長文干貨,從技術角度去思考智能產品

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文章總結了各項技術在智能產品中所扮演的角色,干貨滿滿,建議收藏。

眾所周知,人工智能(AI)時代將要來臨,國內外,大到國家戰略層面,小到各類公司科研機構學校的發展規劃,都已開始逐步調整方向,緊跟時代步伐。

目前,市場上智能化產品種類繁多,尤其隨著新技術日新月異。作為產品經理,我們如何設計好一款好的產品,也許,了解一些智能產品相關的技術是很有必要的,進而可以做到,從技術角度去思考智能產品。

因此,小宅這期給大家講講智能化產品相關的一些技術,先來看一張小宅PS的圖。

如上圖所示:智能化產品的技術體系,主要由電子技術、自動化控制技術、物聯網技術、大數據技術、云計算平臺技術、機器學習技術、互聯網技術(傳統互聯網&移動互聯網)、安全監控技術組成。其中每一大類技術又各有一個技術體系,且各大技術體系相互交叉,你中有我,我中有你,猶如太極。

接下來小宅就按照圖中順序從小到大,從左到右,逐一介紹每個技術體系在智能產品中的主要內容。

一、電子技術

電子技術主要是以模擬電路和數字電路為基礎,產生了大量的元器件,再基于之上,結合一些編程和通信等技術,才有了電源開發、硬件設計、測試測量、嵌入式開發等的電子開發技術。

1、模擬電路

模擬電路,就是利用信號的大小強弱(某一時刻的模擬信號,即時間和幅度上都連續的信號)表示信息內容的電路。模擬電路涉及的知識很多,除了有電流電壓電阻電容等,還有很多常用半導體器件,以及各種電路模型。

2、數字電路

數字電路,就是用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路稱為數字電路。數字電路涉及的知識有:邏輯代數、各類元器件、常用組合電路,以及數字電路和模擬電路之間的相互轉換,等等。

3、電子元器件

電子元器件,是電子元件和電小型的機器、儀器的組成部分,其本身常由若干零件構成。電子元器件包括:電阻、電容器、電位器、電子管、激光器件、電子顯示器件、光電器件、傳感器、電源、開關、繼電器、印制電路板等。相同元器件之間又有不同的封裝和性能等指標。

4、電子開發技術

電子開發技術,主要有電源開發、硬件設計、測試測量、嵌入式開發等,其中嵌入式開發又分為單片機/MCU技術、FPGA技術、DSP技術等。下圖是一個嵌入式開發流程,主要涉及系統需求分析、體系結構設計、硬件設計、機械系統設計、軟件設計、系統集成、系統測試、生產產品等內容。其他技術大同小異。在此,小宅建議搞軟件的童鞋,有空也玩玩硬件,玩硬件的童鞋,有空也玩玩軟件,非常有利于大家對整個技術體系的理解。

在電子開發技術中,有一項技能特別好玩,就是焊接電路板,小宅焊接技術還不錯的。

二、自動化控制技術

自動化控制,是一種現代工業、農業、制造業等生產領域中機械電氣一體自動化集成控制技術和理論,機器或裝置在無人干預的情況下按規定的程序或指令自動地進行操作或運行。

自動化控制技術,以自動控制理論為基礎,以電子技術、傳感器技術、計算機技術、網絡與通信技術為主要工具,實現工業生產過程自動控制及各行業、部門的自動化,具有“控制和管理結合,強電和弱電并重,軟件和硬件兼施”等鮮明特點。

自動化控制技術,除了在農業、制造業等生產領域有廣泛的應用之外,在智享生活產品中也有了很好的應用,下圖是自動化控制技術與其他技術相結合在無人駕駛汽車的一些應用。

三、物聯網

物聯網(Internet of Things,簡稱IoT),就是把所有人與物都打上標識,通過信息傳感設備,互聯互通進行信息交換和通信,并與互聯網連接,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種抽象概念。

物與物、人與人、人與物,都連起來?相同就會消掉嗎?

認真點,你以為玩連連看呢!

再看一張“物聯網技術架構”圖。

那么多?!

