信息技術(shù)（財(cái)經(jīng)商貿(mào)類）課件全套 何頌頌 ch01-08 云計(jì)算 -智能制造

云計(jì)算第一章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01云計(jì)算概述云計(jì)算的產(chǎn)生與發(fā)展從20世紀(jì)60年代起，IT產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代：大（?。┬蜋C(jī)時(shí)代、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代和云計(jì)算時(shí)代，如圖1-1所示。云計(jì)算概述20世紀(jì)60年代只有大型機(jī)，20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)以UNIX為主導(dǎo)，小型機(jī)開始成為主流。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）時(shí)代到來的標(biāo)志是原來昂貴的、只在特殊行業(yè)使用的大型機(jī)發(fā)展成為每個(gè)人都能負(fù)擔(dān)得起、每個(gè)人都會(huì)使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)。云計(jì)算概述對(duì)于云計(jì)算時(shí)代，先不說云計(jì)算的定義，我們每天都在使用自來水、電和天然氣，有沒有想過這些資源使用起來為什么這么方便呢？不需要自己去挖井、發(fā)電，也不用自己搬蜂窩煤燒爐子。這些資源都是按需收費(fèi)的，用多少付多少費(fèi)用。有專門的企業(yè)負(fù)責(zé)生產(chǎn)、輸送和維護(hù)這些資源，用戶只需要使用就可以了。云計(jì)算概述云計(jì)算的內(nèi)涵與特性云計(jì)算是近十多年興起的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，該應(yīng)用模式的獨(dú)特性在于它是完全建立在可自我維護(hù)和管理的虛擬資源層上的。云計(jì)算有狹義和廣義之分。狹義的云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式；廣義的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，這種服務(wù)可以是和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可以是任意的其他服務(wù)。云計(jì)算概述01計(jì)算資源集成提高設(shè)備計(jì)算能力03軟硬件相互隔離減少設(shè)備依賴性02分布式數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)容災(zāi)能力云計(jì)算概述040605平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)體現(xiàn)高可擴(kuò)展性虛擬資源池為用戶提供彈性服務(wù)按需付費(fèi)降低使用成本云計(jì)算概述云計(jì)算的發(fā)展目標(biāo)云計(jì)算是信息技術(shù)發(fā)展和服務(wù)模式創(chuàng)新的集中體現(xiàn)，是信息化發(fā)展的重大變革和必然趨勢(shì)，是信息時(shí)代國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能的助燃劑。云計(jì)算引發(fā)了軟件開發(fā)部署模式的創(chuàng)新，成為承載各類應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，并為大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興領(lǐng)域的發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐。云計(jì)算概述云計(jì)算作為一種技術(shù)手段和實(shí)現(xiàn)模式，使得計(jì)算資源成為向大眾提供服務(wù)的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，將對(duì)信息技術(shù)本身及其應(yīng)用產(chǎn)生深刻影響。美國(guó)的微軟、亞馬遜、IBM等大牌廠商，都將云計(jì)算列為自己的核心戰(zhàn)略，國(guó)內(nèi)的百度、阿里巴巴、騰訊、華為、浪潮等主流IT企業(yè)也都已經(jīng)在云計(jì)算領(lǐng)域各顯神通。云計(jì)算概述云計(jì)算的任務(wù)與價(jià)值云計(jì)算的任務(wù)具體體現(xiàn)在：發(fā)展新技術(shù)，提升處理能力；提供新模式，實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)；形成新業(yè)態(tài)，拓寬應(yīng)用范疇。我們正站在波瀾壯闊的云計(jì)算時(shí)代前沿，云計(jì)算與新信息通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)的深度融合。云計(jì)算概述02云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)的參考模型經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)不斷演進(jìn)，逐步形成“四層兩域”架構(gòu)，如圖1-2所示。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)“兩域”是指以提供資源承載客戶應(yīng)用的業(yè)務(wù)域，以及用于協(xié)調(diào)管理整個(gè)數(shù)據(jù)中心的管理域。業(yè)務(wù)域用來提供資源和服務(wù)，邏輯上又可以分為四個(gè)層，即基礎(chǔ)設(shè)施層、虛擬池層、服務(wù)層和應(yīng)用層。管理域主要負(fù)責(zé)整個(gè)云數(shù)據(jù)中心的協(xié)調(diào)管理。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)將業(yè)務(wù)域分層非常重要，將基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、服務(wù)、應(yīng)用完全解耦可以實(shí)現(xiàn)更高效的資源調(diào)度和彈性擴(kuò)展?；A(chǔ)設(shè)施層主要提供最底層的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、外部設(shè)備等硬件設(shè)備，以及與硬件相關(guān)的基礎(chǔ)軟件。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)云計(jì)算系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型業(yè)務(wù)系統(tǒng)是商業(yè)模式的核心，云計(jì)算作為一種服務(wù)的商業(yè)模式，高效運(yùn)營(yíng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)是云計(jì)算企業(yè)重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一。水、電服務(wù)是將水、電作為資源提供給用戶，云計(jì)算服務(wù)提供則是提供IT資源，如云主機(jī)、云存儲(chǔ)、VPC、網(wǎng)盤等，用戶可以根據(jù)自己的需要通過自助、付費(fèi)的方式按需獲取這些資源，從而得到服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)隨著近幾年云計(jì)算市場(chǎng)的發(fā)展，云計(jì)算服務(wù)已經(jīng)隨處可見，通常將這些服務(wù)歸為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、數(shù)據(jù)即服務(wù)、軟件即服務(wù)四大類，如圖1-3所示。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)除了這四類服務(wù)，根據(jù)用戶的需求，云計(jì)算服務(wù)也衍生出了其他一些服務(wù)類型，如容器即服務(wù)、數(shù)據(jù)庫即服務(wù)等。借助這些云服務(wù)，用戶可以像用水用電一樣便捷地獲取和使用計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫等IT資源。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)云計(jì)算系統(tǒng)的部署模型前面介紹了云計(jì)算系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型包括IaaS、PaaS、SaaS、DaaS等，那么，這些服務(wù)的IT資源部署在哪里呢？根據(jù)IT資源部署的方式，以及面向服務(wù)對(duì)象的不同，可以把云服務(wù)分為公有云、私有云和混合云三類。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)這三類云服務(wù)部署模型的特點(diǎn)見表1-1。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)01公有云（PublicCloud）公有云也稱公共云，是指云服務(wù)提供商通過互聯(lián)網(wǎng)提供的計(jì)算服務(wù)面向希望使用或購買的任何組織和個(gè)人。03混合云（HybridCloud）是公有云和私有云的融合，通過專線或VPN將企業(yè)私有云和公有云連通。02私有云（PrivateCloud）私有云也稱專用云，部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心或安全的主機(jī)托管場(chǎng)所。云計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)03云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)分布式技術(shù)加強(qiáng)云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)建設(shè)、構(gòu)建下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施是IT技術(shù)演進(jìn)的重要方向。如何在云中對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的計(jì)算和存儲(chǔ)成為發(fā)展中的關(guān)鍵問題，前者是在前端對(duì)外部應(yīng)用進(jìn)行計(jì)算，后者是在后臺(tái)對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)分布式系統(tǒng)既是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是云化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心思想之一，也是分布式計(jì)算和分布式存儲(chǔ)的支撐主體。理解分布式系統(tǒng)的概念，首先要了解集中式系統(tǒng)。集中式系統(tǒng)是指一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)終端的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、控制與處理完全交由主機(jī)處理，每個(gè)終端沒有數(shù)據(jù)處理能力，僅僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)集中式系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是部署結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是，由于采用單節(jié)點(diǎn)部署，很可能帶來系統(tǒng)過大而難以維護(hù)、發(fā)生單點(diǎn)故障等問題。為了解決集中式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，分布式系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。所謂分布式，就是一件事分給多臺(tái)機(jī)器，所有機(jī)器一起完成任務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)虛擬化技術(shù)云計(jì)算的核心技術(shù)之一是虛擬化技術(shù)，虛擬化技術(shù)是云計(jì)算體系架構(gòu)中虛擬化池層的主要支撐技術(shù)。所謂虛擬化，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺(tái)計(jì)算機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯計(jì)算機(jī)。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)，每個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)虛擬化技術(shù)的特點(diǎn)見表1-2。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)虛擬化技術(shù)不僅僅是一種技術(shù)，還反映出一種服務(wù)化的思想。這意味著外部用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)無須了解軟件和硬件的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，就能方便地使用各式各樣的軟件和硬件資源。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)云平臺(tái)技術(shù)云計(jì)算的本質(zhì)就是將計(jì)算能力作為一種較小粒度的服務(wù)提供給用戶，按需使用和付費(fèi)，具有經(jīng)濟(jì)、快捷、柔性等特性。云平臺(tái)技術(shù)是支撐云計(jì)算的基礎(chǔ)技術(shù)，云平臺(tái)技術(shù)主要有四種：服務(wù)計(jì)算技術(shù)、多租戶技術(shù)、容器技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)服務(wù)計(jì)算技術(shù)多租戶技術(shù)設(shè)想一個(gè)基于云服務(wù)的手機(jī)游戲開發(fā)場(chǎng)景，游戲創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)最大的優(yōu)勢(shì)是內(nèi)容上的創(chuàng)新。多租戶技術(shù)（Multi-tenancyTechnology）實(shí)際是一種軟件架構(gòu)技術(shù)。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)容器技術(shù)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為一種被大家廣泛認(rèn)可的服務(wù)器資源共享方式，但是虛擬化技術(shù)仍然存在一些性能和資源使用效率方面的局限。邊緣計(jì)算技術(shù)設(shè)想一個(gè)安全城市的場(chǎng)景，某城市計(jì)劃安裝上百萬個(gè)攝像頭，以提升社會(huì)公共安全。云計(jì)算系統(tǒng)的使能技術(shù)04云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的硬件管理和硬件設(shè)計(jì)機(jī)制并非一成不變，而是隨著云服務(wù)形態(tài)和用戶需求的變化不斷迭代的。在云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的早期，業(yè)界強(qiáng)調(diào)的是對(duì)通用的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行充分的虛擬化和資源池化以降低云計(jì)算服務(wù)的成本。