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“大智移云”技术综述及“智慧农机”应用实例

更新时间:2009-03-28

0 引 言

“大智移云”是由中国工程院院士邬贺铨于2013年8月的互联网大会上首先提出来的[1],是大数据、智能化、移动互联网和云计算的统称[2-3]。目前,信息技术的应用与发展进入“大智移云”时代,“大智移云”不仅深刻影响着人们的生产和生活,而且将掀起新一轮的产业革命[3]

2015年9月,国务院印发了《促进大数据发展行动纲要》[4],意味着大数据成为国家将来的发展战略。2014年2月25日,贵州省人民政府印发了《关于加快大数据产业发展应用若干政策的意见》[5],把大数据产业的发展作为培育、壮大战略性新兴产业的有效途径[6]。河北省省委办公厅省政府办公厅2017年3月印发了《关于加快发展“大智移云”的指导意见》[7],提出加快发展以“大智移云”为核心的网络信息技术产业。在河北省,张家口张北县建设了阿里云张北云联数据中心和数据港张北数据中心。这是阿里巴巴在张北部署大规模云计算服务基础设施的重要基地之一。廊坊市2016年9月制定了《关于加快发展“大智移云”引领产业升级行动计划(2016—2018年)》[8],截止2016年底,廊坊市“大智移云”产业规模已达到1 200亿元。

“大智移云”信息技术产业已经成为国家和各省市政府新兴产业发展的战略方向,但是“大智移云”发展的一个突出问题是重视基础设施和硬件投入,轻视具体应用。国家信息中心、南海大数据应用研究院联合发布的《2017年中国大数据发展报告》披露,在政府投资项目中,超过七成都是大数据平台和基础设施建设,应用层面的软件开发不到5%,“重建设、轻应用”的问题比较明显。因此,本文以如何构建“大智移云”应用系统为研究目的,综述构建“大智移云”应用系统需要的技术体系,分析其技术现状及发展动态。并以河北农业大数据协同创新中心主开发的“智慧农机”项目为应用实例,介绍此项目的技术方案和主要功能,以其为“大智移云”在其他领域的应用提供技术借鉴和参考。

“王妃,男人三妻四妾不是很正常吗?你就想开些吧。”珠儿端着汤,一脸的苦口婆心,“王爷对王妃的好,大家都看在眼里呢。这每日煲的补汤可都是王爷特意找御医配回的药方。”

1 “大智移云”技术综述

“大智移云”是大数据、智能化、移动互联网和云计算信息技术相互交融和渗透的产物。图1为“大智移云”应用系统的技术框架。“大智移云”的各个技术环节是相互关联的,移动互联网和云计算是“大智移云”应用的基础,移动互联网需要云计算技术的支撑,云计算又为大数据存储和处理提供技术和经济上的可行性,大数据的智能分析和处理,并与其他行业进行融合,会创造无限潜力的经济增长点。

  

图1 “大智移云”应用系统的技术框架

1.1 云计算技术综述

设计意图:巩固检验淀粉和检验氧气的知识和实验操作技能;让学生通过对实验过程的认识和对检验结果的判断直观上获得光合作用产生淀粉和氧气、需要二氧化碳为原料、需要光和叶绿素为条件的事实依据。

1.2 移动互联网技术综述

(1) SaaS(软件即服务)以软件程序提供服务。

随着旅游电子商务的不断发展,消费者在追求价格的同时,也在不断追求服务的质量。为了更好地适应市场,各个旅游电商企业应不断地调整各自的发展策略,一些做得比较好的企业,如携程网,为了提升其服务质量,在酒店方面提出了“华人礼遇”项目,很好的解决了消费者住店语言障碍问题;在机票预订方面推出了“退一赔三”等举措,很好的提升了服务质量,保证了消费者的出行。

(2) PaaS(平台即服务)以应用服务器平台或开发环境提供服务。

(3) IaaS是基础设施即服务,用户通过Internet可以获得虚拟的服务器、存储和网络。

基础设施服务在最底端,平台服务在中间层,软件服务在最顶端。

根据云计算服务性质的不同,可以将云计算分为公有云、私有云和混合云。公有云指第三方提供商提供的云,比如阿里云。私有云是为一个用户单独使用而构建的。混合云则是融合了公有云与私有云的优劣势。

