新一代信息技术与人工智能 / 新时代大学计算机暨人工智能通识课程系列教材
定价：￥52.00
作者： 桂小林
出版时间：2024-12
最新印次日期：2024-12
出版社：中国铁道出版社
- 中国铁道出版社
- 9787113316693
- 1版
- 559828
- 16开
- 2024-12
- 各专业
- 本科
作者简介
内容简介
本书依据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》，在培养大学生计算思维能力的同时，重点强化大学生的新一代信息技术素养。全书主要包括信息技术与数字技术、信息的数字化表示和编码、信息伦理与法律、图灵机模型与冯·诺依曼计算机体系、云计算、物联网、移动互联网、网络空间安全、数字签名与区块链、虚拟现实与增强现实、大数据体系与分析技术、大数据安全与隐私保护、人工智能概念与技术、大模型及其应用等内容。全书紧扣思政主题，凝练思政要素，聚焦创新素养、工匠精神与家国情怀的养成，完整地呈现了新一代信息技术的逻辑关系，以方便学生理解和综合应用。本书可作为高等学校大学计算机通识教育系列课程的教材，也可作为新一代信息技术研究人员的参考书。
目录
第一部分走进新一代信息技术
第1章 绪论2
1.1信息技术与数字技术2
1.1.1信息与信息革命2
1.1.2新一代信息技术4
1.1.3数字技术5
1.1.4数字技术赋能各类学科发展5
1.2信息的数字化表示7
1.2.1信息的二进制表示7
1.2.2不同进制数的转换9
1.3信息的数字化编码12
1.3.1字符编码12
1.3.2字形编码16
1.3.3语音和图像编码18
1.4信息伦理与法律20
1.4.1信息伦理与道德规范20
1.4.2信息伦理与隐私保护22
小结23
习题23
第2章 云计算24
2.1计算平台的产生与发展24
2.1.1单计算机系统24
2.1.2图灵机模型25
2.1.3冯·诺依曼计算机体系26
2.1.4多计算机系统28
2.2云计算的概念31
2.3云计算的服务模式31
2.4云计算的虚拟化技术33
2.5云计算的典型应用35
小结36
习题36
第3章 物联网37
3.1物联网的概念与体系37
3.1.1物联网的概念37
3.1.2物联网的主要特征38
3.2物联网的起源与发展39
3.2.1物联网推动工业4.040
3.2.2物联网支撑智能制造42
3.3物联网感知技术42
3.3.1传感检测模型43
3.3.2传感器的分类44
3.3.3典型传感器46
3.4物联网标识技术50
3.4.1一维码51
3.4.2一维码实例:EAN52
3.4.3一维码实例:ISBN和ISSN56
3.4.4一维码的识读57
3.4.5二维码58
3.4.6射频识别技术61
3.5物联网的典型应用66
3.5.1条形码支付66
3.5.2刷卡乘车68
3.5.3电子不停车收费69
小结69
习题70
第4章 移动互联网71
4.1移动互联网的基本概念71
4.1.1移动互联网的概念71
4.1.2移动互联网的发展历程73
4.2近距离无线通信技术74
4.2.1Wi-Fi技术74
4.2.2蓝牙技术75
4.2.3ZigBee技术79
4.3远距离无线通信技术81
4.3.1卫星通信技术81
4.3.2移动通信技术84
4.3.3微波通信技术87
4.4空间定位技术89
4.4.1卫星定位系统90
Ⅱ4.4.2蜂窝定位技术93
4.5计算机网络概述94
4.5.1计算机网络的概念和体系94
4.5.2计算机网络的数据封装96
4.6计算机网络协议98
4.6.1网络节点身份标识协议98
4.6.2网络节点数据传输协议100
4.6.3网络链路争用协议104
4.6.4网络资源共享协议105
4.7计算机网络设备110
4.7.1网内互联设备110
4.7.2网间互联设备113
小结115
习题115
第5章 网络空间安全117
5.1网络空间的安全威胁117
5.1.1恶意攻击的概念117
5.1.2恶意攻击的分类118
5.1.3恶意攻击的手段119
5.1.4防止恶意攻击的方法120
5.2身份认证与访问控制121
5.2.1身份认证的概念与方式121
5.2.2访问控制的组成与方法122
5.3入侵检测与防护125
5.3.1病毒检测与防护126
5.3.2网络防火墙127
5.4网络安全协议128
小结130
习题130
第6章 数字签名与区块链131
6.1数字签名131
6.1.1数字签名的作用131
6.1.2数字签名的过程132
6.2区块链的概念与特征133
6.2.1区块链的技术特征133
6.2.2区块链的功能135
6.3区块链的结构与分类136
6.3.1区块链结构136
6.3.2区块链的分类138
6.4区块链共识机制与智能合约139
6.4.1区块链的共识机制139
6.4.2区块链的智能合约140
6.5区块链的典型应用142
小结143
习题143
第7章虚拟现实与增强现实144
7.1虚拟现实技术144
7.1.1虚拟现实的概念144
7.1.2虚拟现实的发展147
7.1.3虚拟现实的分类147