物聯網涵蓋的技術確實很多,有物理層、通信層、系統層、最終用戶層,以及貫穿所有層的安全問題。每一層由涉及到很多具體的技術內容,但是小宅這期只介紹物理層和通信層,Because,物理層體現了“物”,通信層體現了“聯網”,加起來就是物聯網嘛。

其他層的內容會在其他技術體系講到。

1、物理層

從上圖可知,物理層中非常重要的一個內容是各類傳感器。

傳感器,是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的種類很多,下表按不同分類進行介紹。

有了傳感器,還不能完全發揮物理層的作用,得結合控制電路才可以。如下圖所示,物理層技術實現原理其實很簡單,一般以處理器(如英特爾的酷睿系列、嵌入式的STM32系列等)為核心,通過各種通信接口(如:RS232/RS485、SPI、CAN、USB等),與各類傳感器(如聲音、視覺、位置、空氣等),或集成設備(如顯示屏),或執行器(風扇、馬達等),相接連,按照約定的協議內容進行通信和控制。

2、通信層

通信?飛鴿傳書?快遞?QQ?微信?發郵件?打電話/發短信?

不是,這些通信工具,小宅要講的是物聯網系統中的通信技術,也就實現這些通信工具背后的通信技術。

那么什么是通信,小宅的理解,所謂通信就是以電磁波、聲波或光波等形式為載體,按照規定好的協議格式,把信息從發送端(信源)傳輸到一個或多個接收端(信宿)的過程。而通信技術,就是在這個過程中所涉及到技術,比如信息傳遞的載體技術、通信協議、信息處理技術等。

再回頭看看“物聯網技術架構”中,有關通信層的內容。

有木有發現紅色框框的內容,很眼熟吧?對的,這就是大名鼎鼎的ISO/OSI七層協議模型:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。有關ISO/OSI七層協議,放到互聯網技術講解。數據鏈路層通信技術有近距離通信、遠距離蜂窩通信、遠距離非蜂窩通信、有線通信,對比一下其中幾種比較常見的通信方式。

既然提到物聯網通信,不得不提近年流行的針對物聯網通信的NB-IoT解決方案。

NB-IoT,是指窄帶物聯網(Narrow Band -Internet of Thing)技術,是物聯網領域一個新興的技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWA)。

作為目前一項受青睞度最高的技術,NB-IoT的優勢非常明顯:

自2016年對NB-IoT完成了測試,目前正在逐漸形成包括底層芯片、模組、終端、通訊設備、平臺、運營商以及應用的完整產業鏈,全球各大運營商與設備制造商都在積極布局NB-IoT市場,強強聯手促使NB-IoT產業鏈日漸完善,業界對它的關注度持續升溫。

下面小宅選取目前已形成較為完善產業生態的NB-IoT和LoRa兩種技術標準,對每一環節的市場集中度進行大體預估,集中度的大小反映在下圖對應矩形框的長度,長度越長,集中度越高,長度越短,集中度越小,(集中度越高表示市場壟斷率越高)。

另外,就在今年2月22日(這個日子感覺怪怪的,有木有?),ofo在京舉辦發布會,宣布與華為、電信達成合作伙伴關系,并正式發布了基于NB-IoT物聯網技術的共享單車解決方案。

三、大數據

這云朵看起來不錯!小宅,啥是大數據?哪來的?有啥用?

不錯!終于會問點正常點的問題了!

1、啥是數據?

數據,是反映客觀事物屬性的記錄,是信息的具體表現形式。數據有很多種,最簡單的就是數字,數據也可以是文字、圖像、聲音等。

2、啥是大數據?

引用一下Google科學家吳軍博士在《智能時代》一書的解釋。大數據英文名稱Big Data,為什么不是Large Data,Vast Data?big、large、vast之間又有什么差別呢。big強調的是相對小的大,是抽象意義上的大小,而large和vast常常用于形容體量的大小。因此Big Data不是僅強調數據量的多,而是一種思維方式的改變,在大數據之前,計算機并不擅長解決需要人類智能來解決的問題,現在換個思路,把智能問題變成數據問題,很多事情就迎刃而解,比如擊敗圍棋世界冠軍李世石的機器人Alphgo就是典型例子。

3、大數據從哪來?

理解了什么是數據、什么是大數據,至于大數據從哪來就很好回答了。

小宅認為:世間萬物皆數據,世間萬物也都產生數據,因此大數據來源于世間萬物。

尤其隨著物聯網技術的快速發展,會更加便于數據的采集,未來要處理的數據會越來越大,種類也越來越多。據IDC報告顯示,預計到2020年全球數據總量將超過40ZB(相當于4萬億GB),而我國數據總量正在以年均50%的速度增長,預計到2020年將占全球21%,我國正在成為真正的數據資源大國,這為大數據產業發展提供了堅實的基礎。

4、大數據有啥用?

