《大学信息技术基础与应用》课件-第五章

05模块五

走进新世界——新一代信息技术及应用山海皆可平——移动互联网技术任务一“云”上安家不是梦——云计算技术任务二数据就是财富——大数据技术任务三万物皆可互联——物联网技术任务四机器也能有“智慧”——人工智能技术任务五假亦真时真亦假——虚拟现实和增强现实技术任务六万物皆可溯源——区块链技术任务七2021年4月22日，QuestMobile发布了?2021中国移动互联网春季大报告?。数据显示，2021年第一季度，娱乐、教育、办公、公益、医疗、经营、生活、脱贫、政务、资讯等领域，无不快速线上化、“云化〞；移动互联网月活泼用户数也在飞速上升。移动互联网流量竞争日益剧烈，全网整体增长放缓，但用户时长、翻开的App数量还在增长，流量的深度运营成为趋势。一、移动互联网是什么移动互联网是指以移动网络作为接入网络的互联网及效劳，它包括移动终端〔如、平板电脑、笔记本电脑〕、移动网络和应用效劳〔如导航、移动支付、视频〕三大要素。移动互联网的开展趋势主要表达在以下几方面。(1)移动互联网助推数字经济加速发展移动互联网技术与云计算、大数据、人工智能等技术深度融合，不断创新效劳模式及产业形态，将为数字经济提供动力，推动数字经济快速开展。(2)移动互联网打造大规模垂直化新业态移动互联网正在推动传统产业向大规模垂直化新业态开展。一方面，加大对垂直领域的深度拓展，在教育、医疗、娱乐、交通等垂直领域形成“独角兽〞企业〔规模到达10亿美元以上的初创企业〕；一方面，移动互联网巨头跨界开展，通过并购、投融资等手段，不断形成规模化的垂直行业新业态。(3)移动互联网向万物互联、智能互联跨越随着移动通信技术、人工智能、移动物联网等技术的开展，移动互联网将向着万物互联、智能互联方向跨越。社会生产组织方式将加速向定制化、分散化和效劳化转型，车联网、移动医疗、工业互联网等垂直行业应用也将迎来爆发。(4)智能硬件产业将有较大突破越来越多的物体成为移动互联网连接对象，智能可穿戴设备、智能家居、智能机器人等将更广泛地进入群众生活。同时，智能硬件也将与医疗、交通、能源、教育等传统行业深度融合。二、移动终端和移动操作系统移动终端是指能够通过接入运营商的移动网络进行相关业务的移动设备。移动设备的形态多种多样，包括、平板电脑、可穿戴设备、车载设备等。1.移动终端是移动互联网时代的主要终端载体，根据及应用的特点，移动互联网主要有以下特点。手机可随身携带，因此可随时随地上网（1）便携性和实时性每部手机（包括手机号码、手机终端应用）都归属于某个人。因此，相对于PC，手机更具隐私性（2）隐私性不管是通过基站定位、GPS定位还是混合定位，利用手机可随时获取自己所在的位置（3）易定位移动操作系统是指在移动设备上运行的操作系统。移动操作系统是移动设备的核心，它控制移动设备的所有资源并提供相应效劳，是应用程序开发和运行的根底。目前，市场占有率较高的移动操作系统有Android和iOS。它们之间的应用软件互不兼容。2.移动操作系统(1)Android是一种以Linux为根底的开放源代码操作系统，主要应用于便携设备。Android操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持。2005年由Google收购注资，并组建开放联盟，对Android操作系统进行开发改进，逐渐将其扩展到平板电脑及其他领域。(2)iOS原名为iPhoneOS，其核心与MacOSX相同，都源于AppleDarwin。它主要用于iPhone、iPad和iPodtouch。三、移动互联网的应用场景移动互联网的社交应用是指用户以等移动终端为载体，以在线识别用户及交换信息技术为根底，通过移动互联网来实现的社交应用功能，包括社交网站、微博、即时通信工具、博客等。1.社交应用(1)分享性移动互联网社交应用大多为分享/转发信息、发布日志/日记/评论、上传照片/视频、发布/更新状态等。以微博和微信为例：微博用户多集中于分享/转发信息、搜索新闻/热点话题、发微博等；微信应用中，90%以上的内容为文字聊天和语言聊天。概括起来，移动互联网的社交应用主要有以下三个方面的特点。(2)分散性由于移动终端的移动特性，移动互联网社交应用的使用时间大多分散在生活和工作的休息间隙，如早晨起床前、坐车途中、排队等候等时段。(3)关联性移动互联网的社交应用都是以用户原有的社交关系为根底，衍生构成新的移动社交关系。在目前的社交应用中，微信的关联性最强。作为社交平台，微信无缝整合了通讯录、QQ及QQ邮箱等多个用户资源，还通过定位、摇一摇、漂流瓶等功能打破了熟人社交圈，让用户的社交圈得以无限扩大，而不受空间与时间的限制。基于位置的效劳〔locationbasedservice，LBS〕是通过电信移动运营商的无线电通信网络〔如GSM网、CDMA网〕或外部定位方式〔如GPS〕获取移动终端用户的位置信息〔地理坐标或大地坐标〕，在地理信息系统〔geographicinformationsystem，GIS〕平台的支持下，为用户提供相应效劳的一种增值业务。