新一代信息技术及应用一、物联网物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，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。物联网主要解决物品与物品、 人与物品、人与人之间的互连。1、技术基础物联网架构：（1）感知层：由各种
传感器构成，包括温度传感器，二维码标签，RFID标签和读写器，摄像头，GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。（
2）网络层：由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。（
3）应用层：是物联网和用户的接口，它与行业需求结合以实现物联网的智能应用。2、关键技术物联网关键技术主要涉及传感器技术、传感网和应
用系统框架等。传感器技术: 是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信
息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，也是物联网获取物理世界信息的基
本手段。传感器技术RFID（射频识别）是物联网中使用的一种传感器技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与
特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术让物品能够“开口说话”，这赋予了物联网一个特性：可跟踪性，即可以随时掌握物品的准确位置
及其周边环境。（2）传感网微机电系统（MEMS）是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通信接口和电源等部件组成的一体化的微型
器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅地提高系统的自动化、智
能化和可靠性水平。如：食品蔬菜的标签会向顾客的手机介绍“自己”是否真正“绿色安全”。（3）应用系统框架物联网应用系统框架是一种以机
器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制，涉及5个重要的技术部分：机器、传感器硬件、通信网络、中间件
和应用。该框架基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络获取的数据进行决策，改变对象的行为控制和反馈。如：智能化的住宅在主人上班
时，传感器自动关闭水电气和门窗，定时向主人的手机发送消息，汇报安全情况。3、应用和发展物联网的应用领域涉及人们工作与生活的方方面面
。在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效地推动了这些方面的智能化发展。1、技术基础云计算是一种基于互联网的
计算方式，通过这种方式将网络上配置为共享的软件资源、计算资源、存储资源和信息资源，按需求提供给网上终端设备和终端用户。云计算实现了
“快速、按需、弹性”的服务，用户可以随时通过宽带网络接入“云”并获得服务，按照实际需求获取或释放资源，根据需求对资源进行动态扩展。
云计算服务类型：（1）IaaS（基础设施即服务），向用户提供计算机能力、存储空间等方面的服务。单纯出租资源，赢利能力有限。（2）P
aaS（平台即服务），向用户提供虚拟的操作系统、数据库管理系统、Web应用等平台化的服务。不在于直接的经济利益，更加注重产业生态。
（3）SaaS（软件即服务），向用户提供应用软件（如CRM、办公软件等）、组件、工作流等虚拟化软件的服务。SaaS一般采用Web技
术和SOA架构，通过Internet向用户提供多租户、可定制的应用能力。 2、关键技术云计算的关键技术主要涉及虚拟化技术、云存储技
术、多租户和访问控制管理、云安全技术等。（1）虚拟化技术虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。容器（Contain
er）技术是一种全新意义上的虚拟化技术（开销更小），属于操作系统虚拟化范畴，目前最受欢迎的容器环境是Docker。（2）云存储技术
分布式文件系统是云存储技术中的重要组成部分。通过云集群管理实现云存储的可拓展性，借助模块之间的合理搭配，完成解决方案拟定解决的网络
存储问题、联合存储问题、多节点存储问题、备份处理、负载均衡等。（3）多租户和访问控制管理访问控制管理是云计算应用的核心问题之一。云
计算访问控制的研究主要集中在云计算访问控制模型、基于ABE密码体制的云计算访问控制、云中多租户及虚拟化访问控制研究。云中多租户及虚
拟化访问控制是云计算的典型特征。（4）云安全技术云安全研究主要包含两个方面的内容：一是云计算技术本?的安全保护工作，涉及相应的数据
完整性及可用性、隐私保护性以及服务可用性等方面的内容；二是借助于云服务的方式来保障客户端用户的安全防护需求，通过云计算技术来实现互
