云計(jì)算導(dǎo)論 課件 第7、8章 云計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)與人工智能

《云計(jì)算導(dǎo)論》第七章

云計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用目錄制造云1金融云2健康醫(yī)療云3教育云47.1制造云以中國(guó)工程院李伯虎院士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)于2009年提出了“云制造”的理念，并以制造中的“仿真”與“設(shè)計(jì)”為突破口，取得了階段性的研究成果，繼而于2010年1月在《計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)》雜志上發(fā)表了一篇題為《云制造——面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式》的學(xué)術(shù)文章。7.1制造云7.1.1制造云概念制造云是云計(jì)算向制造業(yè)信息化領(lǐng)域延伸與發(fā)展后的落地與實(shí)現(xiàn)，融合與發(fā)展了現(xiàn)有信息化制造（信息化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、仿真、管理、集成）技術(shù)及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、面向服務(wù)、智能科學(xué)、高效能（性能）計(jì)算等新興信息技術(shù)，將各類(lèi)制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成制造資源和制造能力的服務(wù)云池，并進(jìn)行協(xié)調(diào)的優(yōu)化管理和經(jīng)營(yíng)，使用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和終端就能隨時(shí)按需獲取制造資源與能力服務(wù)，進(jìn)而智慧地完成其制造全生命周期的各類(lèi)活動(dòng)，它將加速推進(jìn)我國(guó)“制造業(yè)信息化”向“敏捷化、綠色化、服務(wù)化、智能化”方向發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)“敏捷制造、綠色制造、服務(wù)型制造、智能制造”，提高制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。7.1制造云7.1.2制造云模式在制造云模式下，用戶(hù)無(wú)需直接和各個(gè)資源/能力節(jié)點(diǎn)打交道，也無(wú)需了解各資源/能力節(jié)點(diǎn)的具體位置和情況，用戶(hù)在終端上提出需求，制造云將自動(dòng)從虛擬制造云池中為用戶(hù)構(gòu)造“虛擬制造環(huán)境”，使用戶(hù)能像使用水、電、煤、氣一樣地使用所需的制造資源和制造能力7.1制造云7.1.3制造云服務(wù)類(lèi)型及特點(diǎn)制造云服務(wù)類(lèi)型包括“制造資源即服務(wù)”和“制造能力即服務(wù)”兩大類(lèi)。1.制造資源為服務(wù)（1）論證即服務(wù)（AaaS）（2）設(shè)計(jì)即服務(wù)（DaaS）（3）生產(chǎn)加工即服務(wù)（FaaS）（4）實(shí)驗(yàn)即服務(wù)（EaaS）（5）仿真即服務(wù)（SaaS）（6）經(jīng)營(yíng)管理即服務(wù)（MaaS）（7）集成即服務(wù)（InaaS）2.制造能力即服務(wù)（1）動(dòng)態(tài)、敏捷的高可擴(kuò)展性（2）虛擬化的超大規(guī)模（3）高可靠性（4）基于知識(shí)的制造（5）綠色低碳制造7.1制造云7.1.4制造云與云制造云制造是制造領(lǐng)域中的“云計(jì)算”，是一種基于網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)等）的、面向服務(wù)的智慧化制造新模式，是制造信息化的新發(fā)展。它將加速推進(jìn)我國(guó)“制造業(yè)信息化”向“敏捷化、綠色化、服務(wù)化、智能化”方向發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)“敏捷制造、綠色制造、服務(wù)型制造、智能制造”，提高制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。制造云是指融合與發(fā)展了現(xiàn)有信息化制造（信息化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、仿真、管理、集成）技術(shù)及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)計(jì)算、智能科學(xué)、高效能計(jì)算等新興信息技術(shù)，按照“云制造”理念構(gòu)建的云制造服務(wù)系統(tǒng)，因此制造云可以理解為“云制造”的落地與實(shí)現(xiàn)。7.1制造云7.1.5制造云的典型特征制造云的典型技術(shù)特征為制造資源和能力的“數(shù)字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化、智能化”，其綜合體現(xiàn)為“智慧化制造技術(shù)特征”。其中，數(shù)字化與已有的信息化制造技術(shù)相同。