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)云設(shè)備選型及供應(yīng)鏈管理21世紀(jì)初，云計(jì)算服務(wù)的早期，各個(gè)云計(jì)算廠商通過硬件的管理實(shí)踐總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，不約而同對(duì)云計(jì)算的硬件發(fā)展方向達(dá)成了通用性、低成本的共識(shí)，主要滿足用戶四點(diǎn)核心需求。云計(jì)算應(yīng)該是低成本的；云計(jì)算應(yīng)該是通用的；云計(jì)算應(yīng)該是可持續(xù)的；云計(jì)算應(yīng)該是開放的。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)針對(duì)云存儲(chǔ)需求的云原生存儲(chǔ)設(shè)備隨著云上人工智能、大數(shù)據(jù)需求的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對(duì)存儲(chǔ)產(chǎn)品的要求正在發(fā)生深刻變化。過去以標(biāo)準(zhǔn)SSD固態(tài)硬盤為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)架構(gòu)，在性能、成本、靈活性、供應(yīng)及服務(wù)響應(yīng)等諸多方面，都越來越無法滿足下一代數(shù)據(jù)中心的需求。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的軟件研發(fā)管理云計(jì)算的軟件研發(fā)管理與傳統(tǒng)的軟件研發(fā)管理有著較高的相似性。而較大的不同點(diǎn)主要在于：云上的軟件研發(fā)有原生的平臺(tái)性要求，軟件從設(shè)計(jì)伊始就需要考慮通用性、模塊化，以及能否適應(yīng)分布式的部署和運(yùn)維。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)同時(shí)由于云計(jì)算新應(yīng)用、新產(chǎn)品、新功能的不斷涌現(xiàn)，云計(jì)算系統(tǒng)的軟件研發(fā)通常基于敏捷開發(fā)模型實(shí)現(xiàn)。本節(jié)所說的軟件研發(fā)管理并非在云計(jì)算系統(tǒng)上開發(fā)用戶自有的軟件，而是指云計(jì)算系統(tǒng)和平臺(tái)本身的軟件設(shè)計(jì)與研發(fā)工作。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)傳統(tǒng)軟件生命周期管理簡(jiǎn)述傳統(tǒng)的軟件生命周期又稱為系統(tǒng)開發(fā)生命周期，包括問題定義、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、部署、維護(hù)等階段?；诿艚蓍_發(fā)原則的云軟件生命周期管理由于云計(jì)算需求日新月異，因此目前對(duì)于云計(jì)算的軟件研發(fā)主要采用類似于敏捷開發(fā)的方式。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)售后服務(wù)體系云計(jì)算，特別是公有云，對(duì)云服務(wù)的配套售后工作非常重視，將售后服務(wù)視為公有云的生命線。因?yàn)楣性谱钪匾拇嬖趦r(jià)值即為便宜且易用，如果售后體系跟不上，那么公有云就失去了存在價(jià)值。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)本小節(jié)對(duì)公有云的整體售后服務(wù)體系做出說明，私有云由于其定制化的屬性，售后的情況千差萬別，在此略過。由于公有云的公共基礎(chǔ)平臺(tái)屬性，其用戶的差異性很大，因此在傳統(tǒng)的電話售后的基礎(chǔ)之上，云售后服務(wù)還應(yīng)根據(jù)不同用戶的能力和特點(diǎn)，給出定制的服務(wù)。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)除此之外，云計(jì)算廠商在培訓(xùn)認(rèn)證、技術(shù)生態(tài)方面也需要投入，如此才能構(gòu)建一個(gè)良好的云技術(shù)環(huán)境。下面分別詳述云用戶的分類服務(wù)、開發(fā)人員的培訓(xùn)服務(wù)，以及技術(shù)生態(tài)構(gòu)建方面情況。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)維：產(chǎn)品設(shè)計(jì)運(yùn)維準(zhǔn)入對(duì)于一個(gè)動(dòng)輒數(shù)百萬個(gè)用戶可見的產(chǎn)品，以及支撐這些用戶產(chǎn)品的大量的后臺(tái)軟件所組成的云計(jì)算平臺(tái)。運(yùn)維的主要工作不是在產(chǎn)品上線后，而是必須要在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)階段就將其作為核心任務(wù)來考慮。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)產(chǎn)品線上的監(jiān)控級(jí)運(yùn)維工具云產(chǎn)品在上線時(shí)，需要接入基礎(chǔ)監(jiān)控及應(yīng)用級(jí)的監(jiān)控?；A(chǔ)監(jiān)控。包括系統(tǒng)級(jí)別的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡、負(fù)載等；應(yīng)用級(jí)的監(jiān)控。包括整體應(yīng)用的工作狀態(tài)、負(fù)載情況監(jiān)控等。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化運(yùn)維數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)器資源分配、帶寬分配、業(yè)務(wù)支撐能力、流量防護(hù)和清洗能力。都是基于數(shù)據(jù)中心的大小和其帶寬的容量，數(shù)據(jù)中心分布在不同的核心城市并輻射到周邊城市提供基礎(chǔ)支撐。云計(jì)算系統(tǒng)的管理與服務(wù)大數(shù)據(jù)第二章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01大數(shù)據(jù)概述大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵和外延大數(shù)據(jù)（BigData），這個(gè)如今耳熟能詳?shù)拿质窃凇蹲匀弧罚∟ature）雜志2008年的專輯BigData中首次提出來的。Google公司在推動(dòng)世界范圍內(nèi)信息整合的過程中，極大地推動(dòng)了大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。大數(shù)據(jù)概述然而，何為大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵和外延呢？由于大數(shù)據(jù)是新衍生出來的概念，它的內(nèi)涵和外延也在不斷拓展和變化，目前還沒有一個(gè)被業(yè)界廣泛采納的明確定義。大數(shù)據(jù)是指其大小超出了典型數(shù)據(jù)庫軟件的采集、儲(chǔ)存、管理和分析等能力的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)概述大數(shù)據(jù)技術(shù)的影響和科學(xué)意義我們正處于一個(gè)信息化時(shí)代，根據(jù)IBM前首席執(zhí)行官路易斯·郭士納的觀點(diǎn)，IT領(lǐng)域每隔十五年就會(huì)迎來一次重大變革，時(shí)至今日已發(fā)生了三次信息化革命浪潮，并且發(fā)生間隔越來越短，如表2-1所示。大數(shù)據(jù)概述大數(shù)據(jù)技術(shù)的影響大數(shù)據(jù)技術(shù)的科學(xué)意義大數(shù)據(jù)及其技術(shù)的興起，使人類社會(huì)發(fā)生了巨大的變化。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)代表了IT領(lǐng)域最新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，三者既有區(qū)別又有聯(lián)系。大數(shù)據(jù)概述02數(shù)據(jù)采集與治理大數(shù)據(jù)的來源與多源數(shù)據(jù)采集方式大數(shù)據(jù)的來源：在介紹了三次信息化革命浪潮后，下面介紹數(shù)據(jù)產(chǎn)生的三個(gè)階段及大數(shù)據(jù)的興起。大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)廣泛應(yīng)用的必然結(jié)果，特別是互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生起到了催化作用，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生了四個(gè)變化。數(shù)據(jù)采集與治理將這四個(gè)變化劃分為三個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生階段，分別是運(yùn)營(yíng)式系統(tǒng)階段、用戶原創(chuàng)內(nèi)容階段、感知式系統(tǒng)階段，如圖2-1所示。數(shù)據(jù)采集與治理大數(shù)據(jù)治理與Hadoop解決方案大數(shù)據(jù)治理：大數(shù)據(jù)治理是指充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)治理手段的智能化。大數(shù)據(jù)，一般指符合4V特征的數(shù)據(jù)，包括社交數(shù)據(jù)、機(jī)器數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)采集與治理大數(shù)據(jù)的Hadoop解決方案Hadoop的特性及其由來與發(fā)展：Hadoop是一個(gè)能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行分布式處理的軟件框架，其主要由HDFS（分布式文件系統(tǒng)）、MapReduce（分布式計(jì)算框架）和HBase（分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）等組成，如圖2-2所示是Hadoop的Logo。數(shù)據(jù)采集與治理03數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理分布式文件系統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)（DistributedFileSystem，DFS）指文件系統(tǒng)管理的物理存儲(chǔ)資源不用直接連接在本地節(jié)點(diǎn)上。而是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)（可簡(jiǎn)單理解為一臺(tái)計(jì)算機(jī)）相連。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理或者是若干個(gè)不同的邏輯磁盤分區(qū)或卷標(biāo)組合在一起而形成的完整的有層次的文件系統(tǒng)。DFS為分布在網(wǎng)絡(luò)上任意位置的資源提供一個(gè)邏輯上的樹形文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而使用戶訪問分布在網(wǎng)絡(luò)上的共享文件更加簡(jiǎn)便。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫（RelationalDataBase）是建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫。借助集合代數(shù)等概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，同時(shí)也是一組具有正式描述特性的表格，該表格是裝載著數(shù)據(jù)項(xiàng)的特殊收集體，這些表格中的數(shù)據(jù)能以多種不同的方式被存取或重新召集而不需要重新組織數(shù)據(jù)庫表格。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模型示例（余額表）如表2-2所示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理NoSQL數(shù)據(jù)庫：NoSQL數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)與興起隨著近幾年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，數(shù)據(jù)處理需要面對(duì)的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)特征及處理需求都發(fā)生了很大的變化。NoSQL數(shù)據(jù)庫的三大基石CAP、BASE和最終一致性是NoSQL數(shù)據(jù)庫存在的三大基石，而五分鐘法則是內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)理論的依據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理NoSQL數(shù)據(jù)庫的四大分類如表2-3所示是NoSQL數(shù)據(jù)庫的四大分類。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理多模態(tài)數(shù)據(jù)管理：多模態(tài)數(shù)據(jù)不同的存在形式或信息來源均可被稱為一種模態(tài)，由兩種或兩種以上模態(tài)組成的數(shù)據(jù)稱為多模態(tài)數(shù)據(jù)。多模態(tài)數(shù)據(jù)是指對(duì)于同一個(gè)描述對(duì)象，通過不同領(lǐng)域或視角獲取的數(shù)據(jù)，一般把描述這些數(shù)據(jù)的每個(gè)領(lǐng)域或視角叫作一個(gè)模態(tài)。多模態(tài)數(shù)據(jù)管理主要是對(duì)多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理多模態(tài)數(shù)據(jù)融合及分類法多模態(tài)數(shù)據(jù)融合負(fù)責(zé)將多個(gè)模態(tài)的信息進(jìn)行有效的整合，汲取不同模態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，完成對(duì)信息的整合。目前，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合主要有三種方式：前端融合或數(shù)據(jù)水平融合、后端融合或決策水平融合、中間融合。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理04大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)批處理計(jì)算：大數(shù)據(jù)批處理計(jì)算MapReduce是最適合用于進(jìn)行大數(shù)據(jù)批處理的計(jì)算模式之一，它是一個(gè)單輸入、兩階段（Map和Reduce）的數(shù)據(jù)處理過程。目前，國(guó)內(nèi)外的大部分IT企業(yè)都使用Hadoop平臺(tái)進(jìn)行企業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)MapReduce分布式計(jì)算完整的MapReduce流程圖如圖2-5所示。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)流計(jì)算：無界數(shù)據(jù)及流數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中的所有數(shù)據(jù)都是以流式的形態(tài)產(chǎn)生的，并且數(shù)據(jù)都是一條條生成的，經(jīng)過存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換處理，最后形成了各種類型的數(shù)據(jù)集。