新一代信息技术与人工智能 课件 第6章 闪亮的新一代信息技术

第六章

闪亮的新一代信息技术本章导读本章聚焦引领未来的核心信息技术群。开篇详述虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术：VR通过多感官交互（视、听、触等）构建沉浸式虚拟环境，强调自然交互（手势、体感），广泛应用于教育、医疗康复；AR则致力于将虚拟信息精准叠加到真实场景，其核心在于实时跟踪注册（基于传感器、视觉标记或深度相机）与多样化显示技术（头戴式、手持式、投影），在工业、医疗、教育等领域潜力巨大。物联网（IoT）构建了万物互联的智能网络，通过传感器与通信技术连接物理与数字世界，驱动智能汽车、无人机巡检、智慧物流、医疗穿戴等应用落地。本章导读本章后半部分深入介绍数据驱动与信任构建技术：云计算提供按需、弹性的计算与存储资源（如存储云、医疗云、金融云、教育云），实现服务模式的革新。大数据技术处理海量、多样、高速的信息资产，其价值在于提升决策力与洞察力，用户画像等应用精准刻画群体特征，赋能电商推荐与智慧城市管理。区块链凭借分布式账本、加密算法与共识机制，建立不可篡改的信任基础，其“块-链”结构保障数据安全透明，在金融（如数字人民币跨境支付）与供应链（如咖啡溯源）中实现高效可信的价值传递。拓展阅读的敦煌数字化修复与区块链咖啡案例，生动展现了这些技术跨界融合的巨大潜力。学习目标1.掌握虚拟现实（VR）、增强现实（AR）的区别及关键技术。2.理解物联网、云计算、大数据的核心概念。3.了解区块链的去中心化、不可篡改特性及典型应用。目录01虚拟现实04云计算03物联网02增强现实05大数据06区块链虚拟现实01虚拟现实虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是一种让用户在虚拟世界能够体验到接近真实感受的计算机仿真技术，其生成的视、听、触、嗅、味觉等一体化的虚拟环境可以为用户提供高沉浸式体验。1965年，伊万•萨瑟兰（IvanSutherland）在发表的TheUltimateDisplay论文中提出了一种全新的图形显示技术。该技术提出能否不透过屏幕，而是使观察者直接沉浸在计算机生成的虚拟世界之中，犹如人们生活在真实世界中一样。虚拟现实虚拟现实是一种让用户在虚拟世界能够体验到接近真实感受的计算机仿真技术，其生成的视、听、触、嗅、味觉等一体化的虚拟环境可以为用户提供高沉浸式体验。1965年，伊万•萨瑟兰（IvanSutherland）在发表的TheUltimateDisplay论文中提出了一种全新的图形显示技术。该技术提出能否不透过屏幕，而是使观察者直接沉浸在计算机生成的虚拟世界之中，犹如人们生活在真实世界中一样。伊凡·苏泽兰虚拟现实1975年，迈隆·克鲁格（MyronKrueger）设计了VIDEOPLACE系统,可以产生一个虚拟图形环境。1985年，麦克格雷维（MichaelMcGreevy）领导完成的VIEW系统。伊凡·苏泽兰MyronKrueger（左一）

VIEW虚拟现实系统虚拟现实--VR的特性伊凡·苏泽兰多感知性(Multi-Sensory)视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。交互性（Interactivity）利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样。沉浸性（Immersion）利用三维立体图像，给人一种身临其境的感觉。

