在數(shù)字化的時代浪潮中，新一代信息技術成為了推動社會進步的重要力量。本書是一部聚焦于新一代信息技術發(fā)展趨勢的書籍，涵蓋了新一代計算機體系結構、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)技術、區(qū)塊鏈技術、新一代人工智能和新一代網(wǎng)絡安全等多個領域，書中深入淺出地為讀者提供有關新一代信息技術的系統(tǒng)化知識，包括基礎概念介紹、關鍵技術刨析、應用案例實踐和發(fā)展趨勢梳理等。作為一本全面介紹新一代信息技術的書籍，本書兼顧信息專業(yè)基礎知識學習和其他專業(yè)選修課程的需要，適用于信息技術相關專業(yè)的本科生、研究生、科研工作者、企業(yè)技術人員等讀者群體，可作為新一代信息技術領域的教材和參考書籍。
陳國良，中國科學學院院士。從事方向：并行計算、高性能計算、大數(shù)據(jù)理論。
目 錄
第1章 新一代計算機體系結構 1
1.1 概述 1
1.1.1 多核處理器時代 1
1.1.2 并行計算機與高性能計算 1
1.1.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡與云計算 2
1.2 微處理器體系結構 2
1.2.1 片上系統(tǒng) 3
1.2.2 片上網(wǎng)絡 7
1.2.3 量子計算與量子芯片 16
1.3 多處理機系統(tǒng)體系結構 22
1.3.1 多處理機系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡 22
1.3.2 多處理機系統(tǒng)的一致性問題 27
1.3.3 多處理機的系統(tǒng)程序并行化 30
1.4 數(shù)據(jù)中心集群體系結構 33
1.4.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的拓撲結構 34
1.4.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡資源管理 38
1.4.3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡容錯性能 41
1.5 應用案列 45
1.5.1 國產(chǎn)處理器—龍芯 45
1.5.2 寒武紀智能芯片 49
1.5.3 超算與高性能計算機 51
習題1 53
第2章 物聯(lián)網(wǎng)技術 54
2.1 概述 54
2.1.1 基本概念 54
2.1.2 體系架構 54
2.1.3 技術特征 56
2.2 無線傳感器網(wǎng)絡 57
2.2.1 無線傳感網(wǎng)絡的基本概念 57
2.2.2 無線傳感器功能結構 61
2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的操作系統(tǒng) 73
2.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡的技術特性和應用領域 75
2.3 RFID技術 78
2.3.1 RFID技術的基本概念 78
2.3.2 RFID系統(tǒng)的組成部分 78
2.3.3 RFID技術特性和應用領域 82
2.4 拓撲控制和路由協(xié)議 84
2.4.1 拓撲結構簡介 84
2.4.2 拓撲控制算法 87
2.4.3 路由協(xié)議簡介 92
2.4.4 路由協(xié)議分類 93
2.5 無源感知技術 96
2.5.1 無源感知技術概述 97
2.6 空間物聯(lián)網(wǎng) 99
2.6.1 基本概念 99
2.6.2 體系架構和關鍵技術 99
2.7 物聯(lián)網(wǎng)應用案例 102
2.7.1 無源物聯(lián)網(wǎng)應用 102
2.7.2 車聯(lián)網(wǎng)應用 103
第3章 云計算技術 107
3.1 云計算概述 107
3.1.1 云計算起源 107
3.1.2 云計算定義與特征 108
3.1.3 云交付部署模型 108
3.1.4 云計算標準化 110
3.2 云計算架構 112
3.2.1 云計算體系結構 112
3.2.2 云服務模式 113
3.2.3 云計算基礎架構 114
3.2.4 移動云計算架構 118
3.3 云計算核心技術 120
3.3.1 虛擬化技術 120
3.3.2 數(shù)據(jù)存儲技術 123
3.3.3 數(shù)據(jù)中心技術 124
3.3.4 云監(jiān)控與云管理 126
3.4 邊緣計算 128
3.4.1 邊緣計算的基本概念與模型 128
3.4.2 邊緣計算部署 129
3.4.3 邊緣計算卸載技術 132
3.4.4 云邊協(xié)同計算技術 135
3.4.5 移動邊緣計算 137
3.5 云計算平臺 141
3.5.1 Google云計算平臺 141
3.5.2 阿里云計算平臺 143
3.5.3 開源云計算平臺 145
3.5.4 云原生技術 147
3.6 云計算應用案例 149
3.6.1 公有云：谷歌云、亞馬遜云、阿里云、騰訊云 150
3.6.2 社區(qū)云—基于云醫(yī)療的網(wǎng)絡醫(yī)療平臺 152
3.6.3 私有云—面向微服務的大數(shù)據(jù)承載云平臺 154
第4章 大數(shù)據(jù)技術 158