根據(jù)現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式和數(shù)據(jù)產(chǎn)生是否含有邊界（具有起始點(diǎn)和終止點(diǎn)），可以將數(shù)據(jù)分為兩種類型的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)一種是有界數(shù)據(jù)集，另一種是無界數(shù)據(jù)集（見圖2-6）。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)圖計(jì)算：大數(shù)據(jù)的圖計(jì)算概述大數(shù)據(jù)的圖計(jì)算是大數(shù)據(jù)處理中的一類典型運(yùn)算，目前有兩類圖計(jì)算方式。一類是使用基于MapReduce計(jì)算模型的SparkGraphX圖計(jì)算；另一類是在MapReduce之外參考其他并行圖計(jì)算模型設(shè)計(jì)新的計(jì)算方法。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)GooglePregel計(jì)算框架Pregel是Google借鑒BSP模型的思想構(gòu)建的分布式圖計(jì)算框架，可以視為繼MapReduce之后的又一大分布式計(jì)算利器。其主要目的是支持實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模圖數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的各類圖算法，是高效、實(shí)用的并行圖處理系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)05數(shù)據(jù)分析計(jì)算查詢分析概述雖然Hadoop提供了MapReduce編程模式及HBase基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。但要真正高效完成數(shù)據(jù)分析工作，還應(yīng)提供滿足如下條件的工具和技術(shù)。便于理解的數(shù)據(jù)抽象能力；簡(jiǎn)潔易用的操作方式；高效穩(wěn)定的編譯執(zhí)行環(huán)境。數(shù)據(jù)分析計(jì)算01Hive在Hadoop中相當(dāng)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析環(huán)境中的數(shù)據(jù)倉庫，主要用于存儲(chǔ)和處理海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。03Pig是MapReduce的一個(gè)抽象。02允許數(shù)據(jù)分析師使用他們熟悉的類似于SQL的語言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)分析計(jì)算Dremel技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘的核心是從數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的信息，主要利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)技術(shù)。輔以工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化分析，做出歸納性推理，從中挖掘出供抽象或精練高層次知識(shí)，幫助管理者提高決策速度和質(zhì)量。數(shù)據(jù)分析計(jì)算有很長(zhǎng)一段時(shí)間，數(shù)據(jù)挖掘的研究工作主要集中在如何研究新的算法或改善已有算法，從而實(shí)現(xiàn)高速度的運(yùn)算及提高挖掘過程的自動(dòng)化和準(zhǔn)確性。但隨著數(shù)據(jù)復(fù)雜度的日益提高和數(shù)據(jù)類型的日益豐富，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也面臨著一些新的問題。數(shù)據(jù)分析計(jì)算06數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化的主要技術(shù)數(shù)據(jù)可視化是指將數(shù)據(jù)以圖形或圖像的形式表示，并利用數(shù)據(jù)分析和開發(fā)工具，發(fā)現(xiàn)其中未知信息的處理過程?？梢暬夹g(shù)作為分析大規(guī)模數(shù)據(jù)的有效手段，率先被科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域采用，并且發(fā)展成當(dāng)前熱門的研究領(lǐng)域——科學(xué)可視化。數(shù)據(jù)可視化常見的統(tǒng)計(jì)圖表如表2-6所示。數(shù)據(jù)可視化R軟件是開源的統(tǒng)計(jì)繪圖軟件，通過將R和Hadoop進(jìn)行深度集成可以使Hadoop獲得強(qiáng)大的深度分析能力。R語言是一種腳本語言，有大量的程序包可以用。R語言中的向量、列表、數(shù)組、函數(shù)等都是對(duì)象，可以方便地查詢和引用，并且可以進(jìn)行條件篩選。數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化案例R語言具有精確的繪圖功能，生成的圖可以以多種格式存儲(chǔ)。在使用R語言編寫函數(shù)時(shí)，無須聲明變量類型，通過循環(huán)語句、條件語句可以控制程序的流程。數(shù)據(jù)可視化可視化工具和軟件入門級(jí)工具：Excel的圖形化功能并不強(qiáng)大，但作為一個(gè)入門級(jí)工具，Excel是快速分析數(shù)據(jù)的理想工具，也能創(chuàng)建供內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)。信息圖表工具；地圖工具。數(shù)據(jù)可視化可視化設(shè)計(jì)工具：Processing是專業(yè)的可視化設(shè)計(jì)工具，可以在大部分的平臺(tái)上運(yùn)行，用于產(chǎn)生圖像、動(dòng)畫和進(jìn)行交互。專家級(jí)可視化分析工具：R語言和Python語言等是開源大數(shù)據(jù)平臺(tái)上的理想的分析和可視化工具等。數(shù)據(jù)可視化07數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)數(shù)據(jù)安全與傳統(tǒng)信息安全的關(guān)系近幾年，得益于數(shù)字化轉(zhuǎn)型和大數(shù)據(jù)的興起，數(shù)據(jù)安全已成為熱門話題。那么大數(shù)據(jù)安全與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全究竟有什么差別？與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比，大數(shù)據(jù)本身的特性給其帶來了更高的風(fēng)險(xiǎn)，如大數(shù)據(jù)更容易成為黑客攻擊的首選目標(biāo)、涉及國(guó)家安全、大數(shù)據(jù)加大隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)等。數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)對(duì)于大數(shù)據(jù)的安全，如果單純從這些特性本身來看，只是對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)安全手段的可擴(kuò)展性提出了更高的要求，并沒有改變對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)安全功能的要求。但現(xiàn)實(shí)并非如此，原因是大數(shù)據(jù)存在的目的與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)有巨大的差別，這就是數(shù)據(jù)的共享，而共享的背后則是數(shù)據(jù)角色發(fā)生的巨大變化——從IT領(lǐng)域中的一個(gè)信息元素上升為與土地、勞動(dòng)力、資本和技術(shù)同等重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)核心生產(chǎn)要素。數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)數(shù)據(jù)安全及隱私保護(hù)支撐技術(shù)：數(shù)據(jù)安全為流動(dòng)的大數(shù)據(jù)保駕護(hù)航的手段包括數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)溯源、違規(guī)告警、全息網(wǎng)御。進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代后，無論人們是否愿意，我們的個(gè)人數(shù)據(jù)都在不經(jīng)意間地被企業(yè)、個(gè)人搜集并使用。數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)隱私保護(hù)支撐技術(shù)個(gè)人數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化和透明化已經(jīng)成為不可阻擋的大趨勢(shì)。過去，能夠大量掌控公民個(gè)人數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)只能是政府機(jī)構(gòu)，但現(xiàn)在許多企業(yè)和個(gè)人也能擁有海量數(shù)據(jù)，甚至某些方面超過政府機(jī)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)來說是珍貴的資源，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)獲得大量有價(jià)值的信息。數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)08社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)（SocialNetwork）是以人或人的群體為結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，這些結(jié)點(diǎn)之間具有某種接觸或相互作用模式。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)是以人物為節(jié)點(diǎn)，以人際關(guān)系為邊，將人物節(jié)點(diǎn)連接起來構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，具有平均路徑長(zhǎng)度短、聚集系數(shù)高等特點(diǎn)。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)隨著Web2.0時(shí)代的開啟，以微博、社交網(wǎng)站為代表的社會(huì)媒體的發(fā)展，以及虛擬社區(qū)的大量出現(xiàn)，組成了巨大的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，使得互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)規(guī)模呈爆炸性增長(zhǎng)。如在線社交網(wǎng)絡(luò)Facebook的用戶人數(shù)早已達(dá)22億，日活躍人數(shù)13億，日均消息量120億條；微信注冊(cè)用戶人數(shù)早已達(dá)6億，月活躍人數(shù)達(dá)到3.55億。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的用戶影響力用戶能夠直接或間接作用于其他用戶能力，在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)用戶影響力是不相同的。在社會(huì)化媒體中，意見領(lǐng)袖和網(wǎng)絡(luò)活躍分子會(huì)獲得更多的關(guān)注。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)有種說法是：你的粉絲超過100人，你就是一本內(nèi)刊；超過1000人，你就是一個(gè)布告欄。超過1萬人，你就是一本雜志；超過10萬人，你就是一份都市報(bào)；超過100萬人，你就是一份全國(guó)性報(bào)紙；超過1000萬人，你就是電視臺(tái)！社會(huì)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)09大數(shù)據(jù)的應(yīng)用智慧城市大數(shù)據(jù)何為智慧城市？智能城市使用傳感器和鏈接的小工具來收集和評(píng)估數(shù)據(jù)，并將其用于加強(qiáng)城市運(yùn)營(yíng)、管理資源和改善居民的日常生活。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，世界上掀起了智慧城市熱潮，僅IBM參與的智慧城市項(xiàng)目就有2500多個(gè)。我國(guó)的智慧城市建設(shè)與國(guó)際同步，目標(biāo)為綠色、低碳、和諧與可持續(xù)發(fā)展。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用如圖2-12所示為智慧城市大數(shù)據(jù)解決方案圖示。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)指一切與支撐大數(shù)據(jù)組織管理和價(jià)值發(fā)現(xiàn)相關(guān)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的集合，大數(shù)據(jù)在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了許多大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)。你的標(biāo)題在此處添加內(nèi)容在此次添加內(nèi)容在此處添加內(nèi)容在此次添加內(nèi)容。在此處添加內(nèi)容在此次添加內(nèi)容在此處添加內(nèi)容在此次添加內(nèi)容。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用淘寶數(shù)據(jù)平臺(tái)的整體架構(gòu)圖如圖2-13所示。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用教育大數(shù)據(jù)近年來，教育領(lǐng)域已涌現(xiàn)出了諸多典型的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如教學(xué)信息化領(lǐng)域的學(xué)習(xí)分析、行為檔案、能力評(píng)估。教育管理信息化領(lǐng)域的個(gè)性化服務(wù)、教學(xué)科研支撐、決策支持等，教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展正顯現(xiàn)出一派生機(jī)勃勃的景象。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用從發(fā)展的角度來看，在高校的實(shí)踐是教育領(lǐng)域推進(jìn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的一塊試金石，對(duì)其他教育階段具有重要的參考價(jià)值。當(dāng)前，高校大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例主要集中在以下三個(gè)方面。面向?qū)W生管理的教育大數(shù)據(jù)；面向校園服務(wù)的教育大數(shù)據(jù)；面向教學(xué)科研的教育大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用感謝觀看人工智能第三章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01人工智能概述人工智能的基本概念人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，人工智能的概念可以分成兩部分。即“人工”和“智能”：“人工”是由人類設(shè)計(jì)、為人創(chuàng)造和制造的，“智能”是利用計(jì)算機(jī)和機(jī)器模仿人類思維解決問題和制定決策的能力。