大学计算机与人工智能 课件全套 薛丽丽 第1-7章 计算机与信息技术基础 -大数据技术

计算机与信息技术基础大学计算机与人工智能1.1计算思维计算思维包含广义计算思维和狭义计算思维：广义计算思维：广义计算思维是将复杂问题分解、抽象本质、设计步骤，形成可复用的系统化解决方法。例如：你要整理杂乱的衣柜。先分解任务（按季节、类型分类），再抽象关键（只保留常穿的），最后设计步骤（清空→分类→收纳）。这不涉及编程，但用了计算思维解决问题。狭义计算思维：用建模和编程把现实问题变成计算机能执行的精确步骤。例如：你想让电脑自动给学生成绩排序。你建模（用数组存成绩）、设计算法（比如冒泡排序）、写代码实现，最终得到一个能运行的程序——这就是面向计算机的精确转化。

计算思维的本质：抽象和自动化

计算思维通过抽象找出事物关键特征，忽略细节，建立简化模型，并考虑实际运行情况，确保能在计算机上执行，实现自动化处理问题。例如将不同蔬菜归类或简化七桥问题，便于编程解决。1.1计算思维1.2计算系统计算系统概述：

计算系统是指由硬件、软件、数据及网络资源协同构成的动态实体，旨在执行计算任务、处理信息并与环境交互。它不仅包含物理设备，还涉及程序、协议、人员（如用户或管理员）以及管理的数据，共同实现信息处理、存储和传输功能。计算机是计算系统最基础的典型代表。1.2计算系统计算系统发展史：

计算系统的发展经历了从简单到复杂，从功能单一到功能多样化，从单计算机系统到多计算机系统等的多类系统的集成融合过程。例如，典型的单计算机系统包括个人计算机（PC）、智能手机、平板电脑和单个服务器等。典型的多计算机系统包括服务器集群、云计算系统、高性能计算系统和网格等。1.2计算系统单计算机系统概述：20世纪80年代个人计算机实现量产，Intel80x86CPU与微软MS-DOS操作系统共同构成微型计算机硬软件事实标准，形成早期主流单计算机系统平台。该系统以单台设备实现个人多用途计算，涵盖台式机、笔记本、平板及智能手机等智能终端。多计算机系统发展：

多计算机系统的诞生源于工程、军事等领域对计算性能的需求（如1小时内完成7天天气预报），单机系统无法满足。该系统从同构并行系统演进至异构系统，再发展为网格计算及云计算，为并行与分布式计算提供关键平台支撑。1.2计算系统并行计算：

并行计算（ParallelComputing）是通过多个计算单元同时工作来提升效率。在一台设备中，多核处理器可分工协作，比如一边播放视频一边识别画面；也可将大量数据（如图片）分给不同核心用相同方法处理（数据并行），或让各核心执行不同任务（任务并行）。它就像多位厨师同时备菜、炒菜、摆盘，共同加快完成一桌宴席，显著缩短复杂或大数据任务的处理时间。1.2计算系统分布式计算：

分布式计算（DistributedComputing）是多台电脑联网协作，分存数据、分担任务，合力处理海量信息，如分析用户行为或训练AI模型。1.2计算系统

计算模型的演变经历了一个较为长期的过程。从早期的图灵机理论模型，到冯·诺依曼单计算机实现模型，再到量子计算体系；从多机并行计算体系到网络分布式计算体系。每一次计算模型的演化都有其深刻的技术背景和巨大的应用需求。应用需求是推动计算模型不断演化的主要动力。

1.3计算模型1.3.1图灵机模型

1936年英国数学家艾伦·图灵（AlanTuring）提出抽象计算模型​​图灵机​​，通过虚拟机器模拟人工数学运算，奠定可计算性理论基础，可模拟任何现代计算机过程，为算法研究及人工智能发展提供核心理论框架。1.3.1图灵机模型

图灵机的意义：（1）提出通用计算概念：一台机器通过换程序就能做各种计算任务。（2）统一程序与数据：计算不再依赖固定硬件，而是靠可变的指令实现。（3）界定可计算边界：明确了哪些问题能用算法解决，哪些不能。1.3.2冯·诺依曼体系1946年，以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼为代表的研究人员提出了计算机制造的三个基本原则，为现代计算机的基本结构奠定了基础。目前为止，绝大多数计算机仍采用冯·诺依曼体系结构。1.3.2冯·诺依曼体系主要思想：（1）采用二进制表示计算机的数据和指令。（2）将程序和数据存放在存储器中，并自动执行。（3）计算机有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本组成部分。半个多世纪以来，计算机制造技术发生了巨大变化，但冯·诺依曼体系结构仍然沿用至今，人们把冯·诺依曼称为“计算机鼻祖”。冯·诺依曼提出的计算机体系结构，奠定了现代计算机的结构理念。1.3.3量子计算量子计算机概念诞生与发展1982年费曼提出量子计算机构想，指出其模拟量子现象可提升效率；1985年杜斯创立量子图灵机模型；1993年姚期智团队证明量子图灵机与线路等价性，奠定理论基础。量子计算机量子计算机是遵循量子力学原理运行的物理装置，用于高速处理量子信息及执行量子算法。其核心优势在于：信息处理量越大，相比传统计算机越能显著提升运算速度与精准性。1.3.3量子计算机量子计算机发展里程碑2007年D-wave研制16量子位计算机后，量子计算加速发展；2017年IBM推出首个商业通用系统IBMQ，推动药物研发；同年中科院团队光量子计算机突破早期经典计算能力，超导量子比特操纵达10位。英特尔、谷歌等科技企业同步布局该领域。1.4计算机系统组成计算机系统构成与功能：

计算机系统由硬件（主机与外设）和软件（系统软件与应用软件）构成，二者如同计算机的"躯体"与"灵魂"协同工作。硬件包括中央处理器、存储器及输入输出设备；软件是运行于硬件之上的程序和文档。裸机通过加载软件形成完整计算机系统，两者功能互补不可分割。1.4计算机系统组成计算机技术发展概述

计算机在短短的80多年里经过了电子管、晶体管、集成电路（IntegratedCircuit，IC）和超大规模集成电路（Very

LargeScaleIntegrationCircuit，VLSI）四个发展阶段，单台计算机的体积越来越小，功能越来越强，价格越来越低，应用越来越广泛，目前正朝着多核化、多媒体化、微型化、智能化和网络化等方向发展。1.4.1计算机的硬件系统1.中央处理器：

运算器和控制器合起来叫中央处理器（ControlProcessingUnit，CPU），是整个计算机的核心，计算机的运算处理功能主要由它完成，同时它控制计算机的其它零部件，从而使得计算机的各个部件协调工作。1.4.1计算机的硬件系统

