29、人工智能：重塑印度乳业与教育领域

人工智能：重塑印度乳业与教育领域

1. 3D 食品打印与人工智能在乳业的应用

3D 食品打印技术通过增材制造技术，能够逐层逐位地创造出各种各样的食品。这项技术不仅局限于食品加工领域，在医疗保健和航天领域也有诸多应用。在新冠疫情后的时代，结合人工智能技术的 3D 食品打印将成为非面对面和个性化食品业务的转折点。

对于牛奶加工商而言，在供应不稳定的情况下维持产品的质量和数量是一项极具挑战性的任务。牛奶是易腐商品，需要更复杂的供应链运营和物流来确保产品的新鲜度和安全性。尽管印度乳业有巨大的扩张潜力，但在市场基础设施和消费者认知方面远远落后。没有稳定可靠的冷链，依赖易腐商品的食品加工等关键行业就无法蓬勃发展。印度食品加工行业在冷链管理方面缺乏必要的存储设施、供应链和物流以及其他相关基础设施，导致每年因收获后损失浪费约 125.2 亿美元的农产品。因此，在当前的食品安全体系下，有效的冷链管理系统至关重要。

人工智能可以显著改善乳制品供应链。在构建基于机器人的系统以监测乳制品质量方面，人工智能有多种应用。基于人工智能的算法可以通过更好地管理库存和配送，优化供应链物流，减少食品短缺、积压和浪费的可能性。牛奶加工和供应链中存在大量的运营数据，可用于在问题成为重大瓶颈之前及早发现问题。人工智能还可以协助整个食品供应链的管理决策。由于供应链包含众多节点，人工智能可以综合大量关于消费者行为的数据集，为生产者提供及时决策的依据。此外，它还可以通过解读数字化信息，使计算机操作的运输卡车实现无人驾驶，从而降低食品运输成本。

如今，印度消费者习惯在清晨收到送上门的牛奶包。与过去几代人相比，现在的消费者更注重质量，也更精通科技。超本地配送公司会持续监测消费者需求模式的变化，并为这些消费者提供量身定制的技术服务。这些食品配送服务提供包括市售牛奶在内的高品质增值产品，消费者可以轻松快速下单。整个过程非常简单，消费者可以在晚上下单，第二天早上 6 点就能收到新鲜的牛奶、奶制品或其他必需品。

以下是人工智能在乳业的应用优势总结：
|应用领域|优势|
| ---- | ---- |
|供应链管理|优化物流，减少短缺、积压和浪费|
|质量监测|构建机器人系统监测乳制品质量|
|决策支持|综合消费者行为数据，辅助决策|
|运输成本|降低食品运输成本|

2. 人工智能在教育领域的应用

技术正在彻底改变并推动教育领域的发展。传统的教学方法已转变为教学 - 学习体验，教育的责任不仅在于教师，也在于学习者。公平、包容和优质的教育是联合国可持续发展目标（SDG 4）的重要内容，尽管这一目标对许多批评者来说仍是乌托邦式的理想，但政治和经济稳定的国家已能够改善教育机构的基础设施，推动基于技术的教学和学习。教育科技（EdTech）是一个不断发展的行业，投入了大量的时间和资金，应用了人工智能（AI）、物联网（IoT）和信息通信技术（ICT）。EdTech 不仅应用于教学过程，还改变了课程设置，政府和私立机构都在使教学内容适应数字时代。

自 21 世纪初以来，计算机、智能数字工具和互联网被用于课堂，以促进数字公民意识的培养。如今，教学空间已融入人工智能技术。教师的教学环境也发生了变化，虚拟助手承担了大量行政和文书工作，使教师能够为学生提供一对一的关注。中国是培养下一代人工智能人才的先驱之一，将其纳入公立学校的教学体系，作为 2017 年《新一代人工智能发展规划》的一部分。

除了教学和学习，教育还包括成果、沟通、评估和评价等方面，人工智能的应用可以增强这些方面的效果。人工智能在教育中的作用不能孤立研究，需要跨学科的方法。不同领域的研究人员分析了人工智能带来的挑战、程序和组织变革，认为这项技术可以克服教育中的许多障碍，如地理限制、教师质量、教学内容、合适的教学空间和语言等。

2.1 人工智能在教学 - 学习过程中的应用

教学已发展成为以学习者为中心的活动，与传统的以教师为中心的方法不同，学习者现在处于教育资源的核心位置。基于人工智能的教育承诺根据学习者的能力提供个性化学习，对传统的讲座式教学方法提出了挑战。