人工智能概述人工智能的發(fā)展歷程人工智能自誕生以來，其發(fā)展和探索之路曲折起伏，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，歸納來講。人工智能經(jīng)過60多年的發(fā)展，在諸多方面都取得了重要突破，展望未來，人工智能將加速與其他學(xué)科領(lǐng)域的交叉滲透。人工智能概述02知識(shí)圖譜知識(shí)圖譜的發(fā)展歷程知識(shí)圖譜的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。起源；本體論；萬維網(wǎng)和語義網(wǎng)；鏈接數(shù)據(jù)；知識(shí)圖譜。知識(shí)圖譜推薦系統(tǒng)：推薦系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在實(shí)際生活中的很多場(chǎng)景。其他領(lǐng)域：除了以上應(yīng)用領(lǐng)域，智能客服、智慧醫(yī)療、智慧城市等領(lǐng)域也在積極使用知識(shí)圖譜技術(shù)。知識(shí)圖譜的應(yīng)用搜索引擎：知識(shí)圖譜最早應(yīng)用于搜索引擎。金融風(fēng)控：知識(shí)圖譜的推理能力和可解釋性在金融場(chǎng)景中具有天然的優(yōu)勢(shì)。知識(shí)圖譜03搜索引擎搜索引擎的分類基于Robot的搜索引擎Meta搜索引擎垂直搜索引擎搜索引擎目錄搜索引擎第二個(gè)階段：文本檢索階段。第四個(gè)階段：人工智能階段。搜索引擎的發(fā)展歷程第一個(gè)階段：分類目錄搜索階段。第三個(gè)階段：鏈接分析階段。搜索引擎04群體智能優(yōu)化算法群體智能優(yōu)化算法是一種模擬昆蟲、獸群、鳥群和魚群群體行為的算法，這些群體按照一種合作的方式尋找食物，群體中的每個(gè)成員通過學(xué)習(xí)自身的經(jīng)驗(yàn)和其他成員的經(jīng)驗(yàn)來不斷地改變搜索的方向。任何一種由昆蟲群體或其他動(dòng)物社會(huì)行為機(jī)制激發(fā)設(shè)計(jì)出來的算法或分布式解決問題的策略均屬于群智能（SwarmIntelligence）。群體智能優(yōu)化算法05機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展歷程機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)重要分支，其思想最早起源于17世紀(jì)，貝葉斯、拉普拉斯關(guān)于最小二乘法的推導(dǎo)和馬爾可夫鏈，這些構(gòu)成了機(jī)器學(xué)習(xí)的工具和基礎(chǔ)。圖靈在1950年關(guān)于圖靈測(cè)試的文章開啟了機(jī)器學(xué)習(xí)元年。機(jī)器學(xué)習(xí)監(jiān)督學(xué)習(xí)例如，我們從市場(chǎng)上隨機(jī)選取一些蘭花，列出每個(gè)蘭花的特征，包括顏色、葉片數(shù)量、品種、葉片長(zhǎng)度等，以及我們需要預(yù)測(cè)的標(biāo)簽。標(biāo)簽可以是連續(xù)值（如開花的周期），也可以是離散值（如能開花與不能開花兩類標(biāo)簽）。機(jī)器學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)是指從無標(biāo)簽的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)出一些有用的信息，并利用這些信息完成后續(xù)的決策工作。即僅知道蘭花的特征，就要預(yù)測(cè)蘭花的開花周期。典型的無監(jiān)督學(xué)習(xí)問題可以分為以下幾類：無監(jiān)督特征學(xué)習(xí)；概率密度估計(jì)；聚類。機(jī)器學(xué)習(xí)弱監(jiān)督學(xué)習(xí)弱監(jiān)督學(xué)習(xí)介于監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)之間。具體來說，弱監(jiān)督學(xué)習(xí)可以分為三種典型的類型，不完全監(jiān)督、不確切監(jiān)督和不精確監(jiān)督。不完全監(jiān)督是指訓(xùn)練數(shù)據(jù)中只有一部分?jǐn)?shù)據(jù)有標(biāo)簽，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)沒有標(biāo)簽。機(jī)器學(xué)習(xí)06神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史人類很早就開始了對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，如今所說的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其最廣泛的定義為，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡(jiǎn)單單元組成的廣泛并行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)世界物體做出交互反應(yīng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元是一個(gè)多輸入單輸出的結(jié)構(gòu)單元，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中每層的每個(gè)元素也被設(shè)置為多輸入單輸出的單元。使用數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)際的神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)于不同的輸入單元設(shè)置不同的權(quán)重ω和偏置量b以調(diào)節(jié)每個(gè)神經(jīng)元的重要性，并通過激勵(lì)函數(shù)模擬神經(jīng)元機(jī)理壓縮輸出量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)于1986年由以Rumelhart和McCelland為首的科學(xué)家小組提出，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入—輸出模式映射關(guān)系，而無須事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如圖3-4所示是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練流程圖。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)目前深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域中較為成功且受歡迎模型之一是判別模型（Discriminative

Model）。通常這些模型是將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行映射并能得到期待的類別標(biāo)簽，屬于有監(jiān)督學(xué)習(xí)。而生成模型（GenerativeModel）則是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的編碼特征，并根據(jù)該編碼特征重建數(shù)據(jù)，屬于弱監(jiān)督學(xué)習(xí)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)07計(jì)算機(jī)視覺圖像基礎(chǔ)圖像形成：數(shù)字圖像成像過程包括獲取圖像（主要是連續(xù)圖像，即模擬圖像）、采樣（圖3-6的中間過程圖像）和量化（圖3-6的數(shù)字圖像）。計(jì)算機(jī)視覺常用的計(jì)算機(jī)視覺模型計(jì)算機(jī)視覺一般可分為如下幾個(gè)類別：目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)、典型圖像分析任務(wù)和特色圖像分析任務(wù)。本節(jié)主要介紹目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)和典型圖像分析任務(wù)，接下來分別對(duì)不同類別中的常用模型進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。計(jì)算機(jī)視覺人臉識(shí)別技術(shù)人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)，也是計(jì)算機(jī)視覺重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已有了多種人臉識(shí)別算法。人臉識(shí)別算法類似人類用眼睛“看到”一張人臉后就能辨別這是家人、朋友、明星還是陌生人。計(jì)算機(jī)視覺08自然語言處理機(jī)器翻譯機(jī)器翻譯，即自動(dòng)翻譯，是利用計(jì)算機(jī)將一種自然語言（源語言）轉(zhuǎn)換成另一種自然語言（目標(biāo)語言）的過程。它是計(jì)算語言學(xué)的一個(gè)分支，是人工智能的重要方向之一，具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。自然語言處理自然語言人機(jī)交互人機(jī)交互就是人與機(jī)器進(jìn)行互動(dòng)和交流。人與機(jī)器之間的溝通需要使用接口。簡(jiǎn)單的例子就如車燈開關(guān)、方向盤或踏板，當(dāng)你敲擊開關(guān)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤或踩下踏板時(shí)就會(huì)觸發(fā)一個(gè)操作。自然語言處理01智能問答：智能問答系統(tǒng)的分類智能問答系統(tǒng)按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，有不同的分類方式。03智能問答系統(tǒng)的應(yīng)用具體來說，可以分為線上場(chǎng)景和線下場(chǎng)景。02智能問答系統(tǒng)的架構(gòu)語音模塊；語言模塊；對(duì)話管理系統(tǒng)；后臺(tái)和知識(shí)。自然語言處理09語音處理語音識(shí)別語音識(shí)別（SpeechRecognition）是利用計(jì)算機(jī)對(duì)語音信號(hào)的音素、音節(jié)或詞進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)總稱。語音識(shí)別是實(shí)現(xiàn)語音自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。語音識(shí)別起源于20世紀(jì)50年代的“口授打字機(jī)”夢(mèng)想，科學(xué)家在掌握了元音的共振峰變遷問題和輔音的聲學(xué)特性之后，相信從語音到文字的過程是可以用機(jī)器實(shí)現(xiàn)的，即可以把普通的讀音轉(zhuǎn)換成書寫的文字。語音處理語音合成語音合成又叫文字轉(zhuǎn)語音（Text-To-Speech，TTS）。一個(gè)語音合成器的品質(zhì)通常取決于人聲的相似度及語意是否能被了解。從20世紀(jì)80年代早期開始，許多電腦的操作系統(tǒng)已經(jīng)包含了語音合成器。此次添加內(nèi)容語音處理語音增強(qiáng)語音增強(qiáng)（SpeechEnhancement）的目的是借助各種算法來提高語音質(zhì)量。增強(qiáng)的目的是改進(jìn)“了解度（Intelligibility）”及/或“使用音頻信號(hào)處理技術(shù)提升退化語音信號(hào)時(shí)”的整體感知質(zhì)量。語音處理語音轉(zhuǎn)換語音轉(zhuǎn)換（VoiceConversion）是這樣一個(gè)任務(wù)：輸入一條語音，在保持說話內(nèi)容不變的情況下，讓它聽起來像是另一個(gè)人說的。語音轉(zhuǎn)換的一般流程分為三步，分別是提取特征、轉(zhuǎn)換特征和重新合成語音。語音處理語音情感語音作為語言的第一屬性，在語言中起決定性的支撐作用，不僅包含說話人所要表達(dá)的文本內(nèi)容，也包含說話人所要表達(dá)的情感信息。情感綜合了人類的行為、思想和感覺，語音情感是指從語音信號(hào)中獲取相應(yīng)的情感信息。語音處理10多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)（Multi-AgentSystem，縮寫M.A.S.）是由在同一個(gè)環(huán)境中交互的多個(gè)智能體組成的計(jì)算系統(tǒng)。多智能體系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，包括智能電網(wǎng)、智慧交通、自動(dòng)駕駛、軍事集群系統(tǒng)等。多智能體系統(tǒng)11智能機(jī)器人智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人，是因?yàn)樗邢喈?dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在“大腦”中起作用的是中央處理器。此外，其還具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有傳感器外，其還具有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。智能機(jī)器人感謝觀看現(xiàn)代通信技術(shù)第四章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01通信概述01通信的基本概念：信息與信息量通常將關(guān)于人或事物情況的報(bào)道稱為消息，將消息中有意義的內(nèi)容稱為信息，即可以把信息理解為消息中不確定的部分。03電信的概念由于傳統(tǒng)的通信多采用電子信息形式，因此出現(xiàn)了電信的概念。02古老的信息傳遞方式古時(shí)候，人們點(diǎn)亮烽火表示敵人來犯，而不點(diǎn)亮烽火表示平安無事。通信概述通信技術(shù)的發(fā)展歷程如表4-1所示是通信技術(shù)發(fā)展史上的部分事件。通信概述02信息傳輸信息的信號(hào)表示信號(hào)是運(yùn)載消息的傳輸工具，是信息的物理載體。例如，用馬車?yán)浳?，貨物相?dāng)于信息，馬車相當(dāng)于運(yùn)載信息的信號(hào)（見圖4-12）。信息傳輸通信系統(tǒng)基本模型簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)模型：通信系統(tǒng)是由通信過程中一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的總體。我們可以將通信系統(tǒng)簡(jiǎn)單地抽象成簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)模型，如圖4-14所示。信息傳輸模擬調(diào)制與解調(diào)在模擬信號(hào)的傳輸中，為何要進(jìn)行模擬信號(hào)的調(diào)制呢？因?yàn)槿粢屝盘?hào)在電信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，則必須使用與電信系統(tǒng)匹配的傳輸頻率，否則，無法達(dá)到正常的通信要求。信息傳輸數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)是數(shù)字通信中的基本概念。數(shù)字調(diào)制是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道上傳輸?shù)哪M信號(hào)，而數(shù)字解調(diào)則是將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信息傳輸信源編碼與解碼信源編碼的目的就是減少信息冗余、進(jìn)行信息壓縮、實(shí)現(xiàn)更有效的傳輸，最常見的信源編碼形式就是壓縮編碼。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種信源編碼方式，如Huffman編碼、算術(shù)編碼、L-Z編碼等。信源解碼是信源編碼的逆過程。信息傳輸信道編碼與解碼信號(hào)在傳輸過程中往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，造成接收端的圖像跳躍、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。