內(nèi)容新穎：融合相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)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(kù)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(huì)各個(gè)領(lǐng)域。在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)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(lái)時(shí)，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(dòng)作用最大的領(lǐng)域，是全球技術(shù)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)的新高地。新一代信息技術(shù)，涵蓋多個(gè)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(shí)教育的需要。當(dāng)前，針對(duì)高職高專院校普及新一代信息技術(shù)通識(shí)教育的教材并不多，為此我們組織編寫(xiě)了具有職業(yè)教育特色的《新一代信息技術(shù)》教材。

本書(shū)屬于高職高專類各專業(yè)的通識(shí)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(duì)行業(yè)應(yīng)用有初步認(rèn)識(shí)。本書(shū)按照新一代信息技術(shù)必備的知識(shí)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(jì)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(wèn)題，盡可能少用數(shù)學(xué)、物理等知識(shí)，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(shū)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(kù)，可供讀者輔助學(xué)習(xí)。與本書(shū)配套的同名在線開(kāi)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(kāi)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(shū)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(xiě)。具體編寫(xiě)分工為：第1 章由孫鋒申編寫(xiě)，第2 章由趙守彬編寫(xiě)，第3 章由宋文敏編寫(xiě)，第4 章由李曉華編寫(xiě)，第5 章由鮑斌、孫鋒申編寫(xiě)，第6 章由李玉霞編寫(xiě)，第7 章由王喬振編寫(xiě)，第8 章由劉霞編寫(xiě)。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(shū)編寫(xiě)中給予的專業(yè)技術(shù)支持。

本書(shū)得到了2021—2022 年全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)研究課題中國(guó)水利水電出版社專項(xiàng)課題（編號(hào)：2021-AFCEC-051）的資助，在此表示感謝。

由于編者水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤或不妥之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。為了教學(xué)需要，本書(shū)部分圖片源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jì)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(shì) ............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(shí)別技術(shù) ....................................21
2.2.3　近場(chǎng)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(chǎng)總線 ............................................30
2.3.3　總線通信協(xié)議 ....................................32
2.4　短距離無(wú)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(wú)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(chǎng)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(tái) ............................................50
2.7.1　物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)盤(pán)點(diǎn) ................................50
2.7.2　百科榮創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái) ....................51
2.8　項(xiàng)目實(shí)訓(xùn) ....................................................52
課后題 .................................................................58
第3 章　云計(jì)算 ............................................... 61
3.1　初識(shí)云計(jì)算 ................................................61
3.1.1　什么是云計(jì)算 ....................................61
3.1.2　云計(jì)算的發(fā)展歷史 ............................62
3.1.3　云計(jì)算的特點(diǎn) ....................................62
3.1.4　云計(jì)算架構(gòu) ........................................63
3.2　其他計(jì)算模型 ............................................64
3.2.1　并行計(jì)算 ............................................64
3.2.2　分布式計(jì)算 ........................................65
3.2.3　網(wǎng)格計(jì)算 ............................................66
3.3　云計(jì)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(chǔ)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(jì)算平臺(tái)管理 ................................73
3.4　云計(jì)算服務(wù)類型 ........................................73
3.4.1　本地部署和云計(jì)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(tái)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(jì)算部署模式 ........................................80
3.5.1　公有云：關(guān)注性價(jià)比 ........................80
3.5.2　私有云：關(guān)注信息安全 ....................81
3.5.3　社區(qū)云：過(guò)渡性模式 ........................82
3.5.4　混合云：兼顧性價(jià)比與信息安全 ....82
3.6　國(guó)內(nèi)外主流云服務(wù)商 ................................83
3.6.1　國(guó)外主流云服務(wù)商 ............................83
3.6.2　國(guó)內(nèi)主流云服務(wù)商 ............................85
3.7　邊緣計(jì)算 ....................................................87
3.7.1　認(rèn)識(shí)邊緣計(jì)算 ....................................87
3.7.2　邊緣計(jì)算和云計(jì)算 ............................90
3.7.3　云邊協(xié)同 ............................................90
3.8　云計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景 ....................................91
3.8.1　云存儲(chǔ) ................................................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(xiàng)目實(shí)訓(xùn) ....................................................96
課后題 ...............................................................100
第4 章　大數(shù)據(jù) ............................................. 102
4.1　認(rèn)識(shí)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(chǔ) ......................................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(chǔ) ..............................................117
4.5.1　大數(shù)據(jù)文件系統(tǒng) ..............................117
4.5.2　NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù) .................................118
4.5.3　數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) ..........................................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(shí)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(xiàng)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(yǔ)言 ..........................152
5.1.5　人工智能開(kāi)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(jiàn)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(cè) ..................165
5.3.4　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何學(xué)會(huì)預(yù)測(cè) ..................167
5.3.5　常見(jiàn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 ......................167
5.4　圖像識(shí)別 ..................................................169
5.4.1　圖像識(shí)別技術(shù)概述 ..........................169
5.4.2　什么是人臉識(shí)別 ..............................170
5.4.3　人臉識(shí)別技術(shù)原理 ..........................170
5.4.4　人臉識(shí)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(yǔ)音識(shí)別 ..................................................175
5.5.1　語(yǔ)音識(shí)別概述 ..................................175
5.5.2　語(yǔ)音識(shí)別算法 ..................................176
5.5.3　什么是聲紋識(shí)別 ..............................180
5.5.4　聲紋識(shí)別模型 ..................................181
5.5.5　聲紋識(shí)別應(yīng)用優(yōu)勢(shì) ..........................182
5.6　自然語(yǔ)言處理 ..........................................182
5.6.1　自然語(yǔ)言處理概述 ..........................182
5.6.2　自然語(yǔ)言理解 ..................................183
5.6.3　自然語(yǔ)言生成 ..................................184
5.6.4　走近知識(shí)圖譜 ..................................184
5.6.5　知識(shí)圖譜的體系架構(gòu) ......................185
5.6.6　知識(shí)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(xiàng)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(wú)線電信號(hào)頻譜 ..............................194
6.1.2　移動(dòng)通信的發(fā)展簡(jiǎn)史 ......................197
6.1.3　移動(dòng)通信基礎(chǔ) ..................................200
6.1.4　蜂窩移動(dòng)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(shí)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(chǎng)景 ..........................................223
6.4.1　eMBB 應(yīng)用場(chǎng)景分析 ......................223
6.4.2　mMTC 應(yīng)用場(chǎng)景分析 .....................225
6.4.3　URLLC 應(yīng)用場(chǎng)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(xiàng)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(shí)碰撞檢測(cè)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(dòng)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(jì)與開(kāi)發(fā) ..................268
7.4.1　內(nèi)容設(shè)計(jì) ..........................................268
7.4.2　內(nèi)容制作方式 ..................................271
7.4.3　開(kāi)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(kāi)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(xiàng)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(kāi)發(fā)平臺(tái) ..............................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(shì) ..............................312
8.3　密碼學(xué)和安全技術(shù) ..................................313
8.3.1　對(duì)稱加密和非對(duì)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(shí)機(jī)制 ..................................................317
8.5.1　拜占庭將軍問(wèn)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(xiàng)目實(shí)訓(xùn) ..................................................327
課后題 ...............................................................328
參考文獻(xiàn) ........................................................ 330

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