近年來,有關大數據的熱潮越來越火,農業、金融、電商、政府、電信、航空等等,各行各業都在向大數據靠攏,可見大數據確實有很大的作用,可以為各行業提供很好的支持服務。但是,是否都能很好的利用好大數據這一工具,那可未必,甚至出現了一些炒作大數據概念的現象。其實,小宅剛才也提到了,大數據只是一種思維方式的改變,學會把傳統計算機不能解決的智能問題,換成數據問題來解,很多事情就能迎刃而解。

四、云計算

小宅,面對如此大的數據量,如何存儲?如何計算?

別擔心,有云計算!

云還能計算呢?那么帥!幫我問下它1+1=?唄~

小宅被你干崩潰了,不懂別瞎鬧,丟人可以,別丟臉!

云計算(cloud computing),是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序,再交由多部服務器所組成的龐大系統經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。透過這項技術,網絡服務提供者可以在數秒之內,達成處理數以千萬計甚至億計的信息,達到和“超級計算機”同樣強大效能的網絡服務。用戶通過電腦、筆記本、手機等方式接入數據中心,按自己的需求進行運算即可!

云計算技術體系架構分為4層:物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層,如下圖所示。

  1. 物理資源層,包括計算機、存儲器、網絡設施、數據庫和軟件等;
  2. 資源池層,是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池,如計算資源池、數據資源池等,構建資源池更多是物理資源的集成和管理工作;
  3. 管理中間件,負責對云計算的資源進行管理,并對眾多應用任務進行調度,使資源能夠高效、安全地為應用提供服務;
  4. SOA構建層,將云計算能力封裝成標準的WebServices服務,并納入到SOA體系進行管理和使用,包括服務注冊、查找、訪問和構建服務工作流等。

其中,管理中間件和資源池層是云計算技術的最關鍵部分,SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。

云計算體系架構很復雜,涵蓋的內容也有很多,但關鍵技術主要有以下幾點:

(1)?虛擬化技術:指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行,它可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程,減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統方面。通過虛擬化技術可實現軟件應用與底層硬件相隔離,它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式,也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術根據對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化等,計算虛擬化又分為系統級虛擬化、應用級虛擬化和桌面虛擬化目。

(2)分布式存儲技術:云計算系統由大量服務器組成,同時為大量用戶服務,因此云計算系統采用分布式存儲的方式存儲數據,用冗余存儲的方式(集群計算、數據冗余和分布式存儲)保證數據的可靠性。冗余的方式通過任務分解和集群,用低配機器替代超級計算機的性能來保證低成本,這種方式保證分布式數據的高可用、高可靠和經濟性,即為同一份數據存儲多個副本。云計算系統中廣泛使用的數據存儲系統是Google的GFS和Hadoop團隊開發的GFS的開源實現HDFS。

(3)海量數據管理技術:云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析,因此,數據管理技術必需能夠高效的管理大量的數據。云計算系統中的數據管理技術主要是Google的BT sT~lO數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase。由于管理形式的不同造成傳統的SQL數據庫接口無法直接移植到云管理系統中來,目前一些研究在關注為云數據管理提供RDBMS和SQL的接口,如基于Hadoap 子項目HBase和Hive等。

(4)并行編程技術:云計算提供了分布式的計算模式,客觀上要求必須有分布式的編程模式。云計算采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型Map-Reduce。Map-Reduce是一種編程模型和任務調度模型。主要用于數據集的并行運算和并行任務的調度處理。在該模式下,用戶只需要自行編寫Map函數和Reduce函數即可進行并行計算。其中,Map 函數中定義各節點上的分塊數據的處理方法,而Reduce函數中定義中間結果的保存方法以及最終結果的歸納方法。

任何一個在互聯網上提供云計算服務的公司都可以叫做云計算公司。而云計算服務一般分為三類:IaaS(Infrastructure-as-a- Service,基礎設施即服務)、PaaS(Platform-as-a-Service,平臺即服務)、SaaS(Software-as-a-Service,軟件即服務)。