联网安全，涉及基于云计算的病毒防治、木马检测技术等。在云安全技术的研究方面，主要包含：①云计算安全性（保障互联网用户数据的安全性，
如何有效防护恶意网络攻击）②保障云基础设施的安全性（实现云服务的优化，保障满足预期的安全防护的要求）③云安全技术服务（互联网终端用
户的安全服务要求）云安全技术是新一代互联网中安全技术构架的核心内容，体现了当前快速发展的云计算的先进性，是未来的信息安全技术发展的
必然趋势。3、应用和发展“上云”将成为各类组织加快数字化转型、鼓励技术创新和促进业务增长的第一选择，甚至是必备的前提条件。从AI与
机器学习、IoT与边缘计算、区块链到工程实践领域的DevOps、云原生和ServiceMesh，都有云计算?商积极参与、投入和推广
的?影。云计算实际上已成为AI相关技术的基础。三、大数据大数据(Big Data)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，是具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。1、技术基础大数据主要特征包括
：? 数据海量：大数据的数据体量巨大，从TB级别跃升到PB级别 (1PB=1024TB)、EB级别 (1EB=1024PB)，甚至
达到ZB级别 ( 1ZB=1024EB)。? 数据类型多样：大数据的数据类型繁多，一般分为结构化数据和非结构化数据。相对于以往便于
存储的以文本为主的结构化数据，非结构化数据越来越多，包括网络日志、音频、视频、图片、地理位置信息等，这些多类型的数据对数据的处理能
力提出了更高要求。? 数据价值密度低：数据价值密度的高低与数据总量的大小成反比。以视频为例，一部1小时的视频，在连续不间断的监控中
，有用数据可能仅有一二秒。如何通过强大的机器算法更迅速地完成数据的价值“提纯”，成为目前大数据背景下亟待解决的难题。? 数据处理速
度快：为了从海量的数据中快速挖掘数据价值，一般要求要对不同类型的数据进行快速的处理，这是大数据区分于传统数据挖掘的最显著特征。2、
关键技术大数据技术架构主要包含大数据获取技术、分布式数据处理技术和大数据管理技术，以及大数据应用和服务技术。（1）大数据获取技术大
数据获取的研究主要集中在数据采集、整合和清洗三个方面。（2）分布式数据处理技术目前主流的分布式计算系统有Hadoop、Spark和
Storm。Hadoop常用于离线的复杂的大数据处理，Spark常用于离线的快速的大数据处理，而 Storm常用于在线的实时的大
数据处理。（3）大数据管理技术大数据管理技术主要集中在大数据存储、大数据协同和安全隐私等方面。（4）大数据应用和服务技术大数据应用
和服务技术主要包含分析应用技术和可视化技术。3、应用和发展大数据像水、矿石、石油一样，正在成为新的资源和社会生产要素。四、区块链区
块链技术具有多中心化存储、隐私保护、防篡改等特点，提供了开放、分散和容错的事务机制，成为新一代匿名在线支付、汇款和数字资产交易的核
心，被广泛应用于各大交易平台。1、技术基础区块链概念可以理解为以非对称加密算法为基础，以改进的默克尔树为数据结构，使用共识机制、点
对点网络、智能合约等技术结合而成的一种分布式存储数据库技术。区块链分为：公有链（Public Blockchain） 、联 盟链
（ Consortium Blockchain）、私有链 （ Private Blockchain）和混合链（Hybrid Blc
okchain） 四大类。一般来说，区块链的典型特征包括：?多中心化：链上数据的验证、核算、存储、维护和传输等过程均依赖分布式系统
结构，运用纯数学方法代替中心化组织机构在多个分布式节点之间构建信任关系，从而建立可信的分布式系统。?多方维护：激励机制可确保分布式
系统中的所有节点均可参与数据区块的验证过程，并通过共识机制选择特定节点将新产生的区块加入到区块链中。?时序数据：区块链运用带有时间
戳信息的链式结构来存储数据信息，为数据信息添加时间维度的属性，从而可实现数据信息的可追溯性。?智能合约：区块链技术能够为用户提供灵
活可变的脚本代码，以支持其创建新型的智能合约。?不可篡改：在区块链系统中，因为相邻区块间后序区块可对前序区块进行验证，若篡改某一区
块的数据信息，则需递归修改该区块及其所有后序区块的数据信息，然而每一次哈希的重新计算代价是巨大的，且须在有限时间内完成，因此可保障
链上数据的不可篡改性。?开放共识：在区块链网络中，每台物理设备均可作为该网络中的一个节点，任意节点可自由加入且拥有一份完整的数据库
拷贝。?安全可信：数据安全可通过基于非对称加密技术对链上数据进行加密来实现，分布式系统中各节点通过区块链共识算法所形成的算力来抵御
外部攻击、保证链上数据不被篡改和伪造，从而具有较高的保密性、可信性和安全性。2、关键技术（1）分布式账本分布式账本是区块链技术的核
