Hãy tưởng tượng một nhà kính lúc ba giờ sáng. Không ai ở đó. Không khí ấm lên đôi chút, và một cánh cửa tự động trượt mở ra. Một giờ sau nó đóng lại…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp
6.1
Automated systems · Hệ thống tự động hóa
Syllabus · Chương trình
English
Candidates should be able to:
Notes and guidance
1 Describe how sensors, microprocessors and actuators can be used in collaboration to create automated systems
2 Describe the advantages and disadvantages of an automated system used for a given scenario
• Including scenarios from: – industry – transport – agriculture – weather – gaming – lighting – science
Tiếng Việt
Thí sinh cần có thể:
Ghi chú và hướng dẫn
1 Mô tả cách cảm biến, vi xử lý và cơ cấu chấp hành có thể được sử dụng phối hợp để tạo ra hệ thống tự động hóa
2 Mô tả ưu điểm và nhược điểm của một hệ thống tự động hóa được sử dụng cho một tình huống cụ thể
• Bao gồm các tình huống từ: – công nghiệp – giao thông – nông nghiệp – thời tiết – trò chơi – chiếu sáng – khoa học
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An automated system 自动化系统 is a mix of software and hardware that senses and responds to data in its environment 环境, with no need for human intervention 人工干预. In other words, it works on its own.
Examples of automated systems:
a central heating 中央供暖 system;
a chemical process 化学过程 in a factory;
a greenhouse 温室 (for growing plants);
a car park barrier 停车场道闸.
Sensors, microprocessors and actuators
Three parts work together in an automated system.
Part
Job
sensor 传感器
measures a physical quantity (such as temperature or light) and sends the data
microprocessor 微处理器
compares the data with stored values and makes decisions
actuator 执行器
receives a signal and causes movement or action (such as opening a valve)
The cycle works like this:
The sensor sends data to the microprocessor.
The microprocessor compares this data with stored values 存储值 and makes a decision.
The microprocessor sends signals to the actuators to take action.
For example, in a greenhouse: a temperature sensor reads the heat; the microprocessor compares it with the wanted value; if it is too hot, the microprocessor signals an actuator to open a window.
The syllabus names many sensor types 传感器类型, each reading one physical quantity – for example an accelerometer 加速度计 (movement or tilt), a humidity 湿度 sensor (water in the air), and a proximity 接近 sensor (a nearby object):
Sensor
Measures
Typical use
temperature
heat
ovens, greenhouses, heating
light
brightness
automatic lights, cameras
pressure
force on a surface
alarm floor mats, touchscreens
infra-red / proximity
a nearby object
automatic doors, parking sensors
acoustic (sound)
sound level
noise monitors
humidity / moisture
water in air or soil
greenhouses, irrigation
gas
a gas being present
smoke and CO alarms
pH
acidity
pools, fish tanks
accelerometer
movement or tilt
phones, airbag triggers
magnetic field
magnetism
door contacts, compasses
flow / level
fluid flow or depth
pipes, tanks
To pick a sensor for a scenario, choose the one that reads the right physical quantity: a fish tank needs pH and temperature sensors; an automatic door needs an infra-red / proximity sensor.
Advantages and disadvantages
Automated systems are used in many situations, such as industry, transport, agriculture 农业 (farming), weather (gathering data), gaming and lighting.
Advantages
Disadvantages
work all day and night, without rest
cost a lot to buy and set up
faster and more consistent 一致的 than people
can break down and need expert repair
can work in places unsafe for people
may replace people's jobs
fewer human mistakes
cannot easily react to a situation they were not built for
Worked example. Describe how an automatic greenhouse holds the temperature at 25 °C. A temperature sensor continuously measures the temperature and sends its reading, converted to digital by an ADC, to the microprocessor. The microprocessor compares the reading with the stored value of 25 °C. If the temperature is above it, the microprocessor signals an actuator to open a window or switch on a fan; if it is below, it switches on a heater. The whole loop then repeats continuously. Two marks nearly always sit on the words "compares with a stored (pre-set) value" and "the process repeats" - a description that stops at "the sensor tells the computer" leaves them behind.