因此，在信息通信系統(tǒng)中，通常利用信道編碼對(duì)數(shù)碼流進(jìn)行處理，以使系統(tǒng)具有一定的糾錯(cuò)能力和抗干擾能力，從而有效避免誤碼的產(chǎn)生。信息傳輸03通信網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議從簡(jiǎn)單通信到通信網(wǎng)絡(luò)最初的通信是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行的，用線路將兩部電話機(jī)或計(jì)算機(jī)連接可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信（見圖4-17）。通信網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議接入網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用早期的電信網(wǎng)，并沒有把接入網(wǎng)從公共電信網(wǎng)中分離出來。因?yàn)?，只有一個(gè)中國(guó)電信，用戶沒有選擇，沒有多家公司形成的電信網(wǎng)相互競(jìng)爭(zhēng)的局面。現(xiàn)在，電信企業(yè)經(jīng)過多年的改革與發(fā)展，歷經(jīng)多次拆分和重組，逐步形成了三大全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商。通信網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)通信協(xié)議是通信雙方進(jìn)行通信所必須遵循的規(guī)則和約定，語法、語義、時(shí)序被稱為通信協(xié)議的三個(gè)組成要素。語法；語義；時(shí)序。通信網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議04固定電話通信固定電話通信過程下面以一次電話通信的過程為例展開介紹固定電話通信過程（見圖4-26）。固定電話通信固定電話業(yè)務(wù)本地電話業(yè)務(wù)：本地電話業(yè)務(wù)指在同一個(gè)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)內(nèi)電話用戶相互通話的電信業(yè)務(wù)。長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)：長(zhǎng)途電話是指兩個(gè)處于不同長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)內(nèi)的電話用戶，利用電話進(jìn)行信息交換的一種通信方式。固定電話通信固定電話網(wǎng)的發(fā)展與演變我國(guó)電話網(wǎng)采用的是等級(jí)結(jié)構(gòu)。話網(wǎng)的等級(jí)結(jié)構(gòu)是指把全網(wǎng)的交換局劃分成若干個(gè)等級(jí)，低等級(jí)的交換局與管轄它的高等級(jí)交換局相連形成多層級(jí)匯接輻射的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；高等級(jí)的交換局間通過復(fù)合網(wǎng)或網(wǎng)狀網(wǎng)相連。固定電話通信05數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的概念數(shù)據(jù)通信是按照一定的規(guī)則（協(xié)議）進(jìn)行的，通信雙方必須遵守約定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)通信。嚴(yán)格來講，數(shù)據(jù)通信的定義是：依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)交換最后目的節(jié)點(diǎn)按發(fā)端順序把接收到的分組數(shù)據(jù)包合成為報(bào)文（見圖4-31）。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是一個(gè)由分布在各地的數(shù)據(jù)交換設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸鏈路和數(shù)據(jù)終端設(shè)備形成的通信網(wǎng)絡(luò)。可以在數(shù)據(jù)通信協(xié)議的支持下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換。按照網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍可以將數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的四個(gè)階段：回顧我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，可以具體分為學(xué)術(shù)牽引期、探索成長(zhǎng)期、快速發(fā)展期和成熟繁榮期四個(gè)階段（見表4-5）。數(shù)據(jù)通信IP地址IP地址的定義：在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中通信，每個(gè)設(shè)備都要有一個(gè)地址（IP地址）。IP地址：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（InternetProtocolAddress，簡(jiǎn)稱IPAddress）。數(shù)據(jù)通信06移動(dòng)通信移動(dòng)通信的概念與特點(diǎn)移動(dòng)通信的概念：移動(dòng)通信是最常用的一種通信方式，包括移動(dòng)體之間或移動(dòng)體與固定體之間的通信。移動(dòng)通信的特點(diǎn)：電磁波的傳播具有多徑效應(yīng)；移動(dòng)通信在強(qiáng)干擾環(huán)境下工作；移動(dòng)通信具有多普勒效應(yīng)；用戶經(jīng)常移動(dòng)。移動(dòng)通信多址技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為節(jié)省資源，通常需要多個(gè)用戶共享信道，由此產(chǎn)生了多址技術(shù)，用于區(qū)分不同的用戶。常用的多址方式有三種，分別是頻分多址、時(shí)分多址和碼分多址。移動(dòng)通信移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而不斷演進(jìn)的（見圖4-39）。移動(dòng)通信無線尋呼業(yè)務(wù)：一種流行的通信方式。無繩電話：采用無線信道代替電話繩線的電話通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信業(yè)務(wù)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)：一種利用移動(dòng)終端通過基站和移動(dòng)交換設(shè)備進(jìn)行通話的業(yè)務(wù)。集群移動(dòng)通信系統(tǒng)：一種專用集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信移動(dòng)終端的發(fā)展變遷移動(dòng)終端從只能打電話到可以發(fā)短信、上網(wǎng)，再到現(xiàn)在的移動(dòng)智能終端，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展與演進(jìn)。手機(jī)經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字、從有天線到無天線、從黑白到彩色、從按鍵式到觸摸式、從單一功能到多功能、從手持到可穿戴、從電話機(jī)到智能終端的轉(zhuǎn)變。移動(dòng)通信5G賦能行業(yè)應(yīng)用與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)不同，5G網(wǎng)絡(luò)可以利用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為不同的應(yīng)用場(chǎng)景建立不同的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。滿足不同的業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延、速率和接入數(shù)等的需求。移動(dòng)通信07光纖通信光纖通信系統(tǒng)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)：數(shù)字光纖通信系統(tǒng)包括發(fā)送、傳輸和接收三部分，具體包括電端機(jī)、光端機(jī)、光纜、中繼器等。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成示意圖如圖4-42所示。光纖通信光纖通信與傳輸承載網(wǎng)SDH：如圖4-43所示是一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)實(shí)例。光纖通信光傳輸技術(shù)的發(fā)展光通信的歷史悠久，可以追溯到遠(yuǎn)古烽火狼煙的時(shí)代，近代的光通信是從1880年貝爾發(fā)明光電話開始的。但是，光通信始終沒有找到一種能長(zhǎng)距離傳輸?shù)慕橘|(zhì)，直到光纖通信的出現(xiàn)，為光通信開辟了全新的道路。光纖通信08微波通信和衛(wèi)星通信微波通信電微波的頻段劃分：電磁波是從無線電波到宇宙射線的各種波、光和射線的集合。根據(jù)不同頻率特性可以將其分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、y射線等（見圖4-47）。微波通信和衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信將人造地球衛(wèi)星作為信息中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信（見圖4-49）。微波通信和衛(wèi)星通信微波通信和衛(wèi)星通信的應(yīng)用微波通信和衛(wèi)星通信的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了廣播電視、應(yīng)急通信、金融服務(wù)、移動(dòng)通信、氣象服務(wù)。微波通信和衛(wèi)星通信新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用層出不窮。除了同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，還有現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的異步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。微波通信和衛(wèi)星通信09量子通信量子通信概述量子力學(xué)有三個(gè)玄妙的現(xiàn)象，分別是態(tài)疊加與坍縮、單體態(tài)疊加和量子糾纏。量子被認(rèn)為是宇宙中最小的粒子，量子力學(xué)研究的是微觀世界的科學(xué)。量子通信量子通信網(wǎng)絡(luò)由于量子通信具有不可竊聽、不可破譯、安全可靠等特點(diǎn)，能夠保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和可控性。因此，量子通信可以從根本上解決軍事國(guó)防、金融服務(wù)、政務(wù)管理、商貿(mào)交易等領(lǐng)域的信息安全問題。量子通信10通信網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展可以歸納為以下四個(gè)階段：通信保密時(shí)代、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全時(shí)代、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全時(shí)代和向網(wǎng)絡(luò)空間安全過渡時(shí)代（見圖4-51）。通信網(wǎng)絡(luò)安全通信網(wǎng)絡(luò)安全體系的結(jié)構(gòu)作為全方位的、整體的通信網(wǎng)絡(luò)安全體系，通信網(wǎng)絡(luò)安全體系的結(jié)構(gòu)是分層次的。并且不同層次有不同的安全問題，根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)，可以將通信網(wǎng)絡(luò)安全體系的結(jié)構(gòu)劃分為物理層安全、系統(tǒng)層安全、網(wǎng)絡(luò)層安全、應(yīng)用層安全和管理層安全。通信網(wǎng)絡(luò)安全基本的安全威脅計(jì)算機(jī)病毒：在軟件中插入的破壞計(jì)算機(jī)功能或數(shù)據(jù)，影響計(jì)算機(jī)正常使用的程序代碼。網(wǎng)絡(luò)攻擊：具體劃分為主動(dòng)攻擊和被動(dòng)攻擊兩種。通信網(wǎng)絡(luò)安全常用的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的分類身份驗(yàn)證技術(shù)；數(shù)據(jù)完整性技術(shù)；跟蹤審計(jì)技術(shù)；信息偽裝技術(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)安全感謝觀看物聯(lián)網(wǎng)第五章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01物聯(lián)網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征物聯(lián)網(wǎng)的概念：物聯(lián)網(wǎng)的英文全稱是“InternetofThings”，縮寫為IoT，直譯過來就是“物品們的互聯(lián)網(wǎng)”，引申含義就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，它具有兩層含義?；ヂ?lián)網(wǎng)讓人與人之間的溝通距離變小了，而互聯(lián)網(wǎng)之后的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，則是讓人與物、物與物之間的溝通距離變小了。物聯(lián)網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的特征：物聯(lián)網(wǎng)是為了打破地域限制，實(shí)現(xiàn)物物之間按需進(jìn)行信息的獲取、傳遞、存儲(chǔ)和融合等服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值在于讓物體像人一樣擁有“智慧”，可以感知外界環(huán)境并做出判斷，因此，物聯(lián)網(wǎng)至少應(yīng)該具備三個(gè)關(guān)鍵特征，即全面感知、可靠傳遞和智能處理。物聯(lián)網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)及核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)：人類感知物理世界的過程包括感知、傳輸和計(jì)算三部分。與人類感知物理世界的過程相似，物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)也分為三個(gè)層次，即泛在化末端感知網(wǎng)絡(luò)、融合化網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施和普適化應(yīng)用服務(wù)支撐體系，分別對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用傳感器、RFID、條碼等技術(shù)，構(gòu)造的一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“InternetofThings”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物體能夠進(jìn)行“自由交流”，無須人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物體的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。