第七章IT新技術(shù)

1、一、高性能計(jì)算的概念一、高性能計(jì)算的概念 高性能計(jì)算高性能計(jì)算簡稱簡稱HPC(High Performance Computing)HPC(High Performance Computing)，泛，泛指量大、快速、高效的運(yùn)算指量大、快速、高效的運(yùn)算 高性能計(jì)算通常使用高性能計(jì)算通常使用多個(gè)處理器多個(gè)處理器( (作為單個(gè)機(jī)器的一部分作為單個(gè)機(jī)器的一部分) )或者或者某一集群中組織的多臺計(jì)算機(jī)某一集群中組織的多臺計(jì)算機(jī)( (作為單個(gè)計(jì)算資源操作為單個(gè)計(jì)算資源操作作) )建立計(jì)算系統(tǒng)和環(huán)境，主要用于解決計(jì)算復(fù)雜度高和建立計(jì)算系統(tǒng)和環(huán)境，主要用于解決計(jì)算復(fù)雜度高和計(jì)算量大的科學(xué)問題計(jì)算量大的科學(xué)問題

2、7-2二、高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀二、高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀7-3日期日期系統(tǒng)系統(tǒng)廠商廠商國家國家處理核數(shù)處理核數(shù)目目實(shí)測浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)實(shí)測浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)峰值峰值20012001年年ASCI WHITEASCI WHITEIBMIBM公司公司美國美國8192819212TFLOPS12TFLOPS20022002年年20042004年上年上半年半年Earth-SimulatorEarth-SimulatorNECNEC公司公司日本日本5120512040TFLOPS40TFLOPS20042004年下半年年下半年20072007年年BlueGeneBlueGeneIBMIBM公司公司美國美國2129

3、92212992478TFLOPS478TFLOPS20082008年年6 6月月RoadrunnerRoadrunnerIBMIBM公司公司美國美國1224001224001.026PFLOPS1.026PFLOPS20092009年年6 6月月RoadrunnerRoadrunnerIBMIBM公司公司美國美國1296001296001.105PFLOPS1.105PFLOPS20092009年年1111月月- - 20102010年年6 6月月JaguarJaguarCrayCray公司公司美國美國1296001296001.759PFLOPS1.759PFLOPS20102010年年1

4、111月月TH-1ATH-1A國防科技大學(xué)國防科技大學(xué)中國中國1863681863682.566PFLOPS2.566PFLOPS20112011年年6 6月月-11-11月月K computerK computer富士通公司富士通公司日本日本70502470502410.51PFLOPS10.51PFLOPS20122012年年6 6月月SequoiaSequoiaIBMIBM公司公司美國美國1572864157286416.325PFLOPS16.325PFLOPS20122012年年1111月月TitanTitanCrayCray公司公司美國美國56064056064017.59PFLO

5、PS17.59PFLOPS20132013年年6 6月月Tianhe-2Tianhe-2國防科技大學(xué)國防科技大學(xué)中國中國3120000312000033.86PFLOPS33.86PFLOPS全球高性能計(jì)算機(jī)全球高性能計(jì)算機(jī)Top500Top500榜首變化榜首變化7-4對稱多處理器對稱多處理器 （symmetric multiple processor, symmetric multiple processor, SMPSMP）技術(shù)）技術(shù)非一致訪問分布共享存儲（非一致訪問分布共享存儲（non uniform memory non uniform memory access, NUMAacces

6、s, NUMA）技術(shù)）技術(shù)大規(guī)模并行處理機(jī)（大規(guī)模并行處理機(jī)（massively parallel massively parallel processor, MPPprocessor, MPP）技術(shù)）技術(shù)三、高性能計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)三、高性能計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)7-51.1.對稱對稱多處理器技術(shù)多處理器技術(shù)多個(gè)處理器運(yùn)行操作系統(tǒng)的單一復(fù)本，同時(shí)共享內(nèi)存和多個(gè)處理器運(yùn)行操作系統(tǒng)的單一復(fù)本，同時(shí)共享內(nèi)存和計(jì)算機(jī)的其它資源計(jì)算機(jī)的其它資源7-62 2. . 非一致訪問分布共享存儲技術(shù)非一致訪問分布共享存儲技術(shù)每個(gè)處理器與本地存儲器和高速緩存相連，多個(gè)處理器通每個(gè)處理器與本地存儲器和高速緩存相連，多個(gè)處理

