內(nèi)容新穎：融合相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，講述形式注重科普性、技術(shù)性。

實(shí)踐性強(qiáng)：從實(shí)際學(xué)習(xí)需求出發(fā)，以實(shí)踐應(yīng)用為導(dǎo)向，注重能力培養(yǎng)。

資源豐富：豐富的多媒體課件、微課、習(xí)題庫等，可供讀者輔助學(xué)習(xí)。

當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在全面重塑經(jīng)濟(jì)社會各個領(lǐng)域。在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的浪潮席卷而來時，我們看到新一代信息技術(shù)是全球研發(fā)投入最集中、創(chuàng)新最活躍、應(yīng)用最廣泛、輻射帶動作用最大的領(lǐng)域，是全球技術(shù)創(chuàng)新競爭的新高地。新一代信息技術(shù)，涵蓋多個研究領(lǐng)域，實(shí)踐性強(qiáng)，傳統(tǒng)的單科理論性教材已經(jīng)不能滿足通識教育的需要。當(dāng)前，針對高職高專院校普及新一代信息技術(shù)通識教育的教材并不多，為此我們組織編寫了具有職業(yè)教育特色的《新一代信息技術(shù)》教材。

本書屬于高職高專類各專業(yè)的通識性教材，意在讓讀者能夠?qū)π乱淮�信息技術(shù)有全面了解，對行業(yè)應(yīng)用有初步認(rèn)識。本書按照新一代信息技術(shù)必備的知識領(lǐng)域劃分為8 章，內(nèi)容包括：新一代信息技術(shù)概論、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈。把目前在新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，盡可能少用數(shù)學(xué)、物理等知識，而以科普性、技術(shù)性的形式進(jìn)行講述，最大限度滿足不同層次讀者的需求。

本書從新一代信息技術(shù)的實(shí)際學(xué)習(xí)需求出發(fā)，以實(shí)踐應(yīng)用為導(dǎo)向，配套豐富的多媒體課件、微課、習(xí)題庫，可供讀者輔助學(xué)習(xí)。與本書配套的同名在線開放課程將在“智慧職教MOOC 學(xué)院”（https://mooc.icve.com.cn/）上線，讀者可以登錄網(wǎng)站進(jìn)行在線開放課程學(xué)習(xí)，授課教師可以調(diào)用本課程資源構(gòu)建符合自己需求的特色SPOC 課程。

本書由孫鋒申、李玉霞任主編，王喬振、鮑斌、趙守彬任副主編，鄒翠蘭任主審，李曉華、宋文敏、劉霞參與編寫。具體編寫分工為：第1 章由孫鋒申編寫，第2 章由趙守彬編寫，第3 章由宋文敏編寫，第4 章由李曉華編寫，第5 章由鮑斌、孫鋒申編寫，第6 章由李玉霞編寫，第7 章由王喬振編寫，第8 章由劉霞編寫。感謝臻科信（山東）科技成果轉(zhuǎn)化有限公司、山東淋垚智慧農(nóng)業(yè)科技有限公司、山東小新文化產(chǎn)業(yè)有限公司等在本書編寫中給予的專業(yè)技術(shù)支持。

本書得到了2021—2022 年全國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會計算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)研究課題中國水利水電出版社專項課題（編號：2021-AFCEC-051）的資助，在此表示感謝。

由于編者水平有限，書中錯誤或不妥之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。為了教學(xué)需要，本書部分圖片源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請圖片所有者與我們聯(lián)系，編者電子郵箱：sunfs315@126.com。

