計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)FUNDAMENTALSOFCOMPUTERAPPLICATION報(bào)告人：稻殼家第九章計(jì)算機(jī)新技術(shù)本節(jié)課程主要內(nèi)容人工智能大數(shù)據(jù)云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)9.1人工智能9.1.1人工智能的定義1956年夏，麥卡錫、明斯基等科學(xué)家在美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院開(kāi)會(huì)研討“如何用機(jī)器模擬人的智能”，首次提出“人工智能（ArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）”這一概念，標(biāo)志著人工智能學(xué)科的起步。人工智能是研究開(kāi)發(fā)能夠模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)，研究目的是促使智能機(jī)器會(huì)聽(tīng)（語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯等）、會(huì)看（圖像識(shí)別、文字識(shí)別等）、會(huì)說(shuō)（語(yǔ)音合成、人機(jī)對(duì)話(huà)等）、會(huì)思考（人機(jī)對(duì)弈、定理證明等）、會(huì)學(xué)習(xí)（機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)表示等）、會(huì)行動(dòng)（機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車(chē)等）。9.1.2人工智能的研究領(lǐng)域1．自動(dòng)駕駛9.1.2人工智能的研究領(lǐng)域也稱(chēng)為自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別（ASR）、計(jì)算機(jī)語(yǔ)音識(shí)別或語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字，是一種使用自然語(yǔ)言處理（NLP）將人類(lèi)語(yǔ)音處理為書(shū)面格式的功能。2．語(yǔ)音識(shí)別在線(xiàn)虛擬客服正在逐步取代客戶(hù)服務(wù)過(guò)程中的人工客服。它們可以回答有關(guān)運(yùn)輸、產(chǎn)品信息等主題的常見(jiàn)問(wèn)題（FAQ），或者提供個(gè)性化建議、交叉銷(xiāo)售產(chǎn)品或?yàn)橛脩?hù)建議規(guī)格等，從而改變了我們所設(shè)想的網(wǎng)站和社交媒體平臺(tái)中的客戶(hù)參與方式。3．客戶(hù)服務(wù)9.1.2人工智能的研究領(lǐng)域計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)能夠從數(shù)字圖像、視頻和其他視覺(jué)輸入中獲取有意義的信息，并根據(jù)這些輸入采取行動(dòng)。4．計(jì)算機(jī)視覺(jué)人工智能在金融領(lǐng)域的崛起帶來(lái)了更智能和更高效的金融服務(wù)。通過(guò)使用AI算法和大數(shù)據(jù)分析，金融機(jī)構(gòu)可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、交易分析和預(yù)測(cè)。5．金融領(lǐng)域9.1.2人工智能的研究領(lǐng)域在線(xiàn)機(jī)器翻譯系統(tǒng)可以閱讀超過(guò)100種語(yǔ)言的文檔，涵蓋99%的人類(lèi)使用的母語(yǔ)，每天為數(shù)億用戶(hù)翻譯數(shù)千億詞語(yǔ)。6．機(jī)器翻譯現(xiàn)在，人工智能算法在多種疾病的診斷方面（尤其是基于圖像的診斷）已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)了專(zhuān)家醫(yī)生的水平。7．醫(yī)學(xué)9.2大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)通常是指無(wú)法在合理時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具進(jìn)行捕獲、管理和處理的大規(guī)模數(shù)據(jù)集合。通常具有以下特點(diǎn)：大量化（Volume）多樣化（Variety）高速度（Velocity）真實(shí)性（Veracity）價(jià)值密度（Value）大數(shù)據(jù)一詞來(lái)源于英文BigData。盡管近年來(lái)才受到人們的高度關(guān)注，但早在1980年，美國(guó)社會(huì)思想家阿爾文·托夫勒（AlvinToffler）在《第三次浪潮》一書(shū)中就使用了大數(shù)據(jù)（BigData）一詞。1997年10月，美國(guó)宇航局研究員邁克爾·考克斯和大衛(wèi)·埃爾斯沃思在第八屆美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）關(guān)于可視化的會(huì)議上，首次使用“大數(shù)據(jù)”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)描述20世紀(jì)90年代的挑戰(zhàn)。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)1．大數(shù)據(jù)萌芽期（1997年-2008年）2001年2月，梅塔集團(tuán)分析師道格·萊尼發(fā)布了一份研究報(bào)告《3D數(shù)據(jù)管理：控制數(shù)據(jù)容量、處理速度及數(shù)據(jù)種類(lèi)》。10年后，報(bào)告中提到的3V作為大數(shù)據(jù)的三個(gè)主要特征而被廣泛接受。2002年“9·11襲擊事件”后，美國(guó)政府為阻止恐怖主義，已經(jīng)涉足大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘。前國(guó)家安全顧問(wèn)約翰·波因德克斯特領(lǐng)導(dǎo)國(guó)防部整合現(xiàn)有政府的數(shù)據(jù)集，組建一個(gè)用于篩選通信、犯罪、教育、金融、醫(yī)療和旅行等記錄來(lái)識(shí)別可疑人員的大數(shù)據(jù)庫(kù)。一年后國(guó)會(huì)因擔(dān)憂(yōu)公民自由權(quán)而停止了這一項(xiàng)目。2004年9.11委員會(huì)呼吁反恐機(jī)構(gòu)應(yīng)統(tǒng)一組建“一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的信息共享系統(tǒng)”，以便快速處理應(yīng)接不暇的數(shù)據(jù)。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)1．大數(shù)據(jù)萌芽期（1997年-2008年）截止2009年底，中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.84億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到28.9%。寬帶網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.46億人。國(guó)際出口帶寬達(dá)866,367Mbps。互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。