大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（第4版） 課件 項(xiàng)目2 了解計(jì)算機(jī)新技術(shù)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（第4版）（微課版）了解計(jì)算機(jī)新技術(shù)項(xiàng)目二認(rèn)識(shí)云計(jì)算目錄認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)三任務(wù)四認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)任務(wù)二肖磊最近參加了一場(chǎng)新興科學(xué)技術(shù)展覽會(huì)，在參會(huì)過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)很多人工智能產(chǎn)品都能夠與人進(jìn)行流暢的交流。隨著科技的發(fā)展，人工智能不再僅限于簡(jiǎn)單的人機(jī)交流層面，有些領(lǐng)域已經(jīng)可以使用人工智能技術(shù)來(lái)代替人完成一些高難度或高危險(xiǎn)的工作。肖磊了解到，人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖通過(guò)了解智能的實(shí)質(zhì)，生產(chǎn)出一種能以與人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。人工智能研究的領(lǐng)域比較廣泛，包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別以及自然語(yǔ)言處理等。本任務(wù)要求認(rèn)識(shí)人工智能的定義，了解人工智能的發(fā)展，熟悉人工智能在實(shí)際工作生活中的應(yīng)用。任務(wù)要求認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一任務(wù)要求任務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一（一）人工智能的定義（二）人工智能的發(fā)展（三）人工智能的實(shí)際運(yùn)用（一）人工智能的定義人工智能（ArtificialIntelligence，AI）也叫做機(jī)器智能，是指由人工制造的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來(lái)的智能，可以概括為研究智能程序的一門科學(xué)。人工智能研究的主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來(lái)模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，探究相關(guān)理論、研發(fā)相應(yīng)技術(shù)，如判斷、推理、識(shí)別、感知、理解、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)。人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，涉及的行業(yè)也很多，包括游戲、新聞媒體、金融等，并運(yùn)用于各種領(lǐng)先的研究領(lǐng)域，如量子科學(xué)。（二）人工智能的發(fā)展1956年以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批年輕科學(xué)家一起聚會(huì)，共同研究和探討用機(jī)器模擬智能的一系列有關(guān)問(wèn)題，并首次提出了“人工智能”這一術(shù)語(yǔ)，“人工智能”這門新興學(xué)科正式誕生。1997年5月1997年5月，IBM公司研制的深藍(lán)（DEEPBLUE）計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋大師卡斯帕洛夫。大家或許不會(huì)注意到，在一些方面，計(jì)算機(jī)幫助人進(jìn)行其他原本只屬于人類的工作，計(jì)算機(jī)以它的高速和準(zhǔn)確為人類發(fā)揮著作用。（三）人工智能的實(shí)際運(yùn)用自然語(yǔ)言處理認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)目錄任務(wù)二認(rèn)識(shí)云計(jì)算認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)

三任務(wù)四認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一肖磊在使用計(jì)算機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)頁(yè)中經(jīng)常會(huì)推薦一些他曾經(jīng)搜索或關(guān)注過(guò)的信息，如前段時(shí)間，他在天貓上購(gòu)買了一雙運(yùn)動(dòng)鞋，然后每次打開天貓網(wǎng)頁(yè)時(shí)，在推薦購(gòu)買區(qū)都會(huì)顯示一些同類的物品。肖磊覺得很神奇，經(jīng)過(guò)了解，才知道這是大數(shù)據(jù)技術(shù)的一種應(yīng)用，它將用戶的使用習(xí)慣、搜索習(xí)慣記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用獨(dú)特的算法計(jì)算出用戶可能感興趣或有需要的內(nèi)容，然后將相同的類目推薦到用戶眼前。本任務(wù)要求了解大數(shù)據(jù)技術(shù)的定義和發(fā)展，了解數(shù)據(jù)的計(jì)量單位，熟悉大數(shù)據(jù)處理的基本流程和大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用案例。任務(wù)要求認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)任務(wù)二任務(wù)要求任務(wù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)任務(wù)二（一）大數(shù)據(jù)的定義（三）數(shù)據(jù)的計(jì)量單位（四）大數(shù)據(jù)處理的基本流程（二）大數(shù)據(jù)的發(fā)展（五）大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用案例任務(wù)實(shí)現(xiàn)（一）大數(shù)據(jù)的定義大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理、處理的數(shù)據(jù)集合，而要想從這些數(shù)據(jù)集合中獲取有用的信息，就需要對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的大數(shù)據(jù)技術(shù)是指為了傳送、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用大數(shù)據(jù)而采用的軟件和硬件技術(shù)，也可將其看作面向數(shù)據(jù)的高性能計(jì)算系統(tǒng)。