同时,在语言的实际运用中,受文体、修辞、文化等各种因素的影响,很多动词、介词、形容词和连词等常常被转化为名词,这就是概念语法隐喻中的“名词化”现象;动词、介词词组、副词也常常被转化为形容词,这在概念语法隐喻中被称为形容词化。

谷歌云是云计算最大的实践者,在全球有30多个数据中心,服务器超过100万台。其关键技术包括文件系统GFS[10]、分布式计算编程模型MapReduce[11]和分布式结构化数据存储系统BigTable[12]。亚马逊是早期的云计算提供商,不涉及应用层面的计算,主要通过虚拟化技术提供存储、服务器和数据库管理系统等租用式服务。IBM在集合云技术、深层流程知识、云解决方案产品组合和全球交付中心网络方面具有独特的领先优势。Salesforce是一家客户关系管理(CRM)软件服务提供商,开辟了一种新的软件应用模式。微软云计算服务与其操作系统和办公软件无缝集成,用户接收较快,所以,微软云计算服务拥有庞大的客户群。

美国云计算领域在全球占主导地位。美国政府从2009年开始出台政策支持云计算产业的发展[9],云计算产业在之后的几年中保持了非常高的增长速度。近几年福布斯公布的全球最佳100强云计算公司中,美国占90%左右,其中,谷歌云计算平台、亚马逊云计算平台AWS、微软云计算平台Azure、IBM云计算平台和Salesforce云计算平台占很大的市场份额。

1.4 大数据智能分析技术

1) 无线接入技术 无线接入技术是无线通信的关键问题。它是指通过无线介质将移动终端与网络节点连接起来,以实现用户与网络间的信息传递。无线接入技术按照覆盖区域分类,可分为如下几种:

阿里云的大数据处理基础设施和用户规模已经可以与美国亚马逊和谷歌公司相媲美,目前服务着制造、金融、政务、交通、医疗、电信、能源等众多领域的领军企业。百度云是百度提供的公有云平台,于2015年正式开放运营。2016年,百度正式对外发布了“云计算+大数据+人工智能”三位一体的云计算战略,为社会各个行业提供安全、高性能、智能的计算和数据处理服务。浪潮云计算已经涵盖SaaS、PaaS和IaaS三方面的服务,凭借浪潮云操作系统、高端服务器、海量存储、信息安全保障技术等领先技术为客户打造高效的云计算基础架构平台[15],已为全球30多个国家和地区提供服务。另外,华为云、中兴云、腾讯云等也初具规模。

4、各国应通过下述行动表明其致力于加强核安保的信心:参加国际同行评审,宣布核材料总量,承诺自愿共享最佳实践以及支持加强国际原子能机构在核安保领域的作用。

“云计算”是使用互联网接入存储或运行在远程服务器上的应用、数据或服务。根据云计算服务模式的不同,可以将云计算分为SaaS、PaaS和IaaS三层,如图1所示。

(1) 机器学习:利用并行化分布式的数据处理组件,可以快速完成复杂的数据预处理过程,支持对数据的清理、替换、组合、采样、去重、拆分等操作,可完成模型训练和评估,进行逻辑回归LR、深度神经网络DNN、聚类Kmeans、模型LDA、协同过滤CF等多种模型训练,支持高并发的在线预测和大批量的离线预测。

随着3G技术的日益完善和4G技术的使用,大大地推进了通信网络与互联网的融合,移动互联网正在逐渐应用和普及[16]

目前,对于“移动互联网”还没有统一的定义。总结文献中对移动互联网的定义,移动互联网包含三层含义:(1) 移动互联网需要有移动终端设备,常见的移动终端设备包括手机、平板、便携式电脑或专用的移动互联网终端;(2) 移动终端设备通过移动通信网络接入互联网,这些移动通信网络包括3G网络、4G网络、WLAN等;(3) 发挥移动终端的可移动、可定位和随身携带等特性,可在移动终端上开发出各种应用程序,为用户提供个性化、位置相关的服务[17]

