全书共分为浅谈大数据、探寻云计算世界、人工智能、探寻物联网世界、身边的移动互联网五个模 块，每个模块内容分为概述性介绍、基础原理讲解及深入技术分析与应用三个层次。本书紧跟现代化信 息技术，涉及的知识面广、内容深入，部分知识有一定的难度，对于学生理解和掌握现代信息技术具有 很高的理论和应用价值。学习和掌握本书五个模块的知识后，有利于学习和掌握其技术门类，还有利于 了解和学习相关的现代信息技术，快速上手、解决实际问题、掌握相关应用或开发。 本书可作为高等职业院校计算机相关专业的教学用书，也可作为关心和学习现代信息技术人士的专 业书籍，还可作为培训机构相关专业的培训教材。

计算机技术是当今发展最快、应用最普及的技术，人们的工作、学习和生活已经离不 开计算机。掌握计算机的基础知识，学会Windows 操作系统及常用工具软件的安装、维护， 熟练操作计算机进行Word 文字处理、Excel 数据分析、PPT 演示文稿制作、Internet 上网 查找资料，这些已经是每一个高等职业院校学生必备的信息技术基本技能。近年来，我国 新一代信息技术领域的硬件、软件、内容和服务方面的创新步伐不断加快，融合化、智能 化、应用化特征突出，成为我国经济增长的重要引擎。2016 年，经国务院同意，工业和信 息化部、国家发展改革委正式印发了《信息产业发展指南》，并先后下发了《大数据产业发 展规划（2016—2020 年）》，《云计算发展三年行动计划（2017—2019 年）》，《促进新一代人 工智能产业发展三年行动计划（2018—2020 年）》等文件，明确大数据、云计算、人工智 能、物联网等是新时期我国经济社会发展的重点领域，是建设网络强国、推动产业数字 化转型升级的关键支撑。为了适应新一代信息技术产业发展需求，培养高等职业院校学 生的科学素养、逻辑思维能力和探知新技术的意识，娄底职业技术学院组织专业教师编 写了本书。 本书具有如下特点： 采用案例教学方式，全面而且详尽地介绍了新一代信息技术的基本知识、基础概念、 关键技术、实际应用及发展趋势。本书在传授新一代信息技术知识和技能的同时，注重培 养高职学生科学素养和逻辑思维能力，将相关能力训练融入教学环节中，通过对教学内容 的基础性、科学性和前瞻性的研究。一方面与当前高职计算机基础及应用教育的最新要求 接轨，与时俱进，积极反映本专业领域的最新科技成果，同时，突出“高职”特点，总体 提升讲授内容的水平层次；另一方面依据计算机应用基础及应用公共课程的培养目标，同 时考虑到本书面向的是普通高等职业院校学生，入校新生来自不同地区，计算机基础差别 Preface — iv — 较大，在教材编写中注重基础概念，同时突出技术应用部分的内容，力求在内容的安排上 新颖、合理，注意将相关内容比较、归纳，注意保持知识的系统性，以满足不同专业及个 人兴趣爱好和就业的需要。全书做到入门容易，通俗易懂，图文并茂，便于自学。 本书设计了以下环节： 学习目标。明确提出每一个模块的知识目标、能力目标和素质目标，让学生知晓学习 的主要目标。 学习导航。从学生在日常生活和工作中的疑惑入手，以设问的方式提出书中要解决的 问题，激发学生学习兴趣。 案例引入。以通俗易懂的生活实例作为切入点，引入实际案例，新一代信息技术的典 型应用了然于心。 学习小结。凝练每个模块的内容，以便于学生复习和巩固所学知识和技术，小结是教 材“从厚到薄”的体现。 习题与思考。用于考核学生对所学内容的掌握情况。 知识拓展。信息技术精深广博，书籍内容的疏漏之处在所难免，知识拓展是补充。 本书由游新娥、谢完成主编，龙伟、熊权湘主审，吴湘江、曾东波、谢轩、朱燕、禹 云、肖子蕾副主编。全书分为五个模块：模块一由吴湘江编写，主要内容是大数据的基本 概念、起源、发展趋势，数据采集、预处理、存储、可视化的工作流程及应用技术，大数 据技术学习指引。模块二由曾东波编写，主要介绍云计算的产生背景、发展历程，云计算 的定义、特点、服务、部署模式，云计算虚拟化、分布式数据存储等关键技术及典型应用。 模块三由谢轩编写，主要讲解人工智能的起源、定义、分类、发展趋势，人工智能的基础 知识，人工智能自然语言处理、计算机视觉技术，以及人工智能技术在无人驾驶领域的应 用。模块四由朱燕编写，主要包含物联网的起源、概念、体系结构与发展趋势，物联网的 射频识别技术、传感器技术、短距离无线通信技术，以及物联网技术在智能物流和智能交 通中的典型应用。模块五由禹云、肖子蕾编写，主要内容是移动互联网的发展简史、内涵 要素、主要特征、社会影响，移动互联网技术，以及移动互联网在电子商务、位置服务、 移动物联网等方面的应用。 本书从实际出发，结合作者多年从事计算机基础公共课程教学的经验，阐述了当前新 一代信息技术基础的教学内容，希望能为广大读者提供一些帮助。 在本书的编写过程中，我们参阅了大量的相关书籍，搜集了大量的网上资源，在此向 作者表示衷心感谢。 由于作者水平所限，书中如有不足之处，恳请广大读者批评指正。 编 者 2020 年6 月 计算机技术是当今发展最快、应用最普及的技术，人们的工作、学习和生活已经离不开计算机。掌握计算机的基础知识，学会Windows操作系统及常用工具软件的安装、维护，熟练操作计算机进行Word文字处理、Excel数据分析、PPT演示文稿制作、Internet上网查找资料，这些已经是每一个高等职业院校学生必备的信息技术基本技能。近年来，我国新一代信息技术领域的硬件、软件、内容和服务方面的创新步伐不断加快，融合化、智能化、应用化特征突出，成为我国经济增长的重要引擎。2016年，经国务院同意，工业和信息化部、国家发展改革委正式印发了《信息产业发展指南》，并先后下发了《大数据产业发展规划（2016—2020年）》，《云计算发展三年行动计划（2017—2019年）》，《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018—2020年）》等文件，明确大数据、云计算、人工智能、物联网等是新时期我国经济社会发展的重点领域，是建设网络强国、推动产业数字化转型升级的关键支撑。为了适应新一代信息技术产业发展需求，培养高等职业院校学生的科学素养、逻辑思维能力和探知新技术的意识，娄底职业技术学院组织专业教师编写了本书。 本书具有如下特点： 采用案例教学方式，全面而且详尽地介绍了新一代信息技术的基本知识、基础概念、关键技术、实际应用及发展趋势。本书在传授新一代信息技术知识和技能的同时，注重培养高职学生科学素养和逻辑思维能力，将相关能力训练融入教学环节中，通过对教学内容的基础性、科学性和前瞻性的研究。一方面与当前高职计算机基础及应用教育的最新要求接轨，与时俱进，积极反映本专业领域的最新科技成果，同时，突出“高职”特点，总体提升讲授内容的水平层次；另一方面依据计算机应用基础及应用公共课程的培养目标，同时考虑到本书面向的是普通高等职业院校学生，入校新生来自不同地区，计算机基础差别较大，在教材编写中注重基础概念，同时突出了技术应用部分的内容，力求在内容的安排上新颖、合理，注意将相关内容比较、归纳，注意保持知识的系统性，以满足不同专业及个人兴趣爱好和就业的需要。全书做到入门容易，通俗易懂，图文并茂，便于自学。 本书设计了以下环节： 学习目标。明确提出每一个模块的知识目标、能力目标和素质目标，让学生知晓学习的主要目标。 学习导航。从学生在日常生活和工作中的疑惑入手，以设问的方式提出书中要解决的问题，激发学生学习兴趣。 案例引入。以通俗易懂的生活实例作为切入点，引入实际案例，新一代信息技术的典型应用了然于心。 学习小结。凝练每个模块的内容，以便于学生复习和巩固所学知识和技术，小结是教材“从厚到薄”的体现。 习题与思考。用于考核学生对所学内容的掌握情况。 知识拓展。信息技术精深广博，书籍内容的疏漏之处在所难免，知识拓展是补充。 本书由朱忠义、游新娥、谢完成主编，龙伟、熊权湘主审，吴湘江、曾东波、谢轩、朱燕、禹云、肖子蕾副主编。全书分为五个模块：模块一由吴湘江编写，主要内容是大数据的基本概念、起源、发展趋势，数据采集、预处理、存储、可视化的工作流程及应用技术，大数据技术学习指引。模块二由曾东波编写，主要介绍云计算的产生背景、发展历程，云计算的定义、特点、服务、部署模式，云计算虚拟化、分布式数据存储等关键技术及典型应用。模块三由谢轩编写，主要讲解人工智能的起源、定义、分类、发展趋势，人工智能的基础知识，人工智能自然语言处理、计算机视觉技术，以及人工智能技术在无人驾驶领域的应用。模块四由朱燕编写，主要包含物联网的起源、概念、体系结构与发展趋势，物联网的射频识别技术、传感器技术、短距离无线通信技术，以及物联网技术在智能物流和智能交通中的典型应用。模块五由禹云、肖子蕾编写，主要内容是移动互联网的发展简史、内涵要素、主要特征、社会影响，移动互联网技术，以及移动互联网在电子商务、位置服务、移动物联网等方面的应用。 本书从实际出发，结合作者多年从事计算机基础公共课程教学的经验，阐述了当前新一代信息技术基础的教学内容，希望能为广大读者提供一些帮助。 在本书的编写过程中，我们参阅了大量的相关书籍，搜集了大量的网上资源，在此向作者表示衷心感谢。 由于作者水平所限，书中如有不足之处，恳请广大读者批评指正。 编 者 2020年6月

