新兴技术及其发展趋势ppt课件.ppt

第16章新兴技术及其发展趋势,互联网的变化生理交互方式的变革无线领域纯技术,16.1互联网的变化,1云计算云计算（CloudComputing）是一种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池中，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。,16.1.1云计算的SAAS,根据云计算服务性质的不同,可以将云计算区分为公有云、私有云和混合云。,从研究现状来看，云计算具有以下特点。超大规模。“云”具有相当的规模。Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。虚拟化。云计算支持用户在任何位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无须了解，也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本电脑或者一部手机，就可以通过网络服务来实现人们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。,通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同应用运行。高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无须负担日益高昂的数据中心管理成本。潜在的危险性。云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对政府机构、商业机构（特别像银行这样持有敏感数据的商业机构）选择云计算服务时应提高警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术优势有多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据”（信息）的重要性挟制整个社会。,2软件即服务SAAS软件即服务SAAS是由20世纪60年代的Mainframe、80年代的C/S、从ASP模式演变而来的一种完全创新的软件应用模式。它与“on-demandsoftware”（按需软件），theApplicationServiceProvider（ASP，应用服务提供商），hostedsoftware（托管软件）具有相似的含义。它是一种通过Internet提供软件的模式，厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己的实际需求，通过互联网向厂商订购所需的应用软件服务，按订购的服务多少和时间长短向厂商支付费用，并通过互联网获得厂商提供的服务。,3云计算的SAASSAAS作为全新的软件模式使软件销售稳步发展，为越来越多的企业带来了方便，但随着SAAS应用的增长，网络存储和带宽等基础资源成为瓶颈。而云计算的共享基础构架，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务、宽带资源等，它将巨大的系统池连接在一起以提供各种服务。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无须人为参与。云计算恰好解决了SAAS发展过程中面临的一些问题。云计算处于SAAS的更下层，提供一种管理网络资源的简单而高效的机制，分配计算任务、工作负载重新平衡、动态分配资源等，提供给SAAS不可想象的巨大资源。,16.1.2信息推送技术互联网信息的分布散乱、动态变化、结构复杂等特点，使信息过载和信息迷向又成为妨碍互联网高效率的社会问题。信息推送技术的出现从根本上改变了人们获取信息的传统方式，极大地提高了用户获取信息的效率，对信息的采集、加工、传递和利用产生了重大影响。,1信息推送信息推送（InformationPush）是通过一定的技术标准或协议，在Internet上通过定期传送用户需要的信息减少信息过载的一项新技术。属于第三代浏览器的核心技术，能主动地根据用户的需求搜索、过滤信息，定期将最新的信息分门别类地传送到相应的用户设备中，帮助用户高效率地发掘有价值的信息。是一项以数据挖掘、自然语言处理及互联网等多门技术为基础的综合性方向。,2信息推送实现方式信息推送技术包括自动拉取技术和事件驱动技术。自动拉取技术：指用户要求信息发送方按照预先约定的时间自动提交其指定的新信息，它实际上是信息检索中的定题检索服务在网络信息时代更深层次的发展；事件驱动技术：以规则为基础，信息发送方判断预先设置的规则是否发生，如发生则将相关信息或内容提交给用户。,Push技术主要有以下3种实现方式。消息方式。根据用户提交的信息需求，利用电子邮件或其他消息系统将有关信息发送给用户。代理（Agent）方式。通过使用代理服务器定期或根据用户指定的时间间隔在网上搜索用户感兴趣的信息内容，然后将结果推送给用户。频道方式。提供完整的Push服务器、客户端部件及相关开发工具等一整套集成应用环境，它将某些站点定义为浏览器中的频道，Push服务器负责收集信息，形成频道内容后推送给用户。,3信息推送分类按使用方法对信息推送系统进行分类可分为：基于内容的推送。基于用户先前已有的评分项作为用户对新的项进行评分，向用户推送与其过去喜欢信息的相似信息。通常推送的是包含文本内容较多的信息，如新闻、广告、电影等。协同过滤推送。向用户推送与其有相同喜好的用户所喜欢的信息。协同过滤信息推送系统首先寻找与用户有相似喜好的用户，然后将这些用户偏好的信息推送给用户。混合推送。