制造云的典型技術(shù)特征主要表現(xiàn)在以下幾方面:1.制造資源和能力數(shù)字化2.制造資源和能力物聯(lián)化3.制造資源和能力虛擬化4.制造資源和能力服務(wù)化5.制造資源和能力協(xié)同化6.制造資源和能力智能化7.2金融云7.2.1金融云概念金融云是金融機(jī)構(gòu)融合云計(jì)算模型及業(yè)務(wù)體系所誕生的新產(chǎn)物，是金融機(jī)構(gòu)利用云計(jì)算的有益探索。從技術(shù)上講，金融云就是利用云計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型，將金融機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心與客戶(hù)端分散到云里，從而達(dá)到提高自身系統(tǒng)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)處理能力，改善客戶(hù)體驗(yàn)評(píng)價(jià)，降低運(yùn)營(yíng)成本的目的。從概念上講，金融云是利用云計(jì)算的模型構(gòu)成原理，將金融產(chǎn)品、信息、服務(wù)分散到龐大分支機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的云網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，提高金融機(jī)構(gòu)迅速發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力，提升整體工作效率，改善流程，降低運(yùn)營(yíng)成本。7.2金融云7.2.2云計(jì)算為金融機(jī)構(gòu)帶來(lái)的收益云計(jì)算已經(jīng)在IT公司取得巨大成功，包括Google、Amazon和Microsoft等公司利用高度全球化和可擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)，構(gòu)建了高效的網(wǎng)絡(luò)搜索、電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)以及其他形式的在線(xiàn)服務(wù)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)五年中，云計(jì)算將對(duì)金融行業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式和競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。云計(jì)算不僅僅是簡(jiǎn)單的服務(wù)器和存儲(chǔ)器租賃，更深層次地，它提供了一種靈活、敏捷的以客戶(hù)為中心的業(yè)務(wù)模式。這種方式將IT技術(shù)與金融業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)相分離，使得銀行管理層能夠更好地利用IT技術(shù)，而不需具備專(zhuān)業(yè)IT知識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，云計(jì)算為金融業(yè)特別是銀行業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇與收益可歸結(jié)為如下幾點(diǎn)。1.節(jié)約IT開(kāi)支2.構(gòu)建靈活的金融服務(wù)3.提升客戶(hù)體驗(yàn)4.加速產(chǎn)品創(chuàng)新5.提高數(shù)據(jù)分析能力7.2金融云7.2.3云計(jì)算在金融行業(yè)的應(yīng)用模式云計(jì)算在金融行業(yè)有廣泛的應(yīng)用可能，作為一種技術(shù)架構(gòu)和服務(wù)模式，云計(jì)算可以被應(yīng)用到金融業(yè)務(wù)價(jià)值鏈的方方面面，包括IT基礎(chǔ)資源服務(wù)管理、BPM業(yè)務(wù)流程管理、內(nèi)容管理、后臺(tái)處理、CRM客戶(hù)關(guān)系管理、個(gè)人銀行服務(wù)、支付服務(wù)等諸多業(yè)務(wù)領(lǐng)域。從某種意義上來(lái)說(shuō)，金融業(yè)務(wù)的每個(gè)環(huán)節(jié)，都可以采用云計(jì)算的方式重新審視和改造其支撐技術(shù)和業(yè)務(wù)模式。比如，被廣泛使用的Paypal和支付寶等專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)支付服務(wù)，已經(jīng)是一種金融支付的云服務(wù)模式，使得大量中小型企業(yè)商戶(hù)方便快捷地獲得電子支付結(jié)算服務(wù)。云計(jì)算涉及的領(lǐng)域雖多，但在金融行業(yè)的應(yīng)用方式不外乎以下3種。1.在企業(yè)內(nèi)部建設(shè)企業(yè)私有云2.使用外部的公有云服務(wù)3.對(duì)外提供公有云服務(wù)7.2金融云7.2.4基于云的業(yè)務(wù)模式IBM全球企業(yè)咨詢(xún)服務(wù)部（GlobalBusinessServices，GBS）與中國(guó)工商銀行聯(lián)合發(fā)布了《從云計(jì)算到基于云的業(yè)務(wù)模式——國(guó)內(nèi)銀行未來(lái)創(chuàng)新機(jī)會(huì)》白皮書(shū)。