淺談人工智能在虛擬校園中的實現方法

蘭州職業技術學院 李杜

在信息技術快速發展的背景下，校園的虛擬化建設，不僅能夠讓學校的全景全貌能夠進行遠程訪問，同時也能夠優化學校對校園整體的管理與推廣。虛擬校園的構建，能夠優化校園安全管理，也能夠提升學生的學習效率。而將人工智能運用到虛擬校園當中，實現校園、教學、生活三者的虛擬一體化建設，推動虛擬校園的智慧轉型，讓教育資源高效整合，以此發揮虛擬校園的構建價值。基于此，本文主要對人工智能在虛擬校園中的實現方法進行研究分析，旨在對人工智能技術的實現與發展進行詳細闡述，為以后類似的研究提供一些參考建議。

人工智能技術作為一種新型科學技術，其需要對人的智能理論與應用進行本質的掌握。在虛擬校園上實現人工智能技術的運用，能夠以人工智能來進行圖像、信息以及真實互動層面的優化。在虛擬校園的現代化建設上，借助人工智能技術，優化虛擬校園的安全管理形式，同時也能夠加強虛擬校園系統的整體效果，對虛擬校園的管理、教育、宣傳以及生活等層面進行一體化建設，從而發揮人工智能在教育領域與校園的應用價值，為社會經濟的發展提供技術保障。因此，本文對人工智能在虛擬校園的實現方法進行研究顯得尤為重要。

1 人工智能技術

人工智能技術作為一門新的信息科學分支，主要對人的行為過程進行模擬。基于圖像識別與語言識別和處理進行研究與拓展，從而進行擬人化思考，其理論層面可能超過人的智能。當然，人工智能技術的相關人員需要以計算機與信息技術為基礎，將邏輯學知識、計算機技術、信息技術與視覺傳達技術等進行綜合融合，以機械完成部分人思考工作，從而實現人力資源與成本的優化。比如，人工智能技術在現階段的運用上，主要是以計算機編程技術的融合，在自動化的基礎上逐步實現智能化效果，其技術的方向發展與生物體智能方法類似，并且取得了較大的成果。而人工智能技術在計算機編程領域的融合，能夠實現文字圖像識別與計算機棋類比賽的開展，但人工智能技術基于遺傳算法與人工神經網絡層面的發展，能夠以自然生物的遺傳因子進行規律模擬，從而實現智能化的發展。人工智能技術運用情況如表1 所示。

表1 人工智能技術運用情況Tab.1 Application of artificial intelligence technology

2 虛擬校園

虛擬校園在教育領域的發展，其主要運用虛擬現實（VR）技術，對人的感官進行模擬重構，將視覺、聽覺和嗅覺進行真實化虛擬，讓人能夠與虛擬環境進行相應的交互反饋，從而拉近人與物之間的了解。虛擬校園的構建，能夠借助虛擬現實技術，使感觀者能夠對校園進行直觀地體驗。這有助于對虛擬下的校園管理、教育以及宣傳等工作進行現代化建設，助力校園的健康發展。借助虛擬校園與現實體驗之間的融合，讓體驗、交互以及真實得以重構。虛擬校園的建設上，其不僅需要虛擬現實技術，同時也需要多種計算機技術進行交叉，讓實際的虛擬校園能夠交互、沉浸和真實體驗。因此，在虛擬校園的發展上，將人工智能技術進行融合，有助于虛擬校園環境更加真實，也能夠優化體驗者的各項感觀，從而提升虛擬校園的建設價值。

