基于人工智能的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展方向及應(yīng)用

劉尚儒

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730021)

0 引言

近年來(lái)，人工智能的發(fā)展給計(jì)算機(jī)信息技術(shù)帶來(lái)了極大的技術(shù)支持，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，有效實(shí)現(xiàn)了信息的大量、高效交換，不僅能夠拉近人們之間的溝通距離，同時(shí)也為社會(huì)各行業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。在信息技術(shù)及人工智能的引領(lǐng)下，計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)也在不斷革新，而采集數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)以及傳播數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性等相關(guān)問(wèn)題隨之突顯。因此，通過(guò)對(duì)以上基礎(chǔ)問(wèn)題的分析和研究，有利于推動(dòng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

1 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的主要種類

1.1 人工智能

人工智能簡(jiǎn)稱為AI技術(shù)，屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)的一項(xiàng)分支，由語(yǔ)音識(shí)別、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家智庫(kù)等多項(xiàng)外圍技術(shù)組成，具備強(qiáng)大的信息處理和自學(xué)習(xí)能力，模擬人類思維方式自主解決較為復(fù)雜的邏輯問(wèn)題，替代人工完成大量基礎(chǔ)性任務(wù)和一部分復(fù)雜任務(wù)。人工智能技術(shù)自問(wèn)世伊始，便在智能搜索、數(shù)據(jù)挖掘處理、車輛駕駛、工程繪圖、工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中得到應(yīng)用推廣[1]。例如，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，人工智能被視為實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0目標(biāo)和工業(yè)智造目標(biāo)的關(guān)鍵，可以持續(xù)感知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)調(diào)整生產(chǎn)方案，向生產(chǎn)設(shè)備下達(dá)正確的控制指令，以及在出現(xiàn)故障時(shí)開(kāi)展故障自診斷操作，確定故障類型、成因與造成損失，采取切斷故障與非故障部分連接等處理措施。

1.2 大數(shù)據(jù)

在信息時(shí)代背景下，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)拓展，在社會(huì)發(fā)展期間持續(xù)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)產(chǎn)生總量呈現(xiàn)逐年穩(wěn)步增加態(tài)勢(shì)。根據(jù)我國(guó)通信院大數(shù)據(jù)白皮書(shū)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2035年，全球數(shù)據(jù)的產(chǎn)生量將高達(dá)2 412 ZB。與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)有著極為優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理能力，大數(shù)據(jù)平臺(tái)基于程序運(yùn)行準(zhǔn)則，持續(xù)采集與設(shè)定目標(biāo)有關(guān)的內(nèi)部數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)，從龐大數(shù)據(jù)流中提取高價(jià)值信息和篩除重復(fù)、失真信息，進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析、分類整理、運(yùn)算處理等一系列操作，幫助用戶掌握遠(yuǎn)超自身能力極限的龐大數(shù)據(jù)，進(jìn)而取得提高決策科學(xué)性、短時(shí)間處理海量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)價(jià)值深度挖掘等多重作用[2]。例如，梅西百貨公司應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)研工作，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果來(lái)設(shè)定、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)商品售價(jià)。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由射頻識(shí)別、信息傳感、GPS定位、激光掃描等多項(xiàng)外圍技術(shù)組成，在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中接入大量終端設(shè)備，由用戶遠(yuǎn)程向終端設(shè)備下達(dá)控制指令，終端設(shè)備持續(xù)向平臺(tái)反饋信息數(shù)據(jù)，具備強(qiáng)大的邏輯分析、環(huán)境感知能力，從而構(gòu)建起一個(gè)物與物、人與物泛在連接的網(wǎng)絡(luò)體系。例如，沃爾瑪公司作為一家大型連鎖百貨企業(yè)，近年來(lái)引進(jìn)RFID射頻識(shí)別技術(shù)，搭建涵蓋全球范圍內(nèi)下屬聯(lián)鎖百貨商店的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在所售賣商品上設(shè)置應(yīng)答器，可在閱讀器掃描應(yīng)答器時(shí)，獲取商品售價(jià)、編碼、進(jìn)貨日期等信息。基于此項(xiàng)技術(shù)，沃爾瑪公司推出自助結(jié)賬服務(wù)，由消費(fèi)者使用自助結(jié)賬機(jī)，在感應(yīng)區(qū)逐項(xiàng)掃描各項(xiàng)商品的條碼，由結(jié)賬機(jī)統(tǒng)計(jì)商品金額，在系統(tǒng)界面上輸入支付卡信息或插入現(xiàn)金，即可完成商品結(jié)賬操作，沃爾瑪公司因此每年可節(jié)省超過(guò)80億美元的勞動(dòng)力成本。

