《大学计算机基础》 课件 第9 章 信息技术前沿及中国式创新发展

大学计算机基础9.1大数据技术9.2云计算9.3人工智能9.4元宇宙9.5区块链9.63D打印技术

第9章信息技术前沿及

中国式创新发展

本章学习目标1.掌握大数据的概念、发展、技术应用及我国大数据行业发展分析。2.掌握云计算的起源与发展、主要技术、技术应用、我国云计算行业发展趋势及创新突破。3.掌握人工智能的定义、发展、三大核心要素、技术应用及我国新一代人工智能科技产业发展和我国人工智能科技创新。4.掌握元宇宙的定义、特征、构架、应用及我国元宇宙行业发展分析。5.掌握区块链的定义、发展、应用及我国区块链应用创新。6.掌握区块链和3D打印技术的定义、分类、工艺特点、应用及我国3D打印技术的创新。9.1.1数据与大数据9.1大数据技术数据，是指对客观事件进行记录和量化的信息，是形成知识的原材料。简单来说，数据就是一系列事实和数值，用于描述事物的特征和属性。例如，我们可以通过记录某品牌电视的销售量、价格等数据来了解该品牌电视的市场表现。大数据，是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。通常情况下，大数据具有数据量大、产生速度快、种类繁多、价值密度低等特点。9.1.2大数据的发展1．萌芽阶段（20世纪90年代—2005年）数据量爆炸性增长，一些企业开始引入数据仓库和数据挖掘技术。学术界开始关注数据挖掘、数据仓库等领域的研究。2．成长阶段（2006年—2011年）人们开始意识到数据的价值，大数据技术得到了更广泛的应用，包括金融、医疗、零售、物流等众多领域。3．大规模应用阶段（2012年至今）大数据已经成为各行各业的重要资源，为企业提供了更深入的洞察和更精准的决策支持。同时，大数据技术也面临着更多的挑战，如数据安全、隐私保护等问题。9.1大数据技术9.1.3大数据技术应用（1）商业领域应用价值主要体现在精准营销和风险管理等方面。首先，通过分析用户的购物习惯，企业可以精准投放广告，从而提高广告的点击率和转化率。例如，电商平台可以根据用户的购买记录和浏览行为，向用户推荐相关的商品和促销活动，从而激发用户的购买欲望和忠诚度。其次，通过分析用户的评价和反馈信息，企业可以及时发现产品质量问题，从而采取相应的措施进行产品改进，以提升产品的满意度。9.1大数据9.1.3大数据技术应用（2）金融领域应用价值主要体现在风险控制和投资决策等方面。首先，通过分析用户的信用记录、消费行为等数据，金融机构可以评估用户的信用等级和风险水平，从而决定是否给予贷款和信用卡等金融服务。其次，证券公司也可以通过大数据分析用户的交易行为等，及时发现市场上的风险和商机，从而制订更加精准的投资策略。9.1大数据9.1.3大数据技术应用（3）教育领域应用价值主要体现在个性化推荐学习资源和评估学习效果等方面。首先，通过分析学生的学习行为和成绩等数据，学校可以为学生提供个性化的学习资源和学习指导，从而提高学生的学习效率和成绩。其次，通过分析学生的学习行为和成绩等数据，学校可以评估学生的学习效果和教师的教学质量，从而采取相应的措施以改进教学方法和提高教学水平。9.1大数据9.1.4我国大数据行业发展分析9.1大数据2016—2022年中国大数据产业规模9.1.4我国大数据行业发展分析9.1大数据中国大数据企业规模情况统计中国大数据产业细分市场占比9.2.1云计算的起源与发展9.2云计算1.云计算的定义云计算是分布式计算技术的一种，其较基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再通过多个服务器组成的庞大系统经搜索、计算分析之后，将处理结果回传给用户的一种计算技术。通过这项技术，网络服务提供商可以在数秒之内处理数以千万计甚至亿计的信息，以提供和超级计算机同样强大的计算能力的网络服务。9.2.1云计算的起源与发展9.2云计算2.云计算的起源云计算的概念可以追溯到20世纪60年代，当时，计算机科学家约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）提出了分布计算的概念，即通过分布式计算技术，将大规模数据处理任务分配给多台计算机协同完成。这一概念被认为是云计算的雏形。到了21世纪初，互联网和计算机技术的发展为云计算提供了契机。2006年，亚马逊（Amazon）推出了弹性计算云（EC2），这是云计算发展史上的一个重要里程碑。同年，谷歌（Google）也推出了GoogleAppEngine，允许开发者在Google的服务器上运行应用程序。这两大举措标志着云计算的正式诞生。9.2.1云计算的起源与发展9.2云计算3.云计算的发展自2006年以来，云计算得到了快速发展。各大科技公司如国际商业机器公司（IBM）、微软（Microsoft）、甲骨文（Oracle）等纷纷加入云计算市场，推出了各自的云服务。此外，一些初创企业也在云计算领域取得了突破，如多宝箱（Dropbox）、爱彼迎（Airbnb）等。随着大数据、人工智能和物联网等技术的兴起，云计算也得到了进一步发展。云服务提供商不断优化技术架构和系统设计，以提高数据处理能力、存储容量和网络带宽等方面的性能。同时，为了满足用户多样化的需求，各种新型的云服务也应运而生，如云存储、云安全等。9.2.2云计算的主要技术9.2云计算1.虚拟化技术2.编程模式技术3.海量数据分布式存储技术4.海量数据管理技术5.分布式资源管理技术6.云计算平台管理技术9.2.3云计算技术应用9.2云计算1.云通信云通信是云计算概念的一个分支，是指用户利用云计算基础设施形式的客户端，通过现有局域网或互联网线路进行通信交流，而无须通过传统公共交换电话网络（PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN）线路的一种新型通信方式。2.云教育为教育领域提供云服务，如成绩系统、综合素质评价系统、选修课系统、数字图书馆系统等。3.云医疗云医疗主要包括云医疗健康信息平台、云医疗远程诊断及会诊系统、云医疗远程监护系统及云医疗教育系统等。4.云交通针对交通行业的各种需求，如基础建设、交通信息发布、交通企业增值服务、交通指挥提供决策支持及交通仿真模拟等；提供全面的交通建设与系统需求，如地下新型窄幅多轨地铁系统、电动步道系统、地面新型窄幅轨道交通、半空天桥人行交通、悬挂轨道交通、空中短程太阳能飞行器交通等，以及建立云交通中心，全面负责各种交通工具的管制，并利用云计算中心，向个体的云终端提供全面的交通指引和指示标识等服务。9.2.4我国云计算行业发展趋势9.2云计算1.市场规模持续扩大2.技术创新不断出现3.应用领域日益广泛9.2.5我国云计算行业创新突破9.2云计算