前言
第1 章　新一代信息技術(shù)概論 ............................ 1
1.1　信息技術(shù)簡介 ..............................................1
1.1.1　信息技術(shù)的定義 ..................................1
1.1.2　信息技術(shù)的發(fā)展簡史 ..........................2
1.1.3　信息技術(shù)的分類 ..................................4
1.2　信息技術(shù)發(fā)展新亮點(diǎn) ..................................4
1.2.1　物聯(lián)網(wǎng) ..................................................4
1.2.2　云計算 ..................................................5
1.2.3　大數(shù)據(jù) ..................................................6
1.2.4　人工智能 ..............................................6
1.2.5　5G .........................................................7
1.2.6　虛擬現(xiàn)實(shí) ..............................................8
1.2.7　區(qū)塊鏈 ..................................................8
1.3　新一代信息技術(shù) ..........................................9
1.3.1　新一代信息技術(shù)的概念 ......................9
1.3.2　新一代信息技術(shù)的特征 ......................9
1.3.3　新一代信息技術(shù)的發(fā)展趨勢 ............12
課后題 .................................................................13
第2 章 物聯(lián)網(wǎng) ................................................. 15
2.1　物聯(lián)網(wǎng)概述 ................................................15
2.1.1　物聯(lián)網(wǎng)的概念 ....................................15
2.1.2　物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) ............................16
2.1.3　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)案例 ................................18
2.2　感知層技術(shù) ................................................19
2.2.1　條形碼技術(shù) ........................................19
2.2.2　射頻識別技術(shù) ....................................21
2.2.3　近場通信技術(shù) ....................................23
2.2.4　傳感器的基本概念 ............................24
2.2.5　傳感器的分類 ....................................25
2.2.6　新型傳感器 ........................................26
2.3　有線接入技術(shù) ............................................28
2.3.1　串行通信 ............................................28
2.3.2　現(xiàn)場總線 ............................................30
2.3.3　總線通信協(xié)議 ....................................32
2.4　短距離無線接入技術(shù) ................................33
2.4.1　藍(lán)牙技術(shù) ............................................33
2.4.2　ZigBee 技術(shù) .......................................37
2.5　廣域無線接入技術(shù) ....................................43
2.5.1　LoRa 技術(shù) ..........................................43
2.5.2　LoRaWAN ..........................................44
2.5.3　LoRaWAN 生態(tài) .................................45
2.5.4　LoRa 案例 ..........................................45
2.6　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景 ........................................46
2.6.1　智能家居 ............................................47
2.6.2　智慧農(nóng)業(yè) ............................................48
2.6.3　智慧交通 ............................................49
2.7　物聯(lián)網(wǎng)云平臺 ............................................50
2.7.1　物聯(lián)網(wǎng)平臺盤點(diǎn) ................................50
2.7.2　百科榮創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺 ....................51
2.8　項目實(shí)訓(xùn) ....................................................52
課后題 .................................................................58
第3 章　云計算 ............................................... 61
3.1　初識云計算 ................................................61
3.1.1　什么是云計算 ....................................61
3.1.2　云計算的發(fā)展歷史 ............................62
3.1.3　云計算的特點(diǎn) ....................................62
3.1.4　云計算架構(gòu) ........................................63
3.2　其他計算模型 ............................................64
3.2.1　并行計算 ............................................64
3.2.2　分布式計算 ........................................65
3.2.3　網(wǎng)格計算 ............................................66
3.3　云計算核心技術(shù) ........................................67
3.3.1　虛擬化技術(shù) ........................................67
3.3.2　分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù) ........................71
3.3.3　編程模型 ............................................72
3.3.4　大規(guī)模數(shù)據(jù)管理 ................................72
3.3.5　云計算平臺管理 ................................73
3.4　云計算服務(wù)類型 ........................................73
3.4.1　本地部署和云計算服務(wù) ....................73
3.4.2　基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS） .................74
3.4.3　平臺即服務(wù)（PaaS） ........................76
3.4.4　軟件即服務(wù)（SaaS） ........................78
3.4.5　服務(wù)模式的區(qū)別 ................................79
