《信息技术基础》课件 第8章 新一代信息技术

信息技术基础通识课，适于所有专业学生学习目录directory任务1：认识新一代信息技术任务2：了解物联网技术及应用任务3：了解云计算技术及应用任务4：了解大数据技术及应用任务5：了解人工智能技术及应用任务1：认识新一代信息技术新一代信息技术定义01新一代信息技术旨在概括当前和未来最具影响力和发展潜力的信息技术。新一代信息技术定义区块链、人工智能、量子信息、移动通信、物联网是新一代信息技术的代表。代表技术技术背景与代表中国的“十三五”规划和“十四五”规划将新一代信息技术列为战略性新兴产业。中国政策支持政策旨在推动新一代信息技术与实体经济的深度融合。推动深度融合政府政策支持新一代信息技术特点02新一代信息技术的高速率特点使得实时高清视频传输等应用成为可能。实时高清视频传输新一代信息技术提供了更高的数据传输速率，使得实时高清视频传输等应用成为可能。数据传输速率高高速率新一代信息技术降低了数据传输的延迟时间，提高了应用的响应速度和用户体验。数据传输延迟低新一代信息技术的低延迟特点提高了应用的响应速度和用户体验。提高应用响应速度低延迟新一代信息技术的大连接特点为物联网等应用提供了基础。为物联网应用提供基础新一代信息技术支持更多的设备连接和互联互通，为物联网等应用提供了基础。支持更多设备连接大连接新一代信息技术通过人工智能等技术实现了设备的自主决策和智能化管理。设备自主决策01新一代信息技术的智能化特点通过人工智能等技术实现了设备的自主决策和智能化管理。智能化管理02智能化任务2：了解物联网技术及应用物联网概述01通过RFID、红外感应器等信息传感设备，将物体与网络连接。信息传感设备连接物联网是“物物相连的互联网”，通过Internet连接信息传感设备与应用系统。物物相连的互联网实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。智能化功能实现物联网定义信息接收器每个物品需有相应信息的接收器。数据传输通路物品必须有数据传输通路。存储与计算能力物品需具备一定的存储功能和计算能力。操作系统或固件物品应有操作系统或固件。物联网构成条件物品需有专门的应用程序。应用程序物品应有数据发送器。数据发送器物品需遵循物联网的通信协议。通信协议物品在世界网络中有可被唯一识别的编号。唯一编号物联网构成条件物联网的核心和基础是互联网，是其延伸和扩展。互联网基础上延伸物联网网络连接延伸到几乎所有物品之间。网络连接扩展物品通过信息传感设备与互联网连接，进行复杂的信息交换和通信。信息交换与通信物联网与互联网关系利用RFID、传感器等技术实现随时随地的信息获取和采集。全面感知通过无线网络与互联网，实时准确地传递物体信息给用户。可靠传递利用云计算等技术对数据进行分析处理，实施智能化控制。智能处理物联网三大特征物联网层次结构02利用RFID、传感器等技术获取物体信息。智能识别与信息采集实现对物理世界的自动控制。自动控制功能通过通信模块将物理实体连接到网络层。数据传输通路010203感知层01信息传递与路由实现信息的传递、路由和控制。02依托多种网络包括公众电信网、互联网及专用通信网络。03实时准确传递信息将物体信息实时准确地传递给用户。网络层应用基础设施（中间件）提供信息处理、计算等基础服务设施。物联网应用实现在众多领域中实现物联网应用。资源调用接口提供资源调用接口，支持应用开发。应用层物联网应用领域03工业互联网通过平台实现设备、生产线、工厂的智能决策和动态优化。智能化生产通过实时检测产品运行，提供远程维护、故障预测等服务，推动企业服务化。基于互联网获取用户需求，实现低成本、大规模的个性化定制。形成众包众创、协同设计等新模式，降低新产品开发成本，缩短上市周期。网络化协同个性化定制服务化转型工业互联网实施智慧农业工程，利用遥感、物联网提高农业精准化水平。数字农业01通过物联网技术监测农业环境，实现农产品溯源和设备诊断。环境监测02利用物联网技术推动农产品电商，提高农产品的市场流通效率。农产品电商03农业应用物联网技术实现物流全过程透明可视化，提高物流效率。透明可视化利用物联网技术实现产品的可追溯管理，确保物流安全。可追溯管理现代综合性物流系统具有自动化、智能化、网络化等特点。自动化智能物流物流应用通过传感器、控制器实时监控建筑内空调、照明等子系统运行。设备监控利用环境监测传感器实时传输建筑室内环境参数，改善环境质量。环境监测通过智能能耗计量仪表分项采集、统计和分析，支持建筑节能改造。