2010年2月，肯尼斯庫(kù)克爾在《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》上發(fā)表了長(zhǎng)達(dá)14頁(yè)的大數(shù)據(jù)專(zhuān)題報(bào)告《數(shù)據(jù)，無(wú)處不在的數(shù)據(jù)》。2011年6月，麥肯錫發(fā)布研究報(bào)告：《大數(shù)據(jù)：下一個(gè)創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)和生產(chǎn)率的前沿》，報(bào)告指出“大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)”。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)2．大數(shù)據(jù)成長(zhǎng)期（2009年-2012年）2011年12月，我國(guó)工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》通知，把信息技術(shù)作為4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程之一被提出來(lái)，其中包括了海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘、圖像視頻智能分析，這些都是大數(shù)據(jù)的重要組成部分。2012年7月，我國(guó)《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出“加強(qiáng)以網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)處理軟件等為代表的基礎(chǔ)軟件、云計(jì)算軟件、工業(yè)軟件、智能終端軟件、信息安全軟件等關(guān)鍵軟件的開(kāi)發(fā)”。2012年底，賽迪智庫(kù)軟件與信息服務(wù)研究所發(fā)布了《2012年大數(shù)據(jù)藍(lán)皮書(shū)》，該藍(lán)皮書(shū)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面、深入地分析和解讀，在業(yè)內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)2．大數(shù)據(jù)成長(zhǎng)期（2009年-2012年）2013年被稱(chēng)為大數(shù)據(jù)元年，諸多知名IT企業(yè)各顯身手分別推出創(chuàng)新性的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，與此同時(shí)國(guó)家自然科學(xué)基金、973計(jì)劃、863計(jì)劃等重大研究計(jì)劃都已把大數(shù)據(jù)研究列為重要研究課題。2014年4月，世界經(jīng)濟(jì)論壇以“大數(shù)據(jù)的回報(bào)與風(fēng)險(xiǎn)”為主題發(fā)布了《全球信息技術(shù)報(bào)告（第13版）》。報(bào)告認(rèn)為，在未來(lái)幾年中針對(duì)各種信息通信技術(shù)的政策甚至?xí)@得更加重要。2014年5月，美國(guó)白宮發(fā)布了2014年全球“大數(shù)據(jù)”白皮書(shū)的研究報(bào)告《大數(shù)據(jù)：抓住機(jī)遇、守護(hù)價(jià)值》。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)3．大數(shù)據(jù)爆發(fā)期（2013年-2015年）2014年，“大數(shù)據(jù)”首次出現(xiàn)在當(dāng)年的《政府工作報(bào)告》中。《報(bào)告》中指出，要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)，在大數(shù)據(jù)等方面趕超先進(jìn)，引領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“大數(shù)據(jù)”旋即成為國(guó)內(nèi)熱議詞匯。2015年，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，明確指出：推動(dòng)大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用，在未來(lái)5至10年打造精準(zhǔn)治理、多方協(xié)作的社會(huì)治理新模式，建立運(yùn)行平穩(wěn)、安全高效的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行新機(jī)制，構(gòu)建以人為本、惠及全民的民生服務(wù)新體系，開(kāi)啟大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新格局，培育高端智能、新興繁榮的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新生態(tài)。標(biāo)志著大數(shù)據(jù)正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)3．大數(shù)據(jù)爆發(fā)期（2013年-2015年）2016年1月，《貴州省大數(shù)據(jù)發(fā)展應(yīng)用促進(jìn)條例》出臺(tái)，成為全國(guó)第一部大數(shù)據(jù)地方法規(guī)。2016年2月，教育部發(fā)布的《2015年度普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)備案和審批結(jié)果》中首次增加了“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)”，設(shè)計(jì)了相對(duì)完善的大數(shù)據(jù)課程體系。2016年2月，國(guó)家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦同意貴州省建設(shè)國(guó)家大數(shù)據(jù)（貴州）綜合試驗(yàn)區(qū)，這也是首個(gè)國(guó)家級(jí)大數(shù)據(jù)綜合試驗(yàn)區(qū)。同年，京津冀、珠三角、上海、重慶、河南等區(qū)域的國(guó)家大數(shù)據(jù)綜合試驗(yàn)區(qū)建設(shè)全面開(kāi)展。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)4．大數(shù)據(jù)快速發(fā)展期（2016年至今）2017年1月，工業(yè)和信息化部印發(fā)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃。2017年11月，《中國(guó)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)》正式發(fā)布，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)。2018年1月，國(guó)家發(fā)改委宣布了政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享工作最新進(jìn)展，已有71個(gè)部門(mén)、31個(gè)地方實(shí)現(xiàn)了與國(guó)家共享交換平臺(tái)的對(duì)接。2019年5月，《2018全球大數(shù)據(jù)發(fā)展分析報(bào)告》顯示，中國(guó)大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)新能力有了顯著的提升。