教育机构现在采用智能辅导系统（ITS），这是一种应用人工智能原理的软件，用于应对传统教学方法带来的挑战。该软件系统通过识别学习者理解概念的方式、学习方法的模式、知识掌握和保留程度来促进教学。在考虑模块构成、主题成果、学习者目标和作业重要性的同时，还会考虑学习者完成作业的能力、所需时间、学习行为和饱和点等人为因素。通过教授概念、提出问题来识别学习模式，并接受和回答学习者的问题，支持学习过程。此外，ITS 还可以添加超媒体元素，如图表、表格、剪贴画、视听资料和超链接，以适应学习者的理解能力。教师在使用该软件时的关键作用是确保学习的真实性，进行形成性和总结性评估以及作业评价，提供充分的反馈。

传统的标准化评估已逐渐被个性化评估所取代，因为政策制定者认识到基于能力的教育应优先于基于知识的教育，这有助于培养认知技能和批判性思维，是社会和经济未来发展所需的专业能力。由于 ITS 在教学后立即生成问题，学习者的回答会被记录在系统中，有助于日常评估。这种个性化评估降低了学习者的焦虑水平。

目前已经使用的一些 ITS 包括：
- Adil（学习系统中的自动调试器）
- ADIS（动画数据结构智能辅导系统）
- BITS（贝叶斯智能辅导系统）
- DCG（动态课件生成）
- DM Tutor（决策辅导系统）
- JITS（Java 智能辅导系统）
- NORMIT（规范化智能辅导系统）

人工智能专家正在投资开发 ITS，因为它可以根据学习者在所选学科中的个人能力进行调整，满足学习者的个性化需求。

以下是智能辅导系统（ITS）的工作流程：

graph LR
    A[识别学习方式] --> B[确定学习模式]
    B --> C[评估知识掌握程度]
    C --> D[教授概念并提问]
    D --> E[接受并回答问题]
    E --> F[提供反馈与评估]

2.2 人工智能与教育管理

有序组织教育机构的重要方面与传授知识同样重要。教育管理是教育的重要组成部分，它使教育部门能够灵活适应社会、政治、经济或技术趋势的变化，以及系统中的错误。教育管理是一个动态、实用、系统的过程，需要有效的组织结构来实施。

为了有组织地收集数据和文件，教育管理信息系统（EMIS）被用于高效地分类、管理和保存信息。这使得信息传输和沟通更加顺畅，有助于规划和改进基于数据的教育管理。教育机构需要高效、实用、有效执行的策略和可实现的解决方案，而人工智能驱动的 EMIS 可以提供这些。所有即时决策所需的数据都可以在仪表盘上随时获取。

教育机构的管理涉及学生、教师、课程、投资、安全保障、进度和绩效报告、认证、反馈、人力资源、支出、物流和评估等信息。人工智能可以处理高度可靠的文书工作，发现人类难以察觉的模式。

人工智能还可以预测候选人对文凭或课程的报名情况，安排讲座，创建档案以检测学生是否会退出课程，并在适当的时候提供指导以确保学生的留存率。例如，一项在土耳其体育教育学院进行的研究，根据学生的体育技能测试、全国选拔和安置考试成绩以及平均绩点，使用支持向量机技术，以 97.17% 的准确率计算出了报名决策。对学生流失和留存的研究有助于教育机构提前做好准备。

2.3 人工智能在学术领域的应用

人工智能是跨学科干预的结果，认知心理学和计算机科学直接影响其发展，哲学、数学、社会学和语言学等学科也有间接影响。这些学科作为独立的学术领域进行教学和学习，但与人工智能的融合进一步推动了教育的发展。理论学科旨在理解人类，人工智能有助于描绘接近人类环境的模式；而实践学科则为人工智能提供客观视角，用于设计计划和解决问题。虽然人工智能与实践和科学研究的融合及其在电子商务、生活方式、导航、机器人、汽车和医疗保健等领域的应用容易理解，但将其融入理论研究需要同样创新的思维方式，因为这些学科涉及到最初开发人工智能的人群。

随着世界向自动化迈进，一系列新的软件系统应运而生，以适应生活方式的变化。社交网络平台推动了向虚拟世界的迁移，从简单的对话到约会、众筹或职业机会等用途，改变了人们的互动模式。社交互动中的沟通方式发生了变化，俚语成为标准交流的一部分，社交媒体成为寻找就业机会的有效平台，“点赞”增加了人们对关注的追求，视频频道的订阅者还可以获得额外收入。然而，用户往往忽略了人工智能中使用的算法以及数据的提取和使用的不透明性。

2.4 人工智能与课程设置

将人工智能纳入教育系统可以从早期阶段将其融入课程开始。这不仅需要制定教学内容，还需要考虑教学方法。信息通信技术（ICT）已经是课程的一部分，但进一步将人工智能纳入理论和实践教学大纲至关重要。如前所述，SDG 4 关注教育，而人工智能是未来的发展方向，因此需要制定一个系统的框架来传授人工智能教育（AIEd）。这个框架应包括教授人工智能的重要性、理解人工智能、设计年级水平的教学大纲和评估、教学方法等关键方面，以提高知识水平、技术素养、深入了解人工智能并为可能的职业道路做好准备。

