信息技术前沿

信息技术前沿知识梳理，包括虚拟现实和增强现实、云计算与高性能计算、物联网技术、大数据的概念、区块链的概念等等，一起来了解一下吧。

信息技术前沿

• 虚拟现实和增强现实
  • 虚拟现实
    • 虚拟现实的概念
      • 虚拟现实（VR）又称虚拟环境，是一种利用计算机模拟产生一个虚拟三维世界，为用户提供关于视觉，触觉，嗅觉等感官的模拟，使用户可以及时地感知虚拟世界并与之交互。
    • 虚拟现实技术的主要特征
      • 沉浸性
        • 虚拟现实技术最主要的特征，就是让用户成为并感受到自己是计算机系统所创造环境中的一部分。
      • 交互性
        • 用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
      • 构想性
        • 用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力，全方位获取知识，发挥主观能动性， 寻求解答，形成新的概念。
      • 多感知性
        • 计算机技术应该拥有很多感知方式，比如听觉，触觉，嗅觉等
    • 虚拟现实技术的应用
      • 在教育中的应用
        • 虚拟实验室来帮助学生更好的学习。
      • 在工程设计领域的应用
        • 航天飞机与飞行环境，是飞行员在虚拟空间中进行飞行训练和实验操作。
      • 在医学方面的应用
        • 医学专家们利用计算机在虚拟空间中模拟出人体组织和器官，在其中进行模拟操作， 并且能让学生感受到手术刀切入人体。
      • 在影视娱乐中的应用
        • 以虚拟现实技术为主而建立的第一场9D VR体验馆得以实现。
      • 在军事方面的应用
        • 虚拟现实的立体感和真实感
      • 在商业领域的应用
        • VR技术在文物保护，旅游业，维修，自动驾驶等行业也已开始应用。
  • 增强现实
    • 虚拟现实VR
      • 以某种方式用模拟来取代现实世界，旨在让用户完全沉浸在另外一个世界中
    • 混合现实MR
      • 虚拟现实技术的进一步发展是一种特殊的增强现实
    • 增强现实AR
      • 一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，实现对真实世界的增强，更注重虚拟结合
• 云计算与高性能计算
  • 云计算基础知识
    • 云计算概述
      • 云计算是分布式计算，并行计算和网络计算的发展
    • 云计算的定义
      • 云计算是一种计算模式，是一种通过internet以服务的方式提供动态可伸缩性的虚拟化资源的计算模式，同时也是一种服务模式，通过网络访问，用户无需掌握云计算的技术，只需要按照个人或者团体的需要租赁云计算的资源。
    • 云计算的特点
      • 规模大
      • 虚拟化
      • 可靠性高
      • 通用型强
      • 可伸缩性（可扩展性）
      • 按需服务
      • 极其廉价
    • 云计算体系结构及服务类型
      • 整个云计算服务集合被划分为四个层级
        • 应用层
        • 平台层
        • 基础设施层
        • 虚拟化层
      • 基础设施即服务IaaS
        • 把计算，存储，网络以及搭建应用环境所需的一些工具当成服务，提供给用户
      • 平台即服务PaaS
        • 也称为云计算操作系统，提供给终端用户基干互联网的应用开发环境
      • 软件即服务SaaS
        • 软件服务提供商为了满足用户的需求提供的软件的计算能力
    • 云计算的分类
      • 公有云
        • 一种对公众开放的云服务，由云服务提供商运营，为最终用户提供各种IT资源，可以支持大量 用户的并发请求，是目前最主流，最受欢迎的一种云计算部署模式。
      • 私有云
        • 组织机构建设的专供自己使用的云平台
      • 混合云
        • 有私有云及外部云提供商构建的混合云计算模式。
  • 高性能计算概述
    • 高性能计算机只通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境
• 物联网技术
  • 物联网基础
    • 物联网的发展
      • 1999年，美国麻省理工学院Auto-ID中心研究人员提出将射频识别（RFID）与互联网结合，实现在任何地点，任何时间，对任何物品进行标识和管理，美好前景等
    • 物联网的概念
      • 物联网（ IOT ）的英文名称为 The Internet of Things ，即"物物相连的互联网"。物联网是通过使用 RFID 传感器、红外感应器、全球定位系统激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上的延伸和扩展、当每个物品能够被唯一标识后，利用识别通信和计算等技术，在互联网基础上构建的连接各种物品的网络，就是人们常说的物联网。 物联网包括了多种不同的通信模式，如物与人通信，物与物通信，其中特别强调了包括机对机通信（M2M)。M2M最早来自诺基亚，其含义有 Machine-to- Machine，Man-to-Machine，或者Machine-to-Man 。
    • 物联网的特征
      • 全面感知
        • 利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信息。