模块一 浅谈大数据 ........................................................................................ 1 1.1 初识大数据 .................................................................................................................... 4 1.1.1 大数据的概念 ..................................................................................................... 4 1.1.2 大数据发展与典型事件 ..................................................................................... 7 1.1.3 大数据的意义 ..................................................................................................... 8 1.1.4 大数据发展趋势 ............................................................................................... 11 习题与思考 ................................................................................................................... 12 1.2 浅析大数据工作流程、技术与应用 .......................................................................... 12 1.2.1 大数据工作流程 ............................................................................................... 12 1.2.2 数据采集技术 ................................................................................................... 14 1.2.3 大数据预处理技术 ........................................................................................... 16 1.2.4 数据存储处理技术 ........................................................................................... 22 1.2.5 数据分析与数据挖掘技术 ............................................................................... 25 1.2.6 数据可视化技术 ............................................................................................... 28 1.2.7 基于大数据的行业应用 ................................................................................... 28 1.2.8 大数据应用案例剖析 ....................................................................................... 29 习题与思考 ................................................................................................................... 44 1.3 大数据技术学习指引 .................................................................................................. 45 1.3.1 岗位分析 ........................................................................................................... 45 1.3.2 Hadoop 生态圈 ................................................................................................. 45 1.3.3 必备技能导航 ................................................................................................... 49 Contents — vi — 1.3.4 阶段学习路线 ................................................................................................... 50 1.3.5 学习资源 ........................................................................................................... 64 习题与思考 ................................................................................................................... 67 学习小结 ....................................................................................................................... 68 模块二 探寻云计算世界 ............................................................................... 69 2.1 初识云计算 .................................................................................................................. 70 2.1.1 云计算产生背景 ............................................................................................... 70 2.1.2 云计算特点 ....................................................................................................... 71 2.1.3 云计算的发展历程 ........................................................................................... 72 2.1.4 云计算定义 ....................................................................................................... 73 2.1.5 云计算服务 ....................................................................................................... 74 2.1.6 云计算部署模式 ............................................................................................... 76 习题与思考 ................................................................................................................... 