以下是建议的 ICT 课程，用于优质教育：
| 能力领域 | 能力要求 |
| ---- | ---- |
| 硬件和软件基础 | 0.1. 硬件基本操作知识，如开关、充电和锁定设备
0.2. 软件基本操作知识，如用户账户和密码管理、登录和隐私设置 |
| 信息和数据素养 | 1.1. 浏览、搜索和过滤数据、信息和数字内容
1.2. 评估数据、信息和数字内容
1.3. 管理数据、信息和数字内容 |
| 沟通与协作 | 2.1. 通过数字技术进行互动
2.2. 通过数字技术进行分享
2.3. 通过数字技术参与公民事务
2.4. 通过数字技术进行协作
2.5. 网络礼仪
2.6. 管理数字身份 |
| 数字内容创作 | 3.1. 开发数字内容
3.2. 整合和重新阐述数字内容
3.3. 版权和许可证
3.4. 编程 |
| 安全 | 4.1. 保护设备
4.2. 保护个人数据和隐私
4.3. 保护健康和福祉
4.4. 保护环境 |
| 问题解决 | 5.1. 解决技术问题
5.2. 识别需求和技术响应
5.3. 创造性地使用数字技术
5.4. 识别数字能力差距
5.5. 计算思维 |
| 职业相关能力 | 6.1. 操作特定领域专业硬件/软件所需的知识和技能，如工程设计软件和硬件工具，或使用学习管理系统提供完全在线或混合式课程 |

科技领先国家的政府已经设想在这一领域占据领先地位。法国总统埃马纽埃尔·马克龙承诺拨款 15 亿欧元，由法国国家信息与自动化研究所监督。韩国政府的目标是从 2020 年开始，每年培养 5000 名具备人工智能资格的新毕业生，到 2030 年新增 5 万名人工智能专业人员。为此，韩国政府承诺投资 430 万美元用于研究，另外拨款 20 亿美元用于建立六个新的人工智能研究生学院，巩固学术界的合作关系，并为人工智能学生设立 4500 个国家奖学金。

2.5 印度的人工智能教育案例：CBSE 的“全民人工智能”倡议

印度国家转型委员会（NITI Aayog）发布了关于国家人工智能战略的讨论文件，认识到广泛开展人工智能教育的必要性。印度中央中等教育委员会（CBSE）是印度教育部下属的自治组织，强调了人工智能对于跟上世界各国发展战略的重要性，意识到需要在教育系统中采用新方法，以提高人们在人工智能社会和技术技能方面的素养。

“全民人工智能”（CBSE 通告第 ACAD - 56/2021 号）是 CBSE 和英特尔印度的联合倡议，由印度总理纳伦德拉·莫迪发起。该倡议支持社会发展和包容性教育，这是印度自 1950 年成立计划委员会以来的政府目标。“全民人工智能”是一个 4 小时的项目，学习者可以按照自己的节奏学习，是推动教育系统有效变革的第一步。

CBSE 从 2019 - 2020 学年开始，将人工智能作为九年级和十年级的技能科目引入，确保提供教师手册、培训视频，并与卓越中心组织培训课程，不仅关注学生的学习，也帮助教师理解课程要求。为了促进多学科方法以激发学生对人工智能的兴趣，CBSE 要求附属学校在八年级纳入人工智能“启发模块”。人工智能教育在九年级正式引入，相关参考资料的 PDF 或电子副本可在印度国家教育研究与培训委员会（NCERT）网站上轻松获取，这是迈向数字资源库的重要一步。该项目的学习目标对教师和学生都很明确。

综上所述，人工智能在印度乳业和教育领域都有着巨大的应用潜力和发展前景。在乳业，它可以优化供应链、提高产品质量和减少浪费；在教育领域，它能够改变教学方式、提高管理效率和培养适应未来的人才。随着技术的不断发展和应用的深入，人工智能将为印度的乳业和教育带来更多的创新和变革。

人工智能：重塑印度乳业与教育领域

3. 人工智能在印度乳业与教育领域应用的综合分析

在印度，人工智能在乳业和教育领域的应用呈现出不同的特点和发展趋势，但都对各自领域的发展起到了积极的推动作用。

3.1 乳业与教育领域应用的共性

• 提高效率 ：在乳业中，人工智能通过优化供应链管理，减少了食品短缺、积压和浪费，提高了物流效率。在教育领域，智能辅导系统和教育管理信息系统的应用，减轻了教师和管理人员的工作负担，提高了教学和管理效率。
• 个性化服务 ：基于人工智能的乳业配送服务可以根据消费者的需求提供量身定制的产品。在教育中，智能辅导系统能够根据学习者的能力和需求提供个性化学习方案，满足不同学生的学习需求。
• 数据驱动决策 ：乳业利用运营数据进行质量监测和供应链优化，教育机构则通过分析学生数据进行教学评估和管理决策。人工智能能够处理和分析大量数据，为决策提供支持。