主要表现在计算资源的灵活调度、虚拟化技术等方面。例如，阿里云的弹性计算云和腾讯的云服务器都具备了高度的灵活性和可扩展性。它们能够根据用户的需求动态分配计算资源，满足各种应用场景的需求。这些创新技术为云计算应用提供了更强大、更灵活的计算支持，进一步推动了我国云计算行业的发展。9.3.1人工智能的定义9.3人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）也称为机器智能，是指由人工制造的系统所表现出来的智能，可以概括为研究智能程序的一门科学，主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，如判断、推理、识别、感知、理解、思考、规划、学习等思维活动，探究相关理论、研发相应的技术。人工智能技术已经渗透到人们日常生活的各方面，涉及的行业也很多，包括游戏、新闻媒体、金融等，并运用于各种领先的研究领域，如量子科学等。9.3.2人工智能的发展9.3人工智能1．起步阶段（20世纪50年代—70年代）2．发展阶段（20世纪80年代—90年代）3．应用阶段（20世纪初至今）4.AI的未来：更智能，更普及9.3.3人工智能的三大核心要素9.3人工智能1．算法人工智能算法的种类繁多，包括神经网络算法、深度学习算法、自然语言处理算法等。这些算法的应用，使得计算机能够自主地分析和处理各种数据，从而得到更加准确和可靠的结果。2．数据包括图像、文本、声音等多种形式的数据3．算力云计算已经成为人工智能应用的主要算力平台。无论是大型企业还是小型企业，都可以通过云计算平台来获得强大的算力支持，从而加速人工智能应用的开发速度。9.3.4人工智能技术应用9.3人工智能1．在线客服2．自动驾驶3．智慧生活4.智慧医疗5.自然语言处理9.3.5我国新一代人工智能科技产业发展9.3人工智能《中国新一代人工智能科技产业发展（2023）》中指出：截至2022年6月，我国人工智能企业数量超过3000家，仅次于美国，排名世界第二，人工智能核心产业规模超过4000亿元人民币。我国人工智能企业在智能芯片、基础架构、操作系统、工具链、基础网络、智能终端、深度学习平台、大模型和产业应用领域的创新创业活动中，为自主可控技术体系的构建和产业国际竞争力的提升奠定了基础。人工智能企业及其创新活动构成了人工智能产业集群发展的微观基础。平台企业、独角兽公司、中小企业、新创企业、研究型大学、科研院所和投资机构之间相互协作，共同构建富有活力的产业创新生态，人工智能产业发展表现出日益明显的集群化趋势。9.3.6我国人工智能科技创新9.3人工智能近年来，我国人工智能科技创新成果丰硕，在技术体系、应用场景和产业生态等方面表现突出。首先，我国在人工智能技术体系方面不断健全。其次，我国在人工智能应用场景方面不断拓展。最后，我国在人工智能科技产业生态方面不断完善。9.4.1元宇宙的定义9.4元宇宙元宇宙是一种全新的网络形态，它通过人工智能、虚拟现实、区块链等关键技术，创造了一个高度自由的数字空间。在这个空间里，每个用户都可以打造自己的数字身份，与他人进行实时社交互动，或者在丰富的娱乐和游戏中寻找乐趣。9.4.2元宇宙的特征9.4元宇宙元宇宙的特征主要包括四方面的内容：