Intel(英特尔)酷睿（Core）系列：英特尔中高端处理器产品。酷睿Ultra系列：英特尔的高端处理器家族。该系列包括酷睿Ultra9、酷睿Ultra7和酷睿Ultra5等处理器。AMD（锐龙）Ryzen（锐龙）：常见的桌面级CPU。RyzenPro（锐龙Pro）：加强安全商业级。RyzenThreadripper（锐龙线程撕裂者）：发烧级。1.4.1计算机的硬件系统2.存储器：

存储器是具有记忆和暂存功能的部件，是计算机存储信息的仓库，是用于保存程序、数据及运算结果的记忆设备。存储器分为内存储器（简称内存或主存储器）和外存储器（简称外存或辅助存储器）。执行程序时，由控制器将程序从存储器中逐条取出，执行指令。1.4.1计算机的硬件系统内存储器：

内存主要用来存放当前计算机运行时所需要的程序和数据，CPU处理数据时可以直接访问内存数据。根据作用的不同内存又可以分为随机存储器和只读存储器。随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）计算机运行时，系统程序、应用程序以及用户数据都临时存放在RAM中，关机或者断电时，其中的信息将随之消失。只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）

只能从中读取信息，而不能写入信息。当断电或者关机时，其中的信息仍能保留。1.4.1计算机的硬件系统外存储器：CPU不能直接访问。包括硬盘、光盘、移动存储（一般指U盘和移动硬盘）等。特点是存储容量大，相对于内存而言，读/写速度慢且价格较便宜。硬盘。分为机械硬盘和固态硬盘，在断电的情况下硬盘中的信息也不会丢失。1.4.1计算机的硬件系统外存储器：移动存储器。移动存储器是目前被广泛使用的外存，包含体积较大的移动硬盘和体积较小的U盘。1.4.1计算机的硬件系统3.总线和主板：总线是系统部件之间传送信息的通道，是计算机中各种信号连接的总称，一般分为数据总线、地址总线和控制总线三种。数据总线，主要用来传送各类数据信息。地址总线，主要用来传送CPU发出来的地址信息。控制总线，主要用来传送各类控制信号。

主板又称母版，是计算机中的主体硬件。计算机主机内的各个部件都是通过一定方式连接到主板上，主板结构如图所示。1.4.1计算机的硬件系统4.输入输出设备：

输入设备是计算机接受外来信息的设备，用户用它来输入程序、数据和命令。在传送过程中，它先把各种信息转化为计算机所能识别的电信号，然后传入计算机。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。不同的输入设备性能差别很大，输入设备与主机通过一个称为“接口电路”的部件相连，实现信息交换。

输出设备与输入设备相反，是用来显示CPU处理结果的部件。通常使用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

1.4.2计算机的软件系统

软件是指计算机系统中使用的各种程序，而软件系统是指控制整个计算机硬件系统工作的程序集合。软件系统的主要作用是使得计算机性能得到充分的发挥，人们通过软件系统可以实现不同的功能。

计算机的软件系统可以分为系统软件和应用软件两大类。1.系统软件

系统软件负责管理计算机系统中的各个独立的硬件，使得它们可以协调工作，一般分为操作系统、语言处理程序、程序设计语言以及服务性程序等。

（1）操作系统

操作系统（OpemtingSystem，OS）是计算机系统的重要组成部分，是整个计算机系统的控制中心。操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，是用户和计算机之间的接口，是系统软件的核心，其他软件必须在操作系统的支待下才能运行。它是对硬件系统的首次扩充，用于统一管理计算机资源，合理组织计算机的工作流程，协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。

1.4.2计算机的软件系统1.4.2计算机的软件系统操作系统的分类：​​用户数量​​：单用户（DOS）或多用户（Linux/WindowsServer）​任务处理​​：单任务（早期DOS）或多任务（现代Windows/macOS）​​响应时间​​：批处理（IBMOS/360）、分时（Unix）或实时（硬实时-VxWorks，软实时-QNX）；​应用场景​​：桌面（Windows/Ubuntu）、服务器（CentOS）、移动（Android/iOS）及嵌入式（FreeRTOS）；​系统架构​​：集中式（单机）或分布式（GoogleBorg）；​开源程度​​：开源（Linux）或闭源（Windows）；内核类型​​：单内核（Unix）、微内核（QNX）或混合内核（macOS）；​​网络功能​​：网络（Linux服务器）与非网络（早期DOS）。1.4.2计算机的软件系统常见操作系统：​​Windows（微软开发）凭借用户友好的图形界面和广泛软件兼容性，成为全球最普及的桌面系统MacOS（苹果专有）以优雅设计、稳定性和无缝生态见长Linux开源系统（如Ubuntu、CentOS）以高度定制性及安全性主导服务器领域移动端中，Android（谷歌）凭借开放性占据全球70%以上份额iOS（苹果）以流畅体验和严格安全机制领跑高端市场鸿蒙（华为）则通过分布式架构实现手机/智能设备全场景协同。1.4.2计算机的软件系统（2）语言处理程序

计算机只能直接识别和执行机器语言，因此要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序。（3）程序设计语言

程序设计语言通常分三类，即机器语言、汇编语言和高级语言。（4）服务性程序

是一些辅助性程序，它提供其他运行软件所需的服务，例如用于程序的装入、链接、编辑和调试用的装入程序、链接程序、编辑程序及调试程序等。1.4.2计算机的软件系统2.应用软件

应用软件是用户利用计算机硬件和系统软件，为解决各种实际应用问题而编写的程序，分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机来解决某类问题而设计的程序的集合，可供多用户使用，如Word、Excel等。用户程序是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的用户软件。1.5信息的数字化计算机的基本功能是对数字、文字、声音、图形、图像和视频等信息数据进行加工处理。信息数据可以分为两大类：数值型数据，如：+815、-3.1415、5678等，有“量”的概念；非数值型数据，如：字母、图片和符号等。无论是数值型数据还是非数值型数据，在计算机中都需要事先进行二进制编码，才能进行存储、传送和加工等处理。因此，学习大学计算机基础课程，首先必须掌握计算机的数制及其处理方法。1.5.1数制与数值转换--数制的概念数制：用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法进位计数制的三个要素：数位：数码在一个数中所处的位置（例如：十进制数123，百位数1是第3位）基数：在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数，

如：二进制的基数是2，每个数位上所能使用的数码为0和1两个数码。位权：处在不同位置上的数字所代表的值是确定的，这个固定位置的值称

作位权。如二进制第二位位权为21，第三位22

。比如十进制数111：

第一个1在百位上，它的位权是10²=100

第二个1在十位上，它的位权是10¹=10

第三个1在个位上，它的位权是10⁰=11.十进制（Decimal）：有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9逢十进一2.二进制（Binary）两个数码：0，1逢二进一在程序设计中，为了区分不同进制数，通常在数字后用一个英文字母为后缀以示区别：十进制数：数字后加D或不加，如10D或10二进制数：数字后加B，如10010B八进制数：数字后加O，如123O十六进制数：数字后加H，如2A5EH1.5.1数制与数值转换--数制的概念十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108171000121111.5.1数制与数值转换--数制的概念1.5.1数制与数值转换--二进制与十进制的转换1.二进制（任意进制）转换成十进制