79 2.2 辨识云计算关键技术 .................................................................................................. 80 2.2.1 虚拟化技术 ....................................................................................................... 80 2.2.2 分布式数据存储技术 ....................................................................................... 93 2.2.3 编程模式 ........................................................................................................... 94 2.2.4 云计算平台管理 ............................................................................................... 95 2.2.5 实时迁移技术 ................................................................................................... 99 习题与思考 ................................................................................................................... 99 2.3 认识云计算典型应用 .................................................................................................. 99 2.3.1 云计算优化现代化企业管理 ......................................................................... 100 2.3.2 云计算助力电信行业转型 ............................................................................. 101 2.3.3 云计算推动智慧城市建设 ............................................................................. 102 2.3.4 云计算提升IT 价值 ....................................................................................... 103 习题与思考 ................................................................................................................. 104 2.4 云计算发展趋势 ........................................................................................................ 105 2.4.1 云计算发展现状 ............................................................................................. 105 2.4.2 未来云计算的发展趋势 ................................................................................. 106 2.4.3 云计算职业发展方向 ..................................................................................... 107 习题与思考 ................................................................................................................. 108 2.5 云主机申请体验 ........................................................................................................ 108 学习小结 ...................................................................................................................... 111 — vii — 模块三 人工智能 ........................................................................................ 112 3.1 走近人工智能 ............................................................................................................ 113 3.1.1 人工智能的起源 ............................................................................................. 114 3.1.2 人工智能的定义 ............................................................................................. 115 3.1.3 人工智能的分类 ............................................................................................. 116 3.1.4 人工智能的发展趋势 ..................................................................................... 118 3.1.5 人工智能与大数据、云技术及物联网的关系 ............................................. 120 习题与思考 ................................................................................................................. 121 3.2 认知人工智能 ............................................................................................................ 121 3.2.1 知识表示 ......................................................................................................... 121 3.2.2 机器感知 ......................................................................................................... 123 3.2.3 机器学习 ......................................................................................................... 127 3.2.4 专家系统 ......................................................................................................... 129 3.2.5 神经网络 ......................................................................................................... 