2.位置应用(1)移动电子地图人们可通过移动终端的电子地图应用进行自我定位、地图导航、查询交通路线等。目前应用广泛的移动电子地图有高德地图、百度地图、腾讯地图等。目前，主流的位置应用业务主要分为以下两种类型。(2)基于本地化效劳的位置应用业务是指通过移动终端和移动网络的配合，确定移动用户的地理位置，提供位置数据给用户本人或他人以及通信系统，从而实现各种与位置相关的业务。目前，位置效劳可以说是App的必备功能，大局部的App都会提供相应的定位效劳。特别是在地图产品中，当客户以自己为中心，对周边的饮食、酒店、银行、团购优惠等信息进行搜索时，中的地图工具就能详细地列出相应的商家地址。例如，登录高德地图，点击屏幕底部“搜索附近〞，进入搜索周边效劳页面。在页面中的醒目位置显示有“美食〞“酒店〞“景点〞等选项，点击“更多〞按钮看搜索更多项选择项，如下图。目前，移动视频应用业务都是PC端在移动终端的延伸，根据移动视频播放方式不同，可将其分为在线视频、电视/直播视频和短视频社交三大局部，如下图。用户可下载相关移动视频App来在线观看影片/电视剧、观看直播、录制小视频等。3.视频应用移动互联网的电子商务业务是指将Internet、移动通信技术、短距离通信技术及其他信息处理技术完美结合，使人们可以在任何时间、任何地点进行各种商贸活动，实现随时随地、线上线下的购物与交易、在线电子支付以及各种交易活动、商务活动、金融活动和相关的综合效劳活动等。4.电子商务移动电子商务业务主要有以下几个特点。(1)便捷性和灵活性移动电子商务的最大优势是移动用户可随时随地获取所需的效劳，灵活选择访问和支付方式，并设置个性化的信息格式。的普及程度和用户群体远远超过了计算机。以为载体的移动电子商务不管在用户规模上，还是在用户消费能力上，都优于传统的电子商务。(2)潜在用户规模大(3)容易确认用户身份因为号码具有唯一性，SIM卡片上存储的用户信息可确定用户的身份。对于移动电子商务而言，这就有了信用认证的根底。(4)定制化服务由于具有比计算机更高的可连通性与可定位性，移动电子商务的生产者可以更好地发挥主动性，为不同顾客提供定制化效劳。(5)易于推广移动电子商务领域涉及IT、无线通信、无线接入、软件等多种技术，并且商务方式更具多元化、复杂化，因而在此领域内很容易产生新的技术。(6)易于技术创新移动通信所具有的灵活、便捷的特点，决定了移动电子商务更适合群众化的个人消费领域物联网又称传感网，是利用射频识别〔RFID〕、红外感应器、全球定位系统〔GPS〕、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。移动物联网就是物联网+移动互联网。移动物联网作为一种新兴的信息技术，其应用正在迅速向各个领域蔓延，从家居、医疗、物流、交通、零售、金融、工业到农业，移动物联网的应用无处不在。5.移动物联网钉钉是阿里巴巴集团专为中国企业打造的免费沟通和协同的多端平台，包括视频会议、群直播、聊天、日程等功能。2021年疫情期间，很多企业和学校都使用钉钉进行线上办公和教学。本任务以使用版钉钉的视频会议功能进行线上学习为例，体验移动互联网的应用与开展。步骤一下载并安装版钉钉。步骤二设置钉钉账号的密码步骤三完善信息，进入钉钉步骤四参加所属班级步骤五参加视频会议开始线上学习步骤六结束视频会议后，查看会议记录当今时代，“云”已经从一种天气现象演变成了一个IT专业术语，我们经常听到“云计算”“云聊天”“云会议”“云毕业典礼”等新兴名词。作为新一代信息技术，云计算在IT产业各个方面都有用武之地，如云存储系统、大规模数据处理云、云杀毒、游戏云、企业云等。一、云计算是什么云计算〔cloudcomputing〕既是一种计算机创新技术，也是一种IT效劳模式。它将计算任务分布在互联网上大量计算机〔通常是一些大型效劳器集群〕构成的资源池中，并将资源池中的资源〔计算力、存储空间、带宽、软件等〕虚拟成一个个可任意组合、可大可小的资源集合，然后以效劳的形式提供给用户使用。利用云计算，企业无须再购置和部署各种软硬件，只要按需购置云计算效劳商提供的计算力、存储空间或应用软件即可，从而降低本钱，提高效率。这意味着计算力也可以作为一种商品进行流通，就像电、煤气和自来水一样，取用方便，按使用量付费且费用低廉。目前，国内外知名的云计算效劳商有阿里云、腾讯云、百度云、亚马逊AWS、微软Azure、谷歌Cloud等。二、云计算的特点(1)超大规模一般云计算都具有超大规模的计算机集群。例如，亚马逊AWS、微软Azure、阿里云、谷歌云、百度云等均拥有几十万台以上的效劳器。云计算通过整合这些数目庞大的计算机集群，赋予用户前所未有的计算和存储能力。(2)虚拟化云计算对于用户来说好似是一个虚拟的存在，没有具体的位置，看不到、摸不着，但在需要时，却可以在任何时间和地点，利用计算机或等终端设备，通过互联网按需获取其提供的各种效劳。(3)高可靠性云计算通过专业、先进的技术和管理手段，保障了效劳的高可靠性。