任意进制转换成十进制只需按权展开后相加即可。例如：将11010111.11B转换成十进制数(11010111.11)2=1×27+1×26+0×25+1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=(215.75)10

将327O转换为十进制(327)8=3×8²+2×81+7×80=(215)10

将327H转换为十进制

(327)16=3×162+2×161+7×160=(807)101.5.1数制与数值转换--二进制与十进制的转换2.十进制转换成二进制（任意进制）十进制转换成任意进制时，整数部分的转换与小数部分的转换不同。（1）整数部分：除2（8，16）取余法（2）小数部分：乘2（8，16）取整法例如：将十进制(179.48)10转换为二进制数：10110011.011110101.5.2数据单位与编码1.数据单位常用单位：位、字节、字位(bit)：计算机中存储数据的最小单位，指二进制数中的一个位数字节（Byte,B）：计算机中存储数据的基本单元，8个比特为一个字节换算关系：1Byte=8bit1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024×1024B1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB1PB=1024TB1EB=1024PB1ZB=1024EB字由若干的字节组成，不同档次的计算机有不同的字长。1.5.2数据单位与编码2.字符编码字符编码就是规定用二进制数来表示字母、数字以及专用符号：（1）ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准代码）目前国际上使用最广泛的字符编码。

规则：每个字符用7个二进制数表示，可表示128种字符27＝128，

最高位是校验位，用0填充。这是标准ASCII码字符集。新版本把7位改成8位码，可以表示256个字符。1.5.2数据单位与编码ASCII码：

数字/字符十六进制十进制‘0’～‘9’30H～39H48-57‘A’～‘Z’41H～5AH65-90‘a’～‘z’61H～7AH97-122ASCII码编码值大小比较：数字<大写字母<小写字母如数字8，字母A，a的ASCII码大小比较结果为：8<A<a

1.5.2数据单位与编码1.5.2数据单位与编码（2）汉字编码1980年中国颁布的一部法律条文《中华人民共和国标准信息交换编码》所规定的这种编码被称作汉字国标码，​​代号为GB2312-80​​，收录​​7445个​​字符（​​6763汉字+682图形​​）。其中汉字按使用频率分级：​​

一级汉字3755个​​（拼音排序，覆盖率99%），​​

二级汉字3008个​​（部首排序，合计覆盖率达99.99%）。

1.5.2数据单位与编码（2）汉字编码GB2312汉字存储基于区位码，每个汉字由区码和位码组成，共占两个字节。国标码：区位码的行号和列号分别+32，再转换为十六进制（或，区位码先转为十六进制，再分别加+20H）例如：汉字“珀”区位码：7174国标码行号：71+32=103十六进制：67H国标码列号：74+32=106十六进制：6AH国标码：676AH1.5.2数据单位与编码（2）汉字编码由于GB2312与ASCII码（如"GJ"的存储码71,74）重叠，导致无法区分单汉字或双西文字符。为解决冲突，GB2312规定：存储时​​将每字节最高位（第8位）设为1​​作为汉字标识（西文字符保持0）。转换规则：区位码+2020H=国标码国标码+8080H=机内码区位码+A0A0H=机内码比如汉字“珀”，区位码：7174国标码：676AH机内码：676AH+8080H=E7EAH二进制：1110011111101010与双西文字符"GJ"（二进制0100011101001010）明确区分。上述机制形成了汉字在计算机内部存储的唯一二进制编码——​​汉字内码​​。1.5.2数据单位与编码（2）汉字编码

GBK汉字内码扩展规范是对GB2312-80的扩展，共收录汉字21003个、符号883个，并提供1894个造字码位，简、繁体字融于一库。

Big5是在中国的台湾、香港与澳门地区使用的繁体中文字符集。Big5是1984年中国台湾五大厂商宏碁、神通、佳佳、零壹以及大众一同制定的一种繁体中文编码方案，因其来源被称为五大码，英文写作Big5，也被称为大五码。

1.5.2数据单位与编码汉字处理涉及四类编码：​​外码​​（输入码）将用户输入转化为机器可读形式（如拼音"han"输入"汉"），含数字、字形或字音编码；​​内码​​为内部存储标识，固定双字节，外码在此阶段被转换处理；​​输出码​​（字形码）通过点阵数字化生成字形二进制（如16×16点阵占32字节），驱动显示或打印；​​交换码​​即国标GB2312-80规范，统一编码标准（7445字符集）确保跨系统数据交换兼容性。四者协作实现汉字从输入到输出的全流程：外码→内码→输出码，交换码贯穿信息传输全周期。1.5.2数据单位与编码（3）多语种混合编码为解决ASCII无法覆盖各国语言的问题（全球约6800种语言），不同国家和地区制定了双字节ANSI编码标准（如中文GB2312、繁体Big5、日文JIS），但​​各ANSI标准互不兼容​​，导致跨语言文本混存时乱码（例如中文在英文浏览器显示异常）。Unicode应运而生，为所有语言字符提供​​唯一二进制编码​​：UCS-2用2字节（支持6.5万字符，满足基础需求），UCS-4扩展至4字节（理论支持21亿字符）。然而Unicode存储效率低——UCS-4存储英文时前三字节均为0，造成资源浪费。

1.5.2数据单位与编码（4）多语种混合压缩编码

UTF-8是一种针对Unicode码进行压缩的可变长度字符编码。它可以根据不同的符号自动选择编码的长短，其目的是提高Unicode的编码效率。UTF-8可以用来表示Unicode标准中的任何字符，而且其编码中的第一字节仍与ASCII相兼容，使得原来处理ASCII字符的软件无须或只需进行少部分修改后，便可继续使用。因此，它逐渐成为电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中优先采用的编码。