3.2 乳业与教育领域应用的差异

• 应用场景不同 ：乳业主要应用于生产、加工、物流和销售等环节，而教育领域则涉及教学、学习、管理和课程设置等方面。
• 技术需求不同 ：乳业需要结合传感器、机器人等技术进行质量监测和生产自动化，教育领域则更注重智能辅导系统、数据分析和虚拟助手等技术的应用。
• 社会影响不同 ：乳业的发展关系到食品安全和农业经济，人工智能的应用有助于提高乳业的竞争力和可持续发展能力。教育领域的变革则直接影响到人才培养和社会的未来发展，人工智能能够促进教育公平和提高教育质量。

以下是乳业与教育领域应用人工智能的对比表格：
| 领域 | 应用场景 | 技术需求 | 社会影响 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 乳业 | 生产、加工、物流、销售 | 传感器、机器人、数据分析 | 食品安全、农业经济 |
| 教育 | 教学、学习、管理、课程设置 | 智能辅导系统、虚拟助手、数据分析 | 人才培养、社会发展 |

4. 人工智能在印度乳业与教育领域面临的挑战与解决方案

尽管人工智能在印度乳业和教育领域具有巨大的潜力，但在实际应用中也面临着一些挑战。

4.1 乳业面临的挑战与解决方案

• 基础设施不足 ：印度食品加工行业在冷链管理方面缺乏必要的存储设施、供应链和物流等基础设施，导致农产品损失严重。解决方案是加大对冷链基础设施的投资，提高冷链物流的效率和可靠性。
• 数据安全与隐私 ：乳业涉及大量的生产、销售和消费者数据，数据安全和隐私保护至关重要。企业需要加强数据安全管理，采用加密技术和访问控制措施，确保数据的安全性和隐私性。
• 人才短缺 ：人工智能技术的应用需要专业的人才，但印度在乳业领域缺乏既懂乳业又懂人工智能的复合型人才。解决方案是加强人才培养，通过高校和职业培训机构开设相关专业和课程，培养适应乳业发展需求的人才。

以下是乳业面临挑战与解决方案的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[基础设施不足] --> B[加大冷链基础设施投资]
    C[数据安全与隐私] --> D[加强数据安全管理]
    E[人才短缺] --> F[加强人才培养]

4.2 教育领域面临的挑战与解决方案

• 技术普及不足 ：尽管教育科技在不断发展，但在一些地区，尤其是偏远地区，技术设备和网络覆盖不足，限制了人工智能在教育中的应用。解决方案是加大对教育信息化的投入，改善教育基础设施，提高技术普及程度。
• 教师培训不足 ：教师是教育的关键，但许多教师缺乏人工智能技术的应用能力和培训。学校和教育机构需要加强教师培训，提高教师的技术素养和教学能力。
• 课程体系不完善 ：将人工智能纳入课程体系需要重新设计教学内容和方法，但目前的课程体系还不够完善。教育部门需要组织专家制定科学合理的课程标准和教学大纲，确保人工智能教育的质量。

以下是教育领域面临挑战与解决方案的列表：
- 技术普及不足 ：加大教育信息化投入，改善基础设施，提高网络覆盖。
- 教师培训不足 ：开展教师培训项目，提高教师技术素养和教学能力。
- 课程体系不完善 ：制定科学合理的课程标准和教学大纲，完善课程体系。

5. 未来展望

人工智能在印度乳业和教育领域的应用前景广阔。在乳业方面，随着人工智能技术的不断发展，将实现更加智能化的生产和管理，提高乳业的生产效率和产品质量。例如，通过智能传感器和数据分析，可以实时监测奶牛的健康状况和生产性能，优化饲料配方和养殖环境。在物流方面，无人驾驶运输车辆和智能仓储系统将进一步提高物流效率，降低成本。

在教育领域，人工智能将继续推动教育的个性化和智能化发展。智能辅导系统将不断优化，提供更加精准的学习建议和反馈。虚拟实验室和模拟教学将为学生提供更加真实的学习体验，提高学习效果。同时，人工智能还将促进教育资源的共享和公平分配，让更多的学生受益。

总之，人工智能将为印度的乳业和教育领域带来深刻的变革和发展机遇。政府、企业和教育机构应共同努力，克服面临的挑战，充分发挥人工智能的优势，推动印度在乳业和教育领域取得更大的进步。