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1、 大数据时代 信息化发展趋势杨学山二o一三年五月十日 2020 5 12 主要内容 大数据的由来和发展信息技术为大数据开辟了前进道路大数据是走向信息时代的奠基石大数据发展的关键环节电子政务发展中的大数据 一 大数据的由来和发展 大数据是一个自然形成的发展中 阶段性概念 本报告所称大数据是指具有数量巨大 多类型 不同结构化程度 不均衡价值密度 不一致动态特征 不同应用处理特征等特点信息集合 本报告所称大数据系统是指一个围绕特定目的而形成的数据及其处理系统 并不是每一个大数据系统的信息集合都具有上述全部特征 一种或两种类型 数量巨大 也是大数据 在计算机处理能力不断发展 信息系统处理的信息日益增长
2、 特别是互联网 包括移动互联网 的发展 传感技术的广泛应用 大数据概念应运而生 在这里 大数据和信息 信息资源是同义词 为什么叫大数据 一是数量大 YB 2的80次方 ZB的1000倍 ZB 2的70次方 EB的1000倍 EB 2的60次方 PB的1000倍 PB 2的50次方 TB的1000倍 TB 2的40次方 GB的1000倍 GB 2的30次方 MB的1000倍 绝大部分应用在这两个数量级 我们每个人都在制造和使用信息 每秒发出290万条短信每天Twitter上发布5000万条微博每天Google处理的数据24PB2012年11月11日第一秒 用户向阿里网购提出1千万请求全球新增网页
3、571个 过去3年数据量比以往数万年还多2020年数据产出量将比2009年的44倍还多2006年全球生成 复制的数字化信息量大约16 1万PB 当年的信息产生量约是历史上图书信息总量的3000倍 二是类型多 结构特征 结构化 半结构化 非结构化 拥有特征 私有 共有 公开 形态特征 语音 文本 数值 图像 视频 为什么叫大数据 二是类型多 三是更接近把握信息资源的本质 大数据真正开始把信息变成资源有的文章将大数据看作石油 大数据研究与自然资源利用发现 开采 提炼存在一定的相似之处研究大数据 首先要研究各种有用的信息在何处 就是找矿其次是把满足特定需求的信息收集过来 就是开矿第三是把收集的信息按
4、应用需求进行结构化处理 就是提炼 如同石油必须经过炼化才能变成消费用的汽油 柴油或作为原料用的聚乙烯 聚丙烯第四是将这样的信息与具体的应用结合 使之发挥作用 这就是基于大数据的应用系统 或称之为围绕应用的大数据管理系统 如同汽油通过加油站加到消费者的汽车内 石化原料变成衣服 设备或其部件 大数据是一个阶段性的概念 大数据是信息和信息资源开发利用这个稳定概念在今天这个特定时期的代表名词 关于大数据所有作用和意义的期待 都包含在1970年哈佛大学关于资源三角形的论述中 这个论述简而言之就是材料 能源 信息是推动社会发展的三种基本资源 美国人相信它40多年了 并为之持续不断地做了大量的工作 也是美国
5、在IT领域 包括信息资源领域 一家独大的一个原因 二 信息技术为大数据开辟了前进道路 信息技术进展是大数据产生和发展的主要动力传感技术 大数据的主要来源存储技术 不仅数据量大 而且要有信息存储模式传输技术 不仅提供传输能力 还是数据的创造者处理技术 不仅是处理能力 更是处理方法 结构化语义处理 11 信息技术继续快速发展 技术体系更趋完善 1 处理 传输 存储技术延续高速发展2 感知 显示 获取技术驶入快车道3 内容处理 智能系统技术不断成熟4 技术体系不断完善 传输技术 走向宽带泛在普及 2020 5 12 传输 人与人 物与人 物与物 人与物 走向G级 从个位数到T级P级甚至更高 超高速泛