1.5.2数据单位与编码

3.字形编码文字编码（如ASCII、Unicode）仅处理字符存储，无法直接显示。需通过​​字形编码​​为字符生成点阵/矢量字库（如宋体、楷体），控制最终视觉形态。例如汉字"中"在不同字体中的差异即字形编码实现。字符编码决定"存什么"，字形编码决定"如何显"。1.5.2数据单位与编码（1）中文字符显示的点阵编码为了将中英文字符显示在显示器上，就必须为每个字符设计一套点阵字库（或称点阵图形）。不同的字体对应不同的点阵图形。如宋体的“汉”和楷体的“汉”，其点阵图形是不同的。每个汉字可以用一个矩形的黑白点阵来描述。在一个汉字的黑白点阵中，通常用0代白色（不显示），1代表黑色（显示）。根据汉字的显示精度不同，汉字的点阵矩阵有12×12、14×14、16×16、24×24、48×48等多种。1.5.2数据单位与编码（1）中文字符显示的点阵编码例如，一个16×16点阵的“中”字，如图所示。在图中，黑色小方块用1表示，白色小方块用0表示。按照这一标准编码，16×16点阵的“中国”字的每行二进制位代码序列共16位；将每行的二进制序列转换为两个十六进制数，就可以得到一个32字节的“中”字的字模信息。（2）中文字符显示的矢量编码传统点阵字库因需存储多字体（宋体/楷体等）、多尺寸的像素化字形，导致存储空间巨大。​​矢量字库​​通过数学曲线描述汉字解决了这一问题：存储每个笔画的起始/终止坐标、弧度半径及导数等矢量参数（而非像素点）。显示时，渲染引擎依据这些参数实时计算生成字形。该技术​​突破性优势​​在于：①​​无限缩放无损​​（任意放大后轮廓仍光滑）；②​​大幅压缩存储​​（1个矢量方程替代千百个点阵字节）；③​​自动适配分辨率​​（笔画粗细均匀无锯齿）。典型应用如TrueType字体，可高效实现跨平台精美文字输出。1.5.2数据单位与编码1.5.2数据单位与编码（2）中文字符显示的矢量编码在Windows操作系统中，既使用了点阵字库，也使用了矢量字库。在FONTS目录下，扩展名为FON的文件存储是点阵字库，扩展名为TTF的文件存储的则是矢量字库。主流的矢量字库有3种：Type1、TrueType和OpenType。1.5.2数据单位与编码4.语音和图像编码语音和图像如果需要在计算机内部进行处理，就必须进行数字化。即将语音和图像转换成二进制序列数据。1.5.2数据单位与编码（1）语音编码语音编码将模拟语音信号转换为数字信号，以降低传输码率。分为三类：1.​​波形编码​​：直接对语音波形采样量化（如PCM），追求高保真但码率高（CD音质需1411kb/s）。衍生方案ADPCM利用差分压缩（如16位→4位），在保真度损失较小的情况下显著降低存储需求。2.​​参数编码​​：提取语音特征参数（如频率域）进行编码（如LPC线性预测编码），实现超低码率传输（如AMR标准仅4.75kb/s），但牺牲部分自然度，侧重可懂度。3.​​混合编码​​：融合波形与参数编码优势（如CELP），在保障基本可懂度的前提下提升自然度，通过权衡比特率、质量与时延等参数优化移动通信语音质量。1.5.2数据单位与编码（1）图像编码图像编码（压缩）指在保证视觉质量（信噪比/主观评分）前提下，用更少比特数表示图像信息的技术。其理论基础源于1948年香农信息论：​​所有视觉信号均含冗余信息​​，可通过数字方法压缩。编码流程分两步：1.​​去相关处理​​：消除原始数字图像冗余（如相邻像素相似性）2.​​

重编码​​：按允许失真度对信号重新编码（如量化高频成分）实际应用中，图像像素灰度值被转换为二进制串（0和1组合），通过抑制冗余实现高效存储与传输。1.5.2数据单位与编码1）黑白图像编码举例以下是一个4×4的黑白图像，每个像素只有“黑（1）”或“白（0）”两种颜色：我们可以将其用二维数组的形式表示：

[

[0,0,1,1],

[0,0,1,1],

[1,1,0,0],

[1,1,0,0]

]编码方式一:原始位图编码：逐行读取每个像素，形成一个比特流。

编码结果：0011001111001100编码方式二：游程长度编码（RLE）：对连续相同像素进行压缩。

编码结果：[(0,2),(1,2),(0,2),(1,2),(1,2),(0,2),(1,2),(0,2)]1.5.2数据单位与编码2）彩色图像编码举例彩色图像的每个像素包含RGB三个通道，每个通道一个字节，共3字节，例如红色像素：R=255，G=0，B=0。用二进制表示：111111110000000000000000所以，一个彩色像素=3字节（24位）示例：一个2×2的彩色图像，像素信息如右图：RGB编码总共需要4个像素×3字节=12字节。这就是未压缩的RGB彩色位图编码方式，也叫24-bit真彩色编码。1.5.2数据单位与编码JPEG压缩步骤如下：①颜色空间转换​​：将RGB转为YUV（含亮度Y+色度Cb/Cr），优先保留人眼敏感的明暗细节；​​②分块处理​​：图像分割为8×8像素块单独压缩；​​③离散余弦变换（DCT）​​：将像素块转换为频率系数（区分高频/低频），高频对应细节，低频对应轮廓；​​④量化压缩​​：舍弃人眼不敏感的高频成分（量化表控制压缩率），保留核心低频数据；​​⑤熵编码​​：对量化后系数进行霍夫曼编码，生成最终压缩位流。该流程利用人眼视觉特性，在保证观感下实现高压缩比（如10:1）。1.6信息伦理与法律伦理与法律在信息社会的作用

伦理道德作为一种行为规范，是一种社会意识形态，不具有法律的强制性，是一种依靠社会舆论、人们的信仰和传统习惯来调节人与人、人与自然、人与社会之间的伦理关系的行为原则和规范的总称。而信息法律则是为保障网络安全,维护网络空间主权和国家安全、社会公共利益,保护公民、法人和其他组织的合法权益，促进经济社会信息化健康发展而制定的法律。在信息社会，我们不仅需要道德观念来评价和约束人们的行为，调整人与人之间的关系，维护社会的稳定与和谐，更需要法律法规来约束人们的网络行为。1.6信息伦理与法律（1）什么是伦理

伦理​​是人们在处理彼此关系时应遵循的基本道理和行为准则。它源于风俗习惯，强调行为要合理、得体、负责任。随着社会复杂化和科技发展，传统伦理体系面临新兴挑战，如​​人工智能伦理、环境伦理及信息伦理​​等，亟需构建适应时代的新型伦理框架。1.6信息伦理与法律（2）信息技术可能带来的道德风险科学技术是一把“双刃剑”，信息技术也不例外。信息技术与传统教育模式相结合，在推动教育改革快速发展的同时，带来了计算机辅助剽窃、软件盗版、信息欺诈、信息垃圾等大量信息伦理与道德失范行为。1.6信息伦理与法律（2）信息技术可能带来的道德风险人际疏离：沉迷网络社交，可能削弱现实中的沟通能力；心理影响：过度上网或沉迷暴力游戏，易导致焦虑、冷漠甚至人格分裂；情感欺骗：网络身份可伪装，容易引发虚假恋爱或情感伤害；信息污染：色情、暴力、谣言等“信息垃圾”污染网络环境；黑客与盗版：入侵系统或随意复制软件，既违法又损害创新；隐私泄露：监控、数据收集若无节制，会严重侵犯个人隐私。这些行为亟待通过法律与伦理规范进行约束。1.6信息伦理与法律（3）信息时代的伦理规范专业人员（如程序员、工程师）应遵守职业规范，如美国计算机协会提出的准则：贡献社会、避免伤害、尊重知识产权、保护用户隐私等。普通用户应自律，如《新一代人工智能伦理规范》：提倡善意使用、避免误用滥用、禁止违规恶用、及时主动反馈、提高使用能力。人工智能的发展更需伦理约束：必须保障人类安全、尊重人的尊严、确保公平透明，并明确责任归属（如自动驾驶发生事故的责任认定）。总之，技术没有善恶，但使用技术的人有责任。只有将法律底线与伦理自觉结合谢谢！大学计算机与人工智能网络与新技术大学计算机与人工智能目录计算机网络01Internet02物联网03云计算042.1计算机网络

