计算机基础实践与创新课件 第八章 计算机新技术及应用

八计算机新技术及应用CONTENTS任务一云计算任务二大数据任务四物联网任务三人工智能任务五移动互联网任务六区块链任务七工业互联网任务八其他技术训练实践与拓展评价目标

随着计算机网络的发展,计算机技术不断创新,这不仅对社会的发展起到了积极的作用,更深深影响着人们的日常生活。本模块介绍云计算、大数据、人工智能、物联网、移动互联网、虚拟现实、3D打印技术等计算机新技术及应用的相关内容了解云计算的定义、特点及应用云计算010203040506知识点1云计算的定义云计算其本质就是利用网络提供按需的IT服务,其服务包括虚拟机计算服务、网络存储服务、数据库服务和物联网机器学习等,通过网络接入的方式将这些服务提供给终端用户.(1)超大规模(2)虚拟化(3)资源共享(4)高可靠性(5)通用性(6)高可扩展性(7)按需服务,低成本(8)潜在的危险性010203040506知识点2云计算的发展第一个阶段是单纯的计算虚拟化阶段,这个阶段虚拟化软件兴起,当时还基本停留在单机操作的时代,后来出现了一些比较简单的虚拟机管理系统(如CloudStack等),仅提供了控制虚拟机的开启和关闭等功能第二个阶段是整合存储和网络的全面软件定义时代,虚拟机需要连接网络和挂载存储,网络虚拟化通过软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,SDN)实现在既定的物理网络拓扑之下自定义网络数据包的传输,从而构建虚拟的网络拓扑,存储虚拟化技术通过软件定义的存储提供块存储、文件存储以及对象存储服务第三个阶段云原生时代,伴随着容器和Kubernetes技术的兴起,PaaS开始逐渐落地,从原来复杂的有状态的单体架构逐渐演变成简单的无状态的微服务架构010203040506知识点3云计算的主要技术与应用3.1云计算的主要技术(1)虚拟化技术(2)云计算架构分层(4)云计算部署3.2云计算应用(1)存储云(2)医疗云(3)金融云(4)教育云3.3云计算的特点(1)需求推动指的是政、企客户想要通过低成本投入换取高性能的信息化服务,以满足政、企所服务的用户在互联网、移动互联网应用上更高质量的追求体验(2)技术进步指的是虚拟化技术、分布与并行计算、互联网技术的发展与成熟,使基于互联网提供包括IT基础设施、开发平台、软件应用成为可能(3)商业模式转变指的是少数云计算的先行者已经将云计算服务开始进行商业运营010203040506知识点3云计算的主要技术与应用3.1云计算的主要技术(1)虚拟化技术(2)云计算架构分层(4)云计算部署3.2云计算应用(1)存储云(2)医疗云(3)金融云(4)教育云3.3云计算的特点(1)需求推动指的是政、企客户想要通过低成本投入换取高性能的信息化服务,以满足政、企所服务的用户在互联网、移动互联网应用上更高质量的追求体验(2)技术进步指的是虚拟化技术、分布与并行计算、互联网技术的发展与成熟,使基于互联网提供包括IT基础设施、开发平台、软件应用成为可能(3)商业模式转变指的是少数云计算的先行者已经将云计算服务开始进行商业运营目标了解大数据的定义、特点及应用大数据010203040506知识点4大数据的定义(1)Volume(大量):指大数据量非常大。(2)Velocity(高速):指大数据必须得到高效、迅速的处理。(3)Variety(多样):体现在数据类型的多样化,除了包括传统的数字、文字,还有更加复杂的语音、图像、视频等。(4)Value(低价值密度):指大数据的价值更多地体现在零散数据之间的关联上。(5)Veracity(真实性):指与传统的抽样调查相比,大数据反映的内容更加全面、真实010203040506知识点5大数据的发展通常认为,大数据起源于谷歌的关于谷歌文件系统、MapReduce和BigTable三篇论文这三篇论文分别发表于2003年、2004年和2007年,也即俗称的谷歌“三驾马车”。2007年,亚马逊也发表了一篇关于Dynamo系统的论文,正是这几篇论文奠定了大数据时代的基础2008年9月4日,《自然》(Nature)刊登了一个名为“BigData”的专辑。2011年5月,美国著名咨询公司麦肯锡(McKinsey)发布《大数据:创新、竞争和生产力的下一个前沿》的报告,首次提出了“大数据”概念,认为数据已经成为经济社会发展的重要推动力。2012年7月,日本推出“新ICT战略研究计划”,在新一轮IT振兴计划中,日本政府把大数据发展作为国家层面战略提出。这是日本新启动的2011年大地震一度搁置的政府ICT战略研究.010203040506知识点5大数据的发展2013年3月29日,美国奥巴马政府宣布推出“大数据研究和发展计划”(BigDataResearch

