前沿數字技術導論

張濤，博士，黑龍江大學信息管理學院教授，省級情報學領軍人才梯隊後備帶頭人;主持各類國家級、省級基金項目10余項;在《中國圖書館學報》《情報學報》等期刊發表論文130余篇;第三批教育部'人工智能+高等教育”典型應用場景案例負責人、國家級一流本科課程負責人、省級研究生精品課程負責人、省級研究生課程思政案例負責人、中國數據要素新銳學者項目提名獎獲得者。

 

李春源，碩士，黑龍江大學教育質量管理中心教師;長期從事高等教育教學管理及教育教學信息化建設與“互聯網 +”教學改革工作;主講.NET、Java 程序設計等多門課程，發表多篇教研論文，主持或參與省部級課題多項，獲得黑龍江省高等教育教學成果獎特等獎一項、二等獎一項。

 

蔡慶平，博士，黑龍江大學信息管理學院副教授;長期從事計算機相關教學科研工作，主講機器學習、網絡技術等課程;主要研究方向是文本挖掘、政策文本計算，在核心期刊發表論文多篇;獲得兩項省級科研獎勵，主持一項省哲學社會科學研究規劃項目，參與多項國家社科基金項目。

 

目 錄

第 1章　數字技術概論　1

1.1 數字技術的基本知識　1

1.1.1 數字技術的概念　1

1.1.2 數字技術的特征　1

1.1.3 數字技術體系　2

1.1.4 數字技術模式　2

1.2 數字技術文獻研究概況　5

1.2.1 數據源與處理　5

1.2.2 文獻發表概況　5

1.2.3 關鍵詞時間線圖分析　6

1.3 數字技術文獻演進分析　6

1.3.1 總體趨勢　6

1.3.2 維度分析　8

1.3.3 總結　9

第 2章　數字素養　11

2.1 數字素養的概念　11

2.2 數字素養政策解讀　12

2.2.1 數字文明新時代呼喚加快數字素養與技能建設　12

2.2.2 構建數字時代社會發展基礎的中國方略　12

2.2.3 強化數字素養與技能評估的思路建議　13

2.3 國際數字素養與技能框架　14

第3章　數字安全　16

3.1 數字安全的概念　16

3.1.1 信息安全　16

3.1.2 網絡安全　17

3.1.3 數據安全　17

3.2 數字安全的威脅　17

3.3 數字安全防護體系　18

3.3.1 加密技術　18

3.3.2 數字簽名　19

3.3.3 訪問控制　19

3.3.4 數據完整性　19

3.3.5 身份識別　19

3.3.6 入侵檢測　20

3.3.7 網絡監控　20

3.3.8 病毒防護　20

3.3.9 數字水印　21

3.4 數字倫理的概念及框架　21

3.4.1 數字倫理的概念　21

3.4.2 數字倫理的框架　21

3.5 典型案例　24

3.5.1 棱鏡計劃　25

3.5.2 大數據“殺熟”背後的隱私侵犯　25

3.5.3 數據濫用引發的信息泄露　25

3.5.4 算法歧視損害社會公平　26

3.5.5 ChatGPT泄密危害數據安全　26

第4章　物聯網　27

4.1 物聯網概述　27

4.1.1 物聯網的概念　27

4.1.2 物聯網的特征　27

4.2 物聯網發展歷程　28

4.2.1 起步階段　28

4.2.2 技術突破階段　28

4.2.3 商業化階段　29

4.2.4 高速發展階段　29

4.3 物聯網技術　30

4.3.1 物聯網技術體系結構　30

4.3.2 物聯網關鍵技術　30

4.4 物聯網應用　35

4.4.1 醫療物聯網　35

4.4.2 交通物聯網　37

4.4.3 工業物聯網　38

第5章　雲計算　40

5.1 雲計算概述　40

5.1.1 雲計算的定義　40

5.1.2 雲計算的優勢　40

5.1.3 雲計算的服務模式　41

5.1.4 雲計算的部署模式　42

5.2 雲計算的發展歷程　43

5.2.1 起步階段　43

5.2.2 早期發展階段　43

5.2.3 快速發展階段　44

5.2.4 成熟與普及階段　44

5.3 雲計算的關鍵技術　45

5.3.1 虛擬化技術　45

5.3.2 分布式存儲技術　47

5.3.3 並行編程　48

5.4 雲計算的應用　49

5.4.1 Google Workspace　49

5.4.2 Google Cloud Storage　50

第6章　大數據　52

6.1 大數據的定義與特征　52

6.1.1 大數據的定義　52

6.1.2 大數據的特征　52

6.2 大數據的發展歷程　53

6.2.1 起步階段　53

6.2.2 萌芽階段　53