物聯(lián)網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)02自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（AutomaticIdentificationandDataCapture，AID）是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)。自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種高度自動(dòng)化的信息或數(shù)據(jù)采集技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)融合了物理世界和信息世界，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)最獨(dú)特的部分，通俗來講，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以對(duì)每個(gè)物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)和識(shí)別，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，是構(gòu)造全球物品信息實(shí)時(shí)共享的重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)有很多，可以按照國(guó)際自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，也可以按照應(yīng)用領(lǐng)域和具體特征進(jìn)行分類。按照國(guó)際自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的分類標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可以分為數(shù)據(jù)采集技術(shù)和特征提取技術(shù)兩大類。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成：RFID系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽、讀寫器和應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)部分組成，其組成結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)03物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們出行不需要查閱地圖或報(bào)紙，隨時(shí)隨地打開搜索引擎輸入想要查詢的信息就可以方便、快捷地獲取目標(biāo)的位置信息。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，位置信息的獲取模式再次發(fā)生了變革，智能終端的介入和信息的主動(dòng)推送為人們帶來了更便捷的智慧服務(wù)，越來越多的應(yīng)用場(chǎng)景需要自動(dòng)定位服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)位置信息包括三個(gè)要素，即所在的地理位置、處在該地理位置的時(shí)間、處在該地理位置的對(duì)象（人、設(shè)備或事件）。也就是說，位置信息承載了“時(shí)間”“空間”“對(duì)象”三大關(guān)鍵信息。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)就是采用某種計(jì)算技術(shù)，測(cè)量在選定的坐標(biāo)系中人、設(shè)備及事件發(fā)生的位置。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)室外定位技術(shù)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、速度及精確的時(shí)間信息。導(dǎo)航軟件負(fù)責(zé)將接收到的導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)標(biāo)注在地圖上，以便讓用戶知道自己的位置。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)基站定位基站定位的工作原理如圖5-6所示。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)GPS與基站定位的簡(jiǎn)要技術(shù)對(duì)比如表5-2所示。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)室內(nèi)定位技術(shù)目前在室外環(huán)境中，基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等的定位技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但由于室內(nèi)環(huán)境存在較多的遮擋和障礙，會(huì)使衛(wèi)星信號(hào)變?nèi)?，從而使室?nèi)定位無法通過衛(wèi)星信號(hào)定位實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)04傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器的分類與特點(diǎn)傳感器的概念：人類從外界獲取信息必須借助感覺器官。而在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律及在生產(chǎn)生活中，單靠人類自身的感覺器官就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。傳感器是人類五官的延伸，又被稱為電五官。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“感覺器官”，是用于采集各類信息并將其轉(zhuǎn)換成特定信號(hào)的器件。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器的工作原理傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖5-7所示。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念：傳感器網(wǎng)絡(luò)（SensorsNetwork），顧名思義，就是傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線網(wǎng)絡(luò)。傳感器、感知對(duì)象和用戶是傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素。無線網(wǎng)絡(luò)是傳感器之間、傳感器與用戶之間最常用的通信方式，用于在傳感器與用戶之間建立通信路徑。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作原理：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般包括傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)處理和控制模塊（微處理器、存儲(chǔ)器）、通信模塊（無線收發(fā)器）和供電模塊（電池）等組成。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合的基本概念：數(shù)據(jù)融合又被稱為傳感器信息融合，就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)。在一定的準(zhǔn)則下加以分析和綜合，以完成所需要的決策和估計(jì)而進(jìn)行的信息處理過程。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)融合的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以帶來的好處主要有以下幾個(gè)方面：提高了信息的可信度；擴(kuò)展系統(tǒng)的空間和時(shí)間覆蓋能力；減小系統(tǒng)的信息模糊程度；改善系統(tǒng)的檢測(cè)能力；提高系統(tǒng)的可靠性；提高系統(tǒng)決策的正確性。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用：數(shù)據(jù)融合作為一種可消除系統(tǒng)的不確定因素、提供準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果和綜合信息的智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)。已在軍事、多源影像復(fù)合、工業(yè)監(jiān)控、智能檢測(cè)、機(jī)器人、圖像分析、目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注和廣泛應(yīng)用。傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)05物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)與其他新技術(shù)的融合發(fā)展5G時(shí)代萬物互聯(lián)，接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量將呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代智能社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，伴隨著科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在5G、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)、IPv6、容器、微服務(wù)等新技術(shù)的加持。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展正在向?qū)θ藗兩钣猩钸h(yuǎn)影響的智能產(chǎn)品和智能服務(wù)轉(zhuǎn)變，“萬物智慧互聯(lián)”這個(gè)夢(mèng)想照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透各行各業(yè)，有效提高了社會(huì)生產(chǎn)效率和人們的生活品質(zhì)。物聯(lián)網(wǎng)是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命，是新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，具有滲透性強(qiáng)、帶動(dòng)作用大、綜合效益好的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景智慧大棚：如圖5-9所示是智慧大棚系統(tǒng)框架圖。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展智能家居：對(duì)于智能家居的概念，現(xiàn)在是眾說紛紜，尚沒有統(tǒng)一的定論，但是基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和億歐智庫調(diào)查的結(jié)果，我們可以得出智能家居簡(jiǎn)要的含義。隨著人們對(duì)智能家居的認(rèn)知度越來越高，我們身邊的智能家居產(chǎn)品也越來越普及，如智能音箱、掃地機(jī)器人、智能臺(tái)燈、智能冰箱等各種智能電器。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的安全挑戰(zhàn)與對(duì)策物聯(lián)網(wǎng)日漸融入人們的日常工作和生活，但是它也帶來了很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，物聯(lián)網(wǎng)主要的安全問題如下所述。產(chǎn)品存在的安全風(fēng)險(xiǎn)；默認(rèn)密碼通常會(huì)導(dǎo)致安全漏洞；許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源受限，不具備實(shí)施安全解決方案所需要的計(jì)算資源；缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)已經(jīng)經(jīng)過了10多年的快速發(fā)展，尤其是近幾年，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展動(dòng)能不斷豐富，市場(chǎng)潛力獲得產(chǎn)業(yè)界的普遍認(rèn)可。發(fā)展速度不斷加快，技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新層出不窮，物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展已成必然之勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和新型基礎(chǔ)設(shè)施（簡(jiǎn)稱“新基建”）。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級(jí)步伐加快，5G時(shí)代萬物互聯(lián)，接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量將呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)作為大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代的新型基礎(chǔ)設(shè)施。在人工智能的加持下，融合成智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（AIoT，AI+IoT），智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活信息化水平、提升社會(huì)管理和公共服務(wù)水平、帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科發(fā)展和增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有重要意義。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展感謝觀看工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)第六章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景和概念工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景：國(guó)際金融危機(jī)后，新一輪產(chǎn)業(yè)革命正孕育發(fā)展。與歷次產(chǎn)業(yè)革命不同的是，第四次的產(chǎn)業(yè)革命以指數(shù)級(jí)而非線性化爆炸式推進(jìn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述全球經(jīng)濟(jì)版圖、國(guó)家創(chuàng)新體系、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局、企業(yè)生產(chǎn)組織方式都出現(xiàn)了顛覆性變革，而其中最為核心的內(nèi)容就是工業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，國(guó)家和企業(yè)的生產(chǎn)方式、創(chuàng)新的組織方式正在發(fā)生深刻的變革。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新不斷突破地域、組織、技術(shù)的界限，開始整合包括政府、企業(yè)、協(xié)會(huì)、高校、研究機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各方優(yōu)勢(shì)資源。