（1）高度沉浸式体验（2）数字身份认证（3）开放性和去中心化（4）社交互动。9.4.3元宇宙的架构9.4元宇宙（1）物理层物理层是元宇宙的基础设施层，包括光纤、电缆和虚拟现实硬件设备等。这些基础设施为元宇宙提供了高速、稳定的数据传输和高效的计算能力。例如，虚拟现实硬件设备可以让用户更加真实地感受到虚拟世界的沉浸式体验。（2）数据层数据层是元宇宙的核心层，它依赖于带宽、存储能力和计算能力，以及信息技术（InformationTechnology，IT）、通信技术（CommunicationsTechnology，CT）、数据技术（DataTechnology，DT）平台的基础平台建设。这些平台可以处理海量的数据，并支持各种应用程序的运行。例如，云计算平台可以提供强大的计算和存储功能，为元宇宙提供稳定、可靠的数据中心。9.4.3元宇宙的架构9.4元宇宙（3）算法层

算法层是元宇宙的技术支持层，关注隐私保护、AIGC（人工智能、大数据、区块链）和无代码开发等方向。这些技术可以提升元宇宙的智能化水平，提高开发者的效率和用户体验。例如，隐私保护技术可以保护用户的个人隐私，人工智能生成内容（ArtificialIntelligenceGenerativeContent，AIGC）技术可以提供更加智能的虚拟服务。（4）治理层治理层是元宇宙的组织和运转层，它关注组织、运转和游戏化等方向。其中，以太坊作为区块链技术，其基础可以确保元宇宙的安全、透明和去中心化。例如，治理层可以制订定各种规则和协议，确保元宇宙的秩序和稳定。9.4.3元宇宙的架构9.4元宇宙（5）激励层激励层是元宇宙的经济保障层，它涉及虚拟现实世界的货币系统。这些货币系统可以激励用户参与元宇宙的互动和交易，并促进虚拟经济的繁荣。例如，在区块链上的代币系统可以作为虚拟世界的经济体系，激励用户参与各种活动。（6）应用层

应用层是元宇宙的各种应用场景层，它涉及虚拟服务和虚拟商品的生产。这些应用场景可以满足用户的各种需求，如社交、教育、娱乐、商业等。例如，虚拟现实（VirtualReality，VR）游戏是一种常见的元宇宙应用场景，可以让用户在游戏中进行互动、娱乐和社交。9.4.4元宇宙的应用9.4元宇宙（1）游戏娱乐（2）社交网络（3）教育培训（4）商业交易9.4.5我国元宇宙行业发展分析9.4元宇宙（1）技术支持能力不断提升（2）应用场景广泛（3）政策支持推动发展9.5.1区块链的定义9.5区块链区块链（Blockchain）是分布式数据存储、加密算法、点对点传输、共识机制等计算机技术的全新应用方式，它具有数据块链式、不可伪造和防篡改、高可靠性等关键特征。区块链的本质是一个去中心化的数据库，能够记载全部交易数据，具有较高的安全性。9.5.2区块链的发展9.5区块链1．区块链1.0实现了去中心化的数字货币交易。这个阶段的区块链技术的主要特点是去中心化、不可篡改、不可伪造和防篡改、可追溯。这些特性使得数字货币在支付和流通领域实现了安全、高效的交易。2．区块链2.0增加了智能合约（以代码形式定义的一系列承诺合同），为应用开发提供了基础。3．区块链3.0目标是构造一个全球性的分布式记账系统，能够对每一个互联网中代表价值的信息和字节进行产权确认、计量和存储。这个阶段的区块链技术将超越金融领域，进入社会公证、智能化领域。应用范围扩大到了整个社会，包括身份认证、公证、仲裁、审计、物流、医疗、邮件、签证、投票等领域。9.5.3区块链的技术应用9.5区块链（1）数字货币（2）存证防伪（3）数据服务9.5.4我国区块链应用创新9.5区块链《区块链白皮书（2022年）》报告指出，我国区块链应用范围不断拓展，多领域创新持续活跃。区块链已步入“信任链”“协作链”的新发展阶段，为各行业数字化转型、数据共享及协作机制创新构筑可信底座。技术赋能数字经济的边界在不断延展，政务数据共享、民生服务、数字金融、医疗健康、数字文创等各类行业应用纷纷涌现。9.6.13D打印技术的定义9.63D打印技术3D（3Dimensions，三维）打印技术是一种快速成形技术，以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体。3D打印技术需借助3D打印机来实现，3D