6.2.3 快速發展階段　54

6.2.4 成熟與普及階段　54

6.3 大數據關鍵技術　55

6.3.1 大數據采集技術　55

6.3.2 大數據存儲技術　56

6.3.3 大數據預處理技術　57

6.3.4 大數據分析技術　58

6.3.5 大數據安全與隱私技術　59

6.4 大數據應用　60

6.4.1 醫療大數據　60

6.4.2 教育大數據　61

6.4.3 交通大數據　62

6.4.4 農業大數據　63

第7章　人工智能　65

7.1 人工智能概述　65

7.2 人工智能的發展歷程　65

7.2.1 起步階段　65

7.2.2 低谷階段　66

7.2.3 復蘇階段　66

7.2.4 快速發展階段　67

7.2.5 蓬勃發展階段　67

7.3 人工智能關鍵技術　68

7.3.1 機器學習　68

7.3.2 深度學習　69

7.3.3 自然語言處理　69

7.3.4 計算機視覺　71

7.4 人工智能應用　71

7.4.1 ChatGPT　71

7.4.2 文心一言　73

7.4.3 訊飛星火　74

7.4.4 Sora　76

7.4.5 威尼斯時光機　77

第8章　區塊鏈　78

8.1 區塊鏈的概念與特征　78

8.1.1 區塊鏈的概念　78

8.1.2 區塊鏈的特征　78

8.1.3 區塊鏈的分類　79

8.2 區塊鏈的發展歷程　79

8.2.1 比特幣階段　79

8.2.2 智能合約與以太坊階段　79

8.2.3 跨鏈技術與行業應用階段　80

8.2.4 可擴展性、隱私保護及與新興技術融合階段　80

8.3 區塊鏈的關鍵技術　80

8.3.1 P2P網絡技術　80

8.3.2 非對稱加密算法　81

8.3.3 分布式賬本　81

8.3.4 共識機制　82

8.3.5 智能合約　82

8.4 區塊鏈典型應用　83

8.4.1 數字貨幣　83

8.4.2 跨境支付　83

8.4.3 資產證券化　83

8.4.4 供應鏈金融　84

8.4.5 數字身份驗證　84

8.4.6 數字資產交易　85

8.4.7 去中心化金融　85

8.4.8 供應鏈管理　85

8.4.9 貨物追蹤　85

8.4.10 資產數字化　85

第9章　3D打印　87

9.1 3D打印的概念及特征　87

9.1.1 概念的提出　87

9.1.2 技術原理　87

9.1.3 3D打印技術的優點　88

9.2 3D打印的發展歷程　88

9.2.1 起步與概念形成　88

9.2.2 技術多樣化與初步應用　89

9.2.3 商業化與工業應用　89

9.2.4 普及與創新　89

9.2.5 工業4.0與大規模生產　90

9.3 3D打印工作流程　90

9.3.1 前處理階段　90

9.3.2 成型加工階段　91

9.3.3 後處理階段　91

9.4 3D打印應用案例　91

9.4.1 3D打印制造業應用案例　91

9.4.2 3D打印醫療健康應用案例　92

9.4.3 3D打印建築設計應用案例　93

9.4.4 3D打印藝術設計應用案例　93

9.4.5 3D打印教育應用案例　94

第 10章　元宇宙與數字孿生　95

10.1 元宇宙　95

10.1.1 概念的提出　95

10.1.2 概念與特征　95

10.1.3 元宇宙采用的核心技術　96

10.2 元宇宙的發展歷程　98

10.2.1 科幻概念的誕生　98

10.2.2 初步技術探索與虛擬 現實　98

10.2.3 虛擬世界的繁榮與社交 媒體的崛起　98

10.2.4 虛擬現實與增強現實技術的 突破　99

10.2.5 元宇宙生態系統的初步 構建　99

10.3 數字孿生　100

10.3.1 概念　100

10.3.2 元宇宙與數字孿生的 區別　100

10.3.3 元宇宙與數字孿生的 聯系　100

10.4 元宇宙的主要應用場景　101

10.5 元宇宙+教育　101

10.5.1 教育元宇宙關鍵屬性　102

10.5.2 元宇宙賦能智慧教育環境 建設　102

10.5.3 元宇宙賦能教育資源 建設　103

10.5.4 元宇宙支撐智能教學 評價　103

10.5.5 教育元宇宙的典型應用　103

第 11章　量子信息技術　105

11.1 概述及特征　105

11.1.1 概述　105

11.1.2 特征　105

11.2 量子理論的發展歷程　105

11.2.1 量子理論發展過程中的 重要事件　105