該白皮書(shū)指出，云計(jì)算作為一種全新的生產(chǎn)力將幫助國(guó)內(nèi)銀行打造新的業(yè)務(wù)模式，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型并重塑產(chǎn)業(yè)鏈。國(guó)內(nèi)銀行應(yīng)緊抓這一機(jī)遇推動(dòng)中國(guó)銀行業(yè)轉(zhuǎn)型。同時(shí)，該白皮書(shū)還從銀行的零售客戶(hù)、特約商戶(hù)、小微企業(yè)、供應(yīng)鏈企業(yè)和銀行及合作伙伴五個(gè)角度提出了云計(jì)算對(duì)于國(guó)內(nèi)銀行的七種云業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新機(jī)遇。1.針對(duì)零售客戶(hù)：基于“云”的產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考2.針對(duì)零售客戶(hù)：基于“云”的企業(yè)模式與收入模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考3.針對(duì)特約商戶(hù)：基于“云”的企業(yè)模式與收入模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考4.針對(duì)小微企業(yè)：基于“云”的企業(yè)模式與收入模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考5.針對(duì)供應(yīng)鏈企業(yè)：基于“云”的企業(yè)模式與收入模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考6.針對(duì)銀行運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域：基于“云”的產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考7.針對(duì)銀行運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域：基于“云”的企業(yè)模式創(chuàng)新機(jī)會(huì)思考7.3健康醫(yī)療云7.3.1健康醫(yī)療云產(chǎn)生背景醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設(shè)作為“新醫(yī)改”的八大支柱之一，受到從中央到地方以及廣大民眾的普遍關(guān)注。新醫(yī)改要求，建立實(shí)用共享的醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)，以推進(jìn)公共衛(wèi)生、醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)療保障、藥品管理、財(cái)務(wù)監(jiān)管信息化為著力點(diǎn)，整合資源，加強(qiáng)信息標(biāo)準(zhǔn)化和公共服務(wù)信息平臺(tái)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一高效、互聯(lián)互通。只有加快推進(jìn)衛(wèi)生信息化建設(shè)工作，才能在客觀監(jiān)測(cè)醫(yī)改工作進(jìn)展，評(píng)價(jià)醫(yī)改實(shí)施效果的同時(shí)，關(guān)注共享各個(gè)衛(wèi)生業(yè)務(wù)信息，統(tǒng)籌事關(guān)民眾、牽涉利益各方的重要工作。2002年10月，《全國(guó)衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要（2003—2010）》衛(wèi)生部明確把信息化建設(shè)納入衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃；確定了進(jìn)一步重點(diǎn)加強(qiáng)公共衛(wèi)生信息系統(tǒng)建設(shè)，加速推進(jìn)信息技術(shù)在醫(yī)療服務(wù)、預(yù)防保健、衛(wèi)生監(jiān)督、科研教育等衛(wèi)生領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用體系；2006年5月，《2006—2020年國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳明確我國(guó)信息化發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一是加強(qiáng)醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設(shè)，完善覆蓋全國(guó)、快捷高效的公共衛(wèi)生信息系統(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃電子病歷，從而促進(jìn)醫(yī)療、醫(yī)藥和醫(yī)保機(jī)構(gòu)的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，支持醫(yī)療體制改革。7.3健康醫(yī)療云7.3.2健康醫(yī)療云概述1.健康醫(yī)療云的定義隨著云計(jì)算在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，健康醫(yī)療云隨之而誕生。