心之一。分布式账本的核心思想是：交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点保存一个唯一、真实账本的副本，它们可以参
与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。（2）加密算法区块链系统中的加密算法一般分为散列（哈希）算法和非对称加密算法。（3）共识
机制区块链的共识机制的思想是：在没有中心点总体协调的情况下，当某个记账节点提议区块数据增加或减少，并把该提议广播给所有的参与节点，
所有节点要根据一定的规则和机制，对这一提议是否能够达成一致进行计算和处理。常用的共识机制主要有PoW、PoS、DPoS、Paxos
、PBFT。3、应用和发展(1)区块链将成为互联网的基础协议之一；(2)区块链架构的不同分层将承载不同的功能；(3)区块链的应用和
发展呈螺旋式上升趋势。五、人工智能人工智能是指研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。1
、技术基础其在技术研究方面主要聚焦在热点技术、共性技术和新兴技术三个方面。机器学习：以机器学习为代表的基础算法的优化改进和实践，以
及迁移学习、强化学习、多核学习和多视图学习等新型学习方法是研究探索的热点；自然语言处理：自然语言处理相关的特征提取、语义分类、词嵌
入等基础技术和模型研究，以及智能自动问答、机器翻译等应用研究也取得诸多的成果；专家系统：以知识图谱、专家系统为逻辑的系统化分析也在
不断地取得突破，大大拓展了人工智能的应用场景（如医疗诊断等）。2、关键技术人工智能的关键技术主要涉及机器学习、自然语言处理、专家系
统等技术。（1）机器学习机器学习是一种自动将模型与数据匹配，并通过训练模型对数据进行“学习”的技术。机器学习的研究主要聚焦在机器学
习算法及应用、强化学习算法、近似及优化算法和规划问题等方面。机器学习包括神经网络和强化学习两种形式。机器学习模型是以统计为基础的。
（2）自然语言处理自然语言处理（NLP）是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。它研究能实现人与计算机之间用自然语言进行有
效通信的各种理论和方法。自然语言处理主要应用于机器翻译、舆情监测、自动摘要、观点提取、文本分类、问题回答、文本语义对比、语音识别、
中文OCR等方面。（3）专家系统专家系统是一个智能计算机程序系统，通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取
等6个部分构成，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验。简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。3
、应用和发展实现从专用人工智能向通用人工智能的跨越式发展，既是下一代人工智能发展的必然趋势，也是研究与应用领域的重大挑战，是未来应
用和发展的趋势。（1）从人工智能向人机混合智能发展（2）从“人工+智能”向自主智能系统发展（3）人工智能将加速与其他学科领域交叉渗
透（4）人工智能产业将蓬勃发展：“人工智能+X”的创新模式将随着技术和产业的发展日趋成熟，对生产力和产业结构产生革命性影响，并推动
人类进入普惠型智能社会（5）人工智能的社会学将提上议程。六、虚拟现实1、技术基础虚拟现实(VR)是一种可以创立和体验虚拟世界的计算
机系统(其中虚拟世界是全体虚拟环境的总称)。虚拟现实技术的主要特征包括沉浸性、交互性、多感知性、构想性(也称想象性)和自主性。虚拟
现实技术已经从桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统(共享空间协同工作）等，向着增强式虚拟现实系统(AR)和元宇
宙的方向发展。2、关键技术虚拟现实的关键技术主要涉及人机交互技术、传感器技术、动态环境建模技术和系统集成技术等。（1）人机交互技术
是一种新型的利用VR眼镜、控制手柄等传感器设备，能让用户真实感受到周围事物存在的一种三维交互技术。（2）传感器技术传感器技术是VR技术更好地实现人机交互的关键。（3）动态环境建模技术该技术是利用三维数据建立虚拟环境模型。（4）系统集成技术VR系统中的集成技术包括信息同步、数据转换、模型标定、识别和合成等技术。3、应用和发展（1）硬件性能优化迭代加快。轻薄化、超清化加速了虚拟现实终端市场的迅速扩大。（2）网络技术的发展有效助力其应用化的程度。（3）虚拟现实产业要素加速融通。“虚拟现实+商贸会展”成为后疫情时代的未来新常态，“虚拟现实+工业生产”是组织数字化转型的新动能，”虚拟现实+智慧生活”大大提升未来智能化的生活体验，“虚拟现实+ 文娱休闲”成为新型信息消费模式的新载体等。（4）元宇宙等新兴概念为虚拟现实技术带来了 “沉浸和叠加”“激进和渐进”“开放和封闭”等新的商业理念，大大提升了其应用价值和社会价值。 |
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