Tiếng Việt
Một hệ thống tự động hóa là sự kết hợp giữa phần mềm và phần cứng cảm biến và phản hồi với dữ liệu trong môi trường của nó, không cần can thiệp của con người. Nói cách khác, nó hoạt động độc lập.
Ví dụ về các hệ thống tự động hóa:
hệ thống sưởi trung tâm;
quy trình hóa học trong nhà máy;
nhà kính (để trồng cây);
cổng rào bãi đỗ xe.
Cảm biến, vi xử lý và cơ cấu chấp hành
Ba bộ phận hoạt động cùng nhau trong một hệ thống tự động hóa.
Bộ phận
Chức năng
cảm biến
đo lường một đại lượng vật lý (như nhiệt độ hoặc ánh sáng) và gửi dữ liệu
vi xử lý
so sánh dữ liệu với các giá trị đã lưu và đưa ra quyết định
cơ cấu chấp hành
nhận tín hiệu và gây ra chuyển động hoặc hành động (như mở van)
Chu trình hoạt động như sau:
Cảm biến gửi dữ liệu đến vi xử lý.
Vi xử lý so sánh dữ liệu này với giá trị đã lưu trữ và đưa ra quyết định.
Vi xử lý gửi tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành để thực hiện hành động.
Ví dụ, trong một nhà kính: cảm biến nhiệt độ đọc nhiệt; vi xử lý so sánh nó với giá trị mong muốn; nếu quá nóng, vi xử lý báo cho cơ cấu chấp hành mở cửa sổ.
Cảm biến cung cấp dữ liệu cho vi xử lý, người này so sánh chỉ số đọc được với giá trị đã lưu và báo cho cơ cấu chấp hành; vòng lặp sau đó lặp lại
Chương trình học liệt kê nhiều loại cảm biến, mỗi loại đo một đại lượng vật lý – ví dụ như cảm biến gia tốc (chuyển động hoặc nghiêng), cảm biến độ ẩm (hơi nước trong không khí) và cảm biến gần (vật thể ở gần):
Cảm biến
Đo lường
Ứng dụng điển hình
nhiệt độ
nhiệt lượng
lò nướng, nhà kính, hệ thống sưởi
ánh sáng
độ sáng
đèn tự động, camera
áp suất
lực tác động lên bề mặt
thảm cảnh báo, màn hình cảm ứng
hồng ngoại / gần
vật thể ở gần
cửa tự động, cảm biến đỗ xe
âm thanh (âm học)
mức độ âm thanh
thiết bị giám sát tiếng ồn
độ ẩm / độ ẩm đất
hơi nước trong không khí hoặc đất
nhà kính, tưới tiêu
khí
sự hiện diện của khí
báo cháy và CO
pH
độ axit
hồ bơi, bể cá
cảm biến gia tốc
chuyển động hoặc nghiêng
điện thoại, kích hoạt túi khí
từ trường
từ tính
tiếp điểm cửa, la bàn
lưu lượng / mực nước
dòng chảy chất lỏng hoặc độ sâu
đường ống, bồn chứa
Để chọn cảm biến cho một tình huống, hãy chọn loại đo đúng đại lượng vật lý: bể cá cần cảm biến pH và nhiệt độ; cửa tự động cần cảm biến hồng ngoại / gần.
Ưu điểm và nhược điểm
Hệ thống tự động được sử dụng trong nhiều tình huống, chẳng hạn như công nghiệp, vận tải, nông nghiệp (trồng trọt), thời tiết (thu thập dữ liệu), trò chơi và chiếu sáng.
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống tự độngDrone camera: nó có thể tự bay theo tuyến đường đã định để thu thập dữ liệu
Ưu điểm
Nhược điểm
hoạt động cả ngày lẫn đêm, không nghỉ ngơi
tốn kém để mua và thiết lập
nhanh hơn và nhất quán hơn con người
có thể hỏng hóc và cần sửa chữa chuyên gia
có thể làm việc ở những nơi nguy hiểm đối với con người
có thể thay thế việc làm của con người
ít sai sót do con người gây ra
không dễ dàng phản ứng với tình huống mà chúng không được thiết kế để xử lý
Ví dụ minh họa. Mô tả cách nhà kính tự động duy trì nhiệt độ ở 25 °C. Một cảm biến nhiệt độ liên tục đo nhiệt độ và gửi chỉ số đọc được, được chuyển đổi sang kỹ thuật số bởi bộ ADC, đến vi xử lý. Vi xử lý so sánh chỉ số đọc được với giá trị đã lưu là 25 °C. Nếu nhiệt độ cao hơn, vi xử lý báo cho cơ cấu chấp hành mở cửa sổ hoặc bật quạt; nếu thấp hơn, nó bật máy sưởi. Toàn bộ vòng lặp sau đó lặp lại liên tục. Hai điểm chấm thường nằm ở cụm từ "so sánh với giá trị đã lưu (ngăn trước)" và "quá trình lặp lại" - một mô tả dừng lại ở "cảm biến nói với máy tính" sẽ bỏ lỡ những điểm này.
Explore · Khám phá
An automated control loop · Vòng lặp điều khiển tự động
Tap round the loop. An automated system senses, compares against a target, then acts — and because the action changes what it senses, it keeps correcting itself with no human needed. · Vòng lặp phản hồi. Một hệ thống tự động cảm biến, so sánh với mục tiêu, sau đó thực hiện hành động — và vì hành động thay đổi những gì nó cảm biến, nó liên tục tự điều chỉnh mà không cần sự can thiệp của con người.
lack of independent decision-making/læk ɒv ˌɪndɪˈpendənt dɪˈsɪʒn ˈmeɪkɪŋ/
thiếu quyết định độc lập
Artificial intelligence/ˌɑːtɪˈfɪʃl ɪnˈtelɪdʒəns/
Trí tuệ nhân tạo
simulation/ˌsɪmjʊˈleɪʃn/
mô phỏng
rules/ruːlz/
loại bỏ
reason/ˈriːzn/
lý trí
draw conclusions/drɔː kənˈkluːʒnz/
rút ra kết luận
approximate/əˈprɒksɪmət/
xấp xỉ
definite/ˈdefɪnət/
chắc chắn
learn/lɜːn/
học hỏi
adapt/əˈdæpt/
thích nghi
expert systems/ˈekspɜːt ˈsɪstəmz/
hệ thống chuyên gia
natural language processing/ˈnætʃərəl ˈlæŋɡwɪdʒ ˈprəʊsesɪŋ/
xử lý ngôn ngữ tự nhiên
self-driving cars/self ˈdraɪvɪŋ kɑːz/
xe tự lái
knowledge base/ˈnɒlɪdʒ beɪs/
cơ sở tri thức
rule base/ruːl beɪs/
cơ sở quy tắc
inference engine/ˈɪnfərəns ˈendʒɪn/
động cơ suy luận
user interface/ˈjuːzə ˈɪntəfeɪs/
giao diện người dùng
Machine learning/məˈʃiːn ˈlɜːnɪŋ/
Học máy
narrow AI/ˈnærəʊ ˌeɪ ˈaɪ/
AI hẹp
general AI/ˈdʒenərəl ˌeɪ ˈaɪ/
AI rộng
strong AI/strɒŋ ˌeɪ ˈaɪ/
AI mạnh
central heating/ˈsentrəl ˈhiːtɪŋ/
sưởi ấm tập trung
chemical process/ˈkemɪkl ˈprəʊses/
quá trình hóa học
agriculture/ˈæɡrɪkʌltʃə/
nông nghiệp
mechanical/mɪˈkænɪkl/
cơ
6.2
Robotics · Robot học
Syllabus · Chương trình
English
Candidates should be able to:
Notes and guidance
1 Understand what is meant by robotics
• Robotics is a branch of computer science that incorporates the design, construction and operation of robots • Examples include factory equipment, domestic robots and drones
2 Describe the characteristics of a robot