4.1 概述 158
4.1.1 大數(shù)據(jù)簡介 158
4.1.2 大數(shù)據(jù)分析 160
4.1.3 大數(shù)據(jù)與云計算關系 160
4.2 數(shù)據(jù)采集技術 161
4.2.1 什么是數(shù)據(jù)采集 161
4.2.2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的不足 162
4.2.3 大數(shù)據(jù)采集的方法 163
4.2.4 大數(shù)據(jù)采集平臺 163
4.3 數(shù)據(jù)處理技術 164
4.3.1 大數(shù)據(jù)處理技術簡介 164
4.3.2 分布式計算框架—MapReduce 164
4.3.3 分布式實時計算系統(tǒng)—Storm 166
4.3.4 查詢分析計算系統(tǒng)—Hive 169
4.3.5 分布式內(nèi)存計算系統(tǒng)—Spark 170
4.4 數(shù)據(jù)挖掘算法 173
4.4.1 基于大數(shù)據(jù)的機器學習算法 173
4.4.2 分類算法 175
4.4.3 協(xié)同過濾算法 177
4.5 大數(shù)據(jù)平臺 182
4.5.1 目前主流的大數(shù)據(jù)平臺 182
4.5.2 大數(shù)據(jù)存儲—文件系統(tǒng)（HDFS） 182
4.5.3 大數(shù)據(jù)存儲—數(shù)據(jù)庫（HBase） 184
4.6 大數(shù)據(jù)應用 186
4.6.1 基于大數(shù)據(jù)的電子商務 186
4.6.2 基于大數(shù)據(jù)的個性化推薦 187
4.6.3 基于大數(shù)據(jù)的電力客戶服務需求預測 188
習題4 189
第5章 區(qū)塊鏈技術 191
5.1 區(qū)塊鏈概述 191
5.1.1 區(qū)塊鏈組成原理 191
5.1.2 區(qū)塊鏈和比特幣 194
5.2 共識算法 198
5.2.1 拜占庭將軍問題和工作量證明 198
5.2.2 權益證明 200
5.2.3 委托權益證明 202
5.3 智能合約 203
5.3.1 智能合約概述 203
5.3.2 以太坊智能合約 207
5.3.3 超級賬本鏈碼 214
5.4 區(qū)塊鏈安全和隱私保護 220
5.4.1 數(shù)字錢包安全 220
5.4.2 交易安全和隱私保護 225
5.5 多鏈和跨鏈技術 228
5.5.1 主鏈和側(cè)鏈 228
5.5.2 跨鏈協(xié)同 230
習題5 231
第6章 人工智能 233
6.1 人工智能概述 233
6.1.1 人工智能的歷史 233
6.1.2 人工智能發(fā)展現(xiàn)狀 235
6.1.3 人工智能技術發(fā)展趨勢 236
6.2 深度學習 237
6.2.1 深度學習基礎 237
6.2.2 深度學習網(wǎng)絡 238
6.2.3 深度學習技術 241
6.2.4 深度學習的前沿和總結 242
6.3 強化學習 242
6.3.1 強化學習的基礎 242
6.3.2 有限馬爾可夫決策過程 243
6.3.3 動態(tài)規(guī)劃 246
6.3.4 強化學習前沿和總結 248
6.4 遷移學習 249
6.4.1 遷移學習的基礎 249
6.4.2 遷移學習的基本方法 250
6.4.3 遷移學習的前沿技術 253
6.5 聯(lián)邦學習 255
6.5.1 聯(lián)邦學習概述 255
6.5.2 橫向聯(lián)邦學習 256
6.5.3 縱向聯(lián)邦學習 258
6.5.4 遷移聯(lián)邦學習 259
6.6 人工智能安全 261
6.6.1 人工智能安全概述 261
6.6.2 人工智能數(shù)據(jù)安全 262
6.6.3 人工智能算法安全 263
6.6.4 人工智能模型安全 264
6.6.5 人工智能運行安全 265
6.6.6 小結 266
6.7 應用案例 266
6.7.1 人工智能在無人駕駛中的應用 266
6.7.2 智能問答 269
習題6 272
第7 物聯(lián)網(wǎng) 273
7.1 物聯(lián)網(wǎng)安全 273
7.1.1 物聯(lián)網(wǎng)安全框架 273
7.1.2 物聯(lián)網(wǎng)安全攻防技術 276
7.1.3 物聯(lián)網(wǎng)安全標準 281
7.1.4 物聯(lián)網(wǎng)安全實例 282
7.2 云計算安全 284
7.2.1 云計算安全體系 284
7.2.2 云計算區(qū)域邊界安全 286
7.2.3 云服務計算環(huán)境安全 287
7.2.4 云計算安全管理 294
7.2.5 云計算安全標準 296
7.2.6 云計算安全實例分析 298
7.3 區(qū)塊鏈安全 299
7.3.1 區(qū)塊鏈技術與區(qū)塊鏈安全 299
7.3.2 區(qū)塊鏈技術面臨的安全挑戰(zhàn) 301
7.3.3 區(qū)塊鏈技術面臨的攻擊 302
7.3.4 區(qū)塊鏈技術的防御/加強手段 308
7.3.5 區(qū)塊鏈安全實際案例 310
參考文獻 312
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