1.4 云技術(shù)

云技術(shù)是一項(xiàng)對(duì)軟硬件設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)施統(tǒng)一管理，并具備數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)、共享等多項(xiàng)功能的技術(shù)手段?，F(xiàn)階段，常用的云技術(shù)分為云計(jì)算、云存儲(chǔ)兩種。其中，云計(jì)算技術(shù)采取分布式算法，將用戶提交的復(fù)雜計(jì)算任務(wù)拆分為若干子程序，將子程序分配至多部服務(wù)器處理，再將服務(wù)器處理結(jié)果進(jìn)行合并整理，將結(jié)果反饋給用戶。如此，用戶可以擺脫硬件設(shè)備性能對(duì)數(shù)據(jù)處理速度、系統(tǒng)運(yùn)行效率造成的限制，在短時(shí)間內(nèi)完成龐大數(shù)據(jù)量與復(fù)雜任務(wù)的運(yùn)算處理任務(wù)。而云存儲(chǔ)技術(shù)本質(zhì)上屬于在線存儲(chǔ)模式，取代了一部分物理數(shù)據(jù)庫(kù)的職能，用戶可將系統(tǒng)運(yùn)行期間產(chǎn)生、收集的海量數(shù)據(jù)提交至云服務(wù)商托管的虛擬服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶訪問(wèn)云平臺(tái)執(zhí)行數(shù)據(jù)查閱、下載、傳輸、在線編輯等操作，以緩解本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)矛盾。

2 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

2.1 保障系統(tǒng)安全

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間，存在諸多安全隱患，軟硬件設(shè)施資源受到人為有害因素的威脅，偶爾出現(xiàn)計(jì)算機(jī)病毒入侵、用戶隱私信息泄露、企業(yè)商業(yè)信息失竊、系統(tǒng)癱瘓運(yùn)行、信息文件損毀等問(wèn)題，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3]。例如，在2013年，因合作公司網(wǎng)站升級(jí)操作失誤，導(dǎo)致中國(guó)人壽合作網(wǎng)站上泄露80萬(wàn)分意外險(xiǎn)保單信息，包括投保人的購(gòu)買險(xiǎn)種、身份證號(hào)、聯(lián)系方式等，由此引發(fā)了一系列問(wèn)題。與此同時(shí)，在早期計(jì)算機(jī)信息技術(shù)體系中，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全方面的技術(shù)種類較少，以防火墻技術(shù)為主，實(shí)際防護(hù)效果并不理想，信息泄密等網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題時(shí)有出現(xiàn)。