就技術(shù)層面而言，大數(shù)據(jù)必須依托分布式架構(gòu)來(lái)對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式挖掘，必須利用云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、云存儲(chǔ)和虛擬化技術(shù)，因此，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算是密不可分的。（二）大數(shù)據(jù)的發(fā)展（三）數(shù)據(jù)的計(jì)量單位在研究和應(yīng)用大數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)接觸到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)量單位，而隨著大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)的計(jì)量單位也在逐步發(fā)生變化。MB、GB等常用單位已無(wú)法有效地描述大數(shù)據(jù)，典型的大數(shù)據(jù)一般會(huì)用到PB、EB和ZB這3種單位。數(shù)值換算單位名稱1024B=1KB千字節(jié)（KiloByte）1024KB=1MB兆字節(jié)（MegaByte）1024MB=1GB吉字節(jié)（GigaByte）1024GB=1TB太字節(jié)（TeraByte）1024TB=1PB拍字節(jié)（PetaByte）1024PB=1EB艾字節(jié)（ExaByte）1024EB=1ZB皆字節(jié)（ZettaByte）1024ZB=1YB佑字節(jié)（YottaByte）1024YB=1NB諾字節(jié)（NonaByte）（四）大數(shù)據(jù)處理的基本流程在處理大數(shù)據(jù)的過(guò)程中，通常需要經(jīng)過(guò)采集、導(dǎo)入、預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)展現(xiàn)等步驟。其基本流程為：在合適的工具輔助下，從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中選擇需要的數(shù)據(jù)，通過(guò)融合、取樣等變換操作將初始數(shù)據(jù)按一定的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)下來(lái)，然后通過(guò)各種數(shù)據(jù)分析技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)對(duì)象，抽取其中有價(jià)值的信息，接著對(duì)信息進(jìn)行聚類處理，最后提取信息，選擇可視化認(rèn)證等方式將結(jié)果展示給終端用戶，具體如圖所示。（五）大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用案例高能物理高能物理是一個(gè)與大數(shù)據(jù)聯(lián)系十分緊密的學(xué)科。科學(xué)家往往要從大量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)一些小概率的粒子事件，如比較典型的離線處理方式，由探測(cè)器組負(fù)責(zé)在實(shí)驗(yàn)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，而最新的LHC實(shí)驗(yàn)每年采集的數(shù)據(jù)高達(dá)15PB。高能物理中的數(shù)據(jù)不僅十分海量，且沒有關(guān)聯(lián)性，要從海量數(shù)據(jù)中提取有用的事件，就可使用并行計(jì)算技術(shù)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行較為獨(dú)立的分析處理。推薦系統(tǒng)推薦系統(tǒng)可以通過(guò)電子商務(wù)網(wǎng)站向用戶提供商品信息和建議，如商品推薦、新聞推薦、視頻推薦等。而實(shí)現(xiàn)推薦過(guò)程則需要依賴大數(shù)據(jù)，用戶在訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，網(wǎng)站會(huì)記錄和分析用戶的行為并建立模型，將該模型與數(shù)據(jù)庫(kù)中的產(chǎn)品進(jìn)行匹配后，才能完成推薦過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)推薦過(guò)程，需要存儲(chǔ)海量的客戶訪問(wèn)信息，并基于大量數(shù)據(jù)的分析，推薦出與用戶行為相符合的內(nèi)容。搜索引擎系統(tǒng)用戶可以在投影儀或者計(jì)算機(jī)上進(jìn)行演示也可以將演示文稿打印出來(lái)制作成膠片以便應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域中搜索引擎系統(tǒng)搜索引擎是非常常見的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為了有效地完成互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)量巨大的信息的收集、分類和處理工作，搜索引擎系統(tǒng)大多基于集群架構(gòu)，搜索引擎的發(fā)展歷程為大數(shù)據(jù)研究積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)目錄任務(wù)二認(rèn)識(shí)云計(jì)算認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)

