新一代信息技术

内容全面，解析透彻： 书中内容由浅入深，细致讲解了新一代信息技术前沿知识

理实一体，突出应用： 配备丰富的案例和习题，提升实际操作和解决问题的能力

资源丰富，方便教学：图文并茂，提供相关数据，配备实训项目，帮助理解学习

在当今时代，数字化浪潮席卷全球，新一代信息技术正以前所未有的速度蓬勃发展，深刻地改变着人们的生活、工作和学习方式。从智能家居的便捷体验到智能交通的高效运行,从云计算提供的强大计算能力到大数据驱动的精准决策，这些新技术正全方位地重塑社会经济格局，成为推动各行业创新发展的核心力量。掌握新一代信息技术，不仅是顺应时代潮流的必然选择，更是在未来竞争中抢占先机的关键。

本书聚焦于物联网、云计算、大数据、人工智能、5G、虚拟现实、区块链等前沿信息技术领域，精心构建了系统且实用的知识体系。通过丰富的案例和清晰的讲解深入剖析这些技术的基本概念、核心原理、关键应用以及未来发展趋势，力求为读者提供全面而深入的学习指引。

本书由黑龙江农业职业技术学院的李佼辉、任雪东任主编，于新奇、王丽艳、王来丽、聂树成任副主编，王树军任主审，参与编写的还有王梓旭、袁文昊以及东软教育科技集团有限公司的董本清，具体编写分工如下：李佼辉编写模块1，深入解读信息技术的发展脉络，为全书奠定坚实的理论基础；王来丽编写模块2，细致阐述物联网的奥秘，让读者领略万物互联的神奇世界；于新奇编写模块3，带领读者探索云计算的强大功能和多样应用；王丽艳编写模块4，全面剖析大数据技术，揭示了大数据背后的巨大价值；任雪冬编写模块5，为读者呈现人工智能领域的核心知识，助力读者理解这一前沿技术的本质；王梓旭编写模块6，对5G技术进行深度解读，展现其引领通信变革的力量；袁文昊编写模块7，带领读者走进虚拟现实的奇妙世界，感受其独特魅力；聂树成编写模块8，深入探讨区块链技术，挖掘其在各领域的应用潜力；董本清对全书实训项目的代码进行验证、校对和补充；王树军负责审阅全书。

在编写过程中，我们秉持理论与实践相结合的原则，注重内容的实用性和前瞻性，配备了丰富的案例和习题，帮助读者巩固所学知识，提升实际应用能力。希望本书能成为广大读者学习新一代信息技术的得力助手，为培养适应时代需求的创新型人才贡献力量。

尽管我们在编写过程中全力以赴，但由于技术发展日新月异，书中难免存在不足之处，恳请读者和专家批评指正。让我们携手共进，共同探索新一代信息技术的无限可能，为推动科技进步和社会发展贡献智慧和力量。