由于基于内容的信息推送与协同过滤推送都存在一定的局限性，目前许多信息推送技术都尝试将这两种方法进行整合，提出一些混合型的信息推送策略。当前对混合推送技术的研究是信息推送技术的一大热点。,16.1.3网络电话协议1网络电话的定义网络电话又称为VOIP电话（VoiceoverInternetProtocol，VOIP），将模拟的声音信号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络进行语音信号的传输，通俗来讲就是互联网电话或IP电话。VOIP网络电话，中文是“通过IP数据包发送实现的语音业务”，它使用户可以通过互联网免费或是资费很低地传送语音、传真、视频和数据等业务。,2网络电话的原理网络电话可以分为软件电话和硬件电话。软件电话，从计算机网络上下载软件，然后通过耳机与摄像头实现和对方语音或视频通话；硬件电话，依靠普通的话机拨号接到路由器上的网关，直接通过网络自由呼出或接收电话；其原理是：把源端的声像信号经过压缩、编码、打包等一系列数字化处理，通过互联网传输出去，在目的端的电话或计算机中解压、转换数字信号为可以听到的声音、可以看到的影像，从而达到使对方听到、看到的目的。,16.1.4Web2.01Web2.0的概念Web2.0源自于2004年3月美国OReilly（欧莱礼）公司与MediaLive公司的一次头脑风暴会议。TimOReilly在2005年9月30日发表的WhatIsWeb2.0一文中概括了Web2.0的概念，并给出了描述Web2.0的框图。,2Web2.0的理论基础长尾理论。长尾（TheLongTail）这一概念是由“连线”杂志主编ChrisAnderson在2004年10月的“长尾”一文中最早提出，用来描述如亚马逊和Netflix之类网站的商业和经济模式。长尾理论的基本原理是：只要存储和流通的渠道足够大，需求不旺或销量不佳的产品所共同占据的市场份额可以和那些少数热销产品所占据的市场份额相匹敌甚至更大。,社会性软件及社会网络。社会性软件是Web2.0的核心，它关注社会资本，寻求的是一种双向整合，一方面将互联网整合到人们的日常生活中，另一方面，将日常生活整合到互联网中。它构建的是社会网络，这个社会网络包括弱链接，中链接和强链接，是个人性和社会性的统一，最好地展示社会性软件力量的就是六度分隔理论。,六度分隔理论。六度分隔理论是由美国著名社会心理学家StanleyMilgram于1960年提出的。该理论认为：你和任何一个陌生人之间所间隔的人不会超过六个。StanleyMilgram(19341984)在1960年做的实验：“追踪美国社交网络中的最短路径”。他要求每个参与者设法寄信给一个住在波士顿附近的“目标人物”，规定每个参与者只能转发给一个他们认识的人。Milgram发现完整的链平均长度为6个人。也就是说，生活在这个世界上的每个人只需要很少的中间人（完整的链平均长度为6个人）就可以和全世界的任何一个人建立起联系。这说明了社会中普遍存在的“弱纽带”，通过“弱纽带”人与人之间的距离变得非常相近。美国哥伦比亚大学社会学系的DuncanJWatts教授领导的EMAIL试验证明了这一规律。而这一理论也成为Web2.0的社会性特征的最佳解释。,3Web2.0的应用Blog。Blog的全称是Weblog（网络日志），后来缩写为Blog。它是一种用来表达个人思想、内容，按照时间顺序排列，并且不断更新的网络出版与交流形式。RSS。RSS（ReallySimpleSyndication）是一种Web内容联合格式，包含一套用于描述Web内容的元数据规范，具有一套新颖的能够实现内容整合者、内容提供商和最终用户之间的Web内容（包括元数据）的互动的、多赢的联合应用机制。人们应用RSS技术，可以直接通过在线或者离线RSS阅读器来浏览网站摘要与新闻，不必登录网站就可以得到网站的内容。网摘。网摘又名“网页书签”，网络用户可以随时将自己浏览的网页保存在网上，还能将这些信息与其他用户共享。Wiki。Wiki提供的是一种超文本系统。它支持面向社群的协作式写作，同时也包括一组支持这种写作的辅助工具。Tag。标签Tag，是用来描述内容的分类信息的标识。它是一种分类系统，但是每个Tag由用户自建，不必遵从某一分类体系。它是组织信息的一种新方式。,16.2生理交互方式的变革,目前，人与计算机之间的交互主要通过物理界面，包括键盘、鼠标、显示器和打印机等即基本的输入和输出设备，这些都是物理界面，不是生理的。生理界面能够捕获和应用人的真实身体特征，如呼吸、声音、身高和体重，甚至眼内的视网膜。生理交互方式的变革包括自动语音识别、虚拟现实、CAVE、生物测定和许多其他技术。,16.2.1自动语音识别自动语音识别（AutomaticSpeechRecognition，ASR）也称为语音识别，主要是利用计算机语音处理技术将人类语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，为人们提供一种更方便的人机界面，使人与计算机之间、人与人之间的通信更加方便。自动语音识别系统本质是一种模式识别系统，它与常规模式识别系统一样包括特征提取、模式匹配、参考模式库等3个基本单元。,16.2.2虚拟现实1虚拟现实的定义虚拟现实（VirtualReality，VR）是一种利用多种技术生成一种模拟现实世界的环境，如飞机驾驶舱、操作现场等，通过多种传感设备使用户投入到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术，是一种可以创建和体验虚拟环境的计算机仿真技术。虚拟现实是多种技术的综合，包括计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术。