计算机网络是利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的具有独立功能的多台算机系统互联，遵照网络协议及网络操作系统进行数据通信，实现资源共享和信息传递的系统。地理位置不同有独立工作能力计算机系统通信线路网络软件资源共享信息传递2.1.1计算机网络的分类1.按覆盖的地理范围（1）局域网（LocalAreaNetwork，LAN）（2）广域网（WideAreaNetwork，WAN）（3）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）2.按网络的操作方式（1）对等式（2）客户机/服务器式2.1.2计算机网络体系结构为了更好地促进互联网络的研究和发展，国际标准化组织制定了一个网络互联的参考模型，称为开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnect），简称OSI参考模型。2.1.2计算机网络体系结构网络协议指的是计算机网络中互相通信的对等实体之间交换信息时所必须遵守的规则的集合。网络协议是计算机网络不可缺少的重要组成部分。网络协议是由如下三个要素组成。（1）语义。语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，完成的动作和做出什么样的响应。（2）语法。语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。（3）时序。时序是对事件发生顺序的详细说明（也可称为“同步”）。人们形象地把这三个要素描述为语义表示要做什么，语法表示要怎么做，时序表示做的顺序。

2.1.3网络连接（1）传输介质：用于传输数据信号的物理载体分为两大类：有线传输介质和无线传输介质。有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤(a)双绞线(b)同轴电缆(c)光纤无线传输介质是指人们周围的自由空间。利用电磁波在空间中的传播，可以实现灵活便捷的无线通信，如无线网络（Wi-Fi）、蓝牙、移动通信（4G/5G）等。2.1.3网络连接（2）网络拓扑结构：是指网络中计算机等设备之间的连接方式。常见的拓扑结构有星型、环型、总线型、树型和网状结构（d）树型（a）总线型（b）星型（c）环型（e）网状型2.1.3网络连接（3）网络硬件设备交换机：工作在OSI模型的数据链路层，支持多个端口同时并行传输数据，具备端口扩展、冲突隔离和精准转发的能力。路由器：工作在OSI模型的网络层，主要用于连接不同的网络，例如将家庭局域网接入互联网。路由器能够基于IP地址解析数据包，并根据路由表选择最佳的转发路径，确保数据跨网络可靠传输。防火墙：用于保护网络安全，主要负责监控和控制进出网络的流量，防止未经授权的访问和攻击。网卡：是计算机接入网络的接口设备，负责数据的发送和接收，每块网卡都拥有唯一的MAC地址。无线接入点：用于将有线网络信号转换为无线信号，供无线终端接入网络，是无线上网的基础设备。1991年，科学家提姆•伯纳斯李开发出了万维网及简单的浏览器，互联网开始向社会大众普及；互联网的起源20世纪70年代初期高速移动网络20世纪90年代至今智能综合网络未来…互联网的发展20世纪80年代1969年，美国国防部起动计算机网络开发计划ARPANET(阿帕网)——互联网的始祖；1983年，ARPANET宣布将“NCP”协议向“TCP/IP”协议过渡，Internet取代阿帕网；2.2Internet2.1.1Internet发展历史2.2.2Internet相关术语1．MAC地址是网络中设备的唯一的网络硬件标识，也称为局域网地址、以太网地址、网卡地址或物理地址，它是用来确认网络节点的身份（或位置），由网络设备制造商生产时写在硬件内部（一般是网卡内部）。MAC地址由48位（6个字节）组成。，如“08-00-20-0A-8C-6D”在OSI参考模型中，数据链路层负责MAC地址的管理。2.TCP/IP协议TCP/IP是Internet最基本的协议，由TCP协议和IP协议组成。TCP负责保证数据传输的可靠性IP负责给因特网的每一台计算机规定一个地址，并负责为数据通过网络选择合适的路径2.2.2Internet相关术语2.TCP/IP协议