  1. IaaS層,有時候也叫做Hardware-as-a-Service,為用戶提供網絡資源、存儲資源、計算資源、虛擬磁盤、虛擬化等。一些大的IaaS公司包括Amazon,Microsoft,VMWare,Rackspace和Red Hat。
  2. PaaS層,為用戶提供網頁應用管理,應用設計,應用虛擬主機,存儲,安全以及應用開發協作工具等。一些大的PaaS提供者有Google App Engine,Microsoft Azure,Force.com,Heroku,Engine Yard,AppFog,Mendix和Standing Cloud。
  3. SaaS層,為用戶提供安全、豐富的應用體驗,保證應用程序的安全,可靠性,高可用性。一些用作商務的SaaS應用包括Citrix的GoToMeeting,Cisco的WebEx,Salesforce的CRM,ADP,Workday和SuccessFactors。

除了以上提到的云計算公司,其實還有很多大型的,比如眾所周知的BAT(百度阿里騰訊)、IBM等公司都有自己的云,也對外提供服務。對于云計算服務還不明白,且你也是個吃貨,請看下圖自己慢慢體會。

云的分類在生活中經常聽到,那到底怎么分呢,下面是云的分類。

  1. 公有云:公有云是為大眾建的,所有入駐用戶都稱租戶,不僅同時有很多租戶,而且一個租戶離開,其資源可以馬上釋放給下一個租戶。
  2. 私有云:私有云是為某個特定用戶/機構建立的,只能實現小范圍內的資源優化。
  3. 混合云:是以上兩種的任意混合,企業不僅用到共有云,而且使用私有云,這種方式更注重的是共有云與私有云的連接,溝通。

五、機器學習

啥?機器都會學習了?完了!高考肯定干不過這幫“學霸”。

是的!沒錯!就在今年6月7日數學高考當天,由學霸君開發的智能教育機器人Aidam和成都準星云學科技有限公司開發的人工智能系統AI-Maths,參與了高考。其中一個機器人只用了不到10分鐘就答完2017年北京卷文科數學題,完成包括客觀題和主觀題在內的整張試卷,成績為134分。而另一機器人則花了22分鐘做完同樣考題,成績是105分。

是的,小宅那天看到消息,也表示驚呆了!但從另一方面,也可證明現在AI技術發展得很好了,而AI的技術之一機器學習,咱就來“研究研究”,看看到底何方神圣!

小宅看了很多機器學習的資料,其中有一篇寫得不錯:《一文讀懂機器學習,大數據/自然語言處理/算法全有了……》,作者署名:計算機的潛意識,小宅就以該文章內容為主來介紹下機器學習。

1、什么是機器學習?

機器學習,是一種通過利用數據,訓練出模型,然后使用模型預測的一種方法。如下圖所示,機器學習中的“訓練”與“預測”過程可以對應到人類的“歸納”和“推測”過程。通過這樣的對應,我們可以發現,機器學習的思想并不復雜,僅僅是對人類在生活中學習成長的一個模擬。又再次看出“大數據”在AI時代的重要性了。

2、機器學習的范圍?

從范圍上來說,機器學習跟模式識別,統計學習,數據挖掘是類似的,同時,機器學習與其他領域的處理技術的結合,形成了計算機視覺、語音識別、自然語言處理等交叉學科。給出幾個公式解釋下:模式識別=機器學習,數據挖掘=機器學習+數據庫,統計學習近似等于機器學習,計算機視覺=圖像處理+機器學習,語音識別=語音處理+機器學習,自然語言處理=文本處理+機器學習。

3、機器學習都有哪些算法?

什么是算法?算法,就是解決問題的辦法或過程。計算機的程序或軟件,就是采用不同的編程語言或技術,把一些算法實現,來處理各類問題。而機器學習里面究竟有多少經典的算法呢?也是很多,比如:回歸算法、人工神經網絡算法、SVM、聚類算法、降維算法、推薦算法、等等。

4、小宅再講講人工智能、機器學習、深度學習,三者的關系,請看下圖。

等下!小宅,人工智能、機器學習,這兩個概念我都清楚了,但是啥是深度學習?咋學習還深度了?