9.2.1從數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)4．大數(shù)據(jù)快速發(fā)展期（2016年至今）9.2.2大數(shù)據(jù)技術(shù)1．大數(shù)據(jù)采集2．大數(shù)據(jù)預(yù)處理3．大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4．大數(shù)據(jù)分析5．大數(shù)據(jù)應(yīng)用6．大數(shù)據(jù)發(fā)展9.3云計(jì)算云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算的核心概念是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算任務(wù)分解成多個(gè)小任務(wù)，然后由遠(yuǎn)程服務(wù)器集群處理并返回結(jié)果給用戶(hù)。它以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，旨在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的服務(wù)。云計(jì)算的常見(jiàn)應(yīng)用領(lǐng)域如下：按需自服務(wù)廣泛的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)資源池化快速?gòu)椥远ㄏ蛴昧坑?jì)費(fèi)9.3.1云計(jì)算的發(fā)展1．萌芽期2．發(fā)展期3．成熟期4．技術(shù)創(chuàng)新5．產(chǎn)業(yè)協(xié)同6．全球化和本地化7．綠色發(fā)展9.3.2云計(jì)算的特點(diǎn)1．大規(guī)模2．便捷性3．可靠性4．靈活性5．?dāng)U展性6．低成本IaaS提供的是基礎(chǔ)的云基礎(chǔ)設(shè)施，包括虛擬機(jī)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)等服務(wù)。用戶(hù)可以通過(guò)這些服務(wù)構(gòu)建和管理自己的應(yīng)用程序、托管軟件、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行操作系統(tǒng)。9.3.3云計(jì)算的服務(wù)層次1．基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）PaaS是介于應(yīng)用層和服務(wù)層之間的中間層，它提供一個(gè)集成的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和管理平臺(tái)。2．平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）SaaS是直接面向最終用戶(hù)的服務(wù)模式，它允許用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)基于云平臺(tái)的軟件應(yīng)用。總的來(lái)說(shuō)，云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用正在不斷進(jìn)步，它已經(jīng)成為現(xiàn)代IT架構(gòu)的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新、降低成本和提高效率具有重要意義。9.3.3云計(jì)算的服務(wù)層次3．軟件即服務(wù)（SaaS）9.4物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）的概念最早在1999年被提出，它的核心是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將物理世界中的物品連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化的管理和控制。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從最初的理論和概念階段，發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用和技術(shù)成熟階段。9.4.1物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)的概念最早在1995年由比爾·蓋茨在其著作《未來(lái)之路》中提及。1998年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）提出了物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為EPC系統(tǒng)。1999年，美國(guó)Auto-ID公司正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念，主要基于物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。其技術(shù)發(fā)展開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，隨著TCP/IP技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的普及最終催生了全球互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)作為傳感網(wǎng)的一部分，也逐步將這些技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸。9.4.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代的到來(lái)，預(yù)示著所有物體都可以通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行交換。隨著互聯(lián)網(wǎng)速度和接入方式的不斷提升，物聯(lián)網(wǎng)被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展，其核心在于應(yīng)用創(chuàng)新，特別是以用戶(hù)體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)將新一代IT技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，例如在電網(wǎng)、鐵路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施中嵌入感應(yīng)器，并與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)整合，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與物理系統(tǒng)的融合。9.4.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要具備以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）普通對(duì)象設(shè)備化：將日常生活中的物品轉(zhuǎn)化為可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交互的設(shè)備。（2）自治終端互聯(lián)化：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠自主地連