在中国,国家对发展云计算产业十分重视,2015年1月国务院发布《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》[13]。近几年,中国云计算发展速度很快,2016年云计算市场调查显示,中国云计算占全球市场的5%,且以较快速度增长。中国云计算基础设施集群化分布已初步形成长三角、珠三角、环渤海、京津及周边区域为核心,西南、东北等重点区域快速发展的格局[14]

(1) 无线个域网(WPAN):覆盖范围从几米到几十米,为不同设备间提供双向短程通信的微蜂窝网。常见的无线个域网技术包括:蓝牙(Bluetooth)技术,超宽带(UWB),Zigbee,红外技术(IrDA),家庭射频(HomeRF),电子标签(RFID)等。

(2) 无线局域网(WLAN):覆盖范围从几十米到几百米,可为短距离范围内的用户提供无线接入服务。日常生活中常见的有WiFi网络。

(3) 无线城域网(WMAN):覆盖范围从几百米到几千米,以微波等无线传输为媒介,可支持服务质量QoS能力和一定范围移动性的接入能力。微波多路分配系统(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)和WiMAX等技术属于此范畴。

(4) 无线广域网:覆盖范围更广,可以支持全球广泛的移动性和无线宽带接入。目前,在用的无线广域网有3G和4G网络,5G网络还在研究中。

2) 移动终端技术 移动终端就是具有通信功能的微型计算机设备,和普通计算机设备一样,也有其硬件和软件系统。移动终端具有CPU、存储器、输入部件和输出部件。常见的移动终端操作系统有Windows Mobile、Symbian、Palm、Android、iOS等。在通信能力上,移动终端具有灵活的接入方式和高宽带通信功能。在功能上,移动终端更加注重个性化和多功能化,移动终端集成了嵌入式计算、控制技术、人工智能技术以及生物认证技术等,可开发各种个性化的应用程序,并集中众多软件和硬件于一体,功能越来越强大。

本项研究的对象是某省比较有代表性的重点扶贫县和村,在研究的过程中以户为单位,在2014年7-8月对研究地的扶贫工作情况进行了必要的调查。收集到的问卷有360份,其中有效的问卷有316份,有效率为百分之八十八。

3) 移动终端应用技术 移动终端具有强大的信息处理能力,已成为互联网业务的关键入口,因此,在移动终端上可开发各种应用程序。移动通信技术及移动终端技术的发展揭开了移动互联网产业的序幕,开启了新的技术产业周期[18]。典型的移动终端应用包括流行的共享单车、微信支付、手机银行、手机导航等。

1.3 大数据技术综述

云计算、物联网和移动互联网的迅猛发展,为大数据技术带来广阔的发展空间[19]。云计算为大数据的处理和利用提供便利条件,用户可以从“云”中方便地获取各种类型的海量数据。物联网和移动互联网每天会产生海量数据,为大数据提供了数据来源。

美国IT产业界如Google、亚马逊、IBM、Facebook等国际知名企业相继推出了各自的大数据产品。其中,谷歌公司作为大数据时代的奠基者,其公布的GFS、MapReduce和BigTable技术是大数据行业争相学习和研究的重点,也是行业大数据技术架构的标杆。谷歌的三个技术不是开源的,Hadoop由Apache公司为实现谷歌的三个技术开发的一个云计算开源平台[20-21],Hadoop对应MapReduce,HDFS对应GFS,Hbase对应Bigtable,Hadoop是目前最为流行的大数据处理平台[22]。Apache Spark是专为大规模数据处理而设计的快速通用的计算引擎,产生了多种大数据处理高级查询语言,如Facebook 的Hive、雅虎的Pig、谷歌的Sawzall、微软的Dryad等。

国内大数据技术的起步较晚,近几年,大IT公司如百度、阿里巴巴、腾讯等开发的大数据平台初具规模,已在工业、农业、交通管理、天气预报等行业广泛应用,并创造了巨大社会价值和商业价值。阿里巴巴研发的大数据处理平台maxcompute,能提供快速、完全托管的TB/PB级数据仓库解决方案,能够快速解决海量数据的计算能力。百度提供的大数据和人工智能平台百度天算,提供了完备的大数据托管服务,能够完成百度机器学习和深度学习、分析引擎等数据分析服务。华为的大数据平台FusionInsight是一个分布式数据处理系统,提供企业级大数据存储、查询和分析的统一平台,帮助企业快速构建海量数据的信息处理系统。