3.5　云計算部署模式 ........................................80
3.5.1　公有云：關(guān)注性價比 ........................80
3.5.2　私有云：關(guān)注信息安全 ....................81
3.5.3　社區(qū)云：過渡性模式 ........................82
3.5.4　混合云：兼顧性價比與信息安全 ....82
3.6　國內(nèi)外主流云服務(wù)商 ................................83
3.6.1　國外主流云服務(wù)商 ............................83
3.6.2　國內(nèi)主流云服務(wù)商 ............................85
3.7　邊緣計算 ....................................................87
3.7.1　認(rèn)識邊緣計算 ....................................87
3.7.2　邊緣計算和云計算 ............................90
3.7.3　云邊協(xié)同 ............................................90
3.8　云計算的應(yīng)用場景 ....................................91
3.8.1　云存儲 ................................................92
3.8.2　云安全 ................................................92
3.8.3　云視頻 ................................................93
3.8.4　云物流 ................................................93
3.8.5　政務(wù)云 ................................................94
3.8.6　云醫(yī)療 ................................................95
3.8.7　教育云 ................................................95
3.8.8　云制造 ................................................96
3.9　項目實(shí)訓(xùn) ....................................................96
課后題 ...............................................................100
第4 章　大數(shù)據(jù) ............................................. 102
4.1　認(rèn)識大數(shù)據(jù) ..............................................102
4.1.1　什么是大數(shù)據(jù) ..................................102
4.1.2　大數(shù)據(jù)的特征 ..................................102
4.1.3　大數(shù)據(jù)的思維 ..................................104
4.2　大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ) ......................................105
4.2.1　大數(shù)據(jù)處理的基本流程 ..................105
4.2.2　大數(shù)據(jù)采集技術(shù) ..............................106
4.2.3　大數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) ..........................106
4.2.4　大數(shù)據(jù)存儲 ......................................107
4.2.5　大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù) ..................107
4.2.6　大數(shù)據(jù)可視化 ..................................108
4.3　大數(shù)據(jù)采集 ..............................................108
4.3.1　大數(shù)據(jù)采集的意義 ..........................108
4.3.2　數(shù)據(jù)采集的方法 ..............................108
4.4　大數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) .................................. 111
4.4.1　數(shù)據(jù)清洗 .......................................... 111
4.4.2　數(shù)據(jù)集成 ..........................................115
4.4.3　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 ..........................................116
4.4.4　數(shù)據(jù)歸約 ..........................................116
4.5　大數(shù)據(jù)存儲 ..............................................117
4.5.1　大數(shù)據(jù)文件系統(tǒng) ..............................117
4.5.2　NoSQL 數(shù)據(jù)庫 .................................118
4.5.3　數(shù)據(jù)倉庫 ..........................................122
4.6　大數(shù)據(jù)處理與分析 ..................................123
4.6.1　Hadoop 大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) ................123
4.6.2　MapReduce 大數(shù)據(jù)批處理系統(tǒng) ......125
4.6.3　Spark 大數(shù)據(jù)實(shí)時處理系統(tǒng) ............126
4.6.4　Storm ................................................127
4.6.5　數(shù)據(jù)挖掘 ..........................................128
4.7　大數(shù)據(jù)可視化 ..........................................129
4.7.1　數(shù)據(jù)可視化概述 ..............................129
4.7.2　數(shù)據(jù)可視化工具介紹 ......................129
4.8　大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用 ......................................131
4.8.1　大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用 ..........131
4.8.2　大數(shù)據(jù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 ..............133
4.8.3　大數(shù)據(jù)在城市管理中的應(yīng)用 ..........135
4.8.4　大數(shù)據(jù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 ..............138
4.9　項目實(shí)訓(xùn) ..................................................138
課后題 ...............................................................145
第5 章　人工智能 .......................................... 148
5.1　人工智能概述 ..........................................148
5.1.1　人工智能的定義 ..............................148
5.1.2　人工智能的發(fā)展 ..............................148
5.1.3　人工智能主要學(xué)派 ..........................150
5.1.4　人工智能編程語言 ..........................152
5.1.5　人工智能開發(fā)框架 ..........................153
5.2　機(jī)器學(xué)習(xí) ..................................................154