7、器通過處理器、存儲器互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連，處理器還通過處理器和過處理器、存儲器互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連，處理器還通過處理器和I/OI/O網(wǎng)絡(luò)訪問共享的網(wǎng)絡(luò)訪問共享的I/OI/O和外圍設(shè)備和外圍設(shè)備7-73 3. .大規(guī)模并行處理機(jī)技術(shù)大規(guī)模并行處理機(jī)技術(shù)能夠?qū)⒏嗟奶幚砥骷{入一個(gè)系統(tǒng)的存儲器。具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的存儲器，通過單個(gè)的節(jié)點(diǎn)相互連接形成一個(gè)總系統(tǒng)7-8四、高性能計(jì)算的應(yīng)用與展望四、高性能計(jì)算的應(yīng)用與展望 地球科學(xué)地球科學(xué) 工業(yè)制造工業(yè)制造 海量信息處理海量信息處理7-9一、網(wǎng)格計(jì)算的概念一、網(wǎng)格計(jì)算的概念網(wǎng)格網(wǎng)格（GridGrid）是一個(gè)基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)）是一個(gè)基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)格是把地理位置上

8、分散的資源集成起來的一種網(wǎng)格是把地理位置上分散的資源集成起來的一種基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)施-用戶不需要了解這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施上資源的具體細(xì)用戶不需要了解這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施上資源的具體細(xì)節(jié)就可以使用自己需要的資源節(jié)就可以使用自己需要的資源分布式資源分布式資源和和通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)格的物理基礎(chǔ)是網(wǎng)格的物理基礎(chǔ)網(wǎng)格上的資源包括計(jì)算機(jī)、集群、計(jì)算機(jī)池、儀器、網(wǎng)格上的資源包括計(jì)算機(jī)、集群、計(jì)算機(jī)池、儀器、設(shè)備、傳感器、存儲設(shè)施、數(shù)據(jù)、軟件等實(shí)體設(shè)備、傳感器、存儲設(shè)施、數(shù)據(jù)、軟件等實(shí)體這些實(shí)體工作時(shí)需要的相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)也屬于網(wǎng)格資這些實(shí)體工作時(shí)需要的相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)也屬于網(wǎng)格資源源7-10按照網(wǎng)格客體的不同層次，可將網(wǎng)格分為

9、按照網(wǎng)格客體的不同層次，可將網(wǎng)格分為資源網(wǎng)格、資源網(wǎng)格、信息網(wǎng)格和知識網(wǎng)格信息網(wǎng)格和知識網(wǎng)格網(wǎng)格的主要功能是從底層的數(shù)據(jù)和信息中網(wǎng)格的主要功能是從底層的數(shù)據(jù)和信息中發(fā)掘知識、發(fā)掘知識、處理知識、應(yīng)用知識處理知識、應(yīng)用知識一、網(wǎng)格計(jì)算的概念一、網(wǎng)格計(jì)算的概念7-11二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)五層沙漏結(jié)構(gòu)（五層沙漏結(jié)構(gòu)（Five-Level Sandglass Five-Level Sandglass ArchitectureArchitecture）伊安福斯特等人在早些時(shí)候提出開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu) (Open Grid Services (Open Grid Servi

10、ces ArchitectureArchitecture，OGSA)OGSA)在工業(yè)界的影響下，考慮到Web技術(shù)的發(fā)展與影響后，伊安福斯特等結(jié)合五層沙漏結(jié)構(gòu)和Web Service提出的WebWeb服務(wù)資源框架（服務(wù)資源框架（Web Service Resource Web Service Resource FrameworkFramework，WSRFWSRF）由Globus聯(lián)盟、IBM和HP于2004年初共同提出7-12二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)-五層沙漏結(jié)構(gòu)五層沙漏結(jié)構(gòu)根據(jù)該結(jié)構(gòu)中根據(jù)該結(jié)構(gòu)中各組成部分各組成部分與共享資源的距離與共享資源的距離，將對，將對共享資源進(jìn)行操作、管理共享