另一方面,AI技术的普及可以让艺术家摆脱低级脑力活动而集中精力于作为核心的创意本身,从而拓展能力范围,提升创作效率。甚至,从一个整体和长期的视角来看,AI介入艺术会加快艺术史的进化速度。每当进入一个新的艺术史范式,AI就可以以已有作品为样本库而将相关的各种可能性迅速挖掘出来,从而加快艺术范式成熟,促使艺术家们更早开始新突破,打开新维度。

基于云计算平台,利用最新的人工智能、机器学习、数据挖掘等技术,对海量数据进行智能分析是大数据研究的目标和发展趋势。以百度天算为例,其提供如下智能分析服务。

综上所述,Survivin基因表达与喉癌病情进展存在一定联系,可作为喉癌预后指标。Survivin基因表达与bcl-2、p53表达呈正相关,与caspase-3表达呈负相关,可通过调节凋亡相关因子,促进肿瘤发展。

(2) 深度学习:基于PaddlePaddle/TensorFlow开源计算框架,支持GPU运算,依托百度云分布式技术,为深度学习技术的研发和应用提供可靠性高、扩展灵活的云端托管服务。

基于机器学习和深度学习技术,百度天算还提供日志分析、舆情分析、异常检测、人脸识别、文字识别、语音识别、客户流失预测等智能服务。

2 “大智移云”应用实例—智慧农机

智慧农机项目是由河北省农机局、农机监理总站发起,河北农业大学河北农业大数据协同创新中心、保定天河电子技术有限公司、河北省农业智能装备研究院等单位联合开发的。河北省智慧农机项目是“大智移云”应用的一个成功案例。此项目现已投入使用,可为政府管理部门、农机合作社、农机手、种植户、农机维修站点等提供智能精准服务,带来了巨大的经济效益和社会效益。智慧农机部署图如图2所示。

羊膜腔穿刺适宜孕16~20周的孕妇。有些孕妇或家属可能会对羊膜腔穿刺术的安全性有疑虑,但是据统计,此项技术造成的流产率仅为0.5%。除羊膜腔穿刺术外,进行产前诊断的技术还有绒毛活检、胎儿脐静脉穿刺、胎儿镜检查等。

  

图2 智慧农机部署图

本项目具有如下特点:

(1) 智能终端感知系统:在农机设备上安装了北斗/GPS定位终端、传感器、摄像头等,实现对农机作业环境自动感知,获取及时准确的数据。

(2) 电子政务平台:开发了河北省智慧农机决策管理信息平台,农机管理部门(农机监理站、农机局、农机鉴定站和农机修造站)可通过管理信息平台对农机进行管理。

(3) 农机大数据智能分析:运用农业物联网、大数据、移动互联网等技术,实现了深松作业智能监控、农机作业智能调度、农机管理智能决策等功能。

(4) 智慧农机系统“云上部署”:响应河北省“云上河北”建设工程,智慧农机系统全部实现云上部署,实现了信息共享和数据开放。

[译文2]Observing abnormal behavior in an animal can be suggestive of a particular disease problem or poor management practice.

智慧农机大数据平台是一个集农机业务管理、农机作业生产、农机百科等数据于一体,为农机用户提供农机管理与决策、农机生产作业服务的平台。完成的主要功能如图3所示。

  

图3 智慧农机大数据平台功能图

典型功能的详细介绍如下:

(1) 精确定位:通过智能终端,借助北斗/GPS和移动互联网,实时获取农机位置、作业状态、速度及环境等信息。

(2) 规划调度:基于多因素、多目标智能规划模型,自动规划最优的作业方案,科学调度农机作业。

(3) 智能导航:根据调度信息,通过地理信息系统,为机手提供智能导航。

这三条结论,见解独特深刻,由于有大量翔实的语汇作资料上的支撑,使得作者论述言之凿凿,令人信服。结论真实深刻,很有说服力。

(4) 精确测亩:通过农机智能终端,自动测算出农机作业的面积,并通过短信通知供需双方。

1.2.3 松弛治疗法 对患者进行每天30分钟1次的放松治疗,首先,令患者放松头部,引导患者在紧闭嘴唇厚闭目,将舌头压紧,使两颊肌肉有紧迫感,慢慢松紧牙关,放松头部的肌肉;再后,引导患者放松四肢,使患者双手握拳,脚尖用力向上,之后逐渐放松,使患者在逐渐重复这些动作时进行四肢的放松。

