2019-2020-1學期20192404《網絡空間安全專業導論》第七週學習總結

第十二章 信息系統

信息管理

信息表示組織起來幫助咱們回答問題以及解決問題的數據。
信息系統：幫助咱們組織和分析數據的軟件。
三種最流行的通常應用信息系統：電子表格、數據庫管理系統和電子商務

電子製表軟件

電子製表軟件：容許用戶用單元格組織和分析數據的程序。
單元格：電子數據表中用於存放數據或公式的元素

電子數據表公式

電子數據表函數：電子製表軟件提供的可用於公式的計算函數。
範圍：用端點指定的一組連續單元格。

循環引用

循環引用：在計算結果時要錯誤地彼此依賴的一組公式。
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電子表格數據分析

模擬假設分析：修改電子表格中表示假設的值，以觀察假設的變化對相關數據有什麼影響。
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數據庫管理系統

數據庫：結構化的數據集合。
數據庫管理系統：由物理數據庫、數據庫引擎和數據庫模式構成的軟件和數據的組合。

物理數據庫——存放數據文件的組合。
數據庫引擎——支持對數據庫內容的訪問和修改的軟件。
數據庫模式——存儲在數據庫中的數據的邏輯結構的規約。

查詢：從數據庫中檢索數據的請求。
模式：數據庫中的數據的邏輯結構的規約。
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關係模型

關係模型：用表組織數據和數據之間的關係的數據庫模型。
表：數據庫記錄的集合。
記錄（或對象、實體）構成一個數據庫實體的相關的域的集合。
域（或屬性）數據庫記錄中的一個值。
鍵：在表的全部記錄中惟一標識一個數據庫記錄的一個或多個域。
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關係

結構化查詢語言

結構化查詢語言：用於管理和查詢數據的綜合性關係數據庫語言。
例：
查詢Moive表中全部rating爲PG的電影名的列表
select Title from Moive where Rating = 'PG'
查詢Customer表中全部客戶的名字和地址
select Name，Address from Customer
查詢Movie表中Genre屬性包含單詞action的記錄的全部屬性
select * from Moive where Genre like '%action%'

修改數據庫的內容

在Customer表中插入一條指定了屬性的新紀錄
insert into Customer values (9876,'John Smith','602 Greenbriar Count','2938 3212 3402 0299')
把電影Unbreakable的Genre屬性改成thriller drama
update Movie set Genre = