八計算機(jī)新技術(shù)及應(yīng)用CONTENTS任務(wù)一云計算任務(wù)二大數(shù)據(jù)任務(wù)四物聯(lián)網(wǎng)任務(wù)三人工智能任務(wù)五移動互聯(lián)網(wǎng)任務(wù)六區(qū)塊鏈任務(wù)七工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)任務(wù)八其他技術(shù)訓(xùn)練實(shí)踐與拓展評價目標(biāo)

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,計算機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新,這不僅對社會的發(fā)展起到了積極的作用,更深深影響著人們的日常生活。本模塊介紹云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印技術(shù)等計算機(jī)新技術(shù)及應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容了解云計算的定義、特點(diǎn)及應(yīng)用云計算010203040506知識點(diǎn)1云計算的定義云計算其本質(zhì)就是利用網(wǎng)絡(luò)提供按需的IT服務(wù),其服務(wù)包括虛擬機(jī)計算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器學(xué)習(xí)等,通過網(wǎng)絡(luò)接入的方式將這些服務(wù)提供給終端用戶.(1)超大規(guī)模(2)虛擬化(3)資源共享(4)高可靠性(5)通用性(6)高可擴(kuò)展性(7)按需服務(wù),低成本(8)潛在的危險性010203040506知識點(diǎn)2云計算的發(fā)展第一個階段是單純的計算虛擬化階段,這個階段虛擬化軟件興起,當(dāng)時還基本停留在單機(jī)操作的時代,后來出現(xiàn)了一些比較簡單的虛擬機(jī)管理系統(tǒng)(如CloudStack等),僅提供了控制虛擬機(jī)的開啟和關(guān)閉等功能第二個階段是整合存儲和網(wǎng)絡(luò)的全面軟件定義時代,虛擬機(jī)需要連接網(wǎng)絡(luò)和掛載存儲,網(wǎng)絡(luò)虛擬化通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SoftwareDefinedNetwork,SDN)實(shí)現(xiàn)在既定的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲伦远x網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳輸,從而構(gòu)建虛擬的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?存儲虛擬化技術(shù)通過軟件定義的存儲提供塊存儲、文件存儲以及對象存儲服務(wù)第三個階段云原生時代,伴隨著容器和Kubernetes技術(shù)的興起,PaaS開始逐漸落地,從原來復(fù)雜的有狀態(tài)的單體架構(gòu)逐漸演變成簡單的無狀態(tài)的微服務(wù)架構(gòu)010203040506知識點(diǎn)3云計算的主要技術(shù)與應(yīng)用3.1云計算的主要技術(shù)(1)虛擬化技術(shù)(2)云計算架構(gòu)分層(4)云計算部署3.2云計算應(yīng)用(1)存儲云(2)醫(yī)療云(3)金融云(4)教育云3.3云計算的特點(diǎn)(1)需求推動指的是政、企客戶想要通過低成本投入換取高性能的信息化服務(wù),以滿足政、企所服務(wù)的用戶在互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上更高質(zhì)量的追求體驗(2)技術(shù)進(jìn)步指的是虛擬化技術(shù)、分布與并行計算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與成熟,使基于互聯(lián)網(wǎng)提供包括IT基礎(chǔ)設(shè)施、開發(fā)平臺、軟件應(yīng)用成為可能(3)商業(yè)模式轉(zhuǎn)變指的是少數(shù)云計算的先行者已經(jīng)將云計算服務(wù)開始進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營010203040506知識點(diǎn)3云計算的主要技術(shù)與應(yīng)用3.1云計算的主要技術(shù)(1)虛擬化技術(shù)(2)云計算架構(gòu)分層(4)云計算部署3.2云計算應(yīng)用(1)存儲云(2)醫(yī)療云(3)金融云(4)教育云3.3云計算的特點(diǎn)(1)需求推動指的是政、企客戶想要通過低成本投入換取高性能的信息化服務(wù),以滿足政、企所服務(wù)的用戶在互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上更高質(zhì)量的追求體驗(2)技術(shù)進(jìn)步指的是虛擬化技術(shù)、分布與并行計算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與成熟,使基于互聯(lián)網(wǎng)提供包括IT基礎(chǔ)設(shè)施、開發(fā)平臺、軟件應(yīng)用成為可能(3)商業(yè)模式轉(zhuǎn)變指的是少數(shù)云計算的先行者已經(jīng)將云計算服務(wù)開始進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營目標(biāo)了解大數(shù)據(jù)的定義、特點(diǎn)及應(yīng)用大數(shù)據(jù)010203040506知識點(diǎn)4大數(shù)據(jù)的定義(1)Volume(大量):指大數(shù)據(jù)量非常大。(2)Velocity(高速):指大數(shù)據(jù)必須得到高效、迅速的處理。(3)Variety(多樣):體現(xiàn)在數(shù)據(jù)類型的多樣化,除了包括傳統(tǒng)的數(shù)字、文字,還有更加復(fù)雜的語音、圖像、視頻等。(4)Value(低價值密度):指大數(shù)據(jù)的價值更多地體現(xiàn)在零散數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)上。(5)Veracity(真實(shí)性):指與傳統(tǒng)的抽樣調(diào)查相比,大數(shù)據(jù)反映的內(nèi)容更加全面、真實(shí)010203040506知識點(diǎn)5大數(shù)據(jù)的發(fā)展通常認(rèn)為,大數(shù)據(jù)起源于谷歌的關(guān)于谷歌文件系統(tǒng)、MapReduce和BigTable三篇論文這三篇論文分別發(fā)表于2003年、2004年和2007年,也即俗稱的谷歌“三駕馬車”。2007年,亞馬遜也發(fā)表了一篇關(guān)于Dynamo系統(tǒng)的論文,正是這幾篇論文奠定了大數(shù)據(jù)時代的基礎(chǔ)2008年9月4日,《自然》(Nature)刊登了一個名為“BigData”的專輯。2011年5月,美國著名咨詢公司麥肯錫(McKinsey)發(fā)布《大數(shù)據(jù):創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個前沿》的報告,首次提出了“大數(shù)據(jù)”概念,認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要推動力。2012年7月,日本推出“新ICT戰(zhàn)略研究計劃”,在新一輪IT振興計劃中,日本政府把大數(shù)據(jù)發(fā)展作為國家層面戰(zhàn)略提出。這是日本新啟動的2011年大地震一度擱置的政府ICT戰(zhàn)略研究.010203040506知識點(diǎn)5大數(shù)據(jù)的發(fā)展2013年3月29日,美國奧巴馬政府宣布推出“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計劃”(BigDataResearch

andDevelopmentInitiative),有人將其比之為克林頓政府當(dāng)年提出的“信息高速公路”計劃。該計劃涉及美國國家科學(xué)基金會、衛(wèi)生研究院、能源部、國防部等6個聯(lián)邦政府部門,投資超兩億美元,研發(fā)收集、組織和分析大數(shù)據(jù)的工具及技術(shù)。2012年3月,我國科技部發(fā)布的“十二五國家科技計劃信息技術(shù)領(lǐng)域2013年度備選項目征集指南”把大數(shù)據(jù)研究列在首位。中國分別舉辦了第一屆(2011年)和第二屆(2012年)“大數(shù)據(jù)世界論壇”。IT時代周刊等舉辦了“大數(shù)據(jù)2012論壇”,中國計算機(jī)學(xué)會舉辦了“CNCC2012大數(shù)據(jù)論壇”。國家科技部,863計劃信息技術(shù)領(lǐng)域2015年備選項目包括超級計算機(jī)、大數(shù)據(jù)、云計算、信息安全、第五代移動通信系統(tǒng)(5G)等。2015年8月31日,國務(wù)院正式印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》010203040506知識點(diǎn)5大數(shù)據(jù)的發(fā)展國內(nèi)外傳統(tǒng)IT巨頭(IBM、微軟、惠普、Oracle、聯(lián)想、浪潮等),通過“硬件+軟件+數(shù)據(jù)”整合平臺,向用戶提供大數(shù)據(jù)完備的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù),實(shí)現(xiàn)“處理-存儲-網(wǎng)絡(luò)設(shè)備-軟件-應(yīng)用”,即所謂“大數(shù)據(jù)一體機(jī)”。在大數(shù)據(jù)時代,這些廠商在原有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理的同時,開始加大在可擴(kuò)展計算、內(nèi)存計算、庫內(nèi)分析、實(shí)時流處理和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理等方面的投入,通過并購大數(shù)據(jù)分析企業(yè),迅速增強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析實(shí)力和擴(kuò)展市場份額010203040506知識點(diǎn)5大數(shù)據(jù)的發(fā)展國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭(亞馬遜、Google、Facebook、阿里巴巴、百度、騰訊等),這些互聯(lián)網(wǎng)公司基于開源大數(shù)據(jù)框架(在大數(shù)據(jù)時代,催生了開源的大數(shù)據(jù)分布式處理軟件框架Ha_x0002_doop,包括分布式文件系統(tǒng)HDFS,并行編程框架MapReduce,數(shù)據(jù)倉庫工具Hive和大數(shù)據(jù)分析平臺Pig等)進(jìn)行了自身應(yīng)用平臺的定制和開發(fā),基于自身應(yīng)用平臺、龐大的用戶群、海量用戶信息以及互聯(lián)網(wǎng)處理平臺,提供精確營銷、個性化推介等商務(wù)活動,并開始對外提供大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)知識點(diǎn)6大數(shù)據(jù)的主要結(jié)構(gòu)與應(yīng)用知識點(diǎn)7大數(shù)據(jù)處理的流程(1)數(shù)據(jù)獲取(2)數(shù)據(jù)存儲(3)資源管理(4)數(shù)據(jù)離線處理與實(shí)時處理(5)數(shù)據(jù)服務(wù)與可視化目標(biāo)了解人工智能的定義、發(fā)展歷程和應(yīng)用人工智能010203040506知識點(diǎn)8人工智能的定義人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新技術(shù)科學(xué)。