7.1.4虚拟现实系统的组成148
7.1.5虚拟现实的应用150
7.2增强现实150
7.2.1增强现实的概念150
7.2.2增强现实的关键技术151
7.2.3增强现实的显示技术153
7.2.4虚拟现实与增强现实的区别和联系154
7.3元宇宙与数字人155
7.3.1元宇宙的概念155
7.3.2数字人156
小结158
习题158
第二部分 体验大数据技术
第8章初识大数据160
8.1大数据的概念与特征160
8.2大数据的存储方法161
8.2.1关系数据库存储161
8.2.2云数据存储165
8.3 Hadoop体系架构166
8.3.1 Hadoop生态系统166
8.3.2 HDFS的体系结构168
8.3.3 HDFS的数据组织与操作169
8.4 MapReduce体系架构172
8.4.1 MapReduce的概念172
8.4.2 MapReduce的工作流程172
Ⅳ小结174
习题174
第9章大数据分析与可视化175
9.1大数据预处理175
9.1.1大数据的预处理方式175
9.1.2数据规格化实例176
9.2大数据分析178
9.2.1关联分析算法178
9.2.2数据分类与聚类算法181
9.2.3典型分类与聚类方法182
9.3大数据可视化187
9.2.1大数据分析可视化平台187
9.2.2大数据可视化实践188
小结191
习题191
第10章大数据安全与隐私192
10.1大数据安全的概念192
10.1.1数据安全的概念192
10.1.2数据隐私的概念193
10.2数据加密模型与算法194
10.2.1数据加密模型194
10.2.2数据加密方法195
10.3同态加密与隐私保护199
10.3.1外包数据隐私保护199
10.3.2外包数据加密检索200
10.3.3外包数据加密计算202
小结204
习题204
第三部分 探索人工智能
第11章人工智能概述206
11.1人工智能的产生206
11.2人工智能的发展207
11.2.1人工智能的发展历程207
11.2.2人工智能的三大学派209
11.3人工智能的定义210
小结211
习题211
第12章人工智能技术探究212
12.1专家系统212
12.1.1专家系统的构成212
12.1.2知识图谱213
12.2神经网络216
12.2.1生物神经网络216
12.2.2人工神经网络217
12.2.3BP神经网络218
12.3深度神经网络220
12.4机器学习224
12.4.1深度学习224
12.4.2联邦学习225
12.4.3强化学习226
12.5自然语言处理227
12.5.1自然语言处理概述228
12.5.2基于机器学习的自然语言处理229
12.6人工智能大模型230
12.6.1人工智能大模型概述230
12.6.2Transformer模型231
12.6.3GPT模型232
12.6.4典型大模型系统233
小结235
习题236
第13章人工智能的应用237
13.1模糊控制专家系统237
13.2计算机视觉240
13.3人机对战241
13.4机器翻译242
小结243
习题243
参考文献244
第1章 绪论2
1.1信息技术与数字技术2
1.1.1信息与信息革命2
1.1.2新一代信息技术4
1.1.3数字技术5
1.1.4数字技术赋能各类学科发展5
1.2信息的数字化表示7
1.2.1信息的二进制表示7
1.2.2不同进制数的转换9
1.3信息的数字化编码12
1.3.1字符编码12
1.3.2字形编码16
1.3.3语音和图像编码18
1.4信息伦理与法律20
1.4.1信息伦理与道德规范20
1.4.2信息伦理与隐私保护22
小结23
习题23
第2章 云计算24
2.1计算平台的产生与发展24
2.1.1单计算机系统24
2.1.2图灵机模型25
2.1.3冯·诺依曼计算机体系26
2.1.4多计算机系统28
2.2云计算的概念31
2.3云计算的服务模式31
2.4云计算的虚拟化技术33
2.5云计算的典型应用35
小结36
习题36
第3章 物联网37
3.1物联网的概念与体系37
3.1.1物联网的概念37
3.1.2物联网的主要特征38
3.2物联网的起源与发展39
3.2.1物联网推动工业4.040
3.2.2物联网支撑智能制造42
3.3物联网感知技术42
3.3.1传感检测模型43
3.3.2传感器的分类44
3.3.3典型传感器46
3.4物联网标识技术50
3.4.1一维码51
3.4.2一维码实例:EAN52
3.4.3一维码实例:ISBN和ISSN56
3.4.4一维码的识读57
3.4.5二维码58
3.4.6射频识别技术61
3.5物联网的典型应用66
3.5.1条形码支付66
3.5.2刷卡乘车68
3.5.3电子不停车收费69
小结69
习题70
第4章 移动互联网71
4.1移动互联网的基本概念71
4.1.1移动互联网的概念71
4.1.2移动互联网的发展历程73
4.2近距离无线通信技术74
4.2.1Wi-Fi技术74
4.2.2蓝牙技术75
4.2.3ZigBee技术79