因此需要以保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全作為計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的主要發(fā)展方向，相關(guān)機(jī)構(gòu)單位需要大力研發(fā)與網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)相關(guān)的信息技術(shù)。近年來(lái)，陸續(xù)推出多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息加密、黑客入侵檢測(cè)、病毒防范、用戶身份識(shí)別等新型技術(shù)，取得顯著應(yīng)用成果。例如，在數(shù)據(jù)加密方面，推出一項(xiàng)混合型數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)，綜合采取XXTEA，ECC等多項(xiàng)加密算法，在客戶端與服務(wù)端建立數(shù)據(jù)通道，由ECC算法生成一對(duì)密鑰，公鑰向外公示，由客戶端向服務(wù)端提交通道建立申請(qǐng)，使用密鑰將明文轉(zhuǎn)換為密文，將密文發(fā)送至服務(wù)端，再使用私鑰將密文轉(zhuǎn)換為明文，并對(duì)客戶端加以認(rèn)證，待認(rèn)證通過(guò)后隨機(jī)生成XXTEA密鑰，由密鑰與申請(qǐng)信息共同組成應(yīng)答信息，使用ECC算法加密，由客戶端解密密文，核實(shí)申請(qǐng)信息與反饋信息中的附件碼及XXTEA密鑰是否相同。而在用戶身份認(rèn)證方面，推出生物認(rèn)證技術(shù)，由計(jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備搭載的攝像頭，采集用戶生物信息，如面部特征信息、指紋、視網(wǎng)膜、虹膜等，將所采集到的生物特征信息提交至數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，從而確定用戶身份，向用戶提供與等級(jí)匹配的操作權(quán)限，禁止未知身份用戶訪問(wèn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以此來(lái)替代傳統(tǒng)的IC卡認(rèn)證和賬戶密碼認(rèn)證技術(shù)。

2.2 微型化

在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展期間，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的完善，終端設(shè)備的體積持續(xù)縮小，陸續(xù)推出筆記本計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)等新型產(chǎn)品，便于用戶攜帶，計(jì)算機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)成本、資源耗用量、運(yùn)行能耗也有所降低。然而，計(jì)算機(jī)設(shè)備體積仍存在進(jìn)一步縮小的空間，且現(xiàn)有微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的使用性能相對(duì)較低，用戶難以在微型計(jì)算機(jī)上處理過(guò)于復(fù)雜的任務(wù)[4]。針對(duì)這一問(wèn)題，需要持續(xù)推動(dòng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的微型化發(fā)展，以完善納米技術(shù)、虛擬桌面技術(shù)作為突破點(diǎn)。其中，納米技術(shù)是使用單個(gè)原子或分子來(lái)制造物質(zhì)的一項(xiàng)技術(shù)手段，突破集成限制，可以制造體積更小的芯片，同步強(qiáng)化計(jì)算機(jī)產(chǎn)品性能與縮小產(chǎn)品體積?，F(xiàn)階段，手機(jī)芯片已發(fā)展至5納米等級(jí)，硅晶芯片發(fā)展至2納米等級(jí)。而虛擬桌面技術(shù)是在虛擬主機(jī)上同時(shí)運(yùn)行海量程序與多個(gè)操作系統(tǒng)，由遠(yuǎn)端服務(wù)器通過(guò)鏡像方式完成信息存儲(chǔ)任務(wù)，用戶在終端設(shè)備上直接訪問(wèn)虛擬機(jī)與桌面操作系統(tǒng)，在滿足用戶使用需求的前提下，放寬了對(duì)計(jì)算及終端設(shè)備的性能要求，通過(guò)降低產(chǎn)品性能的方式來(lái)縮小產(chǎn)品體積。

2.3 人機(jī)交互

近年來(lái)，為改善用戶使用體驗(yàn)，多家研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)紛紛對(duì)人機(jī)交互課題開(kāi)展研究，使用特定對(duì)話語(yǔ)言強(qiáng)化用戶、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的聯(lián)系，更為高效地完成信息交換任務(wù)，為用戶提供適合自身習(xí)慣的操作方式及使用風(fēng)格。為實(shí)現(xiàn)這一目的，需要應(yīng)用指紋識(shí)別、壓力觸感、眼動(dòng)跟蹤等新型技術(shù)手段。例如，當(dāng)前部分手機(jī)廠商推出語(yǔ)音助手，增設(shè)語(yǔ)音喚醒功能，用戶在執(zhí)行復(fù)雜操作、無(wú)法手動(dòng)操縱設(shè)備時(shí)，通過(guò)特定口語(yǔ)指令來(lái)召喚手機(jī)助手，向助手提出問(wèn)題或下達(dá)指令，自動(dòng)開(kāi)啟指定軟件程序或是解答問(wèn)題。同時(shí)，蘋果公司陸續(xù)推出多款可穿戴設(shè)備，包括AirPods系列耳機(jī)、Watch系列手表、iPod 系統(tǒng)產(chǎn)品等，保持各類可穿戴產(chǎn)品與手機(jī)、掌上電腦、筆記本電腦等移動(dòng)終端設(shè)備的連接，用戶可以下達(dá)交互式操作指令，通過(guò)終端設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制其他可穿戴設(shè)備。