3 人工智能在虛擬校園應用的關鍵要點

3.1 智適應學習技術

人工智能的實現需要關注深度學習，即在虛擬校園的實現上，智適應學習技術的應用實現需要實現以下幾點:（1）機器學習能夠對當前的情況進行分析預測，從而形成一定的決策；（2）借助算法來進行相應的價值分析，從而推動人工智能發展。智適應學習技術作為人工智能實現的根本所在，其作為技術的基礎，讓機器能夠擁有人的智能是將知識與操作轉化為抽象思維。機器學習需要實現虛擬校園的學習能力，即能夠進行知識的增長設計，讓計算機分析處理能力得到運用，從而構建虛擬校園智能思維的基礎。人工智能在虛擬校園的實現過程中，需要以智適應學習技術來實現如何增長知識、如何學習，同時也需要實現知識的重組和運用。在現有的技術引導下，智適應學習技術的應用實現，需要讓計算機在人的輔助下進行監督學習，以模仿的形式進行建立，雖然該模塊學習方法與人工智能存在一定的差異，但這也是最容易實現的。而基于人工智能的無監督機器學習模式，需要虛擬校園能夠自主學習與增長知識，那么其需要的只有學習材料，這作為一種與人發展的高級學習方法，是智能化的發展方向，其作為未來人工智能發展下機器學習的方式，仍然需要攻克較多的研究。智適應學習技術下機器學習過程與深度學習過程如圖1 所示。

圖1 智適應學習技術下機器學習過程與深度學習過程Fig.1 Machine learning process and deep learning process under intelligent adaptive learning technology

3.2 分析推理技術的應用

人工智能在虛擬校園地實現，需要借助分析推理技術下的數據挖掘技術應用。數據挖掘技術作為人工智能跨媒體分析推理技術實現的關鍵一環，在大數據技術與信息技術的發展下，數據信息的堆積過于繁雜就需要合理運用手段來區分數據信息的價值。而人工智能領域下數據挖掘技術能夠從虛擬校園龐大的數據庫當中挖掘有用的信息，將數據進行獲取處理分析評估。數據挖掘技術在虛擬校園當中的運用，能夠將現有校園數據進行傳授，通過相應的虛擬校園分析來優化校園管理教育以及生活等諸多模塊。當然在虛擬校園的數據采集的實現，可以通過基本傳感器，也可以直接從監控設備采集數據后，存儲到計算機中，對數據進行處理根據相應的協議與規則，保障數據收集的準確。借助人工智能技術參與到虛擬校園數據的收集處理上，保障數據的完整性，對不準確的數據進行技術的清理，以此優化虛擬校園的數據源。而數據的分析處理需要人工智能的專業模塊進行逐一優化，以此提升虛擬校園用戶的數據分析推理，實現虛擬校園的數據挖掘[1]。

3.3 群智能技術的應用

人工智能在虛擬校園的實現，需要群智能技術的應用。群智能技術以及相應專家系統作為人工智能發展的關鍵技術之一，該技術的要點在于對人工大腦神經網絡的探索，通過對其結構進行相應的模型構建，從而實現相應的運算與分析。當然，現階段的人工智能模擬仍然處于發展階段，其技術存在不成熟，但是也能夠進行一些較為復雜的模型運算，從而處理復雜繁冗的數據。而群智能下的專家系統是一種相對低級的人工智能技術，其主要靠收集相應的數據，構建一個較為龐大的數據庫，借助計算機進行分析與判斷，從而獲取最優解，并以此將專家意見進行統一，以實現問題決策的優化[2]。人工智能八大關鍵技術如圖2 所示。

圖2 人工智能關鍵技術Fig.2 Key technologies of artificial intelligence

4 人工智能在虛擬校園的實現途徑

4.1 人工智能與虛擬校園技術的融合

在虛擬校園的發展上，人工智能的實現，需要重視兩者技術的融合。虛擬校園需要借助VRML 虛擬技術與真實圖像繪制技術進行構建，人工智能技術的參與，可以為虛擬校園的發展提供方向，而技術的融合，需要讓智適應學習技術與虛擬校園教育模塊相結合，讓學生與體驗者能夠更快地了解環境，從而優化校園的學習與教育氛圍[3]。例如，構建人工智能的教學軟件，將其與虛擬校園相結合，借助人工智能的自學性以及行為能力，能夠將虛擬校園的多個模塊進行功能優化，在虛擬校園技術的體驗、宣傳以及教育等多個層面進行智能建設，發揮人工智能技術在交互上的優勢，讓虛擬校園能夠實現歸納、總結、答疑等功能，讓虛擬校園更加智能化與人性化。虛擬校園技術與人工智能技術下的計算機視覺技術與群體智能技術進行融合，有助于分析學生的學校生活體驗，關注學生的校園生活，讓學生能夠有一個更好的學習環境，以此發揮虛擬校園的構建價值[4]。

