新一代技术导论 2

ArtificialIntelligence新一代信息技术协同创新第7单元新一代信息技术导论（人工智能+AIGC应用+技术融合）（微课版）（第2版）7.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践7.1.1云计算的含义云计算可以将庞大的计算处理任务自动拆分成多个较小的子任务，然后把这些子任务分配给由多台网络服务器所组成的系统进行处理，并将处理结果返回给用户。具体而言，云计算是一种基于互联网的计算方式，它将计算资源（包括服务器、存储、软件等）通过互联网以服务的形式提供给用户，用户无须像传统方式那样自行购置、搭建和维护大量的硬件设施，而是通过网络按需使用云计算服务提供商所提供的资源，就像使用水、电等公共资源一样方便、快捷。7.1.2云计算的服务模式用户在使用云计算提供的服务时，可以根据自身情况选择不同的模式，其中较为常见的模式有基础设施即服务、平台即服务和软件即服务。1．基础设施即服务基础设施即服务是把基础设施作为一种服务的云计算服务模式，这里的基础设施主要包括服务器、存储和网络等。简单来说，IaaS就是服务商建立一个由多台服务器组成且能力强大的计算中心，将这些服务器作为一个资源池，用户只要付费，就能通过网络使用资源池中的一部分资源，然后在此基础上部署和运行各种软件，以执行各种运算。使用结束后，这部分资源会被回收到资源池中，由其他用户继续使用，如图所示。7.1.2云计算的服务模式2．平台即服务平台即服务是把服务器平台作为一种服务的云计算服务模式。相较于IaaS，PaaS提供的是一个更高层次的且更为抽象的开发平台，它能提供一个包括软件开发、测试、部署和托管所需的基础设施和工具的开发平台，使得开发人员无须关心底层的基础设施和操作系统，而是只专注于应用程序的开发和部署，如图所示。7.1.2云计算的服务模式3．软件即服务软件即服务是通过互联网提供应用程序，用户可以通过网络访问和使用这些应用程序的云计算服务模式。在SaaS模式下，应用程序由云服务提供商托管，并在云端服务器上运行；用户可以通过各种终端设备上的Web浏览器或专门的客户端应用程序来访问这些应用程序，并通过支付订阅费用或按需付费的方式使用云端提供的软件服务，如图所示。7.1.3云计算的部署模式云计算的部署模式是指某种特定的云环境类型，主要通过所有权、规模和访问方式进行区分。公共云是由第三方云服务提供商建立和维护的云基础设施，用于向公众或各类组织提供数据存储、应用程序运行和资源管理等服务。公共云01社区云是基于云计算架构，在一个特定的社区或行业内部共享和使用的云服务平台。社区云02私有云是由单个组织专门建立和维护的云基础设施，用于该组织内部的数据存储、应用程序运行和资源管理等。私有云03混合云是结合了私有云和公共云的特点和功能，同时在组织内部和外部部署和管理多个云环境的云计算部署模式。混合云047.1.4云计算的关键技术分布式计算是一种将计算任务分解成多个子任务，并通过多个计算节点协同工作来完成任务的技术。该技术允许多个计算节点同时执行不同的子任务，以实现更快的计算速度和更强大的算力。

分布式计算虚拟化技术是实现云计算的关键技术之一，是一种将物理资源进行抽象和隔离的技术，它可以通过软件层面的虚拟化管理器将物理资源划分为多个独立、相互隔离的虚拟资源，使得多个操作系统和应用程序能够共享同一套物理资源，从而有效提高资源的利用率和灵活性。

虚拟化技术分布式存储可将数据划分为多个部分，并将每个部分存储在不同的物理节点上，当一个节点发生故障或不可用时，系统仍然可以访问其他节点上的数据，从而保证数据的可靠性和可用性。