编者

2025年5月

模块1 新一代信息技术概论 1
1.1 信息技术简介 1
1.1.1 信息技术的定义 1
1.1.2 信息技术的发展简史 2
1.1.3 信息技术的分类 3
1.2 信息技术发展新亮点 4
1.2.1 物联网 4
1.2.2 云计算 5
1.2.3 大数据 6
1.2.4 人工智能 7
1.2.5 5G 7
1.2.6 虚拟现实 8
1.2.7 区块链 8
1.3 新一代信息技术 9
1.3.1 新一代信息技术的概念 9
1.3.2 新一代信息技术的特征 9
1.3.3 新一代信息技术的发展趋势 11
模块2 物联网 14
2.1 物联网概述 14
2.1.1 物联网的概念 14
2.1.2 物联网的特征、架构组成和
应用领域 16
2.1.3 无线传感器网络 16
2.1.4 物联网与无线传感器网络的关系 16
2.1.5 物联网的体系结构 17
2.1.6 物联网系统案例 19
2.2 感知层技术 22
2.2.1 条形码技术 22
2.2.2 RFID技术 25
2.2.3 NFC技术 27
2.2.4 传感器的基本概念 28
2.3 有线接入技术 31
2.3.1 串行通信 31
2.3.2 现场总线与CAN总线 33
2.3.3 应用领域 35
2.4 短距离无线接入技术 35
2.4.1 蓝牙技术 35
2.4.2 ZigBee技术 39
2.5 广域无线接入技术 43
2.5.1 LoRa技术 43
2.5.2 LoRaWAN 44
2.5.3 LoRaWAN生态 45
2.5.4 LoRa应用案例 46
2.6 物联网应用场景 46
2.6.1 智能家居 47
2.6.2 智慧农业 48
2.6.3 智慧交通 49
2.7 物联网云平台 50
2.7.1 物联网云平台盘点 50
2.7.2 百科荣创物联网云平台 51
2.8 项目实训 52
2.9 习题 58
模块3 云计算 61
3.1 初识云计算 61
3.1.1 云计算的定义 61
3.1.2 云计算的发展历史 62
3.1.3 云计算的特点 62
3.1.4 云计算的架构 63
3.2 云计算核心技术 65
3.2.1 分布式计算技术 65
3.2.2 虚拟化技术 65
3.2.3 分布式存储技术 66
3.2.4 大规模数据管理 68
3.2.5 云计算平台管理 69
3.3 云计算服务类型 71
3.3.1 本地部署云服务 71
3.3.2 云服务的三种模式 73
3.4 云计算部署模式 74
3.4.1 私有云 74
3.4.2 公有云 75
3.4.3 混合云 75
3.4.4 社区云 76
3.5 国内外主流云服务商 77
3.5.1 国内主流云服务商 77
3.5.2 国外主流云服务商 80
3.6 云计算的应用场景 80
3.6.1 企业信息化 81
3.6.2 网站与应用程序托管 81
3.6.3 大数据处理与分析 82
3.6.4 人工智能与机器学习 82
3.6.5 游戏行业 82
3.6.6 医疗保健 82
3.6.7 教育领域 83
3.6.8 物联网 84
3.7 项目实训 84
3.7.1 云存储体验 84
3.7.2 云办公协作 87
3.7.3 云开发初探 88
3.7.4 总结与分享 89
3.8 习题 89
模块4 大数据 91
4.1 认识大数据 91
4.1.1 什么是大数据 91
4.1.2 大数据的特征 92
4.1.3 大数据的思维 93
4.2 大数据基础 94
4.2.1 大数据处理的基本流程 94
4.2.2 大数据采集 96
4.2.3 大数据预处理技术 98
4.2.4 大数据存储 99
4.3 大数据采集 100
4.3.1 大数据采集的意义 100
4.3.2 大数据采集的方法 101
4.4 大数据预处理技术 102
4.4.1 大数据预处理操作 102
4.4.2 数据清洗 103
4.4.3 数据集成 104
4.4.4 数据转换 106
4.4.5 数据归约 107
4.5 大数据存储 108
4.5.1 大数据文件系统 108
4.5.2 数据库 109
4.5.3 数据仓库 112
4.6 Hadoop大数据处理系统 114
4.6.1 Hadoop 114
4.6.2 MapReduce 121
4.6.3 Spark 123
4.6.4 Storm 125
4.6.5 数据挖掘 125
4.7 大数据可视化 126
4.8 大数据典型应用 128
4.8.1 大数据在农业领域的应用 128
4.8.2 大数据在畜牧业领域的应用 129
4.8.3 大数据在城市管理中的应用 130
4.9 项目实训 132
4.9.1 项目背景 132
4.9.2 理解数据 132
4.9.3 数据清洗 133
4.9.4 数据分析与挖掘 134
4.10 习题 135
模块5 人工智能 138
5.1 人工智能概述 138
5.1.1 人工智能的目的 138
5.1.2 人工智能的发展 139
5.1.3 人工智能编程语言 139
5.1.4 人工智能开发框架 141
5.2 机器学习 142
5.2.1 机器学习的概念 142
5.2.2 机器学习的分类 144
5.2.3 机器学习的工作流程 149
5.2.4 机器学习常见算法模型 151
5.3 深度学习 154
5.3.1 人工神经网络 155
5.3.2 神经网络的输入 155