4.2 人工智能參與虛擬校園交互模塊

人工智能在虛擬校園中的實現，就必須重視在交互模塊下的智能化參與。人工智能參與到虛擬校園模塊當中，借助計算機視覺技術與智能芯片技術，讓體驗者能夠有著更加真實的感覺，同時也能夠讓體驗者的交互更加快速便捷，從而優化虛擬校園的交互性能。交互模塊的發展需要分析推理技術與智適應技術的參與，在未來的發展中，而非只有程序交互，需要根據體驗者的交互情況進行調整，以此實現虛擬校園的智能交互[5]。

4.3 人工智能參與虛擬校園三維建模模塊

人工智能的實現，需要在三維建模上進行參與。三維建模模塊作為虛擬校園的核心所在，圖形與景觀的三維建模需要利用VRML 和三維技術實現虛擬情景的構建，而人工智能技術多個模塊的參與，能夠讓三維更加具備真實性與吸引性[6]。例如，在虛擬校園三維建設模塊的任務解決上，根據解決任務不同進行人工智能算法的優化，利用二分類算法即Two-class Classification，對于數據特征較多、線性模型的場景選擇二分類支持向量機；對于訓練時間短、線性模型的場景，選擇二分類平均感知器；對于訓練時間短、線性模型的場景，選擇二分類邏輯回歸；對于訓練時間短、線性模型的場景，也可以選擇二分類貝葉斯點機；對于訓練時間短、精準的場景，選擇二分類決策森林；對于訓練時間短、精準度高、內存占用量大的場景，選擇二分類提升決策樹；對于訓練時間短、精確度高、內存占用量小的場景，選擇二分類決策叢林；對于數據特征較多的場景，選擇二分類局部深度支持向量機；對于精準度高、訓練時間較長的場景，選擇二分類神經網絡算法。人工智能的分析推理技術能夠優化建模計算量，人工智能的語言處理能夠進一步加強三維建模的交互體驗，從而讓虛擬校園更加真實，更加引人入勝[7]。

4.4 人工智能優化虛擬場景體驗模塊

人工智能在虛擬校園中的實現，將視覺、分析、處理、學習以及智能等技術運用到情景的虛擬體驗上，讓視覺能夠進行基數更改，以此修正虛擬校園的三維場景。而人工智能基數的融入，能夠修正虛擬校園數據存在的參數問題，智能化的建設，有助于虛擬校園三維場景體驗的連貫性，比如，情景體驗的查詢、交互、自動等模塊都能夠得到相應的技術發展支撐。例如，在中國海洋大學的虛擬校園構建上，人工智能技術的實現，能夠對每一個景點進行智能生產介紹，并附帶相應的俯瞰圖與關聯圖，從而對實際的校園情況能夠有著更加深刻的了解。因此，人工智能在虛擬校園中的實現方法，需要依賴人工智能技術的發展，借助視覺模塊、學習模式以及分析模塊逐步優化，讓虛擬校園系統能夠更加真實，也能夠在教育與推廣領域發揮其價值，為校園的現代化建設提供一個新方向[8]。

5 結語

由此可見，在學校教育與推廣領域的現代化發展上，構建虛擬校園能夠解決學校管理問題，同時也能夠幫助學生解決不必要的麻煩。虛擬校園不僅能夠直觀系統地展示校園的設備與景觀，也能夠為教育的信息化與智能化提供途徑。而人工智能技術在虛擬校園實現，能夠提升虛擬校園的建設質量，為學校的可持續發展提供技術保障。