4.3远距离无线通信技术81
4.3.1卫星通信技术81
4.3.2移动通信技术84
4.3.3微波通信技术87
4.4空间定位技术89
4.4.1卫星定位系统90
Ⅱ4.4.2蜂窝定位技术93
4.5计算机网络概述94
4.5.1计算机网络的概念和体系94
4.5.2计算机网络的数据封装96
4.6计算机网络协议98
4.6.1网络节点身份标识协议98
4.6.2网络节点数据传输协议100
4.6.3网络链路争用协议104
4.6.4网络资源共享协议105
4.7计算机网络设备110
4.7.1网内互联设备110
4.7.2网间互联设备113
小结115
习题115
第5章 网络空间安全117
5.1网络空间的安全威胁117
5.1.1恶意攻击的概念117
5.1.2恶意攻击的分类118
5.1.3恶意攻击的手段119
5.1.4防止恶意攻击的方法120
5.2身份认证与访问控制121
5.2.1身份认证的概念与方式121
5.2.2访问控制的组成与方法122
5.3入侵检测与防护125
5.3.1病毒检测与防护126
5.3.2网络防火墙127
5.4网络安全协议128
小结130
习题130
第6章 数字签名与区块链131
6.1数字签名131
6.1.1数字签名的作用131
6.1.2数字签名的过程132
6.2区块链的概念与特征133
6.2.1区块链的技术特征133
6.2.2区块链的功能135
6.3区块链的结构与分类136
6.3.1区块链结构136
6.3.2区块链的分类138
6.4区块链共识机制与智能合约139
6.4.1区块链的共识机制139
6.4.2区块链的智能合约140
6.5区块链的典型应用142
小结143
习题143
第7章虚拟现实与增强现实144
7.1虚拟现实技术144
7.1.1虚拟现实的概念144
7.1.2虚拟现实的发展147
7.1.3虚拟现实的分类147
7.1.4虚拟现实系统的组成148
7.1.5虚拟现实的应用150
7.2增强现实150
7.2.1增强现实的概念150
7.2.2增强现实的关键技术151
7.2.3增强现实的显示技术153
7.2.4虚拟现实与增强现实的区别和联系154
7.3元宇宙与数字人155
7.3.1元宇宙的概念155
7.3.2数字人156
小结158
习题158
第二部分 体验大数据技术
第8章初识大数据160
8.1大数据的概念与特征160
8.2大数据的存储方法161
8.2.1关系数据库存储161
8.2.2云数据存储165
8.3 Hadoop体系架构166
8.3.1 Hadoop生态系统166
8.3.2 HDFS的体系结构168
8.3.3 HDFS的数据组织与操作169
8.4 MapReduce体系架构172
8.4.1 MapReduce的概念172
8.4.2 MapReduce的工作流程172
Ⅳ小结174
习题174
第9章大数据分析与可视化175
9.1大数据预处理175
9.1.1大数据的预处理方式175
9.1.2数据规格化实例176
9.2大数据分析178
9.2.1关联分析算法178
9.2.2数据分类与聚类算法181
9.2.3典型分类与聚类方法182
9.3大数据可视化187
9.2.1大数据分析可视化平台187
9.2.2大数据可视化实践188
小结191
习题191
第10章大数据安全与隐私192
10.1大数据安全的概念192
10.1.1数据安全的概念192
10.1.2数据隐私的概念193
10.2数据加密模型与算法194
10.2.1数据加密模型194
10.2.2数据加密方法195
10.3同态加密与隐私保护199
10.3.1外包数据隐私保护199
10.3.2外包数据加密检索200
10.3.3外包数据加密计算202
小结204
习题204
第三部分 探索人工智能
第11章人工智能概述206
11.1人工智能的产生206
11.2人工智能的发展207
11.2.1人工智能的发展历程207
11.2.2人工智能的三大学派209
11.3人工智能的定义210
小结211
习题211
第12章人工智能技术探究212
12.1专家系统212
12.1.1专家系统的构成212
12.1.2知识图谱213
12.2神经网络216
12.2.1生物神经网络216
12.2.2人工神经网络217
12.2.3BP神经网络218
12.3深度神经网络220
12.4机器学习224
12.4.1深度学习224
12.4.2联邦学习225
12.4.3强化学习226
12.5自然语言处理227
12.5.1自然语言处理概述228
12.5.2基于机器学习的自然语言处理229
12.6人工智能大模型230
12.6.1人工智能大模型概述230
12.6.2Transformer模型231
12.6.3GPT模型232
12.6.4典型大模型系统233
小结235
习题236
第13章人工智能的应用237
13.1模糊控制专家系统237
13.2计算机视觉240
13.3人机对战241
13.4机器翻译242
小结243
习题243
参考文献244