,2虚拟现实VR的特征多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。存在感。指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。它是人机和谐的关键性因素。用户进入虚拟环境后，通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境中做出的相应响应，也与真实的一样。自主性。自主性是指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。,16.2.3触觉感应接口触觉感应接口（HapticInterface）运用技术将触觉添加到以前只有视觉和听觉的环境中去。例如，合并了手套和步行者的虚拟现实技术应用就是触觉感应界面技术的具体实现。许多街机游戏都包含触觉感应接口技术。例如，当你登上一个静止的喷气式滑雪板并通过调整左右两边的身体重量和前后倾斜来控制滑板的活动（在屏幕上）时，你正在通过触觉感应接口与这个街机游戏连接。很多游戏杆和游戏控制器以振动的方式给使用者提供反馈，这又是另一种形式的触觉感应接口。,16.2.4生物测定生物测定学（Biometrics）利用生物特征，如指纹、视网膜的血管脉络、声音甚至呼吸进行识别。还有许多的实际应用，如定制鞋子，使用生物测定技术，鞋店不再需要任何库存。客户到鞋店只要选择好喜欢的鞋的款式后，光脚放入一个可以扫描出客户的脚的形状的盒子中，然后，扫描得到的信息被用来为客户制作一双定制的鞋子。如果客户的双脚的大小和形状几乎相同，定制效果是非常好的。,目前许多银行的ATM系统都使用生物测定技术，尤其是使用虹膜扫描技术，作为身份识别安全的第三个步骤。当用户打开一个账户，申请使用ATM时，银行将会发给用户一张ATM信用卡（用户自己密码）。同时银行还将扫描用户的虹膜然后创建出一份唯一的512字节的扫描记录。,16.3无线领域,16.3.1蓝牙蓝牙技术是目前一项十分先进的无线网络技术，它以低成本、短距离的无线连接为基础，能取代电缆将一定范围的计算机和通信设备连接起来，实现不同设备之间的快速互联。,1蓝牙技术的概念和内涵蓝牙的英文名称是Bluetooth，是1998年5月由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5家公司联合制定的短距离无线通信技术标准，其目的是实现最高数据传输为1Mb/s（有效数据传输为721kb/s）、最大传输距离为10m的无线通信。蓝牙技术具有以下明显的技术特性：能同时传送语音和数据；使用全球通用的频段；低成本、低功耗和低辐射；能应用于各种电子设备；具有网络特性等。,2蓝牙技术的原理蓝牙技术系统一般由天线单元、链路控制（硬件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元4个功能单元组成。,3蓝牙技术的应用蓝牙耳机等消费娱乐产品无线局域网蓝牙汽车蓝牙信息家电,16.3.2RFID射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术，中文为无线射频识别、感应式电子芯片或是近接卡、感应卡、非接触卡等，非接触式自动识别技术的一种。最简单的RFID系统是由标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）3部分组成。,RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；读写器读取信息并解码后，发送至中央信息系统进行有关数据处理。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域；汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等信息系统中。,16.4纯技术,16.4.1纳米技术纳米技术（Nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1100nm范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。,纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米材料纳米动力学纳米生物学和纳米药物学纳米电子学,16.4.2量子计算机量子计算机，顾名思义就是实现量子计算的机器，它是以量子力学为理论基础的，是以原子量子态为记忆单元、开关电路和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通信与量子计算。量子计算机是一物理系统，能存储和处理关于量子力学变量的信息。量子计算机的应用主要在以下3个方面。,1保密通信由于量子态具有事先不可确定的特性，而量子信息是用量子态编码的信息，同时量子信息满足“量子态不可完全克隆（No-Cloning）定理”，也就是说当量子信息在量子信道上传输时，假如窃听者截获了用量子态表示的密钥，也不可能恢复原本的密钥信息，从而不能破译秘密信息。因此，在量子信道上可以实现量子信息的保密通信。目前，美国和英国已实现在46km的光纤中进行点对点的量子密钥传送。,潘建伟：主要从事量子物理和量子信息等方面的研究。作为国际上量子信息实验研究领域开拓者之一，他是该领域有重要国际影响力的科学家，取得了一系列有重要意义的研究成果。首次实验实现量子隐形传态及纠缠交换、终端开放的量子隐形传态、复合系统量子隐形传态、16公里自由空间量子隐形传态。首次实现三、四、五、六、八光子纠缠。,2量子算法对于一个足够大的整数，即使是用高性能超级并行计算机，要在现