      • 可靠传递
        • 通过无线网络与互联网的融合将物体的信息试试准确地传递给用户
      • 智能处理
        • 利用云计算，数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对 物体实施智能化的控制
    • 物联网的意义及趋势
      • 物联网被称为继计算机，互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮
    • 物联网的应用
      • 物联网目前的应用领域主要有智能工业，智能农业，智能物流，智能交通，智能电网，智能环保，智能安防，智能医疗，智能家居。
  • 物联网的体系结构及关键技术
    • 物联网体系结构
      • 感知层
        • 实现对外界的感知、识别或定位物体、采集外界信息等。主要包括二维码标签、 RFID 标签、读写器、摄像头、各种终端、 GPS 等定位装置、各种传感器或局部传感器网络等。
      • 网络层
        • 负责感知信息或控制信息的传输
      • 服务管理层
        • 对感知层通过网络层传输的信息进行动态汇集、存储、分解、合并、数据分析、数据挖掘等智能处理等。
      • 应用层
        • 实现物联网的各种具体的应用并提供服务
    • 物联网体系的关键技术
      • 感知与识别技术
        • 感知是物联网感知物理世界、获取信息和实现物体控制的首要环节。感知与识别都属于自动识别技术，即应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。 识别技术主要实现识别物体本身的存在，定位物体位置、移动情况等。常采用的技术包括 RFID 技术、 GPS 定位技术、红外感应技术、声音及视觉识别技术、生物特征识别技术等。 感知技术主要通过在物体上或物体周围嵌入各类传感器，感知物体或环境的各种物理或化学变化等。
      • 通信与网络技术
        • 主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制。
      • 信息处理与服务技术
        • 即综合运用高性能计算、人工智能、数据库和模糊计算等技术，对收集的感知数据进行通用处理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现等。
• 大数据的概念
  • 大数据的定义
    • 指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合．
  • 大数据的特征（IBM提出了大数据的5V特征）
    • 体量（ Volume )，即数据规模巨大，从 PB 别跃升到 EB 级别
    • 多样性（ Variety ),即数据类型繁多
    • 速度（ Velocity )，即数据的处理速度快
    • 低价值密度（ Value )，即有价值的数据占比很小。价值密度低是大数据的核心特征
    • 真实性
  • 大数据产生的根源（大数据的产生有两个基础）
    • 计算机技术的发展是大数据时代出现的技术基础
    • 互联网和物联网的发展是大数据时代出现的数据基础
• 区块链的概念
  • 区块链的概述
    • 区块链的分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法（非对称加密）等计算机技术的新型应用模式。 通俗地说，区块链就是一种去中心化的分布式（分布在多地、能够协同运转的）账本数据库系统。
    • 区块链的起源与发展
      • 区块链的概念源于比特币。2008年比特币面世，成为区块链应用的第一个"结晶"。
      • 区块链1.0时代
        • 2008年，中本聪发表了一篇名为《比特币：一种点对点电子现金系统》的论文，文中描述了一种全新的电子现金系统﹣一比特币，标志着比特币的底层技术﹣-区块链的诞生代。 区块链1.0仅仅是一种可编程货币，还是一种数字货币应用。
      • 区块链2.0时代
        • 区块链2.0可以理解为可编程金融。
      • 区块链3.0时代
        • 区块链3.0可以理解为可编程社会。
    • 区块链的分类
      • 公有链
        • 无官方组织及管理机构，无中心服务器，参与的节点按照系统规则自由接入网络，不受控制，节点间基于共识机制开展工作。
      • 私有链
        • 建立在某个企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行设定，修改甚至读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块链的真实性和部分去中心化的特性。
      • 联盟链
        • 由若干机构联合发起介于公有链和私有链之间，兼具部分去中心化的特性。
  • 区块链的特点
    • 去中心化
    • 不可篡改性（不易篡改）
    • 可追溯性
    • 去信任性
    • 匿名性
      • 区块链的运行规则是公开透明的，所有的数据信息也是公开的，因此每一笔交易都对所有节点可见。
    • 开放共识
      • 区块链还是一种底层的开源技术，所有人都可以在区块链的基础上实现各类扩展应用，也称区块链的可扩展性。
  • 区块链的工作过程及解决的核心问题
    • 区块链的工作过程
      • 共识算法的种类主要有： PBFT （拜占庭容错算法）、 PoW （工作量证明算法）、 PoS （权益证明）、 DPoS （委托权益证明）、 Ripple （瑞发波）等