• Including: – a mechanical structure or framework – electrical components, such as sensors, microprocessors and actuators – programmable
3 Understand the roles that robots can perform and describe the advantages and disadvantages of their use
• Robots can be used in areas including: – industry – transport – agriculture – medicine – domestic settings – entertainment
Tiếng Việt
Thí sinh cần có thể:
Ghi chú và hướng dẫn
1 Hiểu khái niệm về robotics
• Robotics là một nhánh của khoa học máy tính bao gồm thiết kế, chế tạo và vận hành robot • Ví dụ bao gồm: thiết bị nhà máy, robot gia dụng và drone
2 Mô tả các đặc điểm của một robot
• Bao gồm: – kết cấu cơ khí hoặc khung sườn – linh kiện điện tử, chẳng hạn như cảm biến, vi xử lý và bộ chấp hành – có khả năng lập trình
3 Hiểu vai trò mà robot có thể thực hiện và mô tả ưu/nhược điểm trong việc sử dụng chúng
• Robot có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như: – công nghiệp – giao thông – nông nghiệp – y tế – môi trường sống – giải trí
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Robotics 机器人技术 is the branch of technology that deals with the design, building and operation of robots 机器人.
A robot has these characteristics:
a physical structure 物理结构 (a mechanical 机械的 body, such as arms);
electrical components 电子元件 (motors, sensors and wiring);
programmable instructions 可编程指令 — it follows a program that can be changed.
What robots do
Robots can perform many roles, for example:
factory equipment 工厂设备 — building cars, welding, moving heavy parts;
domestic appliances 家用电器 — such as a robotic vacuum cleaner 吸尘器.
Advantages
Disadvantages
do dull or dangerous jobs
expensive to buy and maintain
work quickly and accurately
can replace human workers
do not get tired or bored
a robot has a lack of independent decision-making 缺乏独立决策 — it only does what it is programmed to do
A key limit of a robot is that it cannot think for itself. It cannot make its own choices when something unexpected happens.
Tiếng Việt
Robot học là nhánh công nghệ liên quan đến thiết kế, chế tạo và vận hành robot.
Một robot có những đặc điểm sau:
cấu trúc vật lý (thân máy cơ khí, chẳng hạn như cánh tay);
linh kiện điện tử (động cơ, cảm biến và dây dẫn);
lệnh lập trình — nó tuân theo chương trình có thể thay đổi.
Robot làm gì
Robot có thể đảm nhận nhiều vai trò, ví dụ:
thiết bị nhà máy — chế tạo ô tô, hàn, di chuyển linh kiện nặng;
dụng cụ gia đình — như máy hút bụi robot.
Tay robot công nghiệp. Nó tuân theo một chương trình và có thể được lập trình lại để thực hiện một công việc mới.Máy hút bụi tự động: một robot gia dụng tự lái quanh phòng để lau sàn
Ưu điểm
Nhược điểm
làm những công việc nhàm chán hoặc nguy hiểm
tốn kém để mua và bảo trì
làm việc nhanh chóng và chính xác
có thể thay thế lao động con người
không mệt mỏi hay nhàm chán
robot thiếu khả năng ra quyết định độc lập — nó chỉ làm những gì được lập trình cho
Hạn chế chính của robot là chúng không thể tự suy nghĩ. Chúng không thể đưa ra lựa chọn riêng khi có điều gì đó bất ngờ xảy ra.