5.2.1　什么是機(jī)器學(xué)習(xí) ..............................155
5.2.2　機(jī)器學(xué)習(xí)的分類 ..............................156
5.2.3　機(jī)器學(xué)習(xí)的工作流程 ......................159
5.2.4　機(jī)器學(xué)習(xí)常見算法模型 ..................160
5.3　深度學(xué)習(xí) ..................................................163
5.3.1　什么是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ......................163
5.3.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入 ..............................164
5.3.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行預(yù)測 ..................165
5.3.4　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何學(xué)會預(yù)測 ..................167
5.3.5　常見的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 ......................167
5.4　圖像識別 ..................................................169
5.4.1　圖像識別技術(shù)概述 ..........................169
5.4.2　什么是人臉識別 ..............................170
5.4.3　人臉識別技術(shù)原理 ..........................170
5.4.4　人臉識別技術(shù)應(yīng)用 ..........................171
5.4.5　什么是OCR 技術(shù) ............................171
5.4.6　OCR 技術(shù)原理 .................................171
5.5　語音識別 ..................................................175
5.5.1　語音識別概述 ..................................175
5.5.2　語音識別算法 ..................................176
5.5.3　什么是聲紋識別 ..............................180
5.5.4　聲紋識別模型 ..................................181
5.5.5　聲紋識別應(yīng)用優(yōu)勢 ..........................182
5.6　自然語言處理 ..........................................182
5.6.1　自然語言處理概述 ..........................182
5.6.2　自然語言理解 ..................................183
5.6.3　自然語言生成 ..................................184
5.6.4　走近知識圖譜 ..................................184
5.6.5　知識圖譜的體系架構(gòu) ......................185
5.6.6　知識圖譜應(yīng)用 ..................................186
5.7　人工智能的典型應(yīng)用領(lǐng)域 ......................187
5.7.1　制造 ..................................................187
5.7.2　家居 ..................................................187
5.7.3　金融 ..................................................187
5.7.4　零售 ..................................................188
5.7.5　交通 ..................................................188
5.7.6　安防 ..................................................189
5.7.7　醫(yī)療 ..................................................190
5.7.8　教育 ..................................................190
5.7.9　物流 ..................................................190
5.8　項目實(shí)訓(xùn) ..................................................191
課后題 ...............................................................192
第6 章　5G ................................................... 194
6.1　走進(jìn)5G 世界 ...........................................194
6.1.1　無線電信號頻譜 ..............................194
6.1.2　移動通信的發(fā)展簡史 ......................197
6.1.3　移動通信基礎(chǔ) ..................................200
6.1.4　蜂窩移動通信的概述 ......................201
6.1.5　5G 的概述 ........................................204
6.1.6　展望6G ............................................205
6.2　5G 的標(biāo)準(zhǔn)與架構(gòu) ....................................206
6.2.1　5G 的通信標(biāo)準(zhǔn) ................................206
6.2.2　5G 頻譜的部署 ................................208
6.2.3　5G 的組網(wǎng) ........................................211
6.2.4　5G 整體架構(gòu) ....................................213
6.3　5G 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) ....................................216
6.3.1　提高效率的關(guān)鍵技術(shù)分析 ..............216
6.3.2　降低時延的關(guān)鍵技術(shù) ......................220
6.3.3　網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù) ..................................221
6.4　三大應(yīng)用場景 ..........................................223
6.4.1　eMBB 應(yīng)用場景分析 ......................223
6.4.2　mMTC 應(yīng)用場景分析 .....................225
6.4.3　URLLC 應(yīng)用場景分析 ....................226
6.5　5G 產(chǎn)業(yè)鏈 ................................................227
6.6　5G 典型應(yīng)用 ............................................228
6.6.1　5G 直播 ............................................228
6.6.2　5G 智能電網(wǎng) ....................................230
6.6.3　5G 智慧醫(yī)療 ....................................231
6.6.4　5G 安防 ............................................233
6.6.5　5G 智慧城市 ....................................234
6.7　項目實(shí)訓(xùn) ..................................................237
課后題 ...............................................................240
第7 章　虛擬現(xiàn)實(shí) .......................................... 242
7.1　虛擬現(xiàn)實(shí)概述 ..........................................242