构想性（Imagination）使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识。10虚拟现实--VR的分类沉浸式VR系统ImmersiveVR桌面式VR系统DesktopVRVR分类分布式VR系统DistributedVR增强式VR系统AugmentedVR11虚拟现实--系统组成伊凡·苏泽兰使用者输入设备专业图形处理计算机输出设备应用软件系统数据库增强现实02增强现实增强现实（AugmentedReality，简称AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界合成到现实世界并进行互动。SWOT1992年，波音公司的TomCaudell和DayidMizell在帮助工人组装飞机电缆时，创造了增强现实一词。2000年，BruceThomas开发了第一款室外AR游戏——ARQuake，它将AR带到了室外的真实场景。2012年，谷歌眼镜的亮相掀起了新一轮的AR热潮。1997年，RonaldAzuma撰写了第一份关于增强现实的报告，提出了后来被广泛接受的AR定义。VR与AR的区别VR看到的场景和人物全是虚拟的，是把人的意识带入虚拟的世界。AR看到的场景和人物一部分是真实，一部分是虚拟，是把虚拟的信息带入到现实世界中。增强现实--基本结构获取信息获取真实场景的信息，如外界环境的视频、图像等。对信息进行比对分析对真实场景和相机位置信息进行比对分析。如用户头部方位、视线方向等位置姿态，相机的位置和坐标等信息。生成虚拟景物生成要增加的虚拟景物，如虚拟的物体或者虚拟的信息等。显示虚拟信息在真实环境中显示出来增强现实--基本结构物联网03物联网物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化和远程管理控制物联网--应用场景物联网已经广泛应用于智能交通、智慧医疗、智能家居、环保监测、智能安防、智能物流、智能电网、智慧农业、智能工业等领域，对国民经济与社会发展起到了重要的推动作用物联网--应用场景智能汽车物联网--应用场景智能家居物联网--应用场景智慧医疗云计算04云计算云计算把许多计算资源集合起来，通过软件实现自动化管理，只要很少的人工参与，就能快速、安全地提供云计算服务与数据存储，让每一个使用互联网的人都可以使用网络上的庞大计算资源与数据中心。云计算计算能力作为一种商品，可以在互联网上流通，就像水、电、煤气一样，可以方便地取用，且价格较为低廉。云计算--应用可以部署公共安全管理、容灾备份、城市管理、应急管理、智能交通、社会保障等应用，通过集约化建设、管理和运行，可以实现信息资源整合和政务资源共享，推动政务管理创新，加快向服务型政府转型政务云可以有效整合幼儿教育、中小学教育、高等教育以及继续教育等优质教育资源，逐步实现教育信息共享、教育资源共享及教育资源深度挖掘等目标教育云能够让企业以低廉的成本建立财务、供应链、客户关系等管理应用系统，大大降低企业信息化门槛，迅速提升企业信息化水平，增强企业市场竞争力中小企业云可以推动医院与医院、医院与社区、医院与急救中心、医院与家庭之间的服务共享，并形成一套全新的医疗健康服务系统，从而有效地提高医疗保健的质量医疗云大数据05大数据数据的概念数据——“未来的石油”记录可识别的、抽象的符号客观事物的性质状态相互关系数据数据则是构成信息的基本单位，离散的数据没有任何实用价值信息由数据的有序排列组合而成，传达给读者某个概念方法等大数据数据的概念大量化快速化多样化价值密度低大数据大量化根据IDC作出的估测，数据一直都在以每年50%的速度增长，也就是说每两年就增长一倍（大数据摩尔定律）人类在最近两年产生的数据量相当于之前产生的全部数据量TERABYTE10的12次方一块1TB硬盘200,000照片或mp3歌曲PETABYTE10的15次方两个数据中心机柜16个Blackblazepod存储单元EXABYTE10的18次方2,000个机柜占据一个街区的4层数据中心ZETTABYTE10的21次方1000个数据中心纽约曼哈顿的1/5区域YOTTABYTE10的24次方一百万个数据中心特拉华州和罗德岛州大数据快速化从数据的生成到消耗，时间窗口非常小，可用于生成决策的时间非常少1秒定律：这一点也是和传统的