從上文機器學習方法中,有一個重要的算法:人工神經網絡。它的原理是受我們大腦的生理結構-互相交叉相連的神經元啟發。早期生物界學者們使用神經網絡來模擬大腦,機器學習的學者們使用神經網絡進行機器學習的實驗,發現在視覺與語音的識別上效果都相當好,其機理就是一個就是分解與整合的過程。而深度學習就是傳統的神經網絡發展到了多隱藏層的情況。

好了,開始講講三者的關系。

從上圖可知,人工智能是最早出現的,也是最大、最外側;其次是機器學習,稍晚一點;最內側,是深度學習,當今人工智能大爆炸的核心驅動。其實用三句話就可以概括出它們的關系:人工智能為機器賦予人的智能,機器學習是一種實現人工智能的方法,深度學習是一種實現機器學習的技術。

六、互聯網

對于互聯網,相信大家都不陌生,尤其克強總理提出了一個“互聯網+”的方向,更是把互聯網推到風口浪尖,而對于資深碼農的小宅更不陌生。本文講的互聯網包含了傳統互聯網和移動互聯網,小宅想從計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、移動互聯網、其他計算機五個方面講講互聯網技術,而其他很多互聯網相關技術,小宅已在本文其他地方講解了。

1、計算機組成原理

互聯網的大BOSS是計算機,手機其實也可以算作是一臺會移動的計算機,因此先講講計算機的組成。拆開計算機主機或手機,可以看到下圖的硬件構成。

無論計算機還是手機,最主要還是各自的主板部分,主板上都有啥,請看下面兩個圖。

為了找一張詳細點清晰點的主板介紹,找了好久,差點就想自己畫一張。這張還可以,湊合用吧,雖然現在主板功能越來越強大了,比如還有溫濕度功能啥的,但是大同小異。目前,計算機主板比較常用的有:華碩、技嘉、微星、華擎、映泰等。

手機的主板結構也是大同小異,不信你拆開你手機看看,嘿嘿!

但是在計算機組成中,不僅只有硬件,還有軟件,請看下圖計算機系統結構,雖然有點老,別嫌棄哈,將就用吧,都是大同小異,畢竟馮諾依曼那個結構已經用了N年了。

2、操作系統

提到操作系統,估計所有人都會想到微軟的Windows XP操作系統,如果你沒想到,說明你確實年輕,它是微軟歷史上服役最長操作系統,也是號稱被盜版最多的操作系統,目前已被咱國家博物館收藏了。

目前除了常見的Windows XP系統,操作系統的種類很多,依據不同的應用場合可以分為:計算機/服務器操作系統、手機操作系統、嵌入式操作系統、其他操作系統。

雖然操作系統種類很多,但是在系統中的作用基本一致,管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序,是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件,任何其他軟件一般都會在操作系統的支持下運行。以計算機操作系統為例,請看下圖。

資深碼農的小宅,玩過沒有操作系統的嵌入式開發,深知有多蛋疼。操作系統那么厲害,那么它到底有什么功能?

請看大屏幕!

從圖中左下角可以看出操作系統主要有以下功能:

  1. 處理器管理:負責處理器運行管理,還有進程創建、進程同步、進程調度、進程通信等。
  2. 文件管理:負責對計算機文件的組織、存儲、操作和保護等。
  3. 設備管理:除了CPU和內存以外的所有輸入、輸出設備的管理
  4. 存儲管理:主要進行內存的分配和管理。
  5. 對外接口:這是操作系統為用戶提供操作接口,或者為軟件提供各種API接口。

有關操作系統的研究一直在不斷進行,比如國產的中標麒麟(NeoKylin)、紅旗Linux等。

還有近年百分點公司發布的“全球首款”針對大數據的操作系統BD-OS(基于Lambda架構)。

對于真心想玩好操作系統的童鞋,小宅建議玩Linux或Unix,因為其他操作系統基本都是以這兩個操作系統為基礎,好好玩下它們的內核、在上面做些應用開發、還可以移植下這些操作系統。

3、計算機網絡

在互聯網的世界,網絡是非常重要的,所以接下來小宅要講講網絡。

從上圖可知,計算機網絡有三個內容:硬件(網絡相關設備),軟件(網絡相關軟件、網絡協議),網絡分類(一般按照網絡區域大小劃分)。

網絡硬件請看下圖(小宅畫的,如有問題請別罵小宅),具體用途自行查資料吧。

有了網絡設備,接下來就是要把這些設備連接到一起,建成網絡拓撲,才能發揮更大的作用,如下圖所示,具體流程大家看一下吧,大同小異。

在計算機網絡中,最重要的是網絡協議,比如大名鼎鼎ISO/OSI七層協議棧,這是國際標準化組織(ISO)制定的一個用于計算機或通信系統間互聯的標準體系,OSI七層協議棧每一層的作用,及其含有哪些具體協議,請看下圖,小宅覺得這個圖非常好,建議大家收藏,想要高清無碼版找小宅。