信息技术前沿

• 虚拟现实和增强现实
  • 虚拟现实
    • 虚拟现实的概念
      • 虚拟现实（VR）又称虚拟环境，是一种利用计算机模拟产生一个虚拟三维世界，为用户提供关于视觉，触觉，嗅觉等感官的模拟，使用户可以及时地感知虚拟世界并与之交互。
    • 虚拟现实技术的主要特征
      • 沉浸性
        • 虚拟现实技术最主要的特征，就是让用户成为并感受到自己是计算机系统所创造环境中的一部分。
      • 交互性
        • 用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
      • 构想性
        • 用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力，全方位获取知识，发挥主观能动性， 寻求解答，形成新的概念。
      • 多感知性
        • 计算机技术应该拥有很多感知方式，比如听觉，触觉，嗅觉等
    • 虚拟现实技术的应用
      • 在教育中的应用
        • 虚拟实验室来帮助学生更好的学习。
      • 在工程设计领域的应用
        • 航天飞机与飞行环境，是飞行员在虚拟空间中进行飞行训练和实验操作。
      • 在医学方面的应用
        • 医学专家们利用计算机在虚拟空间中模拟出人体组织和器官，在其中进行模拟操作， 并且能让学生感受到手术刀切入人体。
      • 在影视娱乐中的应用
        • 以虚拟现实技术为主而建立的第一场9D VR体验馆得以实现。
      • 在军事方面的应用
        • 虚拟现实的立体感和真实感
      • 在商业领域的应用
        • VR技术在文物保护，旅游业，维修，自动驾驶等行业也已开始应用。
  • 增强现实
    • 虚拟现实VR
      • 以某种方式用模拟来取代现实世界，旨在让用户完全沉浸在另外一个世界中
    • 混合现实MR
      • 虚拟现实技术的进一步发展是一种特殊的增强现实
    • 增强现实AR
      • 一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，实现对真实世界的增强，更注重虚拟结合
• 云计算与高性能计算
  • 云计算基础知识
    • 云计算概述
      • 云计算是分布式计算，并行计算和网络计算的发展
    • 云计算的定义
      • 云计算是一种计算模式，是一种通过internet以服务的方式提供动态可伸缩性的虚拟化资源的计算模式，同时也是一种服务模式，通过网络访问，用户无需掌握云计算的技术，只需要按照个人或者团体的需要租赁云计算的资源。
    • 云计算的特点
      • 规模大
      • 虚拟化
      • 可靠性高
      • 通用型强
      • 可伸缩性（可扩展性）
      • 按需服务
      • 极其廉价
    • 云计算体系结构及服务类型
      • 整个云计算服务集合被划分为四个层级
        • 应用层
        • 平台层
        • 基础设施层
        • 虚拟化层
      • 基础设施即服务IaaS
        • 把计算，存储，网络以及搭建应用环境所需的一些工具当成服务，提供给用户
      • 平台即服务PaaS
        • 也称为云计算操作系统，提供给终端用户基干互联网的应用开发环境
      • 软件即服务SaaS
        • 软件服务提供商为了满足用户的需求提供的软件的计算能力
    • 云计算的分类
      • 公有云
        • 一种对公众开放的云服务，由云服务提供商运营，为最终用户提供各种IT资源，可以支持大量 用户的并发请求，是目前最主流，最受欢迎的一种云计算部署模式。
      • 私有云
        • 组织机构建设的专供自己使用的云平台
      • 混合云
        • 有私有云及外部云提供商构建的混合云计算模式。
  • 高性能计算概述
    • 高性能计算机只通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境
• 物联网技术
  • 物联网基础
    • 物联网的发展
      • 1999年，美国麻省理工学院Auto-ID中心研究人员提出将射频识别（RFID）与互联网结合，实现在任何地点，任何时间，对任何物品进行标识和管理，美好前景等
    • 物联网的概念
      • 物联网（ IOT ）的英文名称为 The Internet of Things ，即"物物相连的互联网"。物联网是通过使用 RFID 传感器、红外感应器、全球定位系统激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上的延伸和扩展、当每个物品能够被唯一标识后，利用识别通信和计算等技术，在互联网基础上构建的连接各种物品的网络，就是人们常说的物联网。 物联网包括了多种不同的通信模式，如物与人通信，物与物通信，其中特别强调了包括机对机通信（M2M)。M2M最早来自诺基亚，其含义有 Machine-to- Machine，Man-to-Machine，或者Machine-to-Man 。
    • 物联网的特征
      • 全面感知
        • 利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信息。
      • 可靠传递