5.3.3 神经网络进行预测 156
5.3.4 神经网络学会预测 157
5.3.5 常见的神经网络模型 158
5.4 图像识别 159
5.4.1 图像识别概述 159
5.4.2 人脸识别技术 160
5.4.3 光学字符识别 161
5.5 语音识别 163
5.5.1 语音识别概述 163
5.5.2 语音识别算法 164
5.5.3 声纹识别 165
5.6 自然语言处理 166
5.6.1 自然语言处理概述 166
5.6.2 发展历程 166
5.6.3 关键技术 166
5.6.4 应用领域 166
5.6.5 大语言模型 167
5.7 人工智能的典型应用领域 168
5.7.1 自然语言处理 168
5.7.2 计算机视觉 169
5.7.3 语音识别与合成 169
5.7.4 智能机器人 170
5.7.5 医疗保健 170
5.7.6 金融领域 170
5.7.7 交通出行 170
5.7.8 教育领域 171
5.7.9 智慧农业 171
5.7.10 智能家居 171
5.8 项目实训 172
5.8.1 项目背景 172
5.8.2 项目目标 172
5.8.3 项目时间与地点 172
5.8.4 项目实施步骤 172
5.8.5 项目评估 174
5.8.6 项目资源 174
5.9 习题 175
模块6 5G 176
6.1 走进5G世界 176
6.1.1 无线电信号频谱 176
6.1.2 移动通信技术的发展简史 180
6.1.3 移动通信基础 183
6.1.4 蜂窝移动通信 184
6.1.5 5G概述 187
6.1.6 展望6G 189
6.2 5G的标准与架构 190
6.2.1 5G的移动通信标准 190
6.2.2 5G频谱的部署 191
6.2.3 5G的组网 193
6.2.4 5G网络整体架构 195
6.3 5G网络关键技术 198
6.3.1 提高效率的关键技术分析 198
6.3.2 降低时延的关键技术 202
6.3.3 网络切片技术 203
6.4 5G三大应用场景 205
6.4.1 eMBB应用场景分析 205
6.4.2 mMTC应用场景分析 206
6.4.3 uRLLC应用场景分析 207
6.5 5G产业链 208
6.5.1 接入网产业链 208
6.5.2 承载网产业链 208
6.5.3 核心网产业链 208
6.6 5G典型应用 209
6.6.1 5G直播 209
6.6.2 5G智能电网 210
6.6.3 5G智慧医疗 212
6.6.4 5G安防 213
6.6.5 5G智慧城市 214
6.7 项目实训 216
6.7.1 项目背景 216
6.7.2 项目实训操作 218
6.8 习题 218
模块7 虚拟现实 220
7.1 虚拟现实概述 220
7.1.1 虚拟现实的概念 220
7.1.2 虚拟现实的特征 220
7.1.3 虚拟现实的发展 222
7.1.4 虚拟现实系统的分类 226
7.2 虚拟现实的核心技术 228
7.2.1 立体显示技术 228
7.2.2 环境建模技术 229
7.2.3 三维虚拟声音的实现技术 231
7.2.4 人机自然交互技术 232
7.2.5 实时碰撞检测技术 234
7.3 虚拟现实系统的解决方案 235
7.3.1 常用硬件设备 235
7.3.2 移动VR 239
7.3.3 VR一体机 240
7.3.4 基于主机的VR 241
7.4 虚拟现实内容的设计与开发 243
7.4.1 内容设计 243
7.4.2 内容制作方式 245
7.4.3 VR开发引擎 248
7.5 增强现实 251
7.5.1 增强现实的认知 251
7.5.2 增强现实系统的关键技术 252
7.5.3 增强现实技术的开发工具 254
7.5.4 增强现实技术的应用 254
7.6 虚拟现实在各行业领域的应用 257
7.6.1 VR游戏 257
7.6.2 VR影视 258
7.6.3 VR教育 259
7.6.4 VR军事 260
7.6.5 VR旅游 261
7.6.6 VR医学 262
7.6.7 其他领域 263
7.7 项目实训 264
7.7.1 项目策划 264
7.7.2 项目实施步骤 264
7.8 习题 267
模块8 区块链 269
8.1 区块链概述 269
8.1.1 区块链的定义 269
8.1.2 区块链的历史 269
8.1.3 区块链的特点 272
8.1.4 区块链的分类 273
8.2 区块链开发平台 274
8.2.1 区块链平台的发展历程 274
8.2.2 区块链开发主流平台 276
8.3 区块链技术框架 277
8.4 区块链关键技术 280
8.4.1 分布式账本 280
8.4.2 共识机制 282
8.4.3 密码学和安全技术 286
8.4.4 区块链网络架构 292
8.4.5 智能合约 294
8.5 区块链技术典型应用 295
8.5.1 区块链在金融领域的应用 295
8.5.2 区块链在公证管理领域的应用 296
8.5.3 区块链在医疗卫生领域的应用 298
8.5.4 区块链在版权管理领域的应用 299
8.6 项目实训 302
8.6.1 项目需求 302
8.6.2 项目目标 302
8.6.3 项目分解 302
8.6.4 项目环境 302
8.6.5 项目实施步骤 302
8.7 习题 307
参考文献 308