11.2.2 量子力學發展的基本 路徑　106

11.2.3 量子信息技術　106

11.3 量子信息技術的典型應用　107

11.3.1 量子計算　107

11.3.2 量子通信　108

11.3.3 量子加密　108

11.3.4 量子測量　109

11.3.5 量子傳感器　109

11.3.6 量子機器學習　109

11.3.7 量子圖像處理　109

第 12章　移動通信技術　110

12.1 移動通信概述　110

12.1.1 移動通信技術的定義　110

12.1.2 移動通信技術的發展 歷程　110

12.2 移動通信的關鍵技術　111

12.2.1 多址接入技術　112

12.2.2 多輸入多輸出技術　112

12.2.3 網絡切片　112

12.2.4 微波和毫米波通信　113

12.2.5 載波聚合　113

12.3 移動通信的應用　113

12.3.1 智能家居　113

12.3.2 智慧農業　115

第 13章　圖像處理技術　117

13.1 圖像處理技術介紹　117

13.2 Photoshop　118

13.2.1 基礎功能介紹　118

13.2.2 基礎操作　118

13.2.3 選區工具　120

13.2.4 裁剪工具　121

13.2.5 繪圖與修復　122

13.2.6 圖層　124

13.2.7 文字工具　125

13.2.8 色彩知識　126

13.3 美圖秀秀　129

13.3.1 基礎功能介紹　129

13.3.2 基礎操作　129

第 14章　視頻處理技術　130

14.1 視頻處理技術簡介　130

14.2 格式工廠　131

14.3 EV錄屏　134

14.4 剪映　136

第 15章　音頻處理技術　141

15.1 音頻處理技術概述　141

15.2 GoldWave　142

15.2.1 軟件簡介　142

15.2.2 基礎操作　142

15.2.3 音頻格式轉換　143

15.2.4 裁剪和刪除　143

15.2.5 拼接　144

15.2.6 轉調和變速　144

15.2.7 改變音量　144

15.2.8 改變速度　144

15.2.9 淡入淡出　144

15.2.10 配音　145

15.2.11 反向　145

15.2.12 錄音　145

15.2.13 批處理　145

15.2.14 M4A音頻解碼　145

15.2.15 其他功能　145

第 16章　數據可視化技術　147

16.1 數據可視化技術概述　147

16.1.1 特征及優勢　147

16.1.2 數據可視化的研究與 分類　148

16.1.3 數據可視化流程　148

16.1.4 數據可視化技術 關鍵詞　149

16.1.5 常見應用場景　150

16.1.6 常用工具　153

16.2 可視化工具軟件　154

16.2.1 Visio　154

16.2.2 Xmind　157

16.2.3 Tagxedo　159

16.2.4 ChartCool　166

16.3 商業智能與可視化軟件　167

16.3.1 Tableau概述　167

16.3.2 Tableau的安裝　172

16.3.3 Tableau的界面　173

16.3.4 Tableau的術語　179

16.3.5 Tableau的關鍵技術　187

16.3.6 Tableau的操作方法　190

16.3.7 Tableau的故事化功能　201

第 17章　數字資源　202

17.1 數字化教學資源　202

17.1.1 概念與分類　202

17.1.2 數字化教學資源的發展 趨勢　203

17.1.3 數字化課程資源　203

17.2 慕課　204

17.2.1 什麼是慕課　205

17.2.2 慕課的典型特征　205

17.2.3 基於慕課的教學模式與 方法　206

17.2.4 國外主流慕課平臺　207

17.2.5 國內主流慕課平臺 （課程聯盟）　208

17.3 微課　212

17.3.1 微課的資源構成　212

17.3.2 微課視頻的技術標準　213

17.3.3 微課制作的原則　213

17.4 虛擬仿真實驗　214

17.4.1 概念特征　214

17.4.2 典型應用場景　214

17.4.3 虛擬仿真實驗資源　215

17.5 文獻資源　216

17.5.1 中文期刊　216

17.5.2 外文期刊　221

參考文獻 　225