所謂健康醫(yī)療云，是指在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域采用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、3G通信以及多媒體等新技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合醫(yī)療技術(shù)，使用“云計(jì)算”的理念來(lái)構(gòu)建醫(yī)療健康服務(wù)云平臺(tái)；利用云計(jì)算技術(shù)鞏固和發(fā)展現(xiàn)代健康管理服務(wù)，構(gòu)建新型衛(wèi)生服務(wù)體系，提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)的服務(wù)效率，降低服務(wù)成本，方便居民就醫(yī)，減輕患者疾病經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。2.健康醫(yī)療云的運(yùn)營(yíng)模式由于醫(yī)療信息資源的特殊性，其信息的敏感度、隱私性、重要性非常高，對(duì)于整個(gè)社會(huì)醫(yī)療水平、社會(huì)穩(wěn)定和居民健康水平有著重要的戰(zhàn)略意義。醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)自身切實(shí)業(yè)務(wù)需求確定云計(jì)算的運(yùn)營(yíng)模式。根據(jù)云計(jì)算服務(wù)的部署方式和服務(wù)對(duì)象范圍可以將云分為3類(lèi)：公有云、私有云和混合云。7.3健康醫(yī)療云3.健康醫(yī)療云的典型特征（1）分布式（大規(guī)模）（2）虛擬化（3）高可靠性（4）通用性（5）高可擴(kuò)展性（6）按需服務(wù)（7）經(jīng)濟(jì)性（8）安全性7.3健康醫(yī)療云4.健康醫(yī)療云的總體架構(gòu)構(gòu)建新型“健康醫(yī)療云”服務(wù)模式，能夠保障基本醫(yī)療和公共衛(wèi)生服務(wù)，提高人民健康水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定和諧。健康醫(yī)療云在區(qū)域內(nèi)服務(wù)于各衛(wèi)生管理部門(mén)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、公共衛(wèi)生機(jī)構(gòu)以及居民；實(shí)現(xiàn)居民健康檔案管理與共享、一卡通、醫(yī)療業(yè)務(wù)協(xié)同、公共衛(wèi)生管理、綜合衛(wèi)生管理等應(yīng)用。7.3健康醫(yī)療云7.3.3健康醫(yī)療云在衛(wèi)生信息化中的定位和作用1健康醫(yī)療云的定位健康醫(yī)療云在衛(wèi)生信息化中的定位主要體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生信息化領(lǐng)域的五個(gè)“統(tǒng)一”:（1）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理中心（2）統(tǒng)一的服務(wù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)（3）統(tǒng)一的應(yīng)用部署中心（4）統(tǒng)一的資源調(diào)度中心（5）統(tǒng)一的安全監(jiān)控中心2健康醫(yī)療云的主要作用（1）提供統(tǒng)一的醫(yī)療衛(wèi)生信息基礎(chǔ)設(shè)施（2）提供健康記錄服務(wù)（3）通過(guò)健康醫(yī)療云達(dá)到合理使用醫(yī)療資源的目的7.3健康醫(yī)療云7.3.4健康醫(yī)療云的實(shí)施1健康醫(yī)療云的功能研究伴隨著醫(yī)療體制改革的深入，需要在廣大居民、社區(qū)醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)、大型醫(yī)院之間建立一個(gè)透明的、便捷的、包容的服務(wù)平臺(tái)，從而使得醫(yī)療資源進(jìn)一步社會(huì)化使用，更大地促進(jìn)醫(yī)療體制改革的深入發(fā)展?，F(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用，有助于解決我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域存在的信息不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，有助于創(chuàng)新醫(yī)療服務(wù)模式，更好地實(shí)現(xiàn)全民健康保障的目標(biāo)。采用云計(jì)算技術(shù)來(lái)構(gòu)建健康醫(yī)療云平臺(tái)，需要解決的問(wèn)題就是如何融合現(xiàn)有各類(lèi)醫(yī)院信息化系統(tǒng)；不同醫(yī)院之間的信息共享和存儲(chǔ)問(wèn)題；以及如何平衡不同管理模式和管理需求下的功能沖突。2健康醫(yī)療云的評(píng)估分析各醫(yī)療機(jī)構(gòu)在開(kāi)展健康醫(yī)療云項(xiàng)目時(shí)，必須對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行完整詳盡的評(píng)估分析。7.4教育云7.4.1教育云概述1.