2023年計算機(jī)新技術(shù)專題報告

第計算機(jī)新技術(shù)專題報告

摘要隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，人們的各種互動、設(shè)備、社交網(wǎng)絡(luò)和傳感器正在生成海量的數(shù)據(jù)。而機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能手段可以更好處理這些數(shù)據(jù)，挖掘其中的潛在價值。云計算、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)等新興服務(wù)促使人類社會的數(shù)據(jù)種類和規(guī)模正以前所未有的速度增長，大數(shù)據(jù)時代正式到來．?dāng)?shù)據(jù)從簡單的處理對象開始轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N基礎(chǔ)性資源，如何更好地管理和利用大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為普遍關(guān)注的題．大數(shù)據(jù)的規(guī)模效應(yīng)給數(shù)據(jù)存儲、管理以及數(shù)據(jù)分析帶來了極大的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)管理方式上的變革正在醞釀和發(fā)生．

關(guān)鍵詞云計算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)人工智能

1.機(jī)器智能

1.1什么是機(jī)器智能

機(jī)器智能是指由人工制造出來的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的智能。機(jī)器智能又叫人工智能，通過理解自然智能和發(fā)展自適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)制機(jī)器智能仍然是一個極大挑戰(zhàn)。隨著近年來腦研究和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家和工程師將非常有希望找到制造智能系統(tǒng)的方法，這種智能系統(tǒng)在廣義上能像人腦一樣。具有高魯棒性、適應(yīng)性、可升級和容錯的特性。人工智能技術(shù)是信息技術(shù)及相關(guān)學(xué)科技術(shù)的集成，其中包括數(shù)字技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)圖形學(xué)、語音與聽覺、機(jī)器人學(xué)、過程控制、并行計算、光計算、生物信息處理等信息技術(shù)；相關(guān)學(xué)科包括認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、生理學(xué)、數(shù)理科學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、生物電子學(xué)、哲學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)。軟件技術(shù)應(yīng)是實現(xiàn)人工智能的核心技術(shù)之一。人們將開發(fā)出更高級的人工智能通用語言，更有效的AI專用語言以及AI開發(fā)專用機(jī)器等。

1.2機(jī)器智能的研究領(lǐng)域

“使計算機(jī)有智能”是人工智能研究的中心目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須深入研究人工智能的原理，同時還需要相應(yīng)硬件和軟件的支持。這涉及到腦科學(xué)、認(rèn)識科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制論、微電子學(xué)等多種學(xué)科。但是這些學(xué)科的發(fā)展目前還沒有達(dá)到所要求的水平。人工智能的研究存在許多學(xué)派，如；邏輯學(xué)派、認(rèn)知學(xué)派、知識工程學(xué)派、聯(lián)結(jié)學(xué)派、分布式學(xué)派、進(jìn)化論學(xué)派；等等。不同的學(xué)派雖然其研究方向和方法不近相同，但內(nèi)同都離不開機(jī)器感知、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器行為、智能系統(tǒng)與智能計算機(jī)的構(gòu)造等。從研究領(lǐng)域來看，人工智能的研究主要專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、智能決策支持系統(tǒng)、智能控制、智能檢索、機(jī)器視覺、問題求解、人工智能方法、系統(tǒng)和語言工具、自動程序設(shè)計、機(jī)器人學(xué)、博弈、人工神經(jīng)網(wǎng)等。值得指出的是這些人工智能的子領(lǐng)域并不是相互獨立的，大多數(shù)人工智能研究課題都涉及諸多智能領(lǐng)域。

2.大數(shù)據(jù)處理

2.1大數(shù)據(jù)簡介

大數(shù)據(jù)近幾年來新出現(xiàn)的一個名詞，它相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)描述，有自己的四個特性，分別是：Volume（大的數(shù)據(jù)量）、Velocity（輸入和處理速度快）、Variety（數(shù)據(jù)多種多樣）、Veracity（真實有價值）。因此，大數(shù)據(jù)需要新的處理模式來取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，它同時包含數(shù)據(jù)量巨大和快速的處理速度兩層含義。云計算是一種大數(shù)據(jù)的處理技術(shù)平臺，綜合了各種資源之后提供一些虛擬技術(shù)服務(wù)。這樣的方式可以很大程度降低用戶維護(hù)、處理、使用數(shù)據(jù)以及其他計算資源的成本。數(shù)據(jù)單位已不再是用GB,TB能夠滿足的描述需要，而是步入了PB級別的時代。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式已經(jīng)不能滿足這些數(shù)據(jù)的存儲和處理，只有依托云平臺存儲技術(shù)的方式來解決這個當(dāng)前已經(jīng)面臨的問題。