        • 通过无线网络与互联网的融合将物体的信息试试准确地传递给用户
      • 智能处理
        • 利用云计算，数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对 物体实施智能化的控制
    • 物联网的意义及趋势
      • 物联网被称为继计算机，互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮
    • 物联网的应用
      • 物联网目前的应用领域主要有智能工业，智能农业，智能物流，智能交通，智能电网，智能环保，智能安防，智能医疗，智能家居。
  • 物联网的体系结构及关键技术
    • 物联网体系结构
      • 感知层
        • 实现对外界的感知、识别或定位物体、采集外界信息等。主要包括二维码标签、 RFID 标签、读写器、摄像头、各种终端、 GPS 等定位装置、各种传感器或局部传感器网络等。
      • 网络层
        • 负责感知信息或控制信息的传输
      • 服务管理层
        • 对感知层通过网络层传输的信息进行动态汇集、存储、分解、合并、数据分析、数据挖掘等智能处理等。
      • 应用层
        • 实现物联网的各种具体的应用并提供服务
    • 物联网体系的关键技术
      • 感知与识别技术
        • 感知是物联网感知物理世界、获取信息和实现物体控制的首要环节。感知与识别都属于自动识别技术，即应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。 识别技术主要实现识别物体本身的存在，定位物体位置、移动情况等。常采用的技术包括 RFID 技术、 GPS 定位技术、红外感应技术、声音及视觉识别技术、生物特征识别技术等。 感知技术主要通过在物体上或物体周围嵌入各类传感器，感知物体或环境的各种物理或化学变化等。
      • 通信与网络技术
        • 主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制。
      • 信息处理与服务技术
        • 即综合运用高性能计算、人工智能、数据库和模糊计算等技术，对收集的感知数据进行通用处理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现等。
• 大数据的概念
  • 大数据的定义
    • 指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合．
  • 大数据的特征（IBM提出了大数据的5V特征）
    • 体量（ Volume )，即数据规模巨大，从 PB 别跃升到 EB 级别
    • 多样性（ Variety ),即数据类型繁多
    • 速度（ Velocity )，即数据的处理速度快
    • 低价值密度（ Value )，即有价值的数据占比很小。价值密度低是大数据的核心特征
    • 真实性
  • 大数据产生的根源（大数据的产生有两个基础）
    • 计算机技术的发展是大数据时代出现的技术基础
    • 互联网和物联网的发展是大数据时代出现的数据基础
• 区块链的概念
  • 区块链的概述
    • 区块链的分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法（非对称加密）等计算机技术的新型应用模式。 通俗地说，区块链就是一种去中心化的分布式（分布在多地、能够协同运转的）账本数据库系统。
    • 区块链的起源与发展
      • 区块链的概念源于比特币。2008年比特币面世，成为区块链应用的第一个"结晶"。
      • 区块链1.0时代
        • 2008年，中本聪发表了一篇名为《比特币：一种点对点电子现金系统》的论文，文中描述了一种全新的电子现金系统﹣一比特币，标志着比特币的底层技术﹣-区块链的诞生代。 区块链1.0仅仅是一种可编程货币，还是一种数字货币应用。
      • 区块链2.0时代
        • 区块链2.0可以理解为可编程金融。
      • 区块链3.0时代
        • 区块链3.0可以理解为可编程社会。
    • 区块链的分类
      • 公有链
        • 无官方组织及管理机构，无中心服务器，参与的节点按照系统规则自由接入网络，不受控制，节点间基于共识机制开展工作。
      • 私有链
        • 建立在某个企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行设定，修改甚至读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块链的真实性和部分去中心化的特性。
      • 联盟链
        • 由若干机构联合发起介于公有链和私有链之间，兼具部分去中心化的特性。
  • 区块链的特点
    • 去中心化
    • 不可篡改性（不易篡改）
    • 可追溯性
    • 去信任性
    • 匿名性
      • 区块链的运行规则是公开透明的，所有的数据信息也是公开的，因此每一笔交易都对所有节点可见。
    • 开放共识
      • 区块链还是一种底层的开源技术，所有人都可以在区块链的基础上实现各类扩展应用，也称区块链的可扩展性。
  • 区块链的工作过程及解决的核心问题
    • 区块链的工作过程
      • 共识算法的种类主要有： PBFT （拜占庭容错算法）、 PoW （工作量证明算法）、 PoS （权益证明）、 DPoS （委托权益证明）、 Ripple （瑞发波）等