近年來，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)由消費(fèi)領(lǐng)域向生產(chǎn)領(lǐng)域快速延伸，工業(yè)經(jīng)濟(jì)由數(shù)字化向網(wǎng)絡(luò)化、智能化深度拓展，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展與新工業(yè)革命形成歷史性交匯，催生了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、促進(jìn)新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)深度融合，是順應(yīng)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)變革趨勢(shì)，加快制造強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)的關(guān)鍵抓手。是深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的客觀要求；也是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，持續(xù)推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念：2012年，美國(guó)通用電氣集團(tuán)發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》白皮書，拉開了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的帷幕。白皮書中闡述了對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的理解：“我們研究了新一類生產(chǎn)力增長(zhǎng)的潛力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述我們特別提出了工業(yè)革命的成果及其帶來的機(jī)器、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是如何與互聯(lián)網(wǎng)革命的最新成果（智能設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)和智能決策）相融合的。我們將這種融合稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)?！惫I(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述通過對(duì)人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的全面連接，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全新制造和服務(wù)體系，為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供實(shí)現(xiàn)途徑，是第四次產(chǎn)業(yè)革命重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不是互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，其具有更為豐富的內(nèi)涵和外延。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值和影響工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必經(jīng)之路，是全球工業(yè)化發(fā)展的浪潮。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)系統(tǒng)中的人、機(jī)、物互聯(lián)，通過收集和分析海量數(shù)據(jù)升級(jí)機(jī)器性能，并提升整個(gè)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)針對(duì)不同的場(chǎng)景構(gòu)建大量的模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化和資源優(yōu)化配置，提高效率與生產(chǎn)力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的靈活性讓工廠的制造過程與管理過程實(shí)現(xiàn)柔性一體化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的透明性使終端用戶可以參與整個(gè)制造流程，優(yōu)化商業(yè)決策。因此，中小企業(yè)和新創(chuàng)公司很容易在全流程的價(jià)值服務(wù)中找到自己的位置。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還可以利用云計(jì)算技術(shù)，根據(jù)社會(huì)資源與人口因素，有效組織整個(gè)價(jià)值鏈的資源以提升效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將徹底改變制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是未來制造業(yè)發(fā)展的必由之路，是制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐。是制造業(yè)智能化必備的基礎(chǔ)設(shè)施，如何結(jié)合制造業(yè)發(fā)展需求快速發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是未來社會(huì)建設(shè)的重要任務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響：新基建的大力推動(dòng)將引發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新一輪的投資高潮，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將在傳統(tǒng)工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)散和滲透，與新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合發(fā)展。提升我國(guó)在全球價(jià)值鏈重構(gòu)中的產(chǎn)業(yè)控制力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)投資：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展首先使得大量資本投入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，國(guó)家層面相關(guān)支持政策密集落地。各地以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新基建投資如火如荼，企業(yè)層面工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域融資規(guī)模和融資活動(dòng)快速增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)、科技、金融良性互動(dòng)的生態(tài)快速建立。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的快速滲透有力加快了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐，帶動(dòng)了工業(yè)企業(yè)在信息化、數(shù)字化等方面的投資。最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有力提升了產(chǎn)業(yè)的融合創(chuàng)新水平，通過與5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等新興領(lǐng)域的融合發(fā)展，帶動(dòng)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)的投資。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)消費(fèi)：對(duì)于生活性消費(fèi)的需求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過供應(yīng)鏈柔性生產(chǎn)迎合個(gè)性化、多元化的消費(fèi)需求。通過對(duì)消費(fèi)者的深刻了解，實(shí)時(shí)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最終帶動(dòng)消費(fèi)者對(duì)消費(fèi)品需求的增加。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)對(duì)外貿(mào)易：對(duì)制造業(yè)出口的影響。制造業(yè)在我國(guó)出口中具有重要地位，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用不斷推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠優(yōu)化制造業(yè)結(jié)構(gòu)、彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)鏈短板、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈韌性、提升產(chǎn)業(yè)鏈水平，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出口由量大轉(zhuǎn)向質(zhì)強(qiáng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述02工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用模式平臺(tái)化設(shè)計(jì)：平臺(tái)化設(shè)計(jì)是依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，匯聚人員、算法、模型、任務(wù)等設(shè)計(jì)資源。實(shí)現(xiàn)高水平高效率的輕量化設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、敏捷設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)和基于模型的設(shè)計(jì)，變革傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，提升研發(fā)質(zhì)量和效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用智能化制造：智能化制造是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息通信技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了材料、設(shè)備、產(chǎn)品等生產(chǎn)要素與用戶之間的在線連接和實(shí)時(shí)交互，逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)器代替人工的智能化生產(chǎn)方式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同：網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同是通過跨部門、跨層級(jí)、跨企業(yè)的數(shù)據(jù)互通和業(yè)務(wù)互聯(lián)推動(dòng)供應(yīng)鏈上的企業(yè)和合作伙伴共享客戶、訂單、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等各類信息資源。以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同服務(wù)，進(jìn)而促進(jìn)資源共享、業(yè)務(wù)優(yōu)化配置。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用個(gè)性化定制：個(gè)性化定制是以低成本、高質(zhì)量和高效率的大批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)的一種制造服務(wù)模式。用戶中心化特征不斷凸顯；市場(chǎng)可預(yù)測(cè)水平不斷提升；柔性化生產(chǎn)能力不斷構(gòu)筑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用服務(wù)化延伸：服務(wù)化延伸是制造與服務(wù)融合發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，指的是企業(yè)從原有制造業(yè)務(wù)向價(jià)值鏈兩端高附加值環(huán)節(jié)延伸。從以加工組裝為主向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，從單純出售產(chǎn)品向出售“產(chǎn)品+服務(wù)”轉(zhuǎn)變，具體包括設(shè)備健康管理、產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維、設(shè)備融資租賃、共享制造、互聯(lián)網(wǎng)金融等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用數(shù)字化管理：數(shù)字化管理是企業(yè)通過打通核心數(shù)據(jù)鏈，貫通生產(chǎn)制造全場(chǎng)景、全過程，基于數(shù)據(jù)的廣泛匯聚、集成優(yōu)化和價(jià)值挖掘。優(yōu)化、創(chuàng)新乃至重塑企業(yè)戰(zhàn)略決策、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)服務(wù)等業(yè)務(wù)活動(dòng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高效運(yùn)營(yíng)管理新模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用基本情況：當(dāng)前，在工業(yè)和信息化部及相關(guān)部委的支持與推動(dòng)下將加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用，以及醫(yī)療醫(yī)藥企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走進(jìn)醫(yī)院會(huì)顛覆原本的傳統(tǒng)醫(yī)護(hù)救治模式，智慧型醫(yī)護(hù)救治模式能讓患者在第一時(shí)間得到最有效的治療，可以提高救治率，降低致死率和致殘率，進(jìn)一步提高醫(yī)療質(zhì)量。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用眾所周知，心血管疾病一直是人類社會(huì)難以克服的疾病之一，發(fā)病突然、死亡率高，以及對(duì)于搶救時(shí)間的嚴(yán)苛要求都使它成為一種嚴(yán)重威脅人類生命安全的疾病。2019年，由海爾卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)COSMOPlat打造的國(guó)內(nèi)專業(yè)服務(wù)于心血管疾病防控體系的信息化系統(tǒng)“心·俠”系統(tǒng)成功應(yīng)用于上海市第十人民醫(yī)院。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)：針對(duì)心血管疾病來說，由于患病人群基數(shù)大、醫(yī)生資源稀缺，傳統(tǒng)的救治模式無法將醫(yī)護(hù)和患者進(jìn)行合理分配。并且救治、診斷及后期康復(fù)過程的信息不流通，無法對(duì)患者的前期、中期、后期全程監(jiān)控，因此很難提升治療效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用如圖6-1所示是傳統(tǒng)救治模式結(jié)構(gòu)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧型醫(yī)護(hù)救治模式全面打通了院前、院中、院后，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通、上下聯(lián)動(dòng)的分級(jí)診療、急慢分治的醫(yī)療服務(wù)模式。