浅谈人工智能在虚拟校园中的实现方法

兰州职业技术学院 李杜

在信息技术快速发展的背景下，校园的虚拟化建设，不仅能够让学校的全景全貌能够进行远程访问，同时也能够优化学校对校园整体的管理与推广。虚拟校园的构建，能够优化校园安全管理，也能够提升学生的学习效率。而将人工智能运用到虚拟校园当中，实现校园、教学、生活三者的虚拟一体化建设，推动虚拟校园的智慧转型，让教育资源高效整合，以此发挥虚拟校园的构建价值。基于此，本文主要对人工智能在虚拟校园中的实现方法进行研究分析，旨在对人工智能技术的实现与发展进行详细阐述，为以后类似的研究提供一些参考建议。

人工智能技术作为一种新型科学技术，其需要对人的智能理论与应用进行本质的掌握。在虚拟校园上实现人工智能技术的运用，能够以人工智能来进行图像、信息以及真实互动层面的优化。在虚拟校园的现代化建设上，借助人工智能技术，优化虚拟校园的安全管理形式，同时也能够加强虚拟校园系统的整体效果，对虚拟校园的管理、教育、宣传以及生活等层面进行一体化建设，从而发挥人工智能在教育领域与校园的应用价值，为社会经济的发展提供技术保障。因此，本文对人工智能在虚拟校园的实现方法进行研究显得尤为重要。

1 人工智能技术

人工智能技术作为一门新的信息科学分支，主要对人的行为过程进行模拟。基于图像识别与语言识别和处理进行研究与拓展，从而进行拟人化思考，其理论层面可能超过人的智能。当然，人工智能技术的相关人员需要以计算机与信息技术为基础，将逻辑学知识、计算机技术、信息技术与视觉传达技术等进行综合融合，以机械完成部分人思考工作，从而实现人力资源与成本的优化。比如，人工智能技术在现阶段的运用上，主要是以计算机编程技术的融合，在自动化的基础上逐步实现智能化效果，其技术的方向发展与生物体智能方法类似，并且取得了较大的成果。而人工智能技术在计算机编程领域的融合，能够实现文字图像识别与计算机棋类比赛的开展，但人工智能技术基于遗传算法与人工神经网络层面的发展，能够以自然生物的遗传因子进行规律模拟，从而实现智能化的发展。人工智能技术运用情况如表1 所示。

表1 人工智能技术运用情况Tab.1 Application of artificial intelligence technology

2 虚拟校园

虚拟校园在教育领域的发展，其主要运用虚拟现实（VR）技术，对人的感官进行模拟重构，将视觉、听觉和嗅觉进行真实化虚拟，让人能够与虚拟环境进行相应的交互反馈，从而拉近人与物之间的了解。虚拟校园的构建，能够借助虚拟现实技术，使感观者能够对校园进行直观地体验。这有助于对虚拟下的校园管理、教育以及宣传等工作进行现代化建设，助力校园的健康发展。借助虚拟校园与现实体验之间的融合，让体验、交互以及真实得以重构。虚拟校园的建设上，其不仅需要虚拟现实技术，同时也需要多种计算机技术进行交叉，让实际的虚拟校园能够交互、沉浸和真实体验。因此，在虚拟校园的发展上，将人工智能技术进行融合，有助于虚拟校园环境更加真实，也能够优化体验者的各项感观，从而提升虚拟校园的建设价值。

3 人工智能在虚拟校园应用的关键要点

3.1 智适应学习技术

人工智能的实现需要关注深度学习，即在虚拟校园的实现上，智适应学习技术的应用实现需要实现以下几点:（1）机器学习能够对当前的情况进行分析预测，从而形成一定的决策；（2）借助算法来进行相应的价值分析，从而推动人工智能发展。智适应学习技术作为人工智能实现的根本所在，其作为技术的基础，让机器能够拥有人的智能是将知识与操作转化为抽象思维。机器学习需要实现虚拟校园的学习能力，即能够进行知识的增长设计，让计算机分析处理能力得到运用，从而构建虚拟校园智能思维的基础。人工智能在虚拟校园的实现过程中，需要以智适应学习技术来实现如何增长知识、如何学习，同时也需要实现知识的重组和运用。在现有的技术引导下，智适应学习技术的应用实现，需要让计算机在人的辅助下进行监督学习，以模仿的形式进行建立，虽然该模块学习方法与人工智能存在一定的差异，但这也是最容易实现的。而基于人工智能的无监督机器学习模式，需要虚拟校园能够自主学习与增长知识，那么其需要的只有学习材料，这作为一种与人发展的高级学习方法，是智能化的发展方向，其作为未来人工智能发展下机器学习的方式，仍然需要攻克较多的研究。智适应学习技术下机器学习过程与深度学习过程如图1 所示。

图1 智适应学习技术下机器学习过程与深度学习过程Fig.1 Machine learning process and deep learning process under intelligent adaptive learning technology

3.2 分析推理技术的应用

人工智能在虚拟校园地实现，需要借助分析推理技术下的数据挖掘技术应用。数据挖掘技术作为人工智能跨媒体分析推理技术实现的关键一环，在大数据技术与信息技术的发展下，数据信息的堆积过于繁杂就需要合理运用手段来区分数据信息的价值。而人工智能领域下数据挖掘技术能够从虚拟校园庞大的数据库当中挖掘有用的信息，将数据进行获取处理分析评估。数据挖掘技术在虚拟校园当中的运用，能够将现有校园数据进行传授，通过相应的虚拟校园分析来优化校园管理教育以及生活等诸多模块。当然在虚拟校园的数据采集的实现，可以通过基本传感器，也可以直接从监控设备采集数据后，存储到计算机中，对数据进行处理根据相应的协议与规则，保障数据收集的准确。借助人工智能技术参与到虚拟校园数据的收集处理上，保障数据的完整性，对不准确的数据进行技术的清理，以此优化虚拟校园的数据源。而数据的分析处理需要人工智能的专业模块进行逐一优化，以此提升虚拟校园用户的数据分析推理，实现虚拟校园的数据挖掘[1]。