132 习题与思考 ................................................................................................................. 136 3.3 熟悉人工智能 ............................................................................................................ 137 3.3.1 自然语言处理技术 ......................................................................................... 137 3.3.2 计算机视觉技术 ............................................................................................. 142 3.3.3 人工智能开发平台 ......................................................................................... 145 习题与思考 ................................................................................................................. 148 3.4 体验人工智能 ............................................................................................................ 148 3.4.1 人工智能与Python ......................................................................................... 148 3.4.2 无人驾驶车辆 ................................................................................................. 154 习题与思考 ................................................................................................................. 161 学习小结 ..................................................................................................................... 161 模块四 探寻物联网世界 ............................................................................. 162 4.1 初识物联网 ................................................................................................................ 164 4.1.1 物联网的概念 ................................................................................................. 164 4.1.2 物联网与互联网的联系与区别 ..................................................................... 165 4.1.3 物联网的起源与发展 ..................................................................................... 167 4.1.4 物联网体系结构 ............................................................................................. 169 4.1.5 物联网发展趋势 ............................................................................................. 172 习题与思考 ................................................................................................................. 173 — viii — 4.2 辨识物联网关键技术 ................................................................................................ 173 4.2.1 RFID 射频识别技术 ....................................................................................... 175 4.2.2 传感器技术 ..................................................................................................... 182 4.2.3 短距离无线通信技术 ..................................................................................... 188 习题与思考 ................................................................................................................. 197 4.3 认识物联网其他典型应用 ........................................................................................ 197 4.3.1 智能物流 ......................................................................................................... 198 4.3.2 智能交通 ......................................................................................................... 206 习题与思考 ................................................................................................................. 218 学习小结 ..................................................................................................................... 218 模块五 身边的移动互联网 ......................................................................... 219 5.1 认识移动互联网 ........................................................................................................ 220 5.1.1 移动互联网的发展简史 ................................................................................. 220 5.1.2 内涵要素 ......................................................................................................... 222 5.1.3 主要特征 ......................................................................................................... 