TCP/IP协议族采用分层结构，从底向上分为四个层次，每层承担不同的功能，并使用相应的协议。2.2.2Internet相关术语3.IP地址：长度为32位，通常分为4段，每段8位，使用点式十进制数字表示，每段数字范围为0～255，各段之间用句点隔开，例如：IP地址有两部分组成，一部分为网络号，另一部分为主机号2.2.2Internet相关术语4.域名域名（DomainName）是与给定的IP地址对应的字符型的名称。一般来说，只有为其他用户提供网络服务的单位、个人才申请域名，域名是上网单位的名称。在“”中，“www”是主机名（表示提供Web服务的主机），“”则是域名。域名可分为不同级别，包括顶级域名、二级域名等，各级域名之间用句点“.”隔开。2.2.2Internet相关术语4.域名顶级域名，分为国家顶级域名和国际顶级域名国家顶级域名：按照ISO3166国家代码分配，例如中国是cn，英国是uk，加拿大是ca等。国际顶级域名：例如表示工商企业的com，表示网络提供商的net，表示非盈利组织的org等。常见国际顶级域名类型：2.2.2Internet相关术语域名含义域名含义com公司net网络公司edu教育部门gov政府部门mil军事部门org非营利组织DNS（DomainNameSorver，域名服务器）是进行域名和与之相对应的IP地址转换的服务器。DNS中保存了一张域名和与之相对应的IP地址的表，使用此表，可以将域名转换为对应的IP地址。例如，用户想访问“百度”网页，在浏览器地址栏输入其域名，系统会自动访问DNS服务器，查表得到其对应的IP地址（），然后使用得到的IP地址去查找访问百度主机。2.2.2Internet相关术语5、DNS服务器WWW（WorldWideWeb，万维网）：一种基于超文本的多媒体信息查询工具，通过WWW服务，用户可以在世界范围内任意查找、检索、浏览及添加信息。采用超文本传输协议（HypertextTransferProtocol，HTTP）作为通信规则以网页为基本元素存储信息资源，采用超文本标记语言（HyperTextMarkupLanguage，HTML）编写网页。采用超链接跳转网页，采用统一资源定位器（UniformResourceLocator，URL）来唯一标识某个网络资源，用户借助IE浏览器即可访问信息服务资源。2.2.3Internet应用1.WWW服务HTML是以文字为基础的语言，可以直接在Windows的记事本上编写。HTML有固定的语法规则。一个完整的HTML文档内容由标题、段落、表格和文本等各种标签组成，标签描述的对象统称为元素，整个HTML文档内容其实是由各种元素构成的。HTML文档基本结构如下：<HTML>＜Head＞网页头部信息＜／Head＞＜Body＞网页主体正文部分＜／Body＞＜／HTML＞。2.2.3Internet应用HTML语言SMTP协议：用于电子邮件的发送。它负责将邮件从发件人的用户代理传输到发件方邮件服务器，并能够在不同邮件服务器之间进行转发，最终将邮件送达收件方邮件服务器。POP3协议：用于电子邮件的接收。它允许用户将邮件从邮件服务器下载到本地计算机进行阅读和管理，并可选择在服务器上保留或删除邮件。POP3的离线访问特性使用户无需长时间保持与服务器的连接，从而有效节省网络资源。2.2.3Internet应用2．电子邮件（E-mail）服务FTP是从本地计算机传送文件到网络上的远程计算机，或者从远程计算机读取文件到本地计算机。FTP是Internet上实现资源共享最方便、最基本的手段之一，目标是提高文件的共享性，通过FTP协议提供文件的上传（upload）和下载（download）功能。2.2.3Internet应用3.文件传输（FTP）服务远程登录是通过Internet进入和使用远距离的计算机，就像使用本地计算机一样。通过远程登录的请求，使本地计算机成为远程计算机的虚拟终端，以终端的形式使用远程计算机的硬件和软件资源。4．远程登录（Telnet）服务物联网（InternetofThings，IoT）即万物互联，是指通过各种信息传感设备（如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等）与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。2.3物联网1、物联网的体系框架感知层：获取各种信息，并将其转换为数字信号。感知层的主要功能是数据采集和初步处理。网络层（NetworkLayer）：负责将感知层采集的数据传输到应用层。应用层（ApplicationLayer）：将数据转化为实际的业务逻辑和服务，提供了开发平台、接口和工具，供开发者构建和部署物联网应用。2.3物联网2.3物联网感知层是物联网的基础，也是数据的来源。这一层通过各种传感设备如传感器、RFID标签、摄像头、GPS等，感知物理世界中的信息，并将其转换为数字信号。感知层的主要功能是数据采集和初步处理，相当于物联网的“感官”。根据数据特性和来源的不同，感知层采集的数据可分为静态数据和动态数据。物联网数据静态数据动态数据以时间为序的数据，物联网动态数据与时间有一一对应关系，以时序数据库方式存储多为标签类、地质类数据、RFID生的数据多为静态数据。以结构性、关系型数据库存储；2、物联网关键技术2.3物联网（1）传感器技术定义：传感器是物联网的“感官”，是感知层中最基础、最核心的元件，其作用是实现信息的采集与初步转化，它能够将物理世界中的各种信息（如温度、湿度、压力、光线、声音等）转换为可供计算机处理和分析的电信号。原理：传感器由敏感元件、转换元件和转换电路三部分构成，起到能量转换装置的作用智能传感器：传感器携带有微处理机，不仅可以采集或捕获信息，还具备了一定的信息处理能力。（1）传感器技术（6）向网络化发展（4）向微功耗及无源化发展（2）向高可靠性、宽温度范围发展（5）向智能化数字化发展（3）向微型化发展（1）向高精度发展发展方向2.3物联网2.3物联网（2）RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，通过无线射频信号实现对物体的识别、跟踪和管理。它由RFID标签、读写器和天线组成，其中标签用于存储被识别物体的信息，读写器用于读取或写入标签信息，天线则负责信号的传输。(a)RFID天线(b)手持式RFID读写器(c)电子标签2.3物联网（2）RFID技术

工作流程建立通信连接，读写器通过其内部的天线持续发射特定频率的射频信号（电磁波），建立起一个无形的通信感应区。感应标签获取能量，当带有RFID标签的物体（如包裹或车辆）进入该区域时，标签内置的回路天线会感应到电磁能量，获得激活动力。数据交互传输，一旦标签被激活，标签芯片便控制天线将存储的唯一编码调制成射频信号发射出去。这种非接触式的对话不需要视线对准，即使标签被遮挡也能完成传输。信息解码处理，读写器接收到标签返回的信号并进行放大与解码，将其还原为计算机可读的身份数据并传送到后台应用系统，从而实现对物体的实时追踪、计费或智能化管理。读写器RFID标签感应区射频信号后台应用系统2.3物联网（2）RFID技术

应用场景（1）物流货物跟踪、自动信息采集、仓储管理应用、港口应用、邮包、快递等。（3）食品安全应用于食品溯源，确保食品生产、加工、仓储、运输和销售等各个环节安全可靠，打造绿色健康生活。（2）交通高速不停车收费、出租车管理、公交车枢纽管理、铁路机车识别等。（4）身份识别电子护照、二代身份证、学生证等。（6）制造业应用于生产流程控制、质量追溯、库存管理等方面（5）资产管理实现资产管理中“人、地、时、物的同步管理”(3)NFC技术2.3物联网NFC（NearFieldCommunication）是近距离无线通信技术，基于射频识别（RFID）技术，工作频率为13.56MHz，其工作原理是通过电磁感应实现设备之间的通信。具体来说，一个设备（如智能手机）会发送高频电磁场，另一个设备或标签靠近时会感应到电磁场并从中获取能量，从而实现数据的交换。三种工作模式：两个NFC设备可以直接交换数据，例如两个手机之间分享文件或联系人信息。点对点模式01NFC设备可以模拟信用卡、交通卡等功能，用于支付等场景。卡模拟模式03一个设备可以读取或写入另一个设备或标签中的信息，如使用手机读取智能海报中的数据。读写模式02(3)NFC技术2.3物联网如ApplePay、GoogleWallet等，用户只需将手机靠近支付终端即可完成支付。.移动支付01NFC标签可用于设备的快速配对和控制，如智能门锁、智能灯光等。4.智能家居04NFC技术可以替代传统的门禁卡，实现无接触式进入。2.门禁系统02通过NFC标签，用户可以获取商品信息、优惠活动等5.信息交换05许多城市的公共交通系统支持通过NFC手机刷卡乘车。3.公共交通032.4云计算01云计算（cloudcomputing）是互联网发展带来的一种新型计算和服务模式，它通过分布式计算和虚拟化技术建设数据中心或超级计算机，以租赁或免费方式向技术开发者或企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务。云计算是信息化发展进程中的一个阶段，强调信息资源的聚集、优化、动态分配和回收，旨在节约信息化成本、降低能耗、减轻用户本地存储的负担，提高数据中心的效率。云计算不是一种全新的网络技术，而是一种全新的网络应用概念，云计算的核心概念就是以互联网为中心，在网站上提供快速且安全的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中庞大的计算资源与数据中心。02032.4云计算011956年，ChristopherStrachey发表了一篇有关于虚拟化的论文正式提出虚拟化,虚拟化是云计算基础架构的核心。而后随着网络技术的发展，云计算逐渐萌芽2006年8月9日，Google首席执行官埃里克·施密特（EricSchmidt）在搜索引擎大会上首次提出云计算的概念。这是云计算第一次被正式提出，有着巨大历史意义。022008年，微软发布其公共云计算平台，由此拉开了云计算大幕。同时期，国内的许多大型网络公司也纷纷开始加入云计算的阵列。032009年1月，阿里在江苏南京建立首个“电子商务云计算中心”。同年11月，我国移动云计算平台“大云”计划启动。04云计算是分