教育云定義教育云是利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)，將教育信息化資源和系統(tǒng)進(jìn)行整合和信息化，在云平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一部署和實(shí)現(xiàn)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給廣大師生乃至社會(huì)人員服務(wù)的系統(tǒng)。2.教育云計(jì)算應(yīng)用的三個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)云計(jì)算在教育信息化領(lǐng)域的應(yīng)用可以分三個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)：校園教育云、區(qū)域教育云和社會(huì)教育云。3.教育信息化發(fā)展的三個(gè)階段（1）第一階段是數(shù)字化（2）第二階段是集成化（3）第三階段是服務(wù)化4教育云的作用云計(jì)算對(duì)用戶(hù)端的設(shè)備要求很低——這一特點(diǎn)決定了云計(jì)算將會(huì)在學(xué)校大受歡迎。7.4教育云7.4.2教育云在中國(guó)落地應(yīng)用現(xiàn)狀“打破界限，資源共享，一站式”是教育云的關(guān)鍵詞。其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需購(gòu)大量設(shè)備，按需租用，定制化服務(wù)。這種服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得，打開(kāi)電腦，進(jìn)入網(wǎng)頁(yè)，通過(guò)賬號(hào)在桌面上實(shí)現(xiàn)一系列操作。硬件、軟件、平臺(tái)、桌面等一系列搭建工程交給廠商，廠商會(huì)根據(jù)需要提供解決方案。這個(gè)方案會(huì)涵蓋方方面面，比如“一卡通”，學(xué)生用一張卡就可以實(shí)現(xiàn)買(mǎi)飯、消費(fèi)、借閱、出入校門(mén)等，并通過(guò)短信通知父母到離校時(shí)間和消費(fèi)明細(xì)；班級(jí)云平臺(tái)，通過(guò)一個(gè)個(gè)充滿(mǎn)靈氣的個(gè)人博客，記錄下了班級(jí)和孩子們的成長(zhǎng)。學(xué)?？梢栽谧约旱摹霸啤崩锩娼⑦x修課云系統(tǒng)、成績(jī)分析云系統(tǒng)、招生報(bào)名云系統(tǒng)、電子閱卷云系統(tǒng)和教師評(píng)價(jià)云系統(tǒng)、學(xué)生綜合素質(zhì)云系統(tǒng)等。7.4教育云7.4.3教育云計(jì)算解決方案介紹1.英特爾“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”解決方案英特爾“一對(duì)一數(shù)字化學(xué)習(xí)”解決方案為學(xué)生提供英特爾架構(gòu)的學(xué)習(xí)本，并引入了“Intel學(xué)習(xí)系列計(jì)劃”，通過(guò)合作軟件和內(nèi)容提供商來(lái)為學(xué)校和學(xué)生提供充足、及時(shí)的教學(xué)軟件和資源庫(kù)。2思科校園數(shù)據(jù)中心解決方案?jìng)鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)中心思路，可能會(huì)采用異構(gòu)的主機(jī)、異構(gòu)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)訪問(wèn)不同的主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備。這種方案在經(jīng)濟(jì)性、靈活性和性能上都有諸多弊端。數(shù)字校園需要一個(gè)可以基于同一個(gè)物理存儲(chǔ)空間、對(duì)不同用戶(hù)分配不同虛擬存儲(chǔ)空間的解決方案。3.華為區(qū)域教育解決方案華為區(qū)域教育解決方案中的云教育數(shù)據(jù)中心通過(guò)統(tǒng)一的訪問(wèn)門(mén)戶(hù)，為高中、初中和小學(xué)提供教育云應(yīng)用。教師、學(xué)生、家長(zhǎng)或?qū)W校管理人員登錄統(tǒng)一訪問(wèn)門(mén)戶(hù)以后，可以根據(jù)其權(quán)限訪問(wèn)相應(yīng)的應(yīng)用。4.聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)由網(wǎng)上教學(xué)支持系統(tǒng)、網(wǎng)上教務(wù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)課件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、網(wǎng)上資源管理系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)組成，對(duì)網(wǎng)上教學(xué)進(jìn)行全面支持的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)一體化解決方案。本章結(jié)束！《云計(jì)算導(dǎo)論》第八章