数据挖掘技术有着本质的不同一分钟时间可以新浪可以发送2万条微博苹果可以下载4.7万次应用淘宝可以卖出6万件商品百度可以产生90万次搜索人人网可以发生30万次访问大数据多样化科学研究企业应用Web1.0数据Web2.0数据基因组LHC加速器地球与空间探测Email、文档、文件应用日志交易记录文本图像视频查询日志/点击流Twitter/Blog/SNSWiki大数据多样化消费者大数据大数据价值低密度大数据新质生产力：新质生产力是2023年9月习近平总书记在黑龙江考察调研期间首次提到的新的词汇传统生产力以第一次和第二次科技革命和产业革命为基础，以机械化、电气化、化石能源、黑色化（或者说灰色化，即资源消耗多、环境污染比较严重）、不可持续为主要特征新质生产力以第三次和第四次科技革命和产业革命为基础，以信息化、网络化、数字化、智能化、自动化、绿色化、高效化为主要特征新质生产力——当代先进生产力技术革命性突破生产要素创新性配置产业深度转型升级催生基本内涵劳动者、劳动资料、劳动对象及其优化组合的质变核心标志全要素生产率提升大数据新质生产力经济学角度新质生产力代表一种生产力的跃迁。它是科技创新在其中发挥主导作用的生产力，高效能、高质量，区别于依靠大量资源投入、高度消耗资源能源的生产力发展方式，是摆脱了传统增长路径、符合高质量发展要求的生产力，是数字时代更具融合性、更体现新内涵的生产力信息技术发展的角度新质生产力是指大量运用大数据、人工智能、互联网、云计算等新技术与高素质劳动者、现代金融等要素紧密结合而催生的新产业、新技术、新产品和新业态大数据新质生产力是指以现代科技为核心的生产力，大数据则是这种生产力的关键组成部分大数据是新质生产力的重要组成部分随着互联网、物联网、人工智能等技术的发展，数据已经成为现代社会最重要的资源之一。大数据技术可以帮助人们更好地处理、分析和利用这些数据，从而为企业、政府和社会创造更大的价值。因此，大数据是新质生产力的关键组成部分，它能够推动社会经济的快速发展大数据技术的应用可以推动新质生产力的发展。例如，通过大数据分析，企业可以更好地了解市场需求和消费者行为，从而优化产品设计和营销策略，提高生产效率和竞争力。同时，大数据技术也可以帮助企业预测市场趋势和风险，从而提前做出战略布局和决策大数据是新质生产力的推动力大数据技术的应用可以激发企业、政府和社会的创新活力。通过数据分析，人们可以发现一些隐藏在数据中的规律和趋势，从而产生新的思想和创意。这些思想和创意可以转化为新的产品、服务和商业模式，推动新质生产力的发展和创新大数据是新质生产力的创新源泉区块链06区块链核心概念：一个共享的、不可篡改的数字账本链（Chain）010203交易（Transaction）记录一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条记录由一个个区块按照发生顺序串联而成，是整个状态变化的日志记录区块（Block）区块链特点去中心化区块链技术基于P2P去中心化网络，区块链网络上的节点都是平等的，没有中心服务器，故区块链是去中心化的去信任区块链中的数据都是公开透明的，交易数据通过加密技术进行验证和记录，无须第三方信任机构的参与，故有去信任的特点集体维护区块链由全网节点共同参与维护，某一节点上数据的更新需要其他节点进行计算和验证，不会受少数节点控制可靠的数据库区块链中的每一个节点上的数据都是全网数据，单个节点的退出或瘫痪不会影响整个系统匿名性在区块链上用一串唯一的数字代表一个身份，使用数字签名进行身份认证，具有匿名的特点，可以保护个人的隐私0304050201区块链虚拟数字货币，也被称为加密货币，是一种在互联网上以电子形式存在的货币单位。虚拟数字货币是基于密码学、区块链等技术的一种全新的、数字化的货币形态。它没有实体形态，仅存在于网络中，并通过密码学方法进行保护和验证安全性无国界性匿名性去中心化安全性无国界性匿名性区块链数字人民币（DCEP：Di