3 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 辦公自動(dòng)化

在辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，依托計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，搭建信息化操作系統(tǒng)，工作人員在信息系統(tǒng)上辦理各項(xiàng)業(yè)務(wù)，包括圖表生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、文件審批、流程批復(fù)、文檔管理、信息收集等，還可以召開(kāi)視頻會(huì)議和音頻會(huì)議，更為準(zhǔn)確、直觀的下達(dá)工作任務(wù)和反饋成果，極大地簡(jiǎn)化了辦公流程，工作效率得到明顯提升。例如，在業(yè)務(wù)審批方面，無(wú)需攜帶相關(guān)紙質(zhì)資料頻繁往來(lái)各科室或政府職能部門辦理手續(xù)。在檔案管理方面，以數(shù)字檔案取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案，將所采集到的數(shù)據(jù)信息、提交報(bào)告根據(jù)屬性狀態(tài)及種類存儲(chǔ)至對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，在檔案管理系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)檢索、自動(dòng)備份、文檔自動(dòng)歸類等使用功能，以此來(lái)提高管理水平和服務(wù)質(zhì)量，用戶可以快速查閱相關(guān)資料信息。

3.2 智能交通

在智能交通領(lǐng)域，綜合運(yùn)用人工智能、自動(dòng)控制、信息傳感、GPS定位等多項(xiàng)技術(shù)手段，構(gòu)建智能交通系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)采集并處理與道路交通有關(guān)的各類信息，包括車流量、人流量、車輛行駛速度等，對(duì)比實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)控制值，在二者偏差超標(biāo)時(shí)，發(fā)送報(bào)警信號(hào)，或是將問(wèn)題反饋至交通管理部門[5]。同時(shí)，用戶還可以訪問(wèn)智能交通系統(tǒng)，在系統(tǒng)上辦理各項(xiàng)業(yè)務(wù)以及查詢相關(guān)信息。例如，在交通違章管理方面，由智能交通系統(tǒng)對(duì)道路上駛經(jīng)車輛的行駛速度進(jìn)行測(cè)速，在測(cè)量值超過(guò)該路段限定速度時(shí)，控制攝像頭拍攝對(duì)應(yīng)車輛的車牌信息，將信息提交至交管部門處理。而在攝像頭、傳感器等終端設(shè)施感知到周邊道路出現(xiàn)車輛追尾等交通事故時(shí)，自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，向周邊路段車輛發(fā)布路況信息。

在停車管理方面，由智能交通系統(tǒng)持續(xù)收集輻射范圍內(nèi)車輛的三維空間坐標(biāo)，統(tǒng)計(jì)停車位使用狀態(tài)與空閑數(shù)量。駕駛員在停車時(shí)，直接訪問(wèn)智能交通系統(tǒng)查詢周邊空閑停車位即可，由系統(tǒng)向其分配停車位與規(guī)劃行駛路線，提供停車位預(yù)約、在線繳費(fèi)等服務(wù)，以此來(lái)改善駕駛員出行體驗(yàn)，避免在找尋停車位期間造成交通擁堵問(wèn)題，也可以減少違規(guī)停車的問(wèn)題。

3.3 環(huán)境保護(hù)