3.3 群智能技术的应用

人工智能在虚拟校园的实现，需要群智能技术的应用。群智能技术以及相应专家系统作为人工智能发展的关键技术之一，该技术的要点在于对人工大脑神经网络的探索，通过对其结构进行相应的模型构建，从而实现相应的运算与分析。当然，现阶段的人工智能模拟仍然处于发展阶段，其技术存在不成熟，但是也能够进行一些较为复杂的模型运算，从而处理复杂繁冗的数据。而群智能下的专家系统是一种相对低级的人工智能技术，其主要靠收集相应的数据，构建一个较为庞大的数据库，借助计算机进行分析与判断，从而获取最优解，并以此将专家意见进行统一，以实现问题决策的优化[2]。人工智能八大关键技术如图2 所示。

图2 人工智能关键技术Fig.2 Key technologies of artificial intelligence

4 人工智能在虚拟校园的实现途径

4.1 人工智能与虚拟校园技术的融合

在虚拟校园的发展上，人工智能的实现，需要重视两者技术的融合。虚拟校园需要借助VRML 虚拟技术与真实图像绘制技术进行构建，人工智能技术的参与，可以为虚拟校园的发展提供方向，而技术的融合，需要让智适应学习技术与虚拟校园教育模块相结合，让学生与体验者能够更快地了解环境，从而优化校园的学习与教育氛围[3]。例如，构建人工智能的教学软件，将其与虚拟校园相结合，借助人工智能的自学性以及行为能力，能够将虚拟校园的多个模块进行功能优化，在虚拟校园技术的体验、宣传以及教育等多个层面进行智能建设，发挥人工智能技术在交互上的优势，让虚拟校园能够实现归纳、总结、答疑等功能，让虚拟校园更加智能化与人性化。虚拟校园技术与人工智能技术下的计算机视觉技术与群体智能技术进行融合，有助于分析学生的学校生活体验，关注学生的校园生活，让学生能够有一个更好的学习环境，以此发挥虚拟校园的构建价值[4]。

4.2 人工智能参与虚拟校园交互模块

人工智能在虚拟校园中的实现，就必须重视在交互模块下的智能化参与。人工智能参与到虚拟校园模块当中，借助计算机视觉技术与智能芯片技术，让体验者能够有着更加真实的感觉，同时也能够让体验者的交互更加快速便捷，从而优化虚拟校园的交互性能。交互模块的发展需要分析推理技术与智适应技术的参与，在未来的发展中，而非只有程序交互，需要根据体验者的交互情况进行调整，以此实现虚拟校园的智能交互[5]。

4.3 人工智能参与虚拟校园三维建模模块

人工智能的实现，需要在三维建模上进行参与。三维建模模块作为虚拟校园的核心所在，图形与景观的三维建模需要利用VRML 和三维技术实现虚拟情景的构建，而人工智能技术多个模块的参与，能够让三维更加具备真实性与吸引性[6]。例如，在虚拟校园三维建设模块的任务解决上，根据解决任务不同进行人工智能算法的优化，利用二分类算法即Two-class Classification，对于数据特征较多、线性模型的场景选择二分类支持向量机；对于训练时间短、线性模型的场景，选择二分类平均感知器；对于训练时间短、线性模型的场景，选择二分类逻辑回归；对于训练时间短、线性模型的场景，也可以选择二分类贝叶斯点机；对于训练时间短、精准的场景，选择二分类决策森林；对于训练时间短、精准度高、内存占用量大的场景，选择二分类提升决策树；对于训练时间短、精确度高、内存占用量小的场景，选择二分类决策丛林；对于数据特征较多的场景，选择二分类局部深度支持向量机；对于精准度高、训练时间较长的场景，选择二分类神经网络算法。人工智能的分析推理技术能够优化建模计算量，人工智能的语言处理能够进一步加强三维建模的交互体验，从而让虚拟校园更加真实，更加引人入胜[7]。

4.4 人工智能优化虚拟场景体验模块

人工智能在虚拟校园中的实现，将视觉、分析、处理、学习以及智能等技术运用到情景的虚拟体验上，让视觉能够进行基数更改，以此修正虚拟校园的三维场景。而人工智能基数的融入，能够修正虚拟校园数据存在的参数问题，智能化的建设，有助于虚拟校园三维场景体验的连贯性，比如，情景体验的查询、交互、自动等模块都能够得到相应的技术发展支撑。例如，在中国海洋大学的虚拟校园构建上，人工智能技术的实现，能够对每一个景点进行智能生产介绍，并附带相应的俯瞰图与关联图，从而对实际的校园情况能够有着更加深刻的了解。因此，人工智能在虚拟校园中的实现方法，需要依赖人工智能技术的发展，借助视觉模块、学习模式以及分析模块逐步优化，让虚拟校园系统能够更加真实，也能够在教育与推广领域发挥其价值，为校园的现代化建设提供一个新方向[8]。

5 结语

由此可见，在学校教育与推广领域的现代化发展上，构建虚拟校园能够解决学校管理问题，同时也能够帮助学生解决不必要的麻烦。虚拟校园不仅能够直观系统地展示校园的设备与景观，也能够为教育的信息化与智能化提供途径。而人工智能技术在虚拟校园实现，能够提升虚拟校园的建设质量，为学校的可持续发展提供技术保障。