云计算提供的计算力、存储空间等资源，比企业自己部署效劳器更平安、更稳定。(4)通用性云计算不针对特定的应用，同一片“云〞可以同时支撑不同的应用运行。(5)可伸缩性云计算的规模和计算能力可以根据应用需要弹性地伸缩。(6)按需服务云计算是一个庞大的资源池，用户可以按需购置并随时调整其提供的资源，并像自来水、电和煤气那样按使用量计费。(7)价格低作为云计算效劳商来说，云计算的公用性和通用性使资源的使用率大幅提升，从而降低了本钱，可以用较低的价格提供云计算效劳；作为使用云计算的企业来说，不必再负担高昂的软硬件购置和管理本钱，即可享受超值的云计算效劳。(8)自动化云计算不管是资源的部署、应用和效劳，还是软硬件的管理，都主要通过自动化的方式来执行和管理。三、云计算的效劳类型(1)根底设施即效劳〔IaaS〕IaaS主要是出售计算能力、存储和带宽等根底资源。IaaS不像传统的效劳器租赁商一样出租具体的效劳器实体，而是将所有效劳器的计算能力和存储能力整合成一个整体，然后划分为一个个虚拟的实例，每个实例代表着一定的计算能力和存储能力。购置云计算效劳的企业以这些实例作为计量单位付费，并可以根据应用需要随时调整租用量大小，以减少开支。(2)平台即效劳〔PaaS〕PaaS主要面向软件开发人员，提供了完整的云端开发环境，使软件开发者无须在本地安装开发工具，可以直接在云端开发软件，从而不但节省了开发者的本钱和时间，而且加快了产品的上线速度。(3)软件即效劳〔SaaS〕SaaS主要面向企业或个人用户，它将某些应用软件封装成效劳，让用户可以通过浏览器或移动App随时随地使用这些效劳。例如，Salesforce公司提供的在线客户关系管理系统CRM，微软公司提供的Office365办公套件都属于SaaS。四、云计算的应用场景企业云：是专门设计客户关系管理软件、人力资源管理软件、数据库软件等企业内部系统给商业公司使用的云系统。(1)云存储系统：通过整合网络中的多种存储设备来对外提供云存储效劳，并能管理数据的存储、备份、复制和存档。云存储系统适合于那些需要管理和存储海量数据的企业。(2)大规模数据处理云：通过将数据处理软件和效劳运行在云计算平台上，利用云计算的计算能力和存储能力对海量的数据进行大规模的处理，从而帮助企业快速进行数据分析，发现可能存在的商机和存在的问题，以做出更好、更快和更全面的决策。(3)云杀毒：当发现有嫌疑的数据时，杀毒软件可以将有嫌疑的数据上传至云中，并通过云中庞大的特征库和强大的处理能力来分析这个数据是否含有病毒。(4)开发测试云：云计算可以解决开发测试过程中的棘手问题。通过Web界面，可以预约、部署、管理和回收整个开发测试的环境；通过预先配置好〔包括操作系统，中间件和开发测试软件〕的虚拟镜像来快速地构建一个个异构的开发测试环境；通过快速备份、恢复等虚拟化技术来重现问题，并利用云的强大的计算能力来对应用进行压力测试。比较适合那些需要开发和测试多种应用的企业和机构。(5)游戏云：将游戏部署至云中。目前主要有两种应用模式，一种是基于Web游戏模式，如使用Java、Flash和Silverlight等技术开发网页游戏，这种解决方案比较适合休闲游戏；一种是为大容量和高画质的专业游戏设计的，整个游戏都将在云中运行，并将渲染完毕的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。(6)步骤一登录阿里云官网〔s://aliyun〕，翻开“云效劳器ECS〞界面步骤二了解阿里云提供的云效劳器产品类型，并在阿里云上定制ECS效劳。即可在购置的阿里云效劳器上进行网站部署或者重要资料存放等。如果企业要将网站部署在阿里云上，可单击“立即购买”按钮2021年5月23日，中国电科云公司总经理王鹏达应邀参加央视?对话?栏目时称，新冠疫情发生后，全国各界积极抗疫，其中云计算、大数据、人工智能等一系列先进科技发挥了不可替代的积极作用。在此次疫情防控中，中国电科通过大数据模型，向中央及地方政府提交了700多份密切接触者分析报告，200多份大数据预测报告，较为精准地预测了疫情数据，为党中央和地方各级政府科学有效决策奠定了坚实根底，让大数据等科技技术不仅发挥“事后追踪〞的作用，也发挥了其“事前预警〞的功能。一、大数据是什么大数据〔bigdata〕也称海量数据或巨量数据，是指数据量大到无法利用传统数据处理技术在合理的时间内获取、存储、管理和分析的数据集合。“大数据〞一词除用来描述信息时代产生的海量数据外，也被用来命名与之相关的技术、创新与应用。大数据具有海量的数据规模〔volume〕、快速的数据流转〔velocity〕、多样的数据类型〔variety〕和价值密度低〔value〕四大特征，简称4V。(1)海量的数据规模2004年，全球数据总量为30EB，2005年到达50EB，2021年到达7900EB。根据国际数据资讯〔IDC〕公司监测，全球数据量大约每两年翻一番，预计到2021年，全球将拥有35ZB的数据。