1. 轨道交通类专门用途英语教程 [李德华主编 商晔副主编]
2. 建设工程项目团队知识异质性对团队绩效的影响研究 [胡可]
3. 新时代元阳梯田 云南现代化高原立体灌区 前世 今生 未来 [云南省水利水电勘测设计研究院 ]
4. 网络工程师章节习题与考点特训（适配第6版考纲） [夏杰 编著]
5. 零基础商业插画设计与AI表现 [主编　汤彦萱]
6. 电工与电子技术（第三版） [主编 王梅 唐翠微 杨晓珍]
7. 虚拟现实（VR）模型制作技术及应用 [主编　高文铭　祝海英]
8. 大学生就业指导与创新教育 [主编 田克明 杨超 郭明钢]
9. 新时代人工智能素养 [主编　徐永冰　张帅]
10. 电子商务文案策划与写作 [主编 卢海涛 夏颖 黄璐云]
11. 信息技术与人工智能 [主编 王锦]
12. 信息技术基础（活页式） [主编 赵金考 禹晨 张尼奇 王宏斌]
13. 计算机程序员教程 [主编 李学国 任小平]
14. 水利水电工程施工组织设计 [主编 胡建春 钱波 何茜]
15. 信息技术 [主编 任洪亮 邢海燕]
16. 高职美育 [王敦]
17. 系统分析师考前冲刺100题（适配第2版考纲） [施游 邹月平 朱小平 编著]
18. 用英语介绍中国名城古镇 [王宝川　张元婧　编著]
19. Spark大数据技术基础与应用（Scala+Python版） [林徐　潘立琼　杨建柏]
20. 世界文化遗产精选：看人文经典学英文 [何媛　编译]
21. 网络安全系统集成 [鲁先志　何倩]
22. Python统计分析项目化教程 [章小华 孙伟男 于虹博 李文龙]
23. 交换路由技术（微课版） [喻林 卞孝丽]
24. 新一代网络技术与应用 [路立勋 周宝]
25. Python程序设计 [李宇]
26. 机械设计基础作业集 [田亚平 李爱姣]
27. 用英语讲中国金句（微课版） [白阳明　编著]
28. 大学计算机基础上机实践教程（第八版） [主编 罗奕 钱前]
29. 线性代数（第三版） [主编 江志超]
30. 大学计算机基础 （第八版） [主编 罗 奕 胡绿慧]