节能管理物联网技术实现家居设备的智能控制，提供集中或远程控制功能。智能家居布防各类传感器，保障家庭安全，自动发出报警信号。安防管理建筑应用任务3：了解云计算技术及其应用云计算概述01云计算通过互联网提供快速、安全的计算服务与数据存储。互联网中心的服务模式01云计算的提出引发了互联网技术和信息技术服务的新模式变革。变革互联网技术模式02云计算定义按需提供计算资源云计算能按需提供包括网络、服务器、存储、应用和服务在内的计算资源。资源池化与动态分配通过虚拟化技术，云计算将ICT资源集中形成共享资源池，并动态按需分配。支持多种终端接入用户可使用个人计算机、平板、智能手机等终端通过网络获取ICT资源服务。云计算核心概念云计算基本特征02用户可按需购买云计算资源，无需系统管理员干预。自助式服务根据用户需求自动分配应用程序、数据存储、基础设施等资源。自动分配资源按需服务用户可利用各种终端设备通过互联网访问云计算服务。随时随地使用支持个人计算机、笔记本计算机、智能手机等多种终端设备。支持多种终端泛在接入可度量的服务云平台监控用户使用量，根据资源使用情况计费。计费服务服务规模可快速扩展或收缩，适应业务负载动态变化。资源规模可扩展云平台根据业务负载自动调整资源分配，无需人工干预。自动适应负载弹性服务01共享资源池资源以共享资源池方式统一管理，能分享给不同用户。02统一管理资源通过虚拟化技术将计算、存储、网络等资源集中管理，形成资源池。资源池化云计算服务模式03IaaS通过服务器虚拟化技术提供计算资源。服务器虚拟化技术IaaS通过网络虚拟化技术提供存储资源。网络虚拟化技术IaaS利用存储虚拟化技术提供网络资源。存储虚拟化技术IaaS采用效用计费法，按使用量计费。效用计费法01020304基础设施即服务PaaS提供应用程序的开发与运行环境。应用程序开发环境PaaS为软件提供云组件，支持应用程序。云组件支持PaaS为开发人员提供框架，创建自定义应用。框架提供PaaS服务通常包含服务级别协议。服务级别协议平台即服务在线软件服务SaaS通过互联网提供应用软件服务。按需订购客户按需订购应用软件服务并支付费用。厂商提供服务厂商统一部署应用软件在云端，提供服务。互联网获取服务客户通过互联网获得厂商提供的软件服务。软件即服务云计算部署模型04用户使用公有云服务时，通常根据流量或服务时长进行计费。按流量或服务时长计费公有云由云服务提供商建设与运营，为用户提供各种IT资源，支持大量用户并发请求。对公众开放的云服务公有云私有云是组织机构建设或托管的，专门为某一个机构服务，可自行管理或委托第三方管理。私有云的管理可以由机构自己负责，也可以选择第三方进行管理。专供特定机构使用的云平台可由第三方管理私有云社区云是为一个特定范围的群体共享一套基础设施的服务，具有区域性或行业性。特定群体共享基础设施社区云既不是单位内部服务，也不是完全公开的服务，而是介于私有云和公有云之间的服务。介于私有与公有之间社区云多种云计算模式的混合体混合云是公有云和私有云等两种或两种以上云计算模式的混合体，既独立运行又相互结合。0102优势互补部署混合云时，可以将非核心应用程序运行在公有云上，核心程序运行在私有云上，实现优势互补。混合云云计算典型应用05利用云平台虚拟化、高可靠性、高通用性、高可扩展性及快速、按需、弹性服务等特征。政务云平台特点政务云提供基础设施、支撑软件、应用系统、信息资源、运行保障和信息安全等综合服务。政务云的综合服务政务云银行与ICT服务商成立的互联网金融公司，提供包括IaaS、PaaS、SaaS的全方位云计算服务。金融云的全方位服务建设银行、工商银行、兴业银行等成立科技公司，阿里成立的蚂蚁金服、京东成立的京东金融都提供金融云服务。金融云服务提供商金融云能源云电力、石油、化工等传统能源企业推出自己的云服务，如国家电网发布“国网新能源云”，中国石油发布“勘探开发梦想云”。云计算技术的成熟和网络业务的升级驱动电信云的发展。电信云的发展驱动中国电信股份有限公司云计算分公司成立，中国移动、中国联通都推出了各自的云服务。电信云服务提供商电信云任务4：了解大数据技术及其应用大数据的定义0101数据采集与处理大数据技术用于处理海量、多样化的数据集合。02技术、架构、工具包括一系列技术、架构、工具和方法的总称。03价值提取与决策支持从数据中提取价值、形成洞察、支持决策。大数据技术定义医疗健康大数据的核心挑战02速度快数据产生、流动和处理的速度非常快。