布

式

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、

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、效用计算、网络存储、虚拟化和负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物2.4云计算云计算的产生，使得计算能力也可以作为一种商品进行流通，具有以下特点：弹性伸缩12345规模巨大成本低廉高可靠性虚拟化与按需服务2.4云计算云计算的四种服务模式2.4云计算直接提供计算、存储、网络等基础物理资源，用户通过租用虚拟机，自行安装操作系统和应用软件。01为开发者提供应用程序的开发、测试与部署环境。用户无需管理复杂的底层服务器或系统维护。02直接面向终端用户提供完整的软件功能。用户通过浏览器或客户端即可使用。03将AI能力封装成云服务，用户通过调用API即可使用图像识别、语音识别、自然语言处理等功能。04基础设施即服务（IaaS）平台即服务（PaaS）软件即服务（SaaS）人工智能即服务（AIaaS）大学计算机与人工智能

人工智能技术目录1人工智能发展历程2人工智能相关技术3人工智能应用4大语言模型5人工智能伦理与边界人工智能人工智能人工智能人类制造的机器或产物。在人类产物上模拟、延伸和扩展人类的智能。运用工具或知识实现目标的能力PART01人工智能发展历程图灵测试、达特茅斯会议和人工智能发展的三次高潮人工智能发展历程艾伦•图灵1912~19541966，美国计算机协会（ACM）以图灵的名字设立了图灵奖，以表彰在计算机科学中做出重大贡献的人，这个奖已经成为全世界计算机领域的最高奖。Year1950图灵测试1950年，图灵发表了一篇名为《计算的机器与智能》的文章，讨论了如何建构智能机器以及如何测试他们的智能。图灵测试的提出是人工智能史的开端。Year1956（人工智能领域的正式确立）达特茅斯会议这是数学家约翰•麦卡锡组织的一场小型研讨会。在会议上，“人工智能”这个词被正式提出。10位科学家与会，并提出了一些研究目标。人们对人工智能的定义产生了分歧。约翰•麦卡锡——斯坦福大学

马文•明斯基——麻省理工学院艾伦•纽厄尔——卡内基梅隆大学赫伯特•西蒙——卡耐基理工学院开拓者目标在10年内打造一台完全智能的机器。

用不了20年，机器就能完成人类所能做的任何工作。在一代人之内，关于创造“人工智能”的问题将得到实质性的解决。主题方向研究方法数学逻辑和演绎推理

归纳法（统计特征+概率）仿生大脑（生物学和心理学）自然语言处理神经网络机器学习抽象概念和推理创造力科学性——通过将自然的即生物学上的智能机制嵌入计算机的方式来研究它；

实践性——创造出像人类一样，甚至可以比人类更好地执行任务的计算机程序，而不关心这些程序是否以人类的思维方式进行思考。人工智能发展历程Year1970（人工智能寒冬）第一次发展热潮符号主义早期专家系统早期机器学习——感知机搜索与规划技术河的左岸包含了3名传教士、3名食人者和1艘船，而右岸不包含以上元素。理想状态表示程序的目标：让他们全部都到河的右岸。符号主义移动（传教士的人数，食人者的人数，起点，终点）Year1956训练：在触发正确的行为时奖励，而在犯错时惩罚。 ——有监督学习感知机有很多引人关注的特性，它的线性特征、有趣的学习定理，以及它作为一种并行计算而具有的明显的范式简洁性，但没有理由认为其中任何一个优点可以延展到多层神经网络。 ——明斯基&珮珀特《感知机》早期机器学习人工智能发展历程Year1996（人工智能寒冬）统计学派“AI寒冬”之后，在自然语言处理及语音识别领域，统计学派取代专家系统。第二次发展热潮概率推理与贝叶斯方法连接主义的复兴专家系统的普及机器学习的进一步发展Year1980专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，或重新组织已有的知识结构，使之不断改善自身的性能。从大数据中学习一个x->y的函数，来做分类或回归工作。机器学习神经网络人工智能发展历程Year2010AlphaGo第三次发展热潮计算能力的大幅提升大数据的普及深度学习技术的突破深度神经网络图片分类人脸识别车牌识别翻译谷歌翻译综合应用自动驾驶2016年战胜李世石2017年战胜柯洁人工智能发展历程Year2022仍在持续内容生成文本内容——ChatGPT图片内容——Midjourney人工智能发展历程PART02人工智能相关技术模型、数据和算力是人工智能的三大核心要素。AI三要素模型模型是人工智能系统的核心，它定义了如何从数据中学习并做出预测或决策。模型可以是智能函数或结构，如线性回归、神经网络、决策树等。数据数据是模型训练和测试的基础。数据的质量和数量直接影响模型的表现。高质量的数据能够帮助模型更好地理解问题，而大规模的数据集则可以提高模型的泛化能力。算力算力是支持模型训练和运行的硬件资源，包括CPU、GPU、TPU等。算力的强弱决定了模型训练和推理的速度与效率。强大的算力不仅可以加速训练过程，还能支持更大、更复杂的模型，从而提高系统的性能。数据结构化数据编号面积居室数量成交价格199355228724753128363041323675

新房源A1103？编号项集1面包，牛奶2面包，尿布，啤酒，鸡蛋3面包，尿布，啤酒，可乐4面包，牛奶，尿布，啤酒5面包，牛奶，尿布，可乐

常规数据购物篮数据时序数据地图数据序列数据结构化数据图像数据音频数据视频数据在南方还是风和日丽的时候，我的大东北迎来了第一场雪。刚结束一场考试的我急需休息，睁开眼的时候，只觉着窗外一片白茫茫，难道是下雪了吗，我坐起来，睁开朦胧的睡眼，没错，真的是下雪了。雪花越下越大，看着窗外的同学在雪中奔跑，看着送外卖的服务人员依旧在工作的路上，看着树上堆积的雪花，我心里就像南方的孩子好久看不到下雪一样兴奋。虽然是北方的孩子，但我还是很喜欢下雪天，在下雪天吃上一根粘着水晶糖的糖葫芦，才算的上是冬天吧。文本数据非结构化数据模型1.拆分数据集将数据集拆分为训练数据集和验证数据集。2.提出模型假设