在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)可以替代人工完成大量的操作任務(wù)，減少實(shí)際工作量，實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程通信。例如，在環(huán)境檢測(cè)工程中，我國(guó)陸續(xù)建設(shè)多個(gè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，配置傳感器等終端監(jiān)測(cè)裝置，由信息系統(tǒng)控制終端設(shè)備持續(xù)采集與環(huán)境有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如水質(zhì)組分、水流量、空氣成分、CO2濃度等，持續(xù)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至上級(jí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，在監(jiān)測(cè)到環(huán)境狀況明顯變化、污染程度惡化時(shí)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，幫助監(jiān)測(cè)人員遠(yuǎn)程掌握生態(tài)環(huán)境情況，實(shí)現(xiàn)“少人值守”甚至“無(wú)人值守”的目標(biāo)。

3.4 教育領(lǐng)域

在教育領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智慧教育的關(guān)鍵，使教育教學(xué)活動(dòng)具備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化特征，教學(xué)質(zhì)量及效率得到明顯改善。例如，在教育資源共享方面，由各地教育部牽頭組織建立多個(gè)層級(jí)的教育云平臺(tái)，各地學(xué)校與教師團(tuán)隊(duì)將工作成果、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、自制多媒體教學(xué)課件上傳至云平臺(tái)共享，相互探討教學(xué)方針，教師從平臺(tái)上觀摩其他地區(qū)教學(xué)課堂來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)，也可以從平臺(tái)下載優(yōu)質(zhì)教學(xué)課件。而在教學(xué)課堂建設(shè)方面，依托智慧教育系統(tǒng)和多媒體設(shè)備，教師提前制作微課視頻，以可視化形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，學(xué)生也可以利用閑暇時(shí)間訪問(wèn)教育系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.5 智能建筑

在智能建筑領(lǐng)域，對(duì)自動(dòng)控制、人工智能等計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用，可以為業(yè)主提供更為人性化、優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)，有利于營(yíng)造健康、舒適、便捷的空間環(huán)境，這也是滿足個(gè)性化居住需求的關(guān)鍵。例如，在建筑節(jié)能方面，依托計(jì)算機(jī)信息技術(shù)搭建樓宇自控系統(tǒng)，在建筑內(nèi)部安裝若干種類的傳感器，持續(xù)采集室內(nèi)環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量、環(huán)境照度等參數(shù)，形成模擬量閉環(huán)控制體系，對(duì)比實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值與額定值，在二者偏差超限時(shí)下達(dá)相應(yīng)控制指令，如在室內(nèi)環(huán)境照度不足時(shí)開(kāi)啟更多的照明燈具、調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，在室內(nèi)空氣質(zhì)量不佳時(shí)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)、持續(xù)排出室內(nèi)渾濁空氣并送入室外新鮮空氣，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境的變化來(lái)調(diào)整照明、暖通、空調(diào)通風(fēng)等建筑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以此起到節(jié)能作用。

在智能家居方面，應(yīng)用綜合布線、智能云端控制等技術(shù)手段，在室內(nèi)空間擺放大量具備一定自動(dòng)化、智能化程度的家居設(shè)備，用戶在終端設(shè)備上訪問(wèn)智能家居系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程掌握室內(nèi)環(huán)境情況，控制家居設(shè)備，如提前開(kāi)啟熱水器、遠(yuǎn)程關(guān)閉煤氣閥、調(diào)節(jié)燈光與切換照明模式。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)體系日趨完善的同時(shí)，也對(duì)技術(shù)水準(zhǔn)、應(yīng)用效果提出了更高的要求。企業(yè)單位與研究機(jī)構(gòu)都需要對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)予以重視，明確技術(shù)種類及應(yīng)用價(jià)值，在智能建筑、辦公自動(dòng)化、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中落地應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，持續(xù)推動(dòng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的安全化、微型化、人機(jī)交互化發(fā)展。