大數(shù)據(jù)與人工智能目錄初識(shí)大數(shù)據(jù)1初識(shí)人工智能2云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系38.1初識(shí)大數(shù)據(jù)8.1.1大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)全面融入社會(huì)生活，信息爆炸已經(jīng)積累到了一個(gè)開(kāi)始引發(fā)變革的程度。它不僅使世界充斥著比以往更多的信息，而且其增長(zhǎng)速度也在加快。互聯(lián)網(wǎng)（社交、搜索、電商）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（微博）、物聯(lián)網(wǎng)（傳感器、智慧地球）、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、GPS、醫(yī)學(xué)影像、安全監(jiān)控、金融（銀行、股市、保險(xiǎn)）、電信（通話(huà)、短信）都在不斷地產(chǎn)生著新數(shù)據(jù)。根據(jù)計(jì)算，2006年，個(gè)人用戶(hù)才剛剛邁進(jìn)TB時(shí)代，全球一共新產(chǎn)生了約180EB的數(shù)據(jù)；到2011年，這個(gè)數(shù)字就達(dá)到了1.8ZB；而預(yù)計(jì)到2020年，整個(gè)世界的數(shù)據(jù)總量將會(huì)增長(zhǎng)到35.2ZB（1ZB=10億TB）。最近兩年產(chǎn)生的信息量是之前30年的總和，最近10年則遠(yuǎn)超人類(lèi)之前所有累計(jì)信息量之和！8.1初識(shí)大數(shù)據(jù)圖靈獎(jiǎng)得主、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的鼻祖吉姆·格雷（JimGray）在2007年加州山景城召開(kāi)的NRC-CSTB大會(huì)上，發(fā)表了留給世人的最后一次演講“TheFourthParadigm:Data-IntensiveScientificDiscovery”，提出科學(xué)研究的第四類(lèi)范式。其中的“數(shù)據(jù)密集型”就是現(xiàn)在我們所稱(chēng)的“大數(shù)據(jù)”。吉姆總結(jié)出科學(xué)研究的范式共有四個(gè)：幾千年前，是經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，主要用來(lái)描述自然現(xiàn)象；幾百年前，是理論科學(xué)，使用模型或歸納法進(jìn)行科學(xué)研究；幾十年前，是計(jì)算科學(xué)，主要模擬復(fù)雜的現(xiàn)象；今天，是數(shù)據(jù)科學(xué)，統(tǒng)一于理論、實(shí)驗(yàn)和模擬。它的主要特征是：數(shù)據(jù)依靠信息設(shè)備收集或模擬產(chǎn)生，依靠軟件處理，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，使用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。8.1初識(shí)大數(shù)據(jù)8.1.2大數(shù)據(jù)的定義與很多新鮮事物一樣，目前，業(yè)界對(duì)大數(shù)據(jù)還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的完整定義。典型的代表性定義如下。麥肯錫研究院將大數(shù)據(jù)定義為：所涉及的數(shù)據(jù)集規(guī)模已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件獲取、存儲(chǔ)、管理和分析的能力。維基百科給出的大數(shù)據(jù)定義為：數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大到無(wú)法通過(guò)人工在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到截取、管理、處理并整理成為人類(lèi)所能解讀的信息。IBM則用4個(gè)特征相結(jié)合來(lái)定義大數(shù)據(jù)：數(shù)量（Volume）、種類(lèi)多樣（Variety）、速度（Velocity）和真實(shí)（Veracity）。國(guó)際數(shù)據(jù)公司（InternationalDataCorporation，IDC）也提出了4個(gè)特征來(lái)定義大數(shù)據(jù)，但與IBM的定義不同的是，它將第4個(gè)特征由真實(shí)（Veracity）替換為價(jià)值（Value）。上述定義都有一定的道理，特別是4V定義，非常方便記憶，目前已經(jīng)被越來(lái)越多的人們接受。8.1初識(shí)大數(shù)據(jù)8.1.3大數(shù)據(jù)的技術(shù)大數(shù)據(jù)的技術(shù)發(fā)展非常快，目前已經(jīng)形成了一個(gè)圍繞Hadoop和Spark的巨大生態(tài)群。從2006年開(kāi)始，Hadoop已經(jīng)有十多年的發(fā)展歷史?！癏adoop之父”道格·卡廷（DougCutting）主導(dǎo)的ApacheNutch項(xiàng)目是Hadoop軟件的源頭。該項(xiàng)目始于2002年，直到2006年，Hadoop才逐漸形成一套完整而獨(dú)立的軟件。8.2初識(shí)人工智能8.2.1人工智能的歷史及概念人工智能始于20世紀(jì)50年代，至今大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段：第一階段（20世紀(jì)50～80年代）。