加強(qiáng)了基層醫(yī)療能力、醫(yī)院流程管理能力和患者健康管理能力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用如圖6-2所示是COSMOPlat“心·俠”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)意義：醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展與人民群眾的健康息息相關(guān)，由于人口老齡化、疾病年輕化及各方面的變化，我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)。在宏觀政策及科學(xué)技術(shù)的共同推動(dòng)下，醫(yī)療行業(yè)迎來了發(fā)展新契機(jī)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用海爾卡奧斯作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的引領(lǐng)者，截至2019年10月11日，其“心·俠”系統(tǒng)在上海市第十人民醫(yī)院和上海仁濟(jì)醫(yī)院的臨床應(yīng)用中，已累計(jì)成功接診救治1000名患者。院方表示，解決方案有利于急性胸痛患者一體化閉環(huán)式診治流程，實(shí)現(xiàn)胸痛患者的救治效率有效提升了15%，為致命性胸痛患者搭建了一條黃金生命搶救線。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用03工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來創(chuàng)新與發(fā)展“十四五”時(shí)期將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的創(chuàng)新活躍期、戰(zhàn)略窗口期和關(guān)鍵發(fā)展期。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展將在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、融合應(yīng)用發(fā)展、創(chuàng)新能力提升、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等方面持續(xù)走深向?qū)?，邁出更加堅(jiān)實(shí)的發(fā)展步伐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快推進(jìn)。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)升級(jí)進(jìn)程加快推進(jìn)，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化改造不斷深化，支撐了一批5G全連接工廠的建設(shè)。基礎(chǔ)電信企業(yè)高性能、高可靠、高靈活、高安全的企業(yè)外網(wǎng)服務(wù)供給能力持續(xù)提升。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系化升級(jí)加速推進(jìn)，平臺(tái)技術(shù)供給質(zhì)量和應(yīng)用服務(wù)水平大幅提升。國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心堅(jiān)持持續(xù)推進(jìn)，有效促進(jìn)平臺(tái)間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來融合應(yīng)用范圍持續(xù)拓展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新模式加速向機(jī)械、裝備、汽車、能源、化工等實(shí)體經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域滲透應(yīng)用?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用不斷深化，形成了一批可復(fù)制可推廣的典型案例和應(yīng)用場(chǎng)景。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)、整合能力強(qiáng)的系統(tǒng)解決方案提供商不斷涌現(xiàn)，帶動(dòng)形成了大型企業(yè)引領(lǐng)推廣、中小企業(yè)廣泛應(yīng)用的融通發(fā)展模式?！肮I(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行業(yè)應(yīng)用持續(xù)深化，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全水平的提升提供了有力的抓手。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來技術(shù)創(chuàng)新能力不斷強(qiáng)化。一批工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心加快建設(shè)，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)攻關(guān)、新型關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)的有力支撐，打造出技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用互促共進(jìn)的良好局面。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)健全優(yōu)化。國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地、“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)的建設(shè)持續(xù)深化，差異化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不斷涌現(xiàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的政策環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化，支持大中小企業(yè)融通發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系加速構(gòu)建。涵蓋科技領(lǐng)軍型、應(yīng)用創(chuàng)新型、復(fù)合型和技能型人才的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才體系逐步健全。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代制造業(yè)的未來當(dāng)前，全球各主要工業(yè)國(guó)家紛紛投入到以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造為代表的新產(chǎn)業(yè)革命的競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中?？偟膩碚f，智能制造是發(fā)展目標(biāo)和方向，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的可行路徑。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造從表面看各有側(cè)重，一個(gè)側(cè)重于工業(yè)服務(wù)，一個(gè)側(cè)重于工業(yè)制造，但究其本質(zhì)都是實(shí)現(xiàn)智能制造與智能服務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能制造的路徑，讓全球的工廠都可以實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是支撐智能制造的關(guān)鍵綜合信息基礎(chǔ)設(shè)施，是將人、機(jī)器、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)有效連接的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)的創(chuàng)新成果，并與先進(jìn)的制造技術(shù)相結(jié)合，將信息連接對(duì)象由人擴(kuò)大到有自我感知和執(zhí)行能力的智能物體。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來體現(xiàn)了通信、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)等的集成優(yōu)勢(shì)，是互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)和發(fā)展的新階段，是信息技術(shù)和通信技術(shù)支撐信息社會(huì)發(fā)展的新方式。從世界科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程看，人類已經(jīng)歷了三次產(chǎn)業(yè)革命，而每次產(chǎn)業(yè)革命都是由科技革命引發(fā)并推動(dòng)的。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息通信技術(shù)正在加速與制造技術(shù)、新能源、新材料等其他工業(yè)技術(shù)及新的商業(yè)模式滲透融合，柔性制造、網(wǎng)絡(luò)制造、智能制造、服務(wù)型制造日益成為生產(chǎn)方式變革的重要方向。傳統(tǒng)的行業(yè)界限正在逐步消失，制造業(yè)創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，隨之而來的是各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式的涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與未來感謝觀看區(qū)塊鏈第七章信息技術(shù)導(dǎo)論新一代信息技術(shù)系列叢書01區(qū)塊鏈概述20世紀(jì)80年代互聯(lián)網(wǎng)的誕生構(gòu)建了信息社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了信息的高效交換，為人們的生活、工作和社交帶來了極大便利。但也伴隨著一些問題的出現(xiàn)，如用戶數(shù)據(jù)權(quán)利失控、造假成本低、網(wǎng)絡(luò)詐騙活動(dòng)猖獗、虛假和垃圾信息泛濫等給人們工作和生活帶來很大影響。區(qū)塊鏈概述隨著數(shù)字社會(huì)的到來，急需找到一種新的方式克服互聯(lián)網(wǎng)存在的弊端，因此，區(qū)塊鏈技術(shù)的誕生成為必然。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)茁壯發(fā)展并日益走向成熟，數(shù)據(jù)成為重要的生產(chǎn)要素并具有價(jià)值屬性已成為社會(huì)共識(shí)，構(gòu)建可以傳遞價(jià)值的“價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)”也成為未來社會(huì)發(fā)展必然要求。區(qū)塊鏈概述目前，對(duì)于區(qū)塊鏈還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。從技術(shù)而言，區(qū)塊鏈?zhǔn)抢脡K鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和添加數(shù)據(jù)。利用密碼學(xué)的方式來保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全，利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。區(qū)塊鏈概述區(qū)塊鏈的特點(diǎn)最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠分布式協(xié)同計(jì)算，有機(jī)結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、共識(shí)算法和密碼學(xué)算法形成對(duì)等節(jié)點(diǎn)分布式存儲(chǔ)。并能夠通過分布式的共識(shí)機(jī)制同步各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)不可篡改、全程可追溯。區(qū)塊鏈概述區(qū)塊鏈的主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下五點(diǎn)：分別是分布式去中心化、可追溯防篡改、透明性與隱私性、開放性與可信性、自治性與可靠性。區(qū)塊鏈概述區(qū)塊鏈的主要技術(shù)類型及應(yīng)用區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以大致分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈三類。其中公有鏈又稱為開放區(qū)塊鏈或非許可區(qū)塊鏈，私有鏈和聯(lián)盟鏈統(tǒng)稱為許可區(qū)塊鏈。這三類區(qū)塊鏈系統(tǒng)從系統(tǒng)特性、組織構(gòu)架、參與主體和交易機(jī)制等方面都有很大的差異。區(qū)塊鏈概述比特幣和以太坊是公有鏈的典型代表。最初，區(qū)塊鏈?zhǔn)且怨墟湹男问絾柺赖?，顧名思義，公有鏈不屬于任何個(gè)人或組織，其開放度很高，可以供世界各地的用戶使用。由于其完全分布式的特點(diǎn)和安全的需要，當(dāng)前公有鏈的效率還比較低。區(qū)塊鏈概述區(qū)塊鏈的體系結(jié)構(gòu)從最初的區(qū)塊鏈應(yīng)用于數(shù)字貨幣、以太坊智能合約。再到如今區(qū)塊鏈應(yīng)用于版權(quán)、供應(yīng)鏈、云游戲各個(gè)領(lǐng)域，區(qū)塊鏈的體系結(jié)構(gòu)在不斷演進(jìn)，呈現(xiàn)出多樣化。區(qū)塊鏈概述盡管區(qū)塊鏈有多種類型，但它們?cè)隗w系結(jié)構(gòu)上存在著諸多共性，可以大致概括為如圖7-1所示的數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、智能合約層、應(yīng)用層及激勵(lì)機(jī)制六個(gè)部分。區(qū)塊鏈概述02典型區(qū)塊鏈平臺(tái)比特幣比特幣是最早、最知名的區(qū)塊鏈開源平臺(tái)，由比特幣社區(qū)維護(hù)。作為首個(gè)可以支持全球規(guī)模數(shù)字貨幣的公有區(qū)塊鏈平臺(tái)，比特幣經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐檢驗(yàn)，在科技史金融史上都具有重要意義。典型區(qū)塊鏈平臺(tái)2009年1月3日，比特幣網(wǎng)絡(luò)正式上線，在沒有中心化管理的情況下支撐了全球范圍內(nèi)基于比特幣的數(shù)字化交易，這與其如下特點(diǎn)關(guān)系密切。非中心化（De-centralized）：網(wǎng)絡(luò)采用分布式結(jié)構(gòu)，交易請(qǐng)求需要大多數(shù)參與者進(jìn)行共識(shí)才能被接受，沒有任何獨(dú)立個(gè)體可以破壞網(wǎng)絡(luò)。典型區(qū)塊鏈平臺(tái)保護(hù)隱私性（PrivacyProtected）：用戶在網(wǎng)絡(luò)中的賬戶地址是自定義的，一個(gè)用戶可以持有多個(gè)賬戶，較好地保護(hù)了用戶的隱私。通脹預(yù)防（Anti-inflation）：比特幣的發(fā)行通過挖礦實(shí)現(xiàn)，其發(fā)行量每四年減一半，總量上限為2100萬枚（2140年發(fā)行完畢），因此不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)E發(fā)導(dǎo)致的通貨膨脹。典型區(qū)塊鏈平臺(tái)以太坊作為典型的公有區(qū)塊鏈，以