分布式存储020103

云计算的关键技术7.1.5AI+云计算的应用人工智能的先进算法能够有效降低云计算数据中心的故障率，以及智能处理云计算的一些常见问题和任务，如智能运维、资源调度与优化等。二者结合起来——AI+云计算的部分应用场景如下。01自动驾驶模型训练02智能供应链管理03智能电网运维7.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践7.2.1物联网的含义1999年，美国麻省理工学院的凯文·阿什顿首次提出物联网的概念。早期的物联网主要是指依托于射频识别技术的物流网络。2005年11月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，其中引用了“物联网”的概念，并扩展了物联网的定义和范围。具体而言，物联网是指把人或各种物品通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，以进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，或者提供相应服务的技术。7.2.2物联网的层次结构物联网层次结构感知层感知层是物联网层次结构中的基础层次，其主要作用是完成信息采集工作并上传采集到的数据，具体就是感知层通过一维/二维条码、射频识别、传感器、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备自动采集与物品相关的信息，并将其传送到上层。网络层网络层用于搭建物联网的网络平台，它通过各种接入设备连接和融合各种移动通信网、互联网及其他网络，将物品的信息实时、准确地传递出去。平台层平台层接收来自网络层的海量、异构数据，并对其进行管理、处理和分析，然后将其转化为有价值的信息和服务，以支撑上层应用。应用层应用层是物联网层次结构的终端层次，主要表现为各种具体的网络应用，是物联网发展的目的。7.2.3物联网的关键技术1．射频识别技术射频识别技术是一种利用无线电波进行非接触式识别的关键技术，它能够通过读写器与附着在物体上的电子标签（见图）进行通信，从而自动、快速地获取物体的身份信息。3．M2M系统M2M系统是一种侧重于设备间通过通信网络自主进行数据交换和远程管理的技术范式。它强调在极少的人工干预下，实现终端设备与后台系统之间的直接连接、状态上报与指令执行。2．传感网传感网是由大量集成了传感器、处理器和无线通信模块的微型节点，通过自组织方式构成的协同感知网络。7.2.4AI+物联网的应用人工智能与物联网的应用，即AI+物联网的应用是“感知”与“认知”的深度融合，物联网为人工智能提供了源源不断的、真实世界的训练数据和应用场景；而人工智能则让物联网的数据产生了终极价值，实现从“连接”到“智能”的质变。这种结合正在驱动各行各业发生变革，构建一个能感知、会思考、可进化、善行动的智能物理世界。二者结合起来的部分应用场景如下。智能家居工业互联网与预测性维护智慧医疗智慧城市综合管理7.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践7.3.1大数据的含义2011年5月，麦肯锡咨询公司发布了关于“大数据”的报告，其中正式定义了大数据的概念：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合。大数据具有以下特性。数据量大01产生速度快02数据类型多03价值密度低047.3.2大数据的基本处理流程大数据处理的数据源多种多样，在不同的场合通常也会使用不同的处理方法。但总的来看，大数据的基本处理流程可以归纳为以下6个环节，如图所示。7.3.3AI+大数据的应用个性化推荐与精准营销金融风控与欺诈检测能源勘探气候科学监测12347.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践7.4.1移动互联网与6G的含义1．移动互联网的含义移动互联网是移动通信网络与互联网的融合，是一种通过移动终端采用移动无线通信方式获取业务和服务的技术。移动互联网具有以下特点。便携性定位性交互性03隐私性0201042．6G的含义“G”为“Generation”（一代）的首字母缩写，“6G”即“第六代”，在移动通信技术领域，6G是指第六代移动通信标准，也被称为第六代移动通信技术，旨在实现“万物智联、数字孪生”的愿景，其传输能力预计比5G提升100倍，网络延迟或降至微秒级。7.4.2移动互联网与6G的关键技术1．移动互联网的关键技术页面展示技术移动通信技术架构技术开发平台7.4.2移动互联网与6G的关键技术2．6G的关键技术太赫兹通信技术01通感一体化技术0302智能超表面技术7.4.3AI+移动互联网与6G的应用移动互联网和6G为人工智能提供了广泛的网络连接、海量的数据，以及具有低延迟的算力分发通道，而人工智能则赋予网络自我优化、情境感知与智能服务的能力，从而实现从“连接万物”到“万物智联”的跨越。它们结合起来的部分应用场景如下。智能健康管理智能教育智能出行7.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践7.5.1边缘计算的含义边缘计算也称为边缘处理，是一种分布式计算架构，其核心思想是将计算、存储和网络服务从远端的中心化云数据中心下沉到靠近数据源的本地节点。边缘计算具有以下特性。

数据隐私性更强03系统稳定性更强04实时性强、响应迅速01减轻网络带宽压力027.5.2边缘计算的逻辑架构1．架构体系端（终端层）边（边缘层）云（云端数据中心）2．“云-边-端”协同7.5.3边缘计算的关键技术边缘智能技术边缘服务迁移技术边缘节点放置技术边缘任务卸载技术7.5.4AI+边缘计算的应用人工智能与边缘计算的结合，代表了智能从“集中式云端”向“分布式现场”的关键演进，形成了云-边-端协同的下一代智能范式。边缘计算将计算、存储和分析能力下沉到网络边缘，靠近数据产生源头；而人工智能则为边缘节点赋予了“理解”与“决策”的智慧，二者共同解决了云计算模式在实时性、带宽、隐私和可靠性方面的核心瓶颈。二者结合起来的部分应用场景如下。工业视觉质检与预测性维护智慧零售与线下体验优化自动驾驶的实时决策AR/MR与互动游戏7.1云计算7.2物联网大数据7.3移动互联网与6G7.47.5边缘计算7.6综合实践实践1

拆解共享单车物联网架构1．实践目标在智慧城市的背景下，共享单车作为物联网技术的典型应用，通过“感知—网络—平台—应用”4层架构实现了海量设备的连接与调度。本次实践将通过实地观察、用户访谈和资料查询等方式，系统拆解共享单车的物联网架构，重点分析其在感知层、网络层、平台层和应用层的技术实现方式，并识别当前架构存在的痛点。通过本次实践，读者可以深化对物联网层次结构、关键技术及数据流转的理解，并培养系统思维和解决实际问题的能力。2．实践内容（1）感知层拆解。（2）网络层拆解。（3）平台层拆解。（4）应用层拆解。实践2畅想“6G”时代的新兴应用场景1．实践目标旨在实现“万物智联、数字孪生”愿景的6G，凭借其太赫兹通信、智能超表面、通感一体化等核心技术，能够创新出许多目前尚未出现的应用场景。本次实践需要读者畅想通过6G的核心技术创造出的新兴应用场景，以培养读者基于技术趋势的前瞻性创新思维，以及锻炼读者将抽象技术特性转化为具体服务场景的产品定义能力。2．实践内容（1）场景1。

。使用的关键技术：

。理由：

。（2）场景2。