〔数据存储单位之间的换算关系：1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB；1PB=1024TB；1EB=1024PB；1ZB=1024EB〕(2)快速的数据流转指数据产生、流转速度快，而且越新的数据价值越大。这就要求对数据的处理速度也要快，以便能够及时从数据中发现、提取有价值的信息。(3)多样的数据类型指数据量大但价值密度相对较低，挖掘数据中蕴藏的价值犹如沙里淘金。(4)数据价值密度低指数据的来源及类型多样。大数据的数据类型除传统的结构化数据外，还包括大量非结构化数据。二、大数据的关键技术大数据技术是指用非传统的方式对大量结构化和非结构化数据进行处理，以挖掘出数据中蕴含的价值的技术。根据大数据的处理流程，可以将其关键技术分为大数据采集、大数据预处理、大数据存储与管理、大数据分析与挖掘、大数据可视化展现等技术。对于网络上各种来源的数据，在被采集前都是零散的，没有任何意义。大数据采集就是将这些数据写入数据仓库，整合在一起，以便对数据进行综合分析。包括网络日志采集、网络文件采集〔提取网页中的图片、文本等〕、关系型数据库的接入等，常用的工具有Flume、Kakfa、Sqoop等。1.大数据采集由于大数据的来源和种类繁多，想要获得高质量的数据分析结果，必须在数据准备阶段提高数据的质量，即对大数据进行预处理。大数据预处理是指将杂乱无章的数据转化为相对单一且便于处理的结构〔数据抽取〕，或者去除没有价值甚至可能对分析造成干扰的数据〔数据清洗〕，从而为后期的数据分析奠定根底。2.大数据预处理大数据存储是指用存储器把采集到的数据存储起来，并建立相应的数据库，以便对数据进行管理和调用。目前，主要采用HDFS分布式文件系统〔hadoopdistributedfilesystem〕和非关系型分布式数据库〔NoSQL〕来存储和管理大数据。常用的NoSQL数据库包括HBase、Redis、Cassandra、MongoDB、Neo4j等。3.大数据存储与管理大数据分析与挖掘是指通过各种算法从大量的数据中找出潜在的有用信息，并研究数据的内在规律和相互间的关系。常用的大数据分析与挖掘技术包括Spark、MapReduce、Hive、Pig、Flink、Impala、Kylin、Tez、Akka、Storm、S4、Mahout、MLlib等。4.大数据分析与挖掘大数据可视化展现是指利用可视化手段对数据进行分析，并将分析结果用图表或文字等形式展现出来，从而使读者对数据的分布、开展趋势、相关性和统计信息等一目了然，如下图。目前，常用的大数据可视化工具有PowerBI、Echarts和Tableau等。5.大数据可视化展现三、大数据的应用场景大数据在电商行业的应用较为广泛，其典型的应用场景有：1.大数据在电商行业的应用①电商企业收集大量用户在电商网站或网络媒体上的注册信息、行为数据〔用户在网站和移动App中的浏览/点击/发帖等行为〕、交易数据、网络日志数据等；②对收集的数据进行分析和挖掘，得出不同用户的购置能力、行为特征、心理特征、兴趣爱好、家庭情况、喜欢的社交网络等数据；③根据分析结果做精准营销、精准推荐或提高用户的购物体验等。金融行业也是大数据应用的重点行业。目前，国内不少银行、保险公司都已建立大数据平台，并通过大数据来驱动业务运营。例如，银行通过收集并分析自身业务产生的数据、客户在社交媒体上的行为数据、客户在电商网站上的交易数据、客户的缴税信息等，可以了解不同客户的消费能力、信用额度和风险偏好，从而对客户实施精准营销、风险管控。2.大数据在金融行业的应用大数据在医疗行业的应用包括疾病预防、临床应用、远程医疗、医学研究、医院管理等。例如，利用大数据平台收集不同的病例、治疗方案和治疗效果，建立针对疾病特点的数据库。医生诊断病人时可以利用疾病数据库和相关工具分析病人的疾病特征、化验报告和检测报告，从而快速为病人确诊，并制定适合病人的治疗方案。3.大数据在医疗行业的应用大数据在教育行业的应用包括优化教学管理、学生管理、教学内容、教学手段、教学评价等。例如，基于网络的学习平台能记录学生的作业完成情况、课堂言行、师生互动等数据，如果将这些数据聚集起来，就可以分析出学生的学习特点和习惯，从而对不同学生的学习提出有针对性的建议。同时，这些数据也可以促使教师进行教学反思，从而优化教学。4.大数据在教育行业的应用在我国，政府部门掌握着全社会最多、最核心的数据。有效地利用这些数据，将使政务管理和效劳、抢险救灾等工作的效率进一步提高，各项公共资源得到更合理的配置。例如，大数据对地震、台风等“天灾〞救援已经开始发挥重要作用。利用大数据技术可以抓取气象局、地震局的气象历史数据、星云图变化历史数据，以及城建局、规划局的城市规划、房屋结构数据等，然后构建大气运动规律评估模型、气象变化关联性分析模型等，从而精准地预测气象变化，寻找最正确的救灾解决方案。5.