三任務(wù)四認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一肖磊最近加入了計(jì)算機(jī)技術(shù)討論組，在討論組中聽到了許多新名詞，如云計(jì)算、云安全、云存儲(chǔ)、云游戲等。為了了解這些新技術(shù)，肖磊開始多方查閱資料，了解這些新技術(shù)，學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)。本任務(wù)要求了解云計(jì)算的概念、云計(jì)算的發(fā)展、云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)，以及云計(jì)算在云安全、云存儲(chǔ)、云游戲等領(lǐng)域的應(yīng)用。任務(wù)要求認(rèn)識(shí)云計(jì)算任務(wù)三任務(wù)要求任務(wù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)云計(jì)算任務(wù)三（一）云計(jì)算的定義（三）云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)（四）云計(jì)算的應(yīng)用（二）云計(jì)算的發(fā)展任務(wù)實(shí)現(xiàn)（一）云計(jì)算的定義云計(jì)算是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的增加、使用和交付模式。云計(jì)算通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源，是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。（二）云計(jì)算的發(fā)展01020304理論完善階段準(zhǔn)備階段成長(zhǎng)階段高速發(fā)展階段（三）云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)超大規(guī)模高可擴(kuò)展性按需服務(wù)虛擬化高可靠性￥通用性低成本潛在的危險(xiǎn)性（四）云計(jì)算的應(yīng)用1．云安全云安全是云計(jì)算技術(shù)的重要分支，在反病毒領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。云安全技術(shù)可以通過(guò)網(wǎng)狀的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件的異常行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬和惡意程序的最新信息，自動(dòng)分析和處理信息，并將解決方案發(fā)送到每一個(gè)客戶端。

用戶身份安全用戶數(shù)據(jù)安全問(wèn)題共享業(yè)務(wù)安全（四）云計(jì)算的應(yīng)用2．云存儲(chǔ)云存儲(chǔ)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，可將儲(chǔ)存資源放到“云上”供用戶存取。云存儲(chǔ)通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能。通過(guò)云存儲(chǔ)，用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，將任何可聯(lián)網(wǎng)的裝置連接到云上存取數(shù)據(jù)。（四）云計(jì)算的應(yīng)用3．云游戲云游戲是一種以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)的在線游戲技術(shù)，云游戲模式中的所有游戲都在服務(wù)器端運(yùn)行，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將渲染后的游戲畫面壓縮傳送給用戶。云游戲技術(shù)主要包括云端完成游戲運(yùn)行與畫面渲染的云計(jì)算技術(shù)，以及玩家終端與云端間的流媒體傳輸技術(shù)。對(duì)于游戲運(yùn)營(yíng)商而言，只需花費(fèi)服務(wù)器升級(jí)的成本，而不需要不斷投入巨額的新主機(jī)研發(fā)費(fèi)用；對(duì)于游戲用戶而言，用戶的游戲終端無(wú)須擁有強(qiáng)大的圖形運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理能力等，只需擁有流媒體播放能力與獲取玩家輸入指令并發(fā)送給云端服務(wù)器的能力即可。認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)目錄任務(wù)二認(rèn)識(shí)云計(jì)算認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)

三任務(wù)四認(rèn)識(shí)人工智能任務(wù)一肖磊最近對(duì)計(jì)算機(jī)新興技術(shù)非常感興趣，隨著時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到人們的工作和生活中。肖磊明白，只有不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，才能與時(shí)俱進(jìn)。本任務(wù)要求認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的其他新興技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、3D打印、“互聯(lián)網(wǎng)+”和5G等。任務(wù)要求任務(wù)要求認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)四任務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)其他新興技術(shù)任務(wù)四（一）物聯(lián)網(wǎng)（二）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（四）3D打?。ㄎ澹盎ヂ?lián)網(wǎng)+”（六）5G（一）物聯(lián)網(wǎng)1．物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息的承載體，它讓所有能行使獨(dú)立功能的普通物體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是把所有能行使獨(dú)立功能的物品，通過(guò)信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。（一）物聯(lián)網(wǎng)2．物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)RFID技術(shù)云計(jì)算技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器技術(shù)人工智能技術(shù)15432（一）物聯(lián)網(wǎng)3．物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用智慧物流智能醫(yī)療智慧建筑智能家居￥智慧能源環(huán)保智能零售智能交通智能安防（二）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)1．