在這一階段人工智能剛誕生，基于抽象數(shù)學(xué)推理的可編程數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)，符號(hào)主義（Symbolism）快速發(fā)展，但由于很多事物不能形式化表達(dá)，導(dǎo)致建立的模型存在一定的局限性。此外，隨著計(jì)算任務(wù)的復(fù)雜性不斷增大，人工智能發(fā)展一度遇到瓶頸。第二階段（20世紀(jì)80～90年代末）。在這一階段，專(zhuān)家系統(tǒng)得到快速發(fā)展，數(shù)學(xué)模型有重大突破，但由于專(zhuān)家系統(tǒng)在知識(shí)獲取、推理能力等方面的不足，以及開(kāi)發(fā)成本高等原因，導(dǎo)致人工智能的發(fā)展又一次進(jìn)入低谷期。第三階段（21世紀(jì)初至今）。隨著大數(shù)據(jù)的積聚、理論算法的革新、計(jì)算能力的提升，人工智能在很多應(yīng)用領(lǐng)域都取得了突破性進(jìn)展，迎來(lái)了又一個(gè)繁榮時(shí)期。8.2初識(shí)人工智能8.2.2人工智能的特征與參考框架1.人工智能的特征人工智能的特征主要包括以下幾點(diǎn):（1）由人類(lèi)設(shè)計(jì)，為人類(lèi)服務(wù)，本質(zhì)為計(jì)算，基礎(chǔ)為數(shù)據(jù)（2）能感知環(huán)境，能產(chǎn)生反應(yīng)，能與人交互，能與人互補(bǔ)（3）有適應(yīng)特性，有學(xué)習(xí)能力，有演化迭代，有連接擴(kuò)展8.2初識(shí)人工智能8.2.2人工智能的特征與參考框架2.人工智能參考框架目前，基于人工智能的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用特征，從人工智能信息流動(dòng)的角度出發(fā)，可以提出一種人工智能參考框架，該參考框架力圖搭建較為完整的人工智能主體框架，描述人工智能系統(tǒng)總體工作流程，不受具體應(yīng)用所限，適用于通用的人工智能領(lǐng)域需求。8.2初識(shí)人工智能8.2.3人工智能的發(fā)展趨勢(shì)人工智能從早期的邏輯推理階段，到專(zhuān)家系統(tǒng)/歸納學(xué)習(xí)，到機(jī)器學(xué)習(xí)階段，再到現(xiàn)在的深度學(xué)習(xí)階段，每個(gè)階段都有技術(shù)突破，也創(chuàng)造過(guò)一系列泡沫。8.3云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系2006年是云計(jì)算元年，第一個(gè)十年的主要成果是打造了基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)模化的服務(wù)，又被稱(chēng)為Cloud1.0，從IaaS、PaaS、SaaS，到容器DaaS、FaaS等。經(jīng)歷近十年的產(chǎn)業(yè)化，全球云計(jì)算的市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)2000億美元，中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到112億美元?，F(xiàn)在的Cloud2.0是ABC（AI+BigData+Cloud）的融合，是智能云和邊緣計(jì)算等技術(shù)的融合，這個(gè)融合將為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)質(zhì)變。ABC三位一體融合正在逐漸改變商業(yè)模式，并深入影響每一個(gè)行業(yè)。它不僅會(huì)改造工業(yè)、能源、金融等傳統(tǒng)行業(yè)，還會(huì)創(chuàng)造出智能家居、無(wú)人車(chē)、機(jī)器人等新的品類(lèi)。ABC催生出更多的場(chǎng)景、更多的數(shù)據(jù)、更好的算法和更強(qiáng)的計(jì)算能力，讓更多的產(chǎn)業(yè)進(jìn)入創(chuàng)新循環(huán)階段，并且創(chuàng)新速度會(huì)越來(lái)越快。大數(shù)據(jù)事實(shí)上從屬于云計(jì)算，是云計(jì)算的應(yīng)用。沒(méi)有云計(jì)算，大數(shù)據(jù)就是空中樓閣。2011年，大數(shù)據(jù)出現(xiàn)在Gartner的新型技術(shù)成熟度曲線(xiàn)中第一階段的技術(shù)觸發(fā)期；2013年，當(dāng)云計(jì)算進(jìn)入泡沫幻滅期之后，大數(shù)據(jù)才步入了期望膨脹期；2014年，大數(shù)據(jù)迅速進(jìn)入了泡沫幻滅期，并開(kāi)始與云計(jì)算齊頭并進(jìn)。今天，我們已經(jīng)很難將大數(shù)據(jù)與云計(jì)算割裂開(kāi)來(lái)，大數(shù)據(jù)需要云計(jì)算的支撐，云計(jì)算為大數(shù)據(jù)提供不可或缺的平臺(tái)。但值得注意的是，大數(shù)據(jù)也成就了云計(jì)算，沒(méi)有了大數(shù)據(jù)的云計(jì)算將會(huì)變得無(wú)的放矢。8.3云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系8.3.1云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的融合規(guī)模日益巨大的數(shù)據(jù)