面对“任务之大前所未有、完成难度前所未有、工作压力前所未有”的扶贫攻坚目标,谷城县委、县政府依然克难奋进,层层压实工作任务,强化扶贫工作措施,不折不扣地执行中央和省、市各项扶贫政策,稳步推进各项任务如期完成。在各类扶贫项目资金统筹、使用、管理方面,总结起来也是“三个前所未有”,即:统筹扶贫资金额度之大前所未有,贫困人口受助程度前所未有,严格资金监管前所未有。

(5) 自动测产:通过测产传感器,自动测量作物的产量。

(6) 智慧决策:以大数据平台为支撑,通过对农机大数据进行分析,为政府管理部门的农机调度、政策制定、生产指挥等提供智能决策支持。

图4为机手手机App部分界面图。

  

图4 机手的手机App部分界面图

智慧农机项目集成了云计算、物联网、移动互联网、大数据分析等技术,是“互联网+”现代农业及“大智移云”在农业领域的典型应用,实现了农机信息自动获取、农机作业智能管理、农机管理作业智能决策。

3 结 语

信息技术与应用的发展已进入“大智移云”时代,大数据是这一时代的特征,大数据的应用正在引发新的产业变革。目前,“大智移云”的应用水平还处于初级发展阶段。本文综述“大智移云”的技术体系,分析国内外云计算、移动互联网、大数据和智能化的发展现状和趋势。并引入河北农业大学河北农业大数据协同创新中心主开发的“智慧农机”项目,介绍此项目的技术方案和主要功能,为“大智移云”在其他行业的应用提供技术参考。

[1] 邬贺铨.移动互联网已进入“大智移云”时代[J].创新科技,2014(17):5-5.

[2] 邬贺铨.“大智移云”时代信息技术的发展机遇与挑战[C]//对接京津—同城规划廊坊发展会.河北廊坊,2016.

[3] 佰读.“大智移云”介绍(一):大数据与“大智移云” [C]//对接京津—同城规划廊坊发展会.河北廊坊,2016.

[4] 中华人民共和国国务院.促进大数据发展行动纲要[J].成组技术与生产现代化,2015,32(3):51-58.

[5] 孙杰贤.贵州:借大数据实现跨越式发展[J].中国信息化,2014(18):13-15.

[6] 李坤.贵州建设首个国家级大数据综合试验区引航大数据[J].当代贵州,2016(10):8-9.

[7] 中共中央网络安全和信息化领导小组办公室,中华人民共和国国家互联网信息办公室.河北省委办公厅省政府办公厅印发《关于加快发展“大智移云”的指导意见》[EB/OL].(2017-03-02).[2017-07-30].http://www.cac.gov.cn/2017-03/02/c_1120557448.htm.

[8] 廊坊市人民政府网.关于加快发展“大智移云” 引领产业升级行动计划(2016—2018年)(上)[EB/OL].(2017-02-08).[2017-07-30].http://www3.lf.gov.cn/Item/65729.aspx.

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[13] 中国政府网.国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见[EB/OL].(2015-01-30).[2017-07-30].http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-01/30/content_9440.htm.

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[19] 方巍,郑玉,徐江.大数据:概念、技术及应用研究综述[J].南京信息工程大学学报(自然科学版),2014(5):405-419.

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[21] 涂新莉,刘波,林伟伟.大数据研究综述[J].计算机应用研究,2014,31(6):1612-1616.

[22] 程学旗,靳小龙,王元卓,等.大数据系统和分析技术综述[J].软件学报,2014,25(9):1889-1908.

 
马建斌,滕桂法,张玉新,张璠
《计算机应用与软件》2018年第05期文献

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