11、資源進(jìn)行操作、管理和使用的功能分散在五個(gè)和使用的功能分散在五個(gè)不同的層次，由下至上分不同的層次，由下至上分別為構(gòu)造層別為構(gòu)造層(Fabric(Fabric) )、連、連接層接層(Connectivity)(Connectivity)、資、資源層源層(Resource)(Resource)、匯聚層、匯聚層(Collective)(Collective)和應(yīng)用層和應(yīng)用層(Application(Application) )7-13包括兩大關(guān)鍵技術(shù)，即包括兩大關(guān)鍵技術(shù)，即網(wǎng)網(wǎng)格技術(shù)格技術(shù)和和Web ServiceWeb Service技技術(shù)，術(shù)，它是在五層沙漏結(jié)構(gòu)它是在五層沙漏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合的基

12、礎(chǔ)上，結(jié)合Web Web ServiceService技術(shù)提出來的，技術(shù)提出來的，解決了兩個(gè)重要問題解決了兩個(gè)重要問題標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的定義和協(xié)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的定義和協(xié)議的識別議的識別二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)-開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)7-14 WSRFWSRF采用了與網(wǎng)格服務(wù)完全不同的定義：資源是有狀采用了與網(wǎng)格服務(wù)完全不同的定義：資源是有狀態(tài)的，服務(wù)是無狀態(tài)的態(tài)的，服務(wù)是無狀態(tài)的 WSRFWSRF推出的目的在于定義出一個(gè)通用且開放的架構(gòu)，推出的目的在于定義出一個(gè)通用且開放的架構(gòu)，利用利用WebWeb服務(wù)對具有狀態(tài)屬性的資源進(jìn)行存取，并包含服務(wù)對具有狀態(tài)屬性的資源進(jìn)行存取，并

13、包含描述狀態(tài)屬性的機(jī)制，另外也包含如何將機(jī)制延伸至描述狀態(tài)屬性的機(jī)制，另外也包含如何將機(jī)制延伸至WebWeb服務(wù)中的方式服務(wù)中的方式 對于對于WSRFWSRF本身而言，由于其提出不久，其規(guī)范還有待本身而言，由于其提出不久，其規(guī)范還有待在實(shí)踐中得到進(jìn)一步應(yīng)用證明，并逐步得到完善在實(shí)踐中得到進(jìn)一步應(yīng)用證明，并逐步得到完善二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)-WSRF-WSRF網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)7-15三、網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)三、網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù) 編程技術(shù)編程技術(shù) 編程支持系統(tǒng)，面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)、商品化技術(shù) 中間件中間件 網(wǎng)格中最關(guān)鍵的一層，是網(wǎng)格系統(tǒng)中連接上層應(yīng)用和下層資源的紐帶，它提供

14、對網(wǎng)格的管理功能 核心服務(wù)技術(shù)核心服務(wù)技術(shù) 高吞吐率網(wǎng)格資源管理 數(shù)據(jù)收集、信息優(yōu)化技術(shù) 網(wǎng)格中作業(yè)調(diào)度技術(shù) 網(wǎng)格安全技術(shù)7-16四、網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用與發(fā)展四、網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用與發(fā)展 分布式超級計(jì)算分布式超級計(jì)算 高吞吐率計(jì)算高吞吐率計(jì)算 數(shù)據(jù)密集型計(jì)算數(shù)據(jù)密集型計(jì)算 基于廣泛信息共享的人與人交互基于廣泛信息共享的人與人交互 據(jù)據(jù)Forbes ASAPForbes ASAP預(yù)測，網(wǎng)格技術(shù)將帶來因特網(wǎng)的新預(yù)測，網(wǎng)格技術(shù)將帶來因特網(wǎng)的新生生 有業(yè)界專家預(yù)測，網(wǎng)格計(jì)算將可能成為未來網(wǎng)絡(luò)市場有業(yè)界專家預(yù)測，網(wǎng)格計(jì)算將可能成為未來網(wǎng)絡(luò)市場發(fā)展的熱點(diǎn)發(fā)展的熱點(diǎn)7-17 20062006年年3 3月，亞馬遜（月

