头和麦克风实现精准的人机互动。例如，通过人脸识别和语音识别技术，用户可以实现对家中门窗、家电开关的控制，如图1-2所示。

图1-2

2．机器学习

机器学习是人工智能领域中的一个重要分支。其主要任务是通过指导计算机从数据中获取知识，并利用这些经验来提高自身的性能，而无须进行明确的编程。在机器学习的过程中，算法会不断地对大型数据集进行训练，以发现其中的模式和相关性，并根据数据分析的结果做出最佳的决策和预测。

3D One AI的机器学习功能能够让计算机更好地认识世界万物。通过拍摄实物，计算机可以立即学习物品的特征，并将这些特征应用到编程中。例如，在第15课的物品分辨器案例中，计算机通过识别物品，如果判断结果是水杯，那么电子显示屏就会显示判断结果“判断正确”和物品名称“水杯”，如图1-3所示。

图1-3

3．积木、Python编程

编程是编写计算机程序的简称，旨在让计算机按照特定的指令和规则进行计算，以解决特定问题或完成特定任务。在3D One AI中，可以通过积木（图形化）和Python两种模式进行编程，并且可以在两种编程模式之间随时切换，以快速验证程序的正确性。通过编程，用户可以控制仿真结果和进行调试，从而确保程序的准确性和可靠性，如图1-4所示。

图1-4

4．虚拟电子件

3D One AI通过赋予三维模型电子件属性，能够全面模拟摄像头等真实电子件的搭建过程，包括电子件和传感器等各种电子件模型。用户可以学习、体验和应用各种开源电子件，并通过这些虚拟电子件模拟各种真实电子件搭建场景过程，例如在第22课的停车场案例中，借助于虚拟电子件舵机、虚拟摄像头、电子显示屏和距离传感器等采集车辆车牌信息和控制门禁的起落，如图1-5所示。

图1-5

5．虚拟仿真

虚拟仿真是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机系统。3D One AI作为一款三维仿真软件，可以进行智能行为仿真，实现避障、循迹、图像识别等智能行为。3D One AI可以通过三维动画的形式呈现设计结果，例如在第16课的循迹小车案例中，通过循迹传感器控制小车沿着黑色轨迹行驶，如果循迹传感器的左右检测点同时检测到黑色轨迹，小车会停止行驶，如图1-6所示。

图1-6

1.3　如何快速学习3D One AI

在学习3D One AI时，若想提升个人能力，并在人工智能领域取得一定成就，需要做好以下几点。

1．多看

多看是指在学习的过程中，应当多观看一些视频教程和教学案例，以便从中学习自身尚未掌握的一些技能。

青少年三维创意社区中有一个名为“人工智能”的模块。该模块包含了丰富的视频教程、课件以及作品源文件等课程资源。这些资源为学习者提供了详尽的人工智能知识和技能学习途径。为了更好地了解和利用这些资源，让我们一起前往社区的官方网站进行深入探究。

1．打开青少年三维创意社区官方网站。

2．单击“专题”/“人工智能”，进入人工智能页面，如图1-7所示。

图1-7

在页面右侧有“认识AI”“体验AI”“学习AI”“玩转AI”4个专区，每个专区都有其独特的特性，用户可以根据自己的需求和兴趣进行选择。

● 认识AI：该专区旨在帮助用户了解人工智能领域的相关知识，如图像识别、语音识别、机器学习、积木编程、Python编程以及虚拟电子件等模块的内容。并且，每个模块下都提供了相应的推荐学习资料，以帮助用户深入学习，如图1-8所示。

图1-8

● 体验AI：该专区以玩中学、赢奖励的方式，借助AI活动，帮助用户在轻松愉快的氛围中体验AI的乐趣。通过设置不同难度的关卡，让用户在挑战中了解和掌握AI知识，同时赢得奖励，以激发用户对AI学习的兴趣。

为了实现体验AI这一目标，需要用户下载并安装3D One AI。安装完成后，打开3D One AI，在资源库的“场景专区”中可以找到各种游戏。在玩游戏的过程中，可以查看游戏的源程序。这样，用户可以在娱乐的同时学习每个游戏的编程，如图1-9所示。

图1-9

● 学习AI：该专区提供全面的学习支持，包括热门推荐、官方入门和教学课程等多种学习资源，如图1-10所示。

图1-10

这些课程是由官方和一线教师编写及录制的优质学习资源，既可在线观看，也可选择下载。

● 玩转AI：该专区供用户参加比赛来展示自己的实力，如图1-11所示。

图1-11

在浏览社区官方网站的过程中，单击“专题”/“人工智能”，进入人工智能页面，单击“玩转AI”就会跳到“成果大赛”栏目，如图1-12所示。

图1-12

在这里我们可以查看各种赛项活动，如果想查看更多的AI大赛，可以单击“参加更多AI大赛”。我们可以查看“教育部白名单竞赛”，还可以查看“全国大赛”“省市区赛”“官方大赛”，如图1-13所示。

图1-13

2．多思考

从搭建场景中的模型，到物体属性设置、电子件模型设置，再到程序编写和仿真测试，思考贯穿于3D One AI制作的整个过程。在设计过程中，好的项目离不开好的想法和制作思路，这些想法和思路都来自于思考。例如，在定点停车案例的设计过程中，我们可以遵循表1-1所示的设计思路。

表1-1　定点停车设计思路

3．多做

俗话说熟能生巧，是指通过不断的实践和积累经验，能够掌握技巧或找到窍门。学习3D One AI也一样：只有多做，才能驾驭3D One AI工具的使用；只有多做，才能熟练掌握3D One AI的使用方法和技巧；只有多做，才能培养我们的逻辑思维能力；只有多做，才能提高我们的水平；只有多做，才能创作出优秀的3D One AI作品。

通过本课的学习，我们知道了什么是3D One AI，了解了3D One AI的功能以及快速学习3D One AI的方法和技巧。

说一说你计划怎样学习3D One AI，对于学习3D One AI你还有哪些方法和建议？

根据本课所讲内容的掌握情况，在表1-2中相应的“优秀”“良好”“待提高”位置画√。

表1-2　评价表