1 Understand what is meant by artificial intelligence (AI)
• AI is a branch of computer science dealing with the simulation of intelligent behaviours by computers
2 Describe the main characteristics of AI as the collection of data and the rules for using that data, the ability to reason, and it can include the ability to learn and adapt
3 Explain the basic operation and components of AI systems to simulate intelligent behaviour
• Limited to: – expert systems – machine learning • Expert systems have a knowledge base, a rule base, an inference engine and an interface • Machine learning is when a program has the ability to automatically adapt its own processes and/or data
Tiếng Việt
Thí sinh cần có thể:
Ghi chú và hướng dẫn
1 Hiểu khái niệm về trí tuệ nhân tạo (AI)
• AI là một nhánh của khoa học máy tính liên quan đến việc mô phỏng các hành vi thông minh bằng máy tính
2 Mô tả các đặc điểm chính của AI dưới dạng tập hợp dữ liệu và quy tắc sử dụng dữ liệu đó, khả năng suy luận, và có thể bao gồm cả khả năng học hỏi và thích ứng
3 Giải thích nguyên lý hoạt động cơ bản và các thành phần của hệ thống AI để mô phỏng hành vi thông minh
• Giới hạn ở: – hệ chuyên gia – học máy • Hệ chuyên gia có cơ sở tri thức, cơ sở quy tắc, động cơ suy luận và giao diện • Học máy là khi chương trình có khả năng tự động điều chỉnh quy trình và/hoặc dữ liệu của chính nó
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Artificial intelligence 人工智能 (AI) is the simulation 模拟 of human intelligence by computer systems. This means a computer doing tasks that normally need human thinking.
Characteristics of AI
AI systems usually have these features:
they collect data and the rules 规则 for using that data;
they have the ability to reason 推理 (work things out using the rules);
they have the ability to draw conclusions 得出结论, which may be approximate 近似的 (a best guess) or definite 确定的 (certain);
they have the ability to learn 学习 from data;
they have the ability to adapt 适应 — to change their behaviour as they get new data.
Examples of AI
expert systems 专家系统 — software that gives advice like a human expert (for example, helping a doctor with a diagnosis);
natural language processing 自然语言处理 — understanding human speech or text;
self-driving cars 自动驾驶汽车.
Inside an expert system
An expert system stores human expertise and reasons from it. It has four parts:
a knowledge base 知识库 – the stored facts about the subject;
a rule base 规则库 – the "if… then…" rules a human expert would apply;
an inference engine 推理引擎 – applies the rules to the facts to reach a conclusion;
a user interface 用户界面 – asks the user questions and shows the result.
The interface collects facts from the user; the inference engine runs the rule base against the knowledge base; and the system outputs a diagnosis or a probability – as used to help a doctor diagnose an illness or to find a car fault.
Machine learning
Machine learning 机器学习 is a program that improves its own performance from experience, without being explicitly reprogrammed. It finds patterns in data and adapts: a search engine gets better at ranking results, a voice assistant recognises spoken commands more accurately, and a robot vacuum gradually learns the layout of a room.
Narrow, general and strong AI
Type
What it means
narrow AI 弱人工智能
can do only one task or a small set of tasks (for example, a chess program). All AI today is narrow AI.
general AI 通用人工智能
could do any task a human can do, switching between many different tasks.
strong AI 强人工智能
would think and be aware like a real human mind. This does not exist yet.
Tiếng Việt
Trí tuệ nhân tạo (AI) là mô phỏng trí tuệ con người bằng các hệ thống máy tính. Điều này có nghĩa là máy tính thực hiện các tác vụ thường đòi hỏi tư duy của con người.
Đặc điểm của AI
Các hệ thống AI thường có những tính năng sau:
chúng thu thập dữ liệu và các quy tắc để sử dụng dữ liệu đó;
chúng có khả năng suy luận (giải quyết vấn đề dựa trên các quy tắc);
chúng có khả năng rút ra kết luận, có thể là xấp xỉ (ước lượng tốt nhất) hoặc chắc chắn (không nghi ngờ);
chúng có khả năng học tập từ dữ liệu;
chúng có khả năng thích ứng — thay đổi hành vi khi nhận được dữ liệu mới.
Hệ thống AI thu thập dữ liệu, áp dụng quy tắc, hành động, sau đó học hỏi và cải thiện
Ví dụ về AI
hệ thống chuyên gia — phần mềm đưa ra lời khuyên giống như một chuyên gia con người (ví dụ, hỗ trợ bác sĩ chẩn đoán bệnh);
xử lý ngôn ngữ tự nhiên — hiểu tiếng nói hoặc văn bản của con người;
xe tự lái.