7.1.1　虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 ..............................242
7.1.2　虛擬現(xiàn)實(shí)的特征 ..............................242
7.1.3　虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展 ..............................244
7.1.4　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 ......................248
7.2　虛擬現(xiàn)實(shí)的核心技術(shù) ..............................251
7.2.1　立體顯示技術(shù) ..................................251
7.2.2　環(huán)境建模技術(shù) ..................................253
7.2.3　三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù) ..............255
7.2.4　人機(jī)自然交互技術(shù) ..........................256
7.2.5　實(shí)時碰撞檢測技術(shù) ..........................258
7.3　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的解決方案 ......................259
7.3.1　常用硬件設(shè)備 ..................................259
7.3.2　移動VR............................................264
7.3.3　VR 一體機(jī)........................................265
7.3.4　基于主機(jī)的VR................................267
7.4　虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的設(shè)計與開發(fā) ..................268
7.4.1　內(nèi)容設(shè)計 ..........................................268
7.4.2　內(nèi)容制作方式 ..................................271
7.4.3　開發(fā)引擎 ..........................................275
7.5　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) ..................................................277
7.5.1　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知 ..............................277
7.5.2　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ..............279
7.5.3　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)工具 ..............281
7.5.4　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用 ......................282
7.6　虛擬現(xiàn)實(shí)在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 ..............285
7.6.1　VR 游戲............................................285
7.6.2　VR 影視............................................286
7.6.3　VR 教育............................................288
7.6.4　VR 軍事............................................289
7.6.5　VR 旅游............................................289
7.6.6　VR 醫(yī)學(xué)............................................291
7.6.7　其他領(lǐng)域 ..........................................292
7.7　項目實(shí)訓(xùn) ..................................................293
課后題 ...............................................................297
第8 章　區(qū)塊鏈 ............................................. 299
8.1　區(qū)塊鏈概述 ..............................................299
8.1.1　區(qū)塊鏈的最早應(yīng)用—比特幣 ......299
8.1.2　區(qū)塊鏈的特征 ..................................302
8.1.3　區(qū)塊鏈的分類 ..................................304
8.1.4　區(qū)塊鏈開發(fā)平臺 ..............................305
8.2　區(qū)塊鏈技術(shù)體系 ......................................307
8.2.1　區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu) ..............................307
8.2.2　區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù) ..............................308
8.2.3　區(qū)塊鏈技術(shù)趨勢 ..............................312
8.3　密碼學(xué)和安全技術(shù) ..................................313
8.3.1　對稱加密和非對稱加密 ..................313
8.3.2　哈希算法 ..........................................314
8.3.3　數(shù)字簽名 ..........................................315
8.4　P2P 網(wǎng)絡(luò) ...................................................316
8.4.1　P2P 網(wǎng)絡(luò)原理 ...................................316
8.4.2　P2P 架構(gòu)與C/S 架構(gòu)的比較 ...........316
8.5　共識機(jī)制 ..................................................317
8.5.1　拜占庭將軍問題 ..............................317
8.5.2　工作量證明（PoW） ......................319
8.5.3　權(quán)益證明（PoS） ............................319
8.6　智能合約 ..................................................320
8.6.1　智能合約的定義 ..............................320
8.6.2　智能合約的原理 ..............................320
8.7　區(qū)塊鏈技術(shù)典型應(yīng)用 ..............................321
8.7.1　區(qū)塊鏈在金融領(lǐng)域的應(yīng)用 ..............322
8.7.2　區(qū)塊鏈在公證管理領(lǐng)域的應(yīng)用 ......323
8.7.3　區(qū)塊鏈在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用 ......325
8.7.4　區(qū)塊鏈在版權(quán)管理領(lǐng)域的應(yīng)用 ......326
8.8　項目實(shí)訓(xùn) ..................................................327
課后題 ...............................................................328
參考文獻(xiàn) ........................................................ 330

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28. 大學(xué)信息技術(shù)習(xí)題與實(shí)驗指導(dǎo) [毛錦庚 徐蘇 主編]
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30. 信息技術(shù)基礎(chǔ) [齊浩亮 鄭曉霞]