2．2大數(shù)據(jù)技術(shù)分析

1．大數(shù)據(jù)的處理方式

大數(shù)據(jù)的處理方式大致分為數(shù)據(jù)流處理方式和批量數(shù)據(jù)處理方式兩種。數(shù)據(jù)流處理的方式適合用于對實時性要求比較高的場合之中。并不需要等待所有的數(shù)據(jù)都有了之后再進(jìn)行處理，而是有一點數(shù)據(jù)就處理一點，更多地要求機(jī)器的處理器有較快速的性能以及擁有比較大的主存儲器容量，對輔助存儲器的要求反而不高。批量數(shù)據(jù)處理方式是對整個要處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行切割劃分成小的數(shù)據(jù)塊，之后對其進(jìn)行處理。重點在于把大化小——把劃分的小塊數(shù)據(jù)形成小任務(wù)分別單獨進(jìn)行處理，并且形成小任務(wù)的過程中不時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之后計算，而是將計算方法（通常是計算函數(shù)——映射并化簡）作用到這些數(shù)據(jù)塊最終得到結(jié)果。

2．大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)用

開源是現(xiàn)在很多大型國際IT公司倡導(dǎo)的服務(wù)方式，這個理念擁有很多擁護(hù)者。雖然它最初的出現(xiàn)和商業(yè)搭不上邊，但已為具有現(xiàn)代發(fā)展理念的國際大型商業(yè)IT公司所接受，他們所認(rèn)同的是面向服務(wù)的開源，進(jìn)而出現(xiàn)了新的經(jīng)濟(jì)增長方式。目前有一些較為前沿的公司已經(jīng)研發(fā)開源的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，比較典型的是推特研發(fā)的Storm系統(tǒng)和谷歌研發(fā)的MapReduce模型。前者是以數(shù)據(jù)流方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而后者是采用批量數(shù)據(jù)的處理方式。MapReduce是目前用得比較多的方法，其核心思想就是兩個步驟：Map和Reduce。Map過程就是一個映射過程，完成這一步之后再對其進(jìn)行Reduce過程處理，也即是精簡的過程。最后將處理的最終結(jié)果進(jìn)行輸出。

3．大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和新興的數(shù)據(jù)處理技術(shù)目前是并存狀態(tài)，它們之間將來會相互學(xué)習(xí)，相互滲透，相互影響，互相融合，最終形成對數(shù)據(jù)分析有利的格局，能夠更好地為大數(shù)據(jù)處理服務(wù)，從龐大巨量的數(shù)據(jù)當(dāng)中找到需要的數(shù)據(jù)并對之進(jìn)行處理、分析乃至決策。

2.3大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)

(一)云計算

傳統(tǒng)的計算機(jī)設(shè)計與軟件都是以解決“結(jié)構(gòu)性”數(shù)據(jù)為主。對這一類新型的“非結(jié)構(gòu)”要求一種新的計算架構(gòu)。而云計算就是這樣一種新的計算架構(gòu)。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機(jī)和其他設(shè)備，它為數(shù)據(jù)提供保管、訪問的場所和渠道。云計算的幾大特征是：隨需自助服務(wù)、隨時隨地用任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問、多人共享資源、基于虛擬化技術(shù)快速部署資源或獲得服務(wù)、減少用戶端的處理負(fù)擔(dān)、降低用戶對rr專業(yè)知識的依賴。云計算是大數(shù)據(jù)的rI1基礎(chǔ)，而大數(shù)據(jù)是云計算的應(yīng)用。云計算是大數(shù)據(jù)成長的驅(qū)動力，而另一方面，越來越多的數(shù)據(jù)需要云計算去處理，所以云計算與大數(shù)據(jù)是相輔相