3.训练模型

4.验证模型使用验证数据集检查模型效果。模型是指通过算法从数据中学习到的数学表示，用于预测或决策。

编号面积居室数量成交价格199355228724753128363041323675

新房源A1103？输出模型输入特征标签有监督学习（SupervisedLearning）茉莉花模型预测编号1234训练样本标签茉莉花茉莉花茉莉花茉莉花学习方式的分类第1类第2类

第3类

无监督学习前无监督学习后学习方式的分类无监督学习（UnsupervisedLearning）学习方式的分类半监督学习（Semi-supervisedLearning）是一种在标注数据有限的情况下，通过利用未标注数据来提升模型性能的有效方法。其核心思想是通过未标注数据中的潜在信息来增强模型的性能，尤其是在标注数据稀缺的情况下。这种方法能够显著降低对标注数据的依赖，从而减少标注成本。强化学习（ReinforcementLearning）则是一种通过与环境交互来学习最优策略的学习范式。其核心思想是智能体（agent）在环境中采取行动，根据行动结果获得奖励或惩罚，并通过不断试错来调整策略，以最大化长期累积奖励。算力算力是人工智能发展的燃料，它指的是计算设备处理数据的能力。算力的提升直接影响人工智能模型的训练和推理效率。CPU（中央处理单元）IntelSapphireRapidsFPGA（现场可编程门阵列）XilinVersalAICoreGPU（图形处理单元）NvdiaH100ASIC（专用集成电路）GoogleTPU算力文本理解文本理解（TextUnderstanding）/自然语言处理（NaturalLanguageProcessing，NLP）：一种使计算机能够理解、解释人类语言的技术。文本理解的挑战词语层面的歧义意思：1.意图，用意2.趣味句法层面的歧义咬死猎人的/狗咬死/猎人的狗语义层面的歧义他走了一个小时。1.他以步行的方式移动，持续了一个小时。2.已经离开某个地方，到现在为止过去了一个小时。语境依赖性他真冷。形容气温形容性格这间办公室是个冰窖。1.描述温度。2.暗示人际关系的冷漠。文本理解文本的向量化表示：划分文本单元将词语映射为向量：独热编码/词嵌入获得整个文本的向量表示深度学习技术——循环神经网络（RecursiveNeuralNetwork，RNN）机器视觉机器视觉（ComputerVision）：一种使计算机能够从图像和视频中提取语义信息并做出智能决策的技术。图像数据的表示：一幅图像被表示为像素矩阵（PixelMatrix）——二维（灰度图）或三维（彩色图）的数值数组。对于灰度图像，每个像素取值范围为0~255（8位量化），0表示纯黑，255表示纯白，中间值代表不同灰度级别。机器视觉卷积神经网络智能推荐智能推荐：一种解决信息过载问题的关键技术，可以通过分析用户历史行为、内容特征及上下文信息，预测用户兴趣并主动推送个性化内容。智能推荐数据用户-商品交互矩阵：显式反馈和隐式反馈。用户特征：人口统计学特征、行为序列特征、动态兴趣表示等。商品特征：商品类别（商品的品类、标签、品牌、价格档位）、文本内容（视频或文章的标题、描述、评论等）、视觉内容（商品图片、视频封面、捕捉颜色、风格、品类等）等。智能推荐智能推荐技术：协同过滤基于用户的协同过滤：计算用户间的相似度，为目标用户推荐和其相似的用户喜欢的商品。基于商品的协同过滤：计算商品之间的相似度，推荐与用户喜欢的商品类似的其他商品。矩阵分解：将用户和商品分别压缩为一组隐向量（LatentFactor），通过计算向量间的匹配度来预测喜好。深度学习技术：Wide&Deep，图神经网络PART03人工智能应用人工智能应用01020304医疗医疗影像识别药物研发个性化诊疗方案可穿戴设备交通环境感知驾驶决策智能调度教育个性化学习智能辅导系统批改作业学后评估金融风险管理欺诈检测智能投顾高频交易PART04大语言模型大语言模型能够理解和生成自然语言。大语言模型01GPT-3拥有1750亿个参数，GPT-4更是拥有超过1万亿的参数。规模庞大02Transformer的核心是注意力机制。Transformer包括编码器和解码器。采用Transformer架构03使用新闻、书籍、网页、代码等多种数据进行训练。在规模庞大的数据集上进行训练04用户第一次可以以自然语言的形式对计算机下达指令。允许用户以自然语言的形式与其交互大语言模型，是一种基于深度学习技术的自然语言处理模型，能够理解和生成自然语言。大语言模型发展历程基础模型期Bert、T5GPT1~GPT3Pangu-α能力探索期InstructGPTWebGPTGLM突破发展期ChatGPTKimiDeepSeek未来……Transformer能力的边界？预训练模型InstructGPT大模型产业化2018~20212021~2022.112022.11~至今InstructGPT大语言模型之拓展智能体：人人都可以做自己的应用。提示词之道（以Kimi为例）策略一：使用分隔符表示输入的不同部分。’’’，

”””，<>，---，<tag>&<\tag>原则一：编写清晰、具体的指令正例策略一：使用分隔符表示输入的不同部分。’’’，

”””，<>，---，<tag>&<\tag>原则一：编写清晰、具体的指令反例提示词之道（以Kimi为例）策略二：要求一个结构化的输出，比如JSON格式，HTML格式，Markdown格式。原则一：编写清晰、具体的指令正例提示词之道（以Kimi为例）策略三：要求大模型检查是否满足执行操作的条件。原则一：编写清晰、具体的指令正例1提示词之道（以Kimi为例）策略三：要求大模型检查是否满足执行操作的条件。原则一：编写清晰、具体的指令正例2提示词之道（以Kimi为例）策略三：要求大模型检查是否满足执行操作的条件。原则一：编写清晰、具体的指令反例提示词之道（以Kimi为例）策略四：提供少量示例。原则一：编写清晰、具体的指令正例提示词之道（以Kimi为例）策略一：拆解任务，指定完成任务所需的步骤。原则二：给大模型思考的实践。提示词提示词之道（以Kimi为例）策略一：拆解任务，指定完成任务所需的步骤。原则二：给大模型思考的时间。回答提示词之道（以Kimi为例）策略二：指导大模型在下结论之前找出一个自己的解法。原则二：给大模型思考的时间。提示词提示词之道（以Kimi为例）策略二：指导大模型在下结论之前找出一个自己的解法。原则二：给大模型思考的时间