真实性问题数据质量参差不齐，存在噪声、不一致性和不确定性。体量巨大数据量从TB级到PB级甚至EB级、ZB级。数据多样数据来源和格式包括结构化、半结构化和非结构化数据。价值密度低数据本身价值密度低，需要复杂分析挖掘高价值信息。大数据技术核心挑战（5V）大数据技术的优势03大数据技术通过分布式处理，将数据集分割成小块，分发到成百上千台服务器节点上并行处理，极大提高处理速度和效率。分布式处理：基石采用分布式文件系统（如HDFS）或分布式数据库/数据仓库。海量存储能力大数据技术的优势高扩展性系统可以通过简单地增加服务器节点来线性扩展存储容量和计算能力，满足不断增长的数据需求。0102高容错性分布式架构设计使得系统在部分节点或硬件发生故障时，任务可以自动转移到其他节点完成。大数据技术的优势能够有效处理结构化、半结构化和非结构化数据，突破了传统关系型数据库的限制。处理多种数据格式能够对流式数据进行实时或准实时的处理和分析。实时/近实时处理大数据技术的优势集成了机器学习、深度学习、统计分析、图计算等高级分析框架，用于从数据中挖掘深层次模式、预测趋势和进行复杂决策。高级分析与挖掘能力大数据技术生态系统庞大且开源软件占据主导地位，技术选型灵活，可以根据不同场景需求组合使用不同工具。灵活性与开放性大数据技术的优势大数据技术的典型应用04分析用户行为、购买历史、社交数据，实现个性化推荐和精准广告投放。精准营销与推荐系统分析社交媒体、新闻、搜索数据，预测市场趋势和消费者偏好。市场趋势分析与预测构建360度客户视图，进行客户细分，理解客户需求和价值。客户画像与分群基于历史销售数据和市场因素预测未来需求，优化库存和供应链。销售预测与优化01020304商业智能与客户洞察实时分析交易流水、用户行为，识别异常模式和潜在欺诈。风险管理与欺诈检测利用更多维度的数据进行更精准的信用评估。信用评分监测复杂的资金流动网络，识别可疑洗钱活动。反洗钱分析海量市场数据进行高频交易决策。算法交易金融服务分析基因组数据、电子病历、可穿戴设备数据，预测疾病风险和进行早期干预。疾病预测与预防基于患者基因、生活习惯等数据制定个性化治疗方案和用药建议。个性化医疗加速药物筛选过程，分析临床试验数据。药物研发利用AI分析医学影像辅助诊断。医疗影像分析医疗健康分析交通摄像头、传感器、GPS数据优化交通信号灯、预测拥堵、规划路线。智能交通管理处理来自各种传感器的空气质量、水质、气象等数据。分析能源消耗数据优化电力分配，预测设备故障。分析监控视频、社交媒体、传感器数据进行犯罪预测和应急响应。公共安全智能电网环境监测智慧城市与物联网任务5：了解人工智能技术及其应用人工智能概述01人工智能是模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。AI的定义01新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。AI的驱动力量02人工智能定义涉及计算机科学、信息论、控制论、自动化等多个学科。是自然科学和社会科学的融合。AI的学科交叉性AI的自然科学与社会科学融合人工智能学科交叉人工智能关键技术02机器学习是研究计算机模拟人类学习行为的交叉学科。机器学习定义根据学习模式、方法和算法的不同，机器学习存在不同的分类方法。机器学习分类基于数据的机器学习是现代智能技术中的重要方法之一。机器学习应用机器学习知识图谱是结构化的语义知识库，由节点和边组成的图数据结构。知识图谱定义01基本组成单位是“实体-关系-实体”三元组，以及实体及其相关“属性-值”对。知识图谱组成02在搜索引擎、可视化展示和精准营销方面有优势，但存在数据噪声问题。知识图谱应用03知识图谱研究人与计算机之间用自然语言进行有效通信的理论和方法。自然语言处理定义包括机器翻译、机器阅读理解和问答系统等。自然语言处理领域涉及机器学习、知识图谱等多项技术。自然语言处理技术自然语言处理研究人和计算机之间的信息交换。人机交互定义包括语音交互、情感交互、体感交互及脑机交互等。人机交互技术传统交互设备包括键盘、鼠标、操纵杆等输入设备和显示器等输出设备。人机交互设备人机交互01计算机视觉定义使用计算机模仿人类视觉系统的技术。02计算机视觉应用自动驾驶、机器人、智能医疗等领域需要计算机视觉技术。03计算机视觉分类可分为计算成像学、图像理解、三维视觉等五大类。计算机视觉生物特征识别定义通过个体生理特征或行为特征进行身份识别认证的技术。生物特征识别流程通常分为注册和识别两个阶