雖然ISO制定的OSI參考模型非常完善,但是由于過于龐大和復雜而招致了許多批評。與此對照,由技術人員自己開發的TCP/IP協議棧獲得了更為廣泛的應用。TCP/IP協議棧是美國國防部高級研究計劃局計算機網(Advanced Research Projects Agency Network,ARPANET)和其后繼因特網使用的參考模型。TCP/IP協議棧與ISO/.OSI七層模型的關系對比,請看下圖。這里小宅嘚瑟一下,小宅以前移植過TCP/IP協議棧的源代碼到STM32開發板上,且發現了這個協議棧在傳輸層有一個特別小的BUG!興奮了好久!

4、移動互聯網

移動互聯網,是指互聯網的技術、平臺、商業模式和應用與移動通信技術結合并實踐的活動的總稱。小宅相信大家對于移動互聯網并不陌生,畢竟每天都拿著手機玩游戲、刷朋友圈、看新聞、發郵件等等,但是移動互聯網背后的技術,可能不是很了解,趕緊跟上小宅步伐一起扒扒移動互聯網背后的技術。

目前國內最大的運營商就這三貨了:移動、聯通、電信。

好奇下,小宅是哪家的?

小宅是移動粉絲。

先來看看1G2G2.5G3G4G5G…nG都是啥。

  1. ?1G:模擬訊號傳輸,“大哥大”橫行的年代。模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調制,將介于300Hz到3400Hz的語音轉換到高頻的載波頻率MHz上。1G主要主要系統為AMPS,另外還有NMT及TACS。1G只能應用在一般語音傳輸上,且語音品質低、訊號不穩定、涵蓋范圍也不夠全面。
  2. ?2G:數字調制傳輸,諾基亞崛起時代。從1G跨入2G則是從模擬調制進入到數字調制。2G通訊系統是GSM,另外還有TDMA、CDMA、PDC與iDEN。2G通信具備高度的保密性,系統的容量也在增加,聲音的品質較佳,比1G多了數據傳輸的服務,數據傳輸速度為每秒9.6-14.4Kbit,最早的文字簡訊也從此開始,同時從這一代開始手機也可以上網了。
  3. 3G:平板電腦崛起,3G分為四種標準制式,分別是CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。其中CDMA是第三代移動通信系統的技術基礎。CDMA系統以其頻率規劃簡單、系統容量大、頻率復用系數高、抗多徑能力強、通信質量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發展潛力。3G每秒可達384 Kbit的高速傳輸速度,在室內穩定環境下甚至有每秒2 Mbit的水準。
  4. ?4G:無線蜂窩電話協議,100Mbps下載。4G系統能夠以100Mbps的速度下載,上傳的速度也能達到20Mbps。4G技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式(嚴格意義上來講,LTE只是3.9G,其實并未被3GPP認可為國際電信聯盟所描述的無線通訊標準IMT-Advanced,只有升級版的LTE Advanced才滿足國際電信聯盟對4G的要求。)
  5. 5G:高可靠體驗,速度或達到10 Gbps。目前5G的需求及關鍵技術指標(KPI)已基本確定,國際電聯將5G應用場景劃分為移動互聯網和物聯網兩大類,將極大促進車聯網、工業互聯網等領域的發展。5G傳輸中呈現出低時延、高可靠、低功耗的特點,更好地支持物聯網應用。預計2020年5G開始成熟并商用。

感受過了1G2G2.5G3G4G5G…nG的魅力,再來聊聊基于移動通信的互聯網技術,其實很多技術小宅都在上文介紹過了,這里講講APP開發技術。

雖然手機種類現在市場上琳瑯滿目,但是各種App運行的手機操作系統目前有三大類:IOS、Android、Windows Phone。而不同功能的APP種類很多,但是 APP類型基本只有三類:NativeApp、Web App、Hybrid。