人工智能領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等010203040506知識點(diǎn)9人工智能的發(fā)展人工智能的發(fā)展歷史,可大致分為孕育期、形成期、低潮時期、基于知識的系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)興和智能體的興起:(1)人工智能的孕育期(1956年以前)(2)人工智能的形成期(1956—1969年)(3)低潮時期(1966—1973年)(4)基于知識的系統(tǒng)(1969—1988年)(5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)興(1986年至今)(6)智能體的興起(1993年至今)010203040506知識點(diǎn)10人工智能的實(shí)際應(yīng)用(1)人臉識別(2)機(jī)器翻譯(3)文本編輯器或自動更正(4)智慧醫(yī)學(xué)(5)無人駕駛(6)人工智能教育(7)智能家居目標(biāo)了解物聯(lián)網(wǎng)的定義、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)010203040506知識點(diǎn)11物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳輸和智能處理。(1)全面感知:利用RFID、條形碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術(shù)隨時隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲取。(2)可靠傳輸:通過各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,將物體(Things)接入信息網(wǎng)絡(luò),隨時隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。(3)智能處理:利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù),對海量的跨地域、跨行業(yè)、跨部門的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理,提升對物理世界、經(jīng)濟(jì)社會各種活動和變化的洞察力,實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制010203040506知識點(diǎn)12物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)(1)無線射頻識別(RFID)技術(shù)。無線射頻識別技術(shù),俗稱電子標(biāo)簽(E-Tag),是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)(2)無線節(jié)點(diǎn)技術(shù)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)由數(shù)據(jù)采集模塊、處理模塊、無線通信模塊、定位系統(tǒng)、移動管理器和能量供應(yīng)模塊等組成(3)微機(jī)電系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem,MEMS)技術(shù)(4)嵌入式技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)被定義為以便于使用為中心,以信息技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件能夠裁剪,適應(yīng)具體的設(shè)備系統(tǒng),對用途、穩(wěn)定性、費(fèi)用、大小、耗能嚴(yán)格要求的專用信息系統(tǒng)010203040506知識點(diǎn)13物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用目標(biāo)了解移動互聯(lián)網(wǎng)的定義、發(fā)展和應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)010203040506知識點(diǎn)14移動互聯(lián)網(wǎng)的定義移動互聯(lián)網(wǎng)是指移動通信終端與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合成為一體,是用戶使用手機(jī)、PAD或其他無線終端設(shè)備,通過速率較高的移動網(wǎng)絡(luò),在移動狀態(tài)下(如在地鐵、公交車等)隨時、隨地訪問Internet以獲取信息,使用商務(wù)、娛樂等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。依托電子信息技術(shù)的發(fā)展,移動互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動通信技術(shù)得以結(jié)合在一起,借助無線通信技術(shù)客戶端的智能化能夠?qū)崿F(xiàn)各項網(wǎng)絡(luò)信息的獲取,這也是作為一種新型業(yè)務(wù)模所存在的,涉及應(yīng)用、軟件以及終端的各項內(nèi)容。