大数据在政务管理中的应用步骤一下载安装并启动PowerBIDesktop，进入其登录界面如果用户已有PowerBI账户或者工作电子邮件地址，可单击“登录”按钮或“免费试用”按钮进行登录步骤二查看可获取数据的常用数据源类型，选择“Excel〞选项步骤三将数据加载到PowerBIDesktop中步骤四通过可视化报表的形式查看数据分析结果，并根据分析结果做精准营销、精准推荐或提高用户的购物体验等。物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业开展的第三次浪潮，它是新一代信息技术的重要组成局部，也是“信息化〞时代的重要开展阶段。物联网的出现，打破了人类的传统思维：之前人们将物理根底设施和IT根底设施截然分开，一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。而在物联网时代，将把它们整合在一起，成为统一的根底设施。物联网是一张与互联网相连并且连接世界万物的巨大网络，通过它，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，到达“智慧〞状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然的关系。一、物联网是什么物联网又称传感网，是利用射频识别〔RFID〕、传感器、全球定位系统〔GPS〕、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的定义包含两层意思：一是物联网的根底仍然是互联网，它是在互联网的根底上延伸和扩展的网络；二是其用户终端延伸和扩展到了任何物体之间，使任何物体之间都可以进行信息交换和通信。简而言之，物联网就是“物物相联的互联网〞，如下图。二、物联网的体系结构物联网作为一个网络系统，与其他网络一样，也有其特有的体系结构。它包括感知层、网络层和应用层3个层次，如下图。物联网的3层结构表达了物联网的根本特征，即全面感知、可靠传递和智能处理。(1)感知层物联网的感知层利用RFID、传感器、摄像头、全球定位系统等传感技术和设备，随时随地获取物体的属性信息并传输给网络层。物体属性包括静态和动态两种，其中，静态属性可以存储在电子标签中，使用阅读器读取；动态属性〔如温度、湿度、速度、位置等〕那么需要使用传感器、摄像头或全球定位系统〔GPS〕等实时探测。(2)网络层通过各种网络，将物体的信息实时、准确地传递给应用层。(3)网络层应用层有一个信息处理中心，用来处理从感知层得到的信息，以实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。三、物联网的应用场景物联网在智能家居中的应用包括设备控制、设施控制、防盗报警等，如下图。此外，还可以在设备之间或人和设备之间形成智能联动。1.智能家居物联网在智能医疗中的应用包括病人监控、远程医疗、医疗管理、医院物资管理等，如下图。2.智能医疗物联网在智能物流中的应用包括库存监控、物品识别、配送管理、运输管理、包装管理、装卸管理、平安追踪等。3.智能物流物联网在智能交通中的应用包括车辆定位与调度、交通状况感知、交通智能化管控、停车管理等，如下图。4.智能交通物联网在智能工业中的应用包括生产过程控制、供给链跟踪、生产环境监测、产品质量检测等。5.智能工业物联网在智能农业中的应用包括自动灌溉、自动施肥、自动喷药、异地监控、环境监测等，如下图。6.智能农业步骤一在上下载并安装摩拜单车App。翻开该App，进入登录/注册页面。步骤二注册并进入摩拜单车App主界面。步骤三使用摩拜单车App选车，预约骑车步骤四“扫码开锁〞，到达目的地后，将车锁手动锁上步骤五点击“微信支付〞进行支付，并查看本次行程信息2021年，海底捞引进了“欢乐送〞送餐机器人。与以往的送餐流程不同，效劳员不再需要“扛〞着大托盘来回于后厨与餐桌之间，而是由后厨在装盘完成后，直接将餐品放在机器人的托盘上，选择桌号后，机器人就将根据最优路线进行配送。这位基于人工智能技术的网红员工，不仅减少了人员间的接触，直接防止了交叉感染，并且大大提高了餐饮业的工作和效劳效率。除机器人外，人工智能技术在制造、金融、交通、安防、医疗、物流等行业也有典型应用。人工智能〔artificialintelligence，AI〕是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门学科，其目标是生产出能以人类智能相似的方式做出反响的智能机器。具体来说，人工智能就是让机器像人类一样具有感知能力、学习能力、思考能力、沟通能力、判断能力等，从而更好地为人类效劳。一、人工智能是什么近几年，在移动互联网、大数据、云计算、物联网、脑科学等新理论、新技术，以及经济社会开展强烈需求的共同驱动下，人工智能的开展进入新阶段，深深地融入我们的生活。比方智能机器人〔见左图〕、自动驾驶汽车〔见右图〕等，都与人工智能密切相关。二、人工智能的关键技术机器学习是指使计算机能像人类一样学习，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，从而不断改善自身性能，如下图。