15、，亞馬遜（AmazonAmazon）推出彈性計(jì)算云）推出彈性計(jì)算云（Elastic Compute CloudElastic Compute Cloud，EC2EC2）服務(wù)）服務(wù) 20062006年年8 8月月9 9日，日，GoogleGoogle首席執(zhí)行官埃里克首席執(zhí)行官埃里克 施密特施密特（Eric Emerson SchmidtEric Emerson Schmidt）提出）提出“云計(jì)算云計(jì)算”的概念，的概念，自此云計(jì)算的迅速發(fā)展跨越了學(xué)術(shù)和科技界，融入到自此云計(jì)算的迅速發(fā)展跨越了學(xué)術(shù)和科技界，融入到了許多社會行業(yè)，并已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注了許多社會行業(yè)，并已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注 20122

16、012年云計(jì)算已經(jīng)被公認(rèn)為是普遍性的信息技術(shù)，云年云計(jì)算已經(jīng)被公認(rèn)為是普遍性的信息技術(shù)，云計(jì)算被認(rèn)為是繼計(jì)算被認(rèn)為是繼個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后電子信息領(lǐng)域之后電子信息領(lǐng)域的第三次的第三次ITIT革命革命7-18一、云計(jì)算的基本概念一、云計(jì)算的基本概念云計(jì)算是一種云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供的模式，這種模式提供可可用的、便捷的、按需的用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)訪問云計(jì)算是基于云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式式云計(jì)算本質(zhì)上是一種云計(jì)算本質(zhì)上是一種共享服務(wù)共享服務(wù)，提供定制化的按需使，提供定制化的按需使用

17、服務(wù)，將海量的信息資源進(jìn)行整合，并通過網(wǎng)絡(luò)的用服務(wù)，將海量的信息資源進(jìn)行整合，并通過網(wǎng)絡(luò)的方式將這些資源分配給需要的用戶，與此同時(shí)，可以方式將這些資源分配給需要的用戶，與此同時(shí)，可以對資源進(jìn)行對資源進(jìn)行動態(tài)分配動態(tài)分配并進(jìn)行并進(jìn)行靈活擴(kuò)充靈活擴(kuò)充7-19一、云計(jì)算的基本概念一、云計(jì)算的基本概念云計(jì)算的特征云計(jì)算的特征以網(wǎng)絡(luò)為中心以網(wǎng)絡(luò)為中心以服務(wù)為提供方式以服務(wù)為提供方式資源池與透明化資源池與透明化高擴(kuò)展、高可靠性高擴(kuò)展、高可靠性云計(jì)算的分類云計(jì)算的分類( (根據(jù)云的部署模式和服務(wù)對象根據(jù)云的部署模式和服務(wù)對象) )公共云公共云私有云私有云混合云混合云云計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化云計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化7-20二、云

18、計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)根據(jù)云的服務(wù)層次和服務(wù)類型，云計(jì)算主要包括以下根據(jù)云的服務(wù)層次和服務(wù)類型，云計(jì)算主要包括以下三個(gè)層次的服務(wù)：三個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(作為一種服務(wù)提供的基礎(chǔ)設(shè)施作為一種服務(wù)提供的基礎(chǔ)設(shè)施)平臺即服務(wù)平臺即服務(wù)(作為一種服務(wù)提供的平臺作為一種服務(wù)提供的平臺)軟件即服務(wù)軟件即服務(wù)(作為一種服務(wù)提供的軟件作為一種服務(wù)提供的軟件)7-21二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，簡稱，簡稱IaaS)IaaS 為用戶提供按需付費(fèi)的彈性基礎(chǔ)服務(wù)，其核心技術(shù)是虛擬化，它將

19、硬件設(shè)備等基礎(chǔ)資源，包括計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等，封裝成服務(wù)供用戶使用，典型的如亞馬遜的彈性計(jì)算云 EC2（Elastic Compute Cloud）和簡單存儲服務(wù) S3（Simple Storage Service）7-22二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)平臺即服務(wù)平臺即服務(wù)(Platform as a Service，簡稱，簡稱PaaS) PaaS面向廣大互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者，它將一個(gè)完整的應(yīng)用開發(fā)平臺都作為一種服務(wù)提供給客戶在這種服務(wù)模式中，客戶不需要購買硬件和軟件，只需要利用 PaaS 平臺，就能夠創(chuàng)建、測試和部署應(yīng)用和服務(wù)PaaS 負(fù)責(zé)資源的動態(tài)擴(kuò)展、容錯(cuò)管理和結(jié)點(diǎn)間的配合，但與此同