010203040506知識點(diǎn)15移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展(1)萌芽階段(2000—2007年)。萌芽階段的移動應(yīng)用終端主要是基于WAP(無線應(yīng)用協(xié)議)的應(yīng)用模式(2)培育成長階段(2008—2011年)(3)高速發(fā)展階段(2012—2013年)(4)全面發(fā)展階段(2014年至今)010203040506知識點(diǎn)16移動互聯(lián)網(wǎng)的5G時代(1)eMBB(增強(qiáng)移動寬帶)。5G技術(shù)的第一個應(yīng)用場景,可以直接從字面意思上來理解,即對移動寬帶進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)一步改善用戶的使用體驗。(2)URLLC(低時延高可靠)。URLLC場景能夠突出顯示出5G的優(yōu)勢特征,不過,這里提到的高可靠性并不是我們平時生活中常常會用到的形容詞,而是指相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行使用時間是否能夠與預(yù)計時間相符合。(3)mMTC(海量機(jī)器通信)。mMTC又稱大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng),即利用各種信息技術(shù)來與設(shè)備進(jìn)行連接,并可以通過對其進(jìn)行信息采集來實(shí)現(xiàn)預(yù)警、監(jiān)測效果目標(biāo)了解區(qū)塊鏈的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用區(qū)塊鏈010203040506知識點(diǎn)17區(qū)塊鏈概念及特點(diǎn)區(qū)塊鏈這個概念是一個網(wǎng)名為中本聰?shù)娜嗽?008年發(fā)表的《比特幣:一種點(diǎn)對點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》中提出的010203040506知識點(diǎn)18區(qū)塊鏈應(yīng)用(1)加密數(shù)字貨幣的代表———比特幣(2)智能合約鼻祖———以太坊(3)迪士尼區(qū)塊鏈平臺———龍鏈(Dragonchain)(4)Linux基金會的開源賬本———超級賬本(Hyperledger)(5)區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)———EOS目標(biāo)了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念、運(yùn)作模式及應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)010203040506知識點(diǎn)19工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包含以下兩大內(nèi)涵。(1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅依托于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng),而且工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與推進(jìn)還會促進(jìn)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包括工廠內(nèi)網(wǎng)、工廠外網(wǎng)和標(biāo)識解析,能滿足制造企業(yè)安全、實(shí)時、可靠的要求。(2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新業(yè)態(tài)和新模式,雖然形式上與互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)相似,但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的,而且有很多創(chuàng)新應(yīng)用,如智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同等010203040506知識點(diǎn)20工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型模式(1)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同(2)智能化生產(chǎn)(3)個性化定制(4)服務(wù)化延伸010203040506知識點(diǎn)21工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能面向工業(yè)場景的交叉疊加,疊加的元素與深度決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展程度。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是,將不斷發(fā)展的信息技術(shù)融入生產(chǎn)體系(如制造、能源)、基礎(chǔ)設(shè)施(如交通、電網(wǎng)、城市建設(shè))、機(jī)器設(shè)備(如機(jī)器人、醫(yī)療、儀器儀表)中,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新鏈、價值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)與貫通,構(gòu)建物質(zhì)空間和數(shù)字世界的映射交