andDevelopmentInitiative),有人将其比之为克林顿政府当年提出的“信息高速公路”计划。该计划涉及美国国家科学基金会、卫生研究院、能源部、国防部等6个联邦政府部门,投资超两亿美元,研发收集、组织和分析大数据的工具及技术。2012年3月,我国科技部发布的“十二五国家科技计划信息技术领域2013年度备选项目征集指南”把大数据研究列在首位。中国分别举办了第一届(2011年)和第二届(2012年)“大数据世界论坛”。IT时代周刊等举办了“大数据2012论坛”,中国计算机学会举办了“CNCC2012大数据论坛”。国家科技部,863计划信息技术领域2015年备选项目包括超级计算机、大数据、云计算、信息安全、第五代移动通信系统(5G)等。2015年8月31日,国务院正式印发《促进大数据发展行动纲要》010203040506知识点5大数据的发展国内外传统IT巨头(IBM、微软、惠普、Oracle、联想、浪潮等),通过“硬件+软件+数据”整合平台,向用户提供大数据完备的基础设施和服务,实现“处理-存储-网络设备-软件-应用”,即所谓“大数据一体机”。在大数据时代,这些厂商在原有结构化数据处理的同时,开始加大在可扩展计算、内存计算、库内分析、实时流处理和非结构化数据处理等方面的投入,通过并购大数据分析企业,迅速增强大数据分析实力和扩展市场份额010203040506知识点5大数据的发展国内外互联网巨头(亚马逊、Google、Facebook、阿里巴巴、百度、腾讯等),这些互联网公司基于开源大数据框架(在大数据时代,催生了开源的大数据分布式处理软件框架Ha_x0002_doop,包括分布式文件系统HDFS,并行编程框架MapReduce,数据仓库工具Hive和大数据分析平台Pig等)进行了自身应用平台的定制和开发,基于自身应用平台、庞大的用户群、海量用户信息以及互联网处理平台,提供精确营销、个性化推介等商务活动,并开始对外提供大数据平台服务知识点6大数据的主要结构与应用知识点7大数据处理的流程(1)数据获取(2)数据存储(3)资源管理(4)数据离线处理与实时处理(5)数据服务与可视化目标了解人工智能的定义、发展历程和应用人工智能010203040506知识点8人工智能的定义人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新技术科学。人工智能领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等010203040506知识点9人工智能的发展人工智能的发展历史,可大致分为孕育期、形成期、低潮时期、基于知识的系统、神经网络的复兴和智能体的兴起:(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)低潮时期(1966—1973年)(4)基于知识的系统(1969—1988年)(5)神经网络的复兴(1986年至今)(6)智能体的兴起(1993年至今)010203040506知识点10人工智能的实际应用(1)人脸识别(2)机器翻译(3)文本编辑器或自动更正(4)智慧医学(5)无人驾驶(6)人工智能教育(7)智能家居目标了解物联网的定义、关键技术和应用物联网010203040506知识点11物联网的定义物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传输和智能处理。(1)全面感知:利用RFID、条形码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取。(2)可靠传输:通过各种通信网络与互联网的融合,将物体(Things)接入信息网络,随时随地进行可靠的信息交互和共享。