20、時(shí)，用戶的自主權(quán)降低，必須使用特定的編程環(huán)境并遵照特定的編程模型7-23二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)二、云計(jì)算的技術(shù)架構(gòu)軟件即服務(wù)軟件即服務(wù) (Software as a Service，簡稱，簡稱SaaS）SaaS 是指將某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)，如 Salesforce 公司提供的在線客戶關(guān)系管理 CRM 服務(wù)SaaS 既不像 IaaS 一樣提供計(jì)算或存儲資源類型的服務(wù)，也不像 PaaS 一樣提供運(yùn)行用戶自定義應(yīng)用程序的環(huán)境，它只提供某些專門用途的服務(wù)調(diào)用7-24三、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)三、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)類物理資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示主要包括：計(jì)算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)

21、絡(luò)虛擬化、應(yīng)用虛擬化等分布式編程模型與計(jì)算分布式編程模型與計(jì)算實(shí)現(xiàn)了在后臺自動地將用戶的程序分解為高效的分布式計(jì)算或并行計(jì)算模式海量數(shù)據(jù)分布式存儲技術(shù)海量數(shù)據(jù)分布式存儲技術(shù)采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù)可以滿足云計(jì)算系統(tǒng)并行地為大量用戶提供服務(wù)的需求7-25三、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)三、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)云計(jì)算的數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須具備高效管理大量分布式數(shù)據(jù)的能力，滿足云計(jì)算對分布式存儲的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的需求虛擬資源的管理與調(diào)度虛擬資源的管理與調(diào)度大量的虛擬化資源協(xié)同工作，方便地進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)行云計(jì)算相關(guān)的安全技術(shù)云

22、計(jì)算相關(guān)的安全技術(shù)云計(jì)算模式帶來一系列的安全問題，包括用戶隱私的保護(hù)、用戶數(shù)據(jù)的備份、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的防護(hù)等，這些問題都需要更強(qiáng)的技術(shù)手段7-26三、云計(jì)算應(yīng)用與展望三、云計(jì)算應(yīng)用與展望云計(jì)算的現(xiàn)狀云計(jì)算的現(xiàn)狀歐盟委員會在2012年9月啟動“釋放歐洲云計(jì)算潛力”的戰(zhàn)略計(jì)劃國家發(fā)改委、工信部將北京、上海、深圳、杭州、無錫、哈爾濱市確定為國家云計(jì)算服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展試點(diǎn)城市亞馬遜、IBM、微軟、Google等國際知名IT公司均提供了云計(jì)算相關(guān)的商業(yè)服務(wù)百度、騰訊、聯(lián)想、阿里巴巴等公司相繼進(jìn)入云計(jì)算領(lǐng)域，著力開發(fā)適合我國客戶的云計(jì)算解決方案7-27三、云計(jì)算應(yīng)用與展望三、云計(jì)算應(yīng)用與展望云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域云

23、計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)藥醫(yī)療領(lǐng)域制造領(lǐng)域金融與能源領(lǐng)域電子政務(wù)領(lǐng)域教育科研領(lǐng)域7-28三、云計(jì)算應(yīng)用與展望三、云計(jì)算應(yīng)用與展望云計(jì)算的展望云計(jì)算的展望私有云將首先發(fā)展起來混合云架構(gòu)將成為企業(yè)IT趨勢 云計(jì)算概念逐漸平民化 7-29 物聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）是通過）是通過射頻識別、紅射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，等信息傳感設(shè)備，按預(yù)先約定的協(xié)議，按預(yù)先約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智

24、能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)和管理的一種網(wǎng)絡(luò) 物聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)” 兩層含義兩層含義 通過裝置在物體上的各種信息傳感設(shè)備賦予物體智能，并通過接口與互聯(lián)網(wǎng)相連而形成一個(gè)物品與物品相連的巨大分布式協(xié)同網(wǎng)絡(luò) 物理世界與信息世界的無縫連接一、物聯(lián)網(wǎng)的概念一、物聯(lián)網(wǎng)的概念7-30二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 1995年年，比爾比爾蓋茨蓋茨在在未來之路未來之路中提到中提到中提到物聯(lián)網(wǎng)中提到物聯(lián)網(wǎng)概念概念； 1999年，年， (EPC) global的前身麻省理工的前身麻省理工Auto-ID中心提中心提出出“ Internet of Thin