Xe tự lái: cảm biến trên xe giúp máy tính lái xe mà không cần tài xế
Bên trong hệ thống chuyên gia
Một hệ thống chuyên gia lưu trữ kiến thức của con người và suy luận từ đó. Nó có bốn phần:
một cơ sở tri thức – các sự thật đã được lưu trữ về chủ đề;
một cơ sở quy tắc – các quy tắc "nếu… thì…" mà một chuyên gia con người sẽ áp dụng;
một động cơ suy luận – áp dụng các quy tắc vào các sự thật để đưa ra kết luận;
một giao diện người dùng – đặt câu hỏi cho người dùng và hiển thị kết quả.
Giao diện thu thập thông tin từ người dùng; động cơ suy luận chạy cơ sở quy tắc đối với cơ sở tri thức; và hệ thống đầu ra một chẩn đoán hoặc xác suất – như được sử dụng để giúp bác sĩ chẩn đoán bệnh hoặc tìm lỗi xe.
Máy học
Học máy là một chương trình cải thiện hiệu suất của chính nó dựa trên kinh nghiệm, mà không cần lập trình lại một cách rõ ràng. Nó tìm thấy các mẫu trong dữ liệu và thích ứng: một công cụ tìm kiếm trở nên tốt hơn trong việc xếp hạng kết quả, một trợ lý giọng nói nhận diện lệnh nói chính xác hơn, và một robot hút bụi dần dần học được bố cục của căn phòng.
AI hẹp, chung và mạnh
AI hẹp thực hiện một nhiệm vụ (tất cả AI hiện nay); AI chung có thể làm mọi nhiệm vụ của con người; AI mạnh sẽ có nhận thức về bản thân — cả hai đều chưa tồn tại
Loại
Ý nghĩa
AI hẹp
chỉ có thể làm một nhiệm vụ hoặc một tập hợp nhỏ các nhiệm vụ (ví dụ: chương trình cờ vua). Tất cả AI hiện nay đều là AI hẹp.
AI chung
có thể làm mọi nhiệm vụ mà con người có thể làm, chuyển đổi giữa nhiều nhiệm vụ khác nhau.
AI mạnh
sẽ suy nghĩ và có nhận thức giống như một tâm trí con người thực. Điều này chưa tồn tại.
Learn the control loop: a sensor measures a quantity → the microprocessor compares it with a stored value → an actuator takes action; then the loop repeats.
Do not confuse the parts: a sensor sends data in; an actuator causes movement out.
A robot follows programmable instructions and cannot make its own decisions when something unexpected happens.
AI simulates human thinking: it collects data and rules, reasons, draws conclusions, and can learn and adapt.
Know the AI levels: narrow (one task; all AI today), general (any human task), strong (self-aware; does not exist yet).
Tiếng Việt
Học vòng điều khiển: một cảm biến đo một đại lượng → vi xử lý so sánh nó với giá trị đã lưu trữ → cơ cấu chấp hành thực hiện hành động; sau đó vòng lặp lặp lại.
Đừng nhầm lẫn các bộ phận: một cảm biến gửi dữ liệu vào; một cơ cấu chấp hành gây ra chuyển động ra.
Một robot tuân theo lệnh có thể lập trình và không thể đưa ra quyết định riêng khi có điều gì đó bất ngờ xảy ra.
AI mô phỏng tư duy con người: nó thu thập dữ liệu và quy tắc, suy luận, rút ra kết luận, và có thể học hỏi và thích ứng.
Biết các cấp độ AI: hẹp (một nhiệm vụ; tất cả AI hiện nay), chung (mọi nhiệm vụ của con người), mạnh (có nhận thức về bản thân; chưa tồn tại).
Interactive lessons on this topic · Bài học tương tác về chủ đề này
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Chọn một môn và trang sẽ điều hướng theo — ghi chú, tài liệu, video và bài tập đều mở ở đó.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Nhập để tìm ghi chú, bài học, mã, từ vựng và câu hỏi đề thi cũ trên mọi môn học.