移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的定義移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet，簡(jiǎn)稱MI）是一種通過(guò)智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無(wú)線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的業(yè)務(wù)，包含終端、軟件和應(yīng)用3個(gè)層面。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具備以下幾項(xiàng)特點(diǎn)。便攜性感觸性和定向性即時(shí)性隱私性（二）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)2．移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展0102030405移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)超越PC互聯(lián)網(wǎng)，引領(lǐng)發(fā)展新潮流。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)行業(yè)融合，催生新的應(yīng)用模式。終端的支持是業(yè)務(wù)推廣的生命線，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)逐漸升溫，移動(dòng)終端解決方案也不斷增多。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的新特點(diǎn)為商業(yè)模式創(chuàng)新提供了空間。目前的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，仍然是以位置的精準(zhǔn)營(yíng)銷為主，但隨著大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的不斷深入，針對(duì)用戶個(gè)性化定制的應(yīng)用服務(wù)和營(yíng)銷方式將成為發(fā)展的趨勢(shì)。（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1．VRVR（VirtualReality）即虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面，其中模擬環(huán)境是指由計(jì)算機(jī)生成的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體圖像；感知是指一切人所具有的感知，包括視覺、聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)感知，甚至嗅覺和味覺等；自然技能是指計(jì)算機(jī)對(duì)人體行為動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)用戶輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)；傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2．ARAR（AugmentedReality）即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)計(jì)算攝影機(jī)影像位置及角度，并賦予其相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)。AR技術(shù)是以真實(shí)世界的實(shí)體為主體，借助數(shù)字技術(shù)讓用戶可以探索真實(shí)世界并與之交互。AR技術(shù)包含多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、場(chǎng)景融合等多項(xiàng)新技術(shù)，AR技術(shù)與VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域類似，如尖端武器、飛行器的研制與開發(fā)等。（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3．MRMR（(MediatedReality)）即介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)或混合現(xiàn)實(shí)。MR技術(shù)可以看做是VR技術(shù)和AR技術(shù)的集合，VR技術(shù)是純虛擬數(shù)字畫面，AR技術(shù)在虛擬數(shù)字畫面上加上裸眼現(xiàn)實(shí)，MR則是數(shù)字化現(xiàn)實(shí)加上虛擬數(shù)字畫面，它結(jié)合了VR與AR的優(yōu)勢(shì)，利用MR技術(shù)，用戶不僅可以看到真實(shí)世界，還可以看到虛擬物體，將虛擬物體置于真實(shí)世界中，讓用戶可以與虛擬物體進(jìn)行互動(dòng)。（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)4．CRCR（CinematicReality）即影像現(xiàn)實(shí)，是Google投資的MagicLeap提出的概念，通過(guò)光波傳導(dǎo)棱鏡設(shè)計(jì)，多角度將畫面直接投射于用戶的視網(wǎng)膜，直接與視網(wǎng)膜交互，產(chǎn)生真實(shí)的影響和效果。CR技術(shù)與MR技術(shù)的理念類似，都是物理世界與虛擬世界的集合，所完成的任務(wù)、應(yīng)用的場(chǎng)景、提供的內(nèi)容，都與MR相似，與MR技術(shù)的投射顯示技術(shù)相比，CR技術(shù)雖然投射方式不同，但本質(zhì)上仍是MR技術(shù)的不同實(shí)現(xiàn)方式。（四）3D打印3D打印是一種快速成型技術(shù)，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造三維物體。3D打印機(jī)的工作原理是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器按照程序把產(chǎn)品一層一層地打印出來(lái)?？捎糜?D打印的介質(zhì)種類非常多，如塑料、金屬、陶瓷、橡膠類物質(zhì)等，還能結(jié)合不同介質(zhì)，打印出不同質(zhì)感和硬度的物品。（五）“互聯(lián)網(wǎng)+”1．互聯(lián)網(wǎng)+的主要特征主要特征跨界融合