25、gs”的構(gòu)想的構(gòu)想； 2005年，國際電信聯(lián)盟發(fā)布名為年，國際電信聯(lián)盟發(fā)布名為Internet of Things的技術(shù)報(bào)告，正式提出的技術(shù)報(bào)告，正式提出“物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)”的概念的概念； 2009年年8月，無錫市率先建立了月，無錫市率先建立了“感知中國感知中國”研究中心研究中心； 2010年，我國提出的傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同信息處理國際標(biāo)準(zhǔn)獲年，我國提出的傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同信息處理國際標(biāo)準(zhǔn)獲正式立項(xiàng)正式立項(xiàng)，互聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用；，互聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用； 7-31二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 物體協(xié)同分布式網(wǎng)絡(luò)無縫連接的物理世界7-32二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展二、國內(nèi)外

26、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預(yù)測未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預(yù)測2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域20102015年物體互聯(lián)20152020年物體進(jìn)入半智能化2020年之后物體進(jìn)入全智能化7-33 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)具備三個(gè)特征具備三個(gè)特征：三、三、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)7-34三、三、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 感知層：識別物體，采集信息 網(wǎng)絡(luò)層：信息傳遞和處理 應(yīng)用層：與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化7-35 感知層技術(shù)感知層技術(shù) 感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、短距離無線通訊技

27、術(shù)是感知層涉及的主要技術(shù)。其中又包括芯片研發(fā)，通訊協(xié)議研究，RFID材料，智能節(jié)點(diǎn)供電等細(xì)分技術(shù)。 網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層將建立在現(xiàn)有的移動通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，通過各種接入設(shè)備與移動通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相連。也包括信息存儲查詢，網(wǎng)絡(luò)管理等功能。網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。 應(yīng)用層技術(shù)應(yīng)用層技術(shù) 應(yīng)用層關(guān)鍵問題在于信息的社會化共享和開發(fā)利用、以及信息安全的保障，利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的特定服務(wù)。三、三、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)7-36四、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用四、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用城市管理城市管理 智能交通，智能建筑

28、，文物保護(hù)和數(shù)字博物館，古跡、古樹實(shí)時(shí)監(jiān)測，數(shù)字圖書館和數(shù)字檔案館數(shù)字家庭數(shù)字家庭定位導(dǎo)航定位導(dǎo)航現(xiàn)代物流現(xiàn)代物流管理管理食品安全食品安全控制控制零售零售數(shù)字?jǐn)?shù)字醫(yī)療醫(yī)療防入侵防入侵系統(tǒng)系統(tǒng)7-37一、大數(shù)據(jù)的概念一、大數(shù)據(jù)的概念 大數(shù)據(jù)的定義大數(shù)據(jù)的定義 Edd Dumbill （OReilly Radar公司首席分析師）：大數(shù)據(jù)因?yàn)榱刻蠡蛘咦兓斓仍蚨隽藗鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)處理能力范圍的數(shù)據(jù)，想要挖掘其中蘊(yùn)含的價(jià)值，必須采用不同的方法。 麥肯錫公司：大數(shù)據(jù)是其體量超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具的采集、存儲、管理和分析能力的數(shù)據(jù)。 道格蘭尼(Doug Laney)（ Gartner公司分析師） ：大數(shù)據(jù)具有量大、變化快和多樣性高的特點(diǎn)，需要新型的處理方式進(jìn)行決策支持、科學(xué)探索和優(yōu)化處理。 共同點(diǎn)：共同點(diǎn)：大數(shù)據(jù)因?yàn)槠涮卣魇沟脗鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)無大數(shù)據(jù)因?yàn)槠涮卣魇沟脗鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)無能為力，需要新型的理論、硬件、軟件處理技術(shù)。能為力，需要新型的理論、硬件、軟件處理技術(shù)。7-38二、大數(shù)據(jù)的特性二、大數(shù)據(jù)的特性 大數(shù)據(jù)的特性（大數(shù)據(jù)的特性（5V） Volume（大量）：指的是大數(shù)據(jù)量大的特性，不僅量大而且增長速度快， IDC最新“數(shù)字宇宙”研究結(jié)果顯示，全世界的信息量每兩年以超過翻番的速度增長，其增長速度超過摩爾定律。 Velocity（高速）：主要