(3)智能处理:利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理,提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力,实现智能化的决策和控制010203040506知识点12物联网的关键技术(1)无线射频识别(RFID)技术。无线射频识别技术,俗称电子标签(E-Tag),是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术(2)无线节点技术。无线传感网络由数据采集模块、处理模块、无线通信模块、定位系统、移动管理器和能量供应模块等组成(3)微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem,MEMS)技术(4)嵌入式技术。嵌入式系统被定义为以便于使用为中心,以信息技术为基础,软硬件能够裁剪,适应具体的设备系统,对用途、稳定性、费用、大小、耗能严格要求的专用信息系统010203040506知识点13物联网的应用目标了解移动互联网的定义、发展和应用移动互联网010203040506知识点14移动互联网的定义移动互联网是指移动通信终端与互联网相结合成为一体,是用户使用手机、PAD或其他无线终端设备,通过速率较高的移动网络,在移动状态下(如在地铁、公交车等)随时、随地访问Internet以获取信息,使用商务、娱乐等各种网络服务。依托电子信息技术的发展,移动互联网能够将网络技术与移动通信技术得以结合在一起,借助无线通信技术客户端的智能化能够实现各项网络信息的获取,这也是作为一种新型业务模所存在的,涉及应用、软件以及终端的各项内容。010203040506知识点15移动互联网的发展(1)萌芽阶段(2000—2007年)。萌芽阶段的移动应用终端主要是基于WAP(无线应用协议)的应用模式(2)培育成长阶段(2008—2011年)(3)高速发展阶段(2012—2013年)(4)全面发展阶段(2014年至今)010203040506知识点16移动互联网的5G时代(1)eMBB(增强移动宽带)。5G技术的第一个应用场景,可以直接从字面意思上来理解,即对移动宽带进行调整,进一步改善用户的使用体验。(2)URLLC(低时延高可靠)。URLLC场景能够突出显示出5G的优势特征,不过,这里提到的高可靠性并不是我们平时生活中常常会用到的形容词,而是指相关设备的运行使用时间是否能够与预计时间相符合。(3)mMTC(海量机器通信)。mMTC又称大规模物联网,即利用各种信息技术来与设备进行连接,并可以通过对其进行信息采集来实现预警、监测效果目标了解区块链的概念、特点及应用区块链010203040506知识点17区块链概念及特点区块链这个概念是一个网名为中本聪的人在2008年发表的《比特币:一种点对点的电子现金系统》中提出的010203040506知识点18区块链应用(1)加密数字货币的代表———比特币(2)智能合约鼻祖———以太坊(3)迪士尼区块链平台———龙链(Dragonchain)(4)Linux基金会的开源账本———超级账本(Hyperledger)(5)区块链操作系统———EOS目标了解工业互联网的概念、运作模式及应用工业互联网010203040506知识点19工业互联网概念工业互联网包含以下两大内涵。(1)工业互联网是关键网络基础设施。工业互联网不仅依托于现有互联网,而且工业互联网的发展与推进还会促进现有互联网的演进。工业互联网包括工厂内网、工厂外网和标识解析,能满足制造企业安全、实时、可靠的要求。(2)工业互联网是新业态和新模式,虽然形式上与互联网和移动互联网相似,但是工业互联网是与工业生产相关的,而且有很多创新应用,如智能化生产、网络化协同等010203040506知识点20工业互联网典型模式(1)网络化协同(2)智能化生产(3)个性化定制(4)服务化延伸010203040506知识点21工业互联网应用工业互联网平台是云计算、物联网、大数据、人工智能面向工业场景的交叉叠加,叠加的元素与深度决定了工业互联网平台的发展程度。工业互联网的实质就是,将不断发展的信息技术融入生产体系(如制造、能源)、基础设施(如交通、电网、城市建设)、机器设备(如机器人、医疗、仪器仪表)中,实现创新链、价值链、产业链的循环与贯通,构建物质空间和数字世界的映射交