  1. NativeApp,是一種基于智能手機本地操作系統如iOS、Android、WP并使用原生程式編寫運行的第三方應用程序,也叫本地app。一般使用的開發語言為JAVA、C#、Objective-C。
  2. ?Web App,就是運行于網絡和標準瀏覽器上,基于網頁技術開發實現特定功能的應用,其作用是向廣大的最終用戶發布一組復雜的內容和功能。比如我們常玩的web網游也可以算作是其中的一種。
  3. HybridApp,是一種混合模式移動應用,介于web-app、native-app這兩者之間的app,兼具“Native App良好用戶交互體驗的優勢”和“Web App跨平臺開發的優勢”。

這三種App的技術架構比較如下:

再來看看APP開發流程,以及開發過程中人員職責。

5、其他計算機

最后,小宅再給大家介紹幾款目前比較新奇的計算機吧。

(1)生物計算機,也稱仿生計算機,主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子,并以此作為生物芯片來替代半導體硅片,利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播,當波沿著蛋白質分子鏈傳播時,會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍,它具有很強的抗電磁干擾能力,并能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當于普通計算機的十億分之一,且具有巨大的存儲能力。生物計算機具有生物體的一些特點,如能發揮生物本身的調節機能,自動修復芯片上發生的故障,還能模仿人腦的機制等。

(2)光子計算機,是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。它由激光器、光學反射鏡、透鏡、濾波器等光學元件和設備構成,靠激光束進入反射鏡和透鏡組成的陣列進行信息處理,以光子代替電子,光運算代替電運算。光的并行、高速,天然地決定了光子計算機的并行處理能力很強,具有超高運算速度。光子計算機還具有與人腦相似的容錯性,系統中某一元件損壞或出錯時,并不影響最終的計算結果。光子在光介質中傳輸所造成的信息畸變和失真極小,光傳輸、轉換時能量消耗和散發熱量極低,對環境條件的要求比電子計算機低得多。隨著現代光學與計算機技術、微電子技術相結合,在不久的將來,光子計算機將成為人類普遍的工具。

(3)量子計算機,是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息,運行的是量子算法時,它就是量子計算機。量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。

就在今年5月,中國科學技術大學潘建偉院士及其同事陸朝陽、朱曉波等,聯合浙江大學王浩華教授研究組,成功構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機。該計算機比國際同行類似的實驗加快至少2.4萬倍,同時,通過和經典算法比較,也比人類歷史上第一臺電子管計算機(ENIAC)和第一臺晶體管計算機(TRADIC)運行速度快10-100倍。

七、安全監控技術

說到安全監控技術,你也許想到是黑客,還有電影《黑客帝國》,一群高智商的天才,非常厲害,總能抓住各種系統漏洞進行“攻擊”,做他們想做的事情。

也會想到各種監控系統。

其實小宅更想告訴你的是安全技術。因為不管是物聯網、大數據、云計算平臺、機器學習,還是互聯網與智能控制技術,都需要考慮到安全風險。

好了,還是由于篇幅原因(不是小宅不帥),暫且寫到這,等下次小宅吃飽了撐著了沒事干的時候,再繼續。由于小宅能力有限,文中可能會有不少問題,請各位大牛多多指正。最后,小宅想向一直辛苦奮斗在一線的攻城獅大神們(包括小宅)表示感謝,感謝你們的辛勤付出,研發出那么多高大上的智能化產品,讓我們的生活更加舒適和美好。

 

作者:小宅,微信公眾號:小宅的視界。我是一名科研人員,喜歡技術,喜歡產品,喜歡與人交流學習。關注人工智能,關注前沿技術,關注智能產品,關注市場動態。歡迎您與我交流,在交流中相互學習,在學習中共同進步。

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評論
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  1. 感謝分享,深度好文

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  2. 已經保存收藏關注,大概只懂1/3吧。不過知識結構梳理的很好 。想知道花了多久寫完的啊

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    1. 幾天時間,資料平常就收集

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  3. 好龐大的信息量,作者辛苦了

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    1. 沒事兒,業余愛好,交流學習

      來自北京 回復
  4. 簡直是技術全家桶,科普量很大!保存出來慢慢看

    來自北京 回復
    1. 哈哈哈,買一贈一,拿走不謝

      來自北京 回復
  5. 不錯

    來自廣東 回復
    1. 哈哈,謝謝喜歡,歡迎來我的公眾號:小宅的視界,多多交流

      來自北京 回復