6、在新的体系架构 更加深入的融合 三网 固移 工作网 物联网 互联网 当前的关键技术 端到端G级 下一代互联网 新技术条件下的城域网和骨干网体系架构 端到端数百兆到吉比特 4个以上数量级的汇接带宽 3D及虚拟现实等传输要求 许多场景下并发数量急剧增加 处理存储技术 20年内提升3个数量级 2020 5 12 处理 存储 集成度 从当前的32 28nm 快步前进到14 16nm及以下 低功耗 嵌入式 可靠性 小型 可移动 高性能 超级计算机 汇聚计算资源能力 高性能 一些重要的应用 需要继续沿摩尔定律提升3个以上数量级 处理能力的集成 更加复杂的存储与处理系统 更加复杂和智能化的应用 需要寻找新的
7、技术 感知获取技术 一组需求驱动快速发展的技术 2020 5 12 感知 获取 RFID 生物 光磁转换 声音 文字转换 遥感 技术类型 声纳 热 压 声构成 损伤 关系 空间 地球 生物 生命 社会等全方位 细粒度的感知 各类感知远 细 清的要求 机器阅读及其他语义信息的获取 感知什么 显示反应技术 走向智能 2020 5 12 显示 反应 生物 光磁转换 声音 文字转换 表情 语言 3D及多维 控制技术 机器人 文字 与感知 网络能力并行的反应 行动能力 在不同空间范围信息系统的物理行为无需人来执行 虚拟现实虚实结合的现实 三维空间精确行为 清晰色彩轻便 节能适应可靠 打印机 复印机 传真
8、机 扫描仪 软件和系统集成 承载信息社会运行控制 2020 5 12 软件和系统集成 建模技术 软件工程技术 自动编程技术 验证技术 设备和技术的多样复杂 非结构化事务和信息的处理 2的50 100次方级大数据的组织与利用 跨领域且物理世界相对松散的事务处理 设备 系统 控制与事务处理的融合 复杂系统 不同类型对象的建模 重用 测试 可靠性 安全性 生产率 适应新模式 使设备和系统变成可靠的工作系统 Saas及新的业态 构建智能的系统 应对设备和系统复杂化和多样化的进程 信息内容的技术 走向智能的核心 2020 5 12 信息组织 管理和利用 文字声音的转化 声音处理 图像处理 机器翻译为代表
9、的自然语言处理 应对数量变化 2的50 100次方 应对应用需求的变化 应对音视频信息类型的变化 概念体系为基础 不同粒度 不同场景的大规模信息组织 管理和利用 信息技术体系架构不断完善 信息 能源 材料技术融合 以智能技术为标志的新一代生产力体系逐渐成形 2020 5 12 感知 获取 处理 存储 显示 反应 传输 软件和系统集成 信息组织 管理与利用 大数据技术 从内容角度要重视三个方面的来源 一是关于数据管理和处理研究 包括物理和语义两个领域数据管理 数据结构 算法和数据库相关领域取得的进展最为突出 如文件系统 数据库 数据仓库 元数据 数据模型 内存处理 云存储的研究 应当看到近十年来
10、 关于多维数据结构和算法 机器视觉和摄录象研究和技术 对于大数据研究具有极其重要的参考意义 二是关于数据利用及适应应用需求的研究 包括用户视图 联机数据分析 数据挖掘 检索等 大数据技术 内容角度要重视三个方面的来源 三是关于语义上理解信息的研究 几乎可以将人工智能研究的全部成果作为大数据研究的基础 因为从语义角度理解信息是人工智能的基础 从图灵测试到专家系统 从五代机到cyc 从模式识别到神经网络 从自然语言识别和理解到机器人 都是从不同角度研究理解信息的技术 方法理论 IBM的DeepQA 通过针对广泛收集特定应用领域的信息和知识 在适度结构化 一系列规则和算法的基础上 具备这一领域人的智
11、能 其代表作 沃森 已经击败了美国电视台 危险 这个具有之力竞赛性质的娱乐节目的冠军 今天 又落户纽约州的伦斯勒里工学院 与学生一起学习 英语和数学 Google的 谷歌大脑 将1 6万个处理器构成当前世界上最大的人工脑 模拟人类脑神经系统 通过算法从互联网中提取信息识别猫 三 大数据是走向信息时代的奠基石 35亿年前开始生命形成生物进化 千万年猴子到人的进化 约300万年人的进化 约8000年文字形成 约2000年纸和印刷术的发明形成 最近几十年计算机 信息网络 传感和记录等技术的发明 35亿年生命史 展示了信息是智能进化的主要因素 感知 传递 反应 意识 思维 概念 更高层次的抽象 模仿