223 5.1.4 社会影响 ......................................................................................................... 225 习题与思考 ................................................................................................................. 226 5.2 移动互联网的技术 .................................................................................................... 226 5.2.1 移动互联网架构 ............................................................................................. 226 5.2.2 移动通信技术发展 ......................................................................................... 228 5.2.3 移动互联网终端技术 ..................................................................................... 231 5.2.4 移动互联网网络技术 ..................................................................................... 233 5.2.5 移动互联网应用技术 ..................................................................................... 242 习题与思考 ................................................................................................................. 245 5.3 移动互联网的应用 .................................................................................................... 245 5.3.1 电子商务 ......................................................................................................... 245 5.3.2 位置服务 ......................................................................................................... 248 习题与思考 ................................................................................................................. 251 5.4 移动互联网的发展趋势 ............................................................................................ 251 习题与思考 ................................................................................................................. 252 学习小结 ..................................................................................................................... 252 参考文献 ...................................................................................................... 254 模块一 浅谈大数据 1 1.1 初识大数据 4 1.1.1 大数据的概念 4 1.1.2 大数据发展与典型事件 7 1.1.3 大数据的意义 8 1.1.4 大数据发展趋势 11 习题与思考 12 1.2 浅析大数据工作流程、技术与应用 12 1.2.1 大数据工作流程 12 1.2.2 数据采集技术 14 1.2.3 大数据预处理技术 16 1.2.4 数据存储处理技术 22 1.2.5 数据分析与数据挖掘技术 25 1.2.6 数据可视化技术 28 1.2.7 基于大数据的行业应用 28 1.2.8 大数据应用案例剖析 29 习题与思考 44 1.3 大数据技术学习指引 45 1.3.1 岗位分析 45 1.3.2 Hadoop生态圈 45 1.3.3 必备技能导航 49 1.3.4 阶段学习路线 50 1.3.5 学习资源 64 习题与思考 67 学习小结 68 模块二 探寻云计算世界 69 2.1 初识云计算 70 2.1.1 云计算产生背景 70 2.1.2 云计算特点 71 2.1.3 云计算的发展历程 72 2.1.4 云计算定义 73 2.1.5 云计算服务 74 2.1.6 云计算部署模式 76 习题与思考 79 2.2 辨识云计算关键技术 80 2.2.1 虚拟化技术 80 2.2.2 分布式数据存储技术 93 2.2.3 编程模式 94 2.2.4 云计算平台管理 95 2.2.5 实时迁移技术 99 习题与思考 99 2.3 认识云计算典型应用 99 2.3.1 云计算优化现代化企业管理 100 2.3.2 云计算助力电信行业转型 101 2.3.3 云计算推动智慧城市建设 102 2.3.4 云计算提升IT价值 103 习题与思考 104 2.4 云计算发展趋势 105 2.4.1 云计算发展现状 105 2.4.2 未来云计算的发展趋势 106 2.4.3 云计算职业发展方向 107 习题与思考 108 2.5 云主机申请体验 108 学习小结 111 模块三 人工智能 112 3.1 走近人工智能 113 3.1.1 人工智能的起源 114 3.1.2 人工智能的定义 115 3.1.3 人工智能的分类 116 3.1.4 人工智能的发展趋势 118 3.1.5 人工智能与大数据、云技术及物联网的关系 120 习题与思考 121 3.2 认知人工智能 121 3.2.1 知识表示 121 3.2.2 机器感知 123 3.2.3 机器学习 127 3.2.4 专家系统 129 3.2.5 神经网络 132 习题与思考 136 3.3 熟悉人工智能 137 3.3.1 自然语言处理技术 137 3.3.2 计算机视觉技术 142 3.3.3 人工智能开发平台 145 习题与思考 148 3.4 体验人工智能 148 3.4.1 人工智能与Python 148 3.4.2 无人驾驶车辆 154 习题与思考 161 学习小结 161 模块四 探寻物联网世界 162 4.1 初识物联网 164 4.1.1 物联网的概念 164 4.1.2 物联网与互联网的联系与区别 165 4.1.3 物联网的起源与发展 167 4.1.4 物联网体系结构 169 4.1.5 物联网发展趋势 172 习题与思考 173 4.2 辨识物联网关键技术 173 4.2.1 RFID射频识别技术 175 4.2.2 传感器技术 182 4.2.3 短距离无线通信技术 188 习题与思考 197 4.3 认识物联网其他典型应用 197 4.3.1 智能物流 198 4.3.2 智能交通 206 习题与思考 218 学习小结 218 模块五 身边的移动互联网 219 5.1 认识移动互联网 220 5.1.1 移动互联网的发展简史 220 5.1.2 内涵要素 222 5.1.3 主要特征 223 5.1.4 社会影响 225 习题与思考 226 5.2 移动互联网的技术 226 5.2.1 移动互联网架构 226 5.2.2 移动通信技术发展 228 5.2.3 移动互联网终端技术 231 5.2.4 移动互联网网络技术 233 5.2.5 移动互联网应用技术 242 习题与思考 245 5.3 移动互联网的应用 245 5.3.1 电子商务 245 5.3.2 位置服务 248 习题与思考 251 5.4 移动互联网的发展趋势 251 习题与思考 252 学习小结 252 参考文献 254