机器学习是使计算机具有智能的根本途径。机器学习主要依赖大量数据训练和高效的算法模型，其背后需要具有高性能计算能力的软硬件和大量数据作为支撑。1.机器学习机器学习在人工智能的其他技术领域也扮演着重要角色，包括计算机视觉、生物特征识别、自然语言处理、语音识别等。例如，在计算机视觉领域，它能在海量图像中通过不断训练来改进视觉模型，从而不断提高识别图像的准确率。计算机视觉是指使计算机具备像人类那样通过视觉系统提取、观察、理解和识别图像和视频的能力，如下图。计算机视觉相当于人工智能的大门，包括医疗成像分析、智能监控、自动驾驶、机器人、工业产品检测等，均需要利用计算机视觉系统提取并识别现场图像或视频信息。计算机视觉的识别准确率普遍可达90%以上，远远超过了人类。2.机器视觉生物特征识别是指根据人的生理或行为特征对人的身份进行识别、认证，如下图。从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两个阶段。3.生物特征识别注册阶段是指通过传感器〔如摄像头、麦克风等〕对人体的生物特征信息〔如人脸、指纹、声纹等〕进行采集并存储；识别阶段采用与注册阶段一样的采集方式对待识别人进行信息采集和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比照、分析，完成识别。生物特征识别涉及的内容十分广泛，包括指纹、掌纹、人脸、虹膜、指静脉、声音、步态等。其识别过程涉及计算机视觉、语音识别、机器学习等多项技术。目前，生物特征识别作为重要的智能化身份认证技术，在金融、安防、交通等领域得到广泛的应用。自然语言处理是指使计算机拥有理解、处理人类语言的能力，包括机器翻译、语义理解、问答系统等。其中：利用语义理解可以自动识别文章的核心议题，自动将文章按内容进行分类，自动纠正文本错误，自动提取评论中表达的观点，自动检测文本中蕴含的情绪特征等；利用问答系统可以让计算机用自然语言〔人类语言〕与人交流。4.自然语言处理自然语言处理技术目前被广泛应用于自动翻译〔如百度翻译〕、聊天机器人〔如京东的JIMI聊天机器人，如下图〕、新闻推荐〔如今日头条〕、简历筛选、垃圾邮件屏蔽、舆情监控、消费者分析、竞争对手分析等。语音识别是指将人类语音中的词汇内容转换为计算机可以“读〞的数据，即让机器能听懂“人话〞。目前，语音识别的应用包括语音拨号、语音导航、室内设备语音控制、语音搜索、语音购物、语音聊天机器人等。5.语音识别利用机器人技术可以将计算机视觉、语音识别、自动规划等感知和认知技术整合至极小却高性能的传感器、致动器及其他设计巧妙的硬件中，制造出能在各种环境中灵活处理不同任务的机器人。6.机器人技术(1)工业机器人工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或其他形式的机器装置，如下图。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序自动运行。工业机器人可以降低劳动力本钱、提高生产效率，已在制造行业得到广泛应用。(2)服务机器人效劳机器人的定位就是效劳，如下图。从效劳机器人的功能特点上来看，它与工业机器人的一个本质区别在于，工业机器人的工作环境都是的，而效劳机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的，因此制造难度更大。三、人工智能的应用场景人工智能在智能制造方面的应用主要表现在以下两个方面：智能装备，包括自动识别设备、人机交互系统、工业机器人及数控机床等具体设备；智能工厂，包括智能设计、智能生产、智能管理及集成优化等具体内容。1.智能制造人工智能在金融领域的应用主要包括以下几个方面：2.智能金融依托大数据和人工智能技术对金融用户进行画像，提升获客效率。（1）智能获取客户通过人脸识别、声纹识别等生物识别手段，对用户身份进行验证。（2）用户身份验证通过大数据、计算力、算法的结合，搭建反欺诈、信用风险等模型，多维度控制金融机构的信用风险和操作风险，避免资产损失。（3）金融风险控制基于自然语言处理能力和语音识别技术，建立聊天机器人客服和语音客服系统，降低服务成本，提升用户服务体验。（4）智能客服智能交通是指借助现代科技手段和设备，将各核心交通元素连通，实现信息互通与共享，以及各交通元素的彼此协调、优化配置和高效使用。此外，还可以通过不停车收费系统〔ETC〕，实现对通过ETC入口的车辆进行身份及信息的自动采集、处理，并自动收费和放行，从而提高通行能力、简化收费管理。3.智能交通智能安防技术是一种利用人工智能对视频画面进行采集、存储和分析，从中识别平安隐患并对其进行处理的技术。智能安防与传统安防的最大区别在于，传统安防对人的依赖性比较强，非常消耗人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断。4.