12、抽象 记忆 判断 反应 感知 传递 反应模仿 抽象 记忆 判断 反应意识 思维 概念 更高层次的抽象 文字 记录 感知 记录 传输 存储 处理 数亿年动物的进化 语言 概念体系 语言 概念体系文字 记录感知 记录 传输 存储 处理形成了当今世界的智能体系和水平 2020 5 12 设一个具有若干个紧密联系群体且有一定相互关联地域 其信息与社会发展关系函数为f d 令f d Y Z S T x 其中Y 有效信息总量Z 知识总量和质量S 使用者总量和质量T 同一交流平台参与人数 发展环境系数实际上 YZST是非独立的 最关键的因子是T 2020 5 12 以T主线 我们可以初步推论信息交流平台和参
13、与人数与社会发展的关系 1 10 百 千 万 十万 十万 百万 千万 亿 几十亿 原始社会 农业社会 工业社会 信息社会 这是发展速度的示意图 不是规模 经过约300万年 语言记忆思维概念等能力的形成 约8000年文字形成 约2000年纸和印刷术的发明形成 最近几十年计算机 信息网络 传感和记录等技术的发明 示意图时间尺度不成比例 信息能力不仅是生命 智能进化的基础 也与产业发展正相关 2020 5 12 对历史纵切面的分析有两点主要结论 历史发展进入一个新的转型期 从工业社会走向信息社会 在这个历史发展转型期 中国存在超越的可能这个可能在于13亿人的素质 知识 聪明 勤奋 我们会有5亿以上的
14、人口进入经济社会发展的综合平台上 形成强大的发展动力 远远超过其他强国中国的IT梦与中国梦重合的历史必然 2020 5 12 信息战 显示了将所有战争要素集中在一个信息平台上的力量 从人工细化分工到自动化生产线 2020 5 12 从大规模生产到个性化生产 主要的变化也是信息感知 传输 处理 利用的能力增加 灵活供应链 建模与仿真 智能工厂 分销配送 用户 应对消费者需求及供应商变化的IT供应链 连接产品开发与设计 再到制造的工艺 工厂工人用知识为基础的技术 优化生产 降低成本 简化产品移动的工厂与配送中心的实时信息流 用户定制产品 产品使用全过程跟踪以及产品回收和再制造 全球先进制造业发展新
15、趋势先进制造企业概念 信息资源成为现代化发展的基础资源 在这样的企业中 起引领作用的是什么 四 大数据发展的关键环节 收集 组织 管理 利用认识 技术 法律 制度 标准主体 商业模式或运行机制信息的结构化大数据管理系统 一 收集 组织 管理 利用 找矿开矿炼矿用矿 找矿 发现需要的信息资源 定义需要的信息资源确定的信息资源在哪里是否已经以信息形式存在是否需要采集 开矿 收集和获取 用何种方法收集 获取要用什么样的方式采集已有的怎么获取 购买 交换 再收集没有的怎么采集 委托 技术方案 自采 提炼 变成适用信息 相对于信息 提炼的本质是按应用需求进行结构化处理按需求语义和物理的机构化语义相对于应
16、用的目的物理相当于处理 存储 传输的速度和成本 利用 与具体应用的结合 将结构化的信息与具体的应用结合 使之发挥作用这就是基于大数据的应用系统 或称之为围绕应用的大数据管理系统 如同汽油通过加油站加到消费者的汽车内 石化原料变成衣服 设备或其部件 企业信息示意 人员信息 业务流信息1 客户信息 资金信息 注册信息 供应链信息 法人 管理层 职工 薪资 岗位 业绩 供应链信息 零部件 原材料 能源 供应商 物流信息 研发设计 生产 库存 管理 决策 销售 服务 统计 年报 业务流信息2 业务流信息n 承运者 工具 地点 计划 注册资本 应收 应付 营收 成本 库存 固定资产 投资 利息 机构客户 名称 法人代表 货品名称 供货时间 联系方式 信誉等级 个人客户 姓名 货品 时间 地点 联系方式 注销信息 记录文本信息 状态信息音视频 场景因果信息 客户信息 客户信息 财富信息 与应用 如质量管理的要求一致吗 还要做什么 个人信息示意 奖惩信息 工作信息1 财富信息 健康信息 出生信息 学习信息1 奖励事项 惩处事项 违法记录 失信记录 学习信息2 单位 岗位 职务 职称 起止时间 工资