智能安防国内智能安防分析技术主要有两类：一类是采用画面分割等方法对视频画面中的目标进行提取和检测，然后利用一定的规那么来判断不同的事件并产生相应的报警联动，其应用包括区域入侵检测、打架检测、人员聚集检测、交通事件检测等；一类是利用计算机视觉识别技术，对特定的物体进行建模，并通过大量样本进行训练，从而到达对视频画面中的特定物体进行识别，如车辆识别、人脸识别等。人工智能在医疗方面的应用包括辅助诊疗、疾病预测、医疗影像分析和识别、药物开发、手术机器人等。其中，在疾病预测方面，人工智能借助大数据技术可以进行疫情监测，及时预测并防止疫情的进一步扩散；在医疗影像方面，可以利用计算机视觉等技术对医疗影像进行分析和识别，为患者的诊断和治疗提供评估方法和精准诊疗决策。5.智能医疗(1)手术机器人应用案例世界上最具有代表性的手术机器人是达·芬奇手术系统，如下图。分为手术台和远程监控终端两局部。其中，手术台是一个有三个机械手臂的机器人，它负责对病人进行手术。由于每个机械手臂的灵活性都远远超过人类，而且还带有可以进入人体内的摄像机，因此不仅手术的创口非常小，还能够实施一些人类很难完成的手术。(2)医疗影像识别案例以色列贝斯医学中心与哈佛医学院合作研发的人工智能系统，对乳腺癌病理图片中癌细胞的识别准确率到达92%；美国企业Enlitic开发的人工智能系统对癌症的检出率超越了4位顶级的放射科医生。物流企业除利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等优化和改善运输、仓储、配送、装卸等物流业根本活动外，也在尝试使用计算机视觉及智能机器人等技术实现货物自动化搬运和拣选等复杂活动，使货物搬运速度、拣选精度得到大幅度提升。例如，京东商城构建的以无人仓、无人机和无人车为三大支柱的智慧物流体系。6.智能物流京东无人仓〔如下图〕里主要用到了3种机器人——搬运机器人、小型穿梭车及分拣机器人。据了解，京东无人仓的存储效率是传统仓库存储效率的10倍以上。其中，分拣机器人的拣选速度可以到达3600次/小时，是传统人工拣选的5倍。除无人仓外，京东还尝试使用无人机〔见左图〕和无人车〔见右图〕送货。京东无人车在行驶过程中，车顶的激光感应系统会自动检测前方的行人、车辆等，遇到障碍物还会自动避障。步骤一显示Cortana选择“显示Cortana图标”选项，显示“搜索”按钮；选择“显示搜索框”选项，显示搜索框步骤二启用Cortana单击“查看所有提示”，可以看到Cortana为用户提供的所有提示步骤三开启Cortana的语音指令唤醒功能步骤四语音唤醒Cortana并发布指令2021年称得上“VR/AR元年〞，这一年，无论是巨头和资本涌入，还是创业公司的纷纷入局，都迅速将VR和AR产业推到了移动互联网产业的聚光灯下。例如，VR游戏可以赋予游戏玩家更身临其境的带入感，使得游戏从平面真正走向立体；在网络视频通信领域，使用AR技术可以在通话者的面部实时叠加帽子、眼镜等虚拟物体，在很大程度上提高了视频对话的趣味性等。不可否认，虽然VR和AR技术还不成熟，但它们正在逐渐改变我们的生活。可以预见，随着技术的成熟并给予开发者更多时间，日后的VR和AR应用必将产生更多新创意，而且更具实用价值。一、虚拟现实虚拟现实〔virtualreality，VR〕是指利用计算机技术模拟出一个逼真的三维空间虚拟世界，使用户完全沉浸其中，并能与其进行自然交互，就像在真实世界中一样。例如，VR游戏可以让用户完全沉浸在游戏中，犹如身临其境，如下图。1.虚拟现实系统的特点（1）沉浸性：指虚拟环境的逼真程度。理想的虚拟环境应该使用户真假难辨，使用户获得与真实环境相同的视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官体验。（2）交互性：指用户与虚拟环境之间可以进行沟通和交流，并得到与真实环境一样的响应，即用户在真实世界中的任何动作，均可以在虚拟环境中完整地体现。（3）自主性：指虚拟环境中的物体按操作者的要求进行自主运动的程度。2.虚拟现实系统的设备虚拟现实系统的设备包括建模设备、显示设备和交互设备。其中，建模设备主要有3D扫描仪；显示设备有普通显示器+3D眼镜、3D投影仪、头戴式3D显示器〔又称VR头盔、VR头显、VR眼镜，如下图〕等；交互设备有3D控制设备〔如3D鼠标、键盘、手柄等〕、数据手套〔见左图〕、位置追踪设备、动作捕捉设备、力觉反响设备、触觉反响设备〔见右图〕、数据衣、操纵杆等。3.虚拟现实系统的分类（1）主题桌面式虚拟现实系统〔desktopVR〕桌面式虚拟现实系统将计算机显示器〔需使用3D眼镜〕或投影仪投影作为用户观察虚拟现实世界的窗口，用户可以通过3D控制设备和虚拟现实世界进行交互。优点是容易实现；缺点是参与者容易受到外界的影响，缺少完全的沉浸。（2）沉浸式虚拟现实系统〔immersiveVR〕沉浸式虚拟现实系统通常利用头戴式3D显示器或其他设备，把用户的视觉、听觉等感觉封闭起来，提供一个完全虚拟的空间，并利用位置追踪器、数据手套、操纵杆等使用户产生一种身临其境和沉浸在虚拟空间的感觉。（3）分布式虚拟现实系统〔distributedVR〕是基于网络的虚拟现实系统，即在沉浸式虚拟现实系统的根底上，将位于不同物理位置的多个虚拟环境通过网络相连，并共享信息。分布式虚拟现实系统主要应用于远程虚拟会议、虚拟医学会诊、军事模拟演习等领域。4.虚拟现实系统的应用目前，虚拟现实系统主要应用于仿真演示、仿真实验、模拟训练、模拟演练、仿真设计、可视化管理、艺术与娱乐等方向，如教学仿真演示与实验〔如下图〕。军事模拟训练与演习〔见左图〕、消防模拟训练与演练、飞机和汽车等驾驶模拟训练〔见右图〕航天模拟训练、外科手术模拟训练、建筑仿真设计与演示、产品仿真设计与演示〔如下图〕、交通路况与环境仿真演示、VR影视与游戏、科学研究和工程管理可视化等。例如，在汽车专业教学领域，利用虚拟现实技术，不仅可以用三维方式直观地向学生展示发动机的复杂结构、工作原理及工作时各个零件的运行状态，而且可以让学生在虚拟环境中进行拆装和维修发动机等实验，从而使教学和实验效果事半功倍。目前，许多学校都建立了虚拟仿真实验室。二、增强现实增强现实〔augmentedreality，AR〕是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种技术。与VR不同的是，AR是在现实的环境中叠加虚拟内容，实现了虚实结合。此外，AR在用户端无须头戴式3D显示器和3D鼠标、数据手套等交互设备，只需要一个智能、平板电脑或AR眼镜〔利用AR眼镜可同时看到现实环境和虚拟内容〕即可。AR的虚拟内容可以是简单的数字或文字信息，也可以是三维图像等，用户可以对虚拟内容进行移动、旋转、缩放等操作。如图为一本AR儿童书的应用效果，用户只需翻开摄像功能〔一些AR应用需要利用App实现〕，然后将摄像头对准图书中的卡通动物，即可在屏幕上呈现卡通动物的三维影像，用户可以直接用手与该影像互动，或者利用触摸屏移动、旋转、缩放影像。目前，AR主要应用于零售、教育、医疗、娱乐和游戏、广告、军事等领域。例如，在零售领域，可以利用AR进行试装〔见以下图〕、试妆，让消费者得到更好的购物体验；在教育和培训领域，可以利用AR生动地演示相关知识和应用；在医疗领域做微创手术时，可以利用AR实时观察手术部位，相当于增强了外科医生的视力。步骤一下载并安装京东App，切换到用户页面步骤二进入账户设置页面，翻开功能实验室页面步骤三尝试“AR试试〞功能一提到区块链，许多人第一反响就是比特币。实际上，比特币不等于区块链，它只是区块链技术的一种应用。除比特币外，区块链在征信和权属管理、资源共享、贸易管理和物联网等诸多领域均有应用。一、区块链是什么区块链是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规那么，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，实现和管理事务处理的模式。区块链是分布式数据存储、传输、加密等计算机技术在互联网时代组合创新的应用模式，具有分布式对等、数据块链式、不可伪造和防篡改、透明可信、高可靠性等特征。目前，区块链技术和产业开展已经显示出以分布式账本为主要特征的区块链、以可编程资产为主要特征的区块链和以可编程合约为主要特征的区块链三个阶段的开展趋势，并且形成了公有链、联盟链和专有链3种类型。这3种类型是根据应用场景和设计体系的不同进行划分的。指任意区块链服务客户均可使用，任意节点均可接入，所有接入节点均可参与共识和读写数据的一类区块链。公有链指仅由一组具有利益相关的特定区块链服务客户使用，仅有授权节点可接入，接入节点可按规则参与共识和读写数据的一类区块链。联盟链指仅由单个区块链服务客户使用，仅有授权的该客户节点可接入，接入节点可按规则参与共识和读写数据的一类区块链部署模型。专有链二、区块链的根本原理区块链包括以下三个根本概念。如果把区块链作为一个状态机，那么每次交易就是试图改变一次状态，而每次共识生成的区块，就是参与者对于区块中交易导致状态改变的结果进行确认。（1）交易（transaction）对账本的一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条转账记录。（2）区块（block）录一段时间内发生的所有交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识。（3）链（chain）由区块按照发生顺序串联而成，是整个账本状态变化的日志记录。下面以比特币网络为例，介绍区块链技术的工作原理。首先，比特币客户端发起一项交易，广播到比特币网络中并等待确认。网络中的节点会将一些收到的等待确认的交易记录打包在一起（此外，还要包括前一个区块头部的哈希值等信息），组成一个候选区块。然后，试图找到一个nonce串（随机串）放到区块中，使得候选区块的哈希结果满足一定条件（比如小于某个值）。这个nonce串的查找需要一定的时间去进行计算尝试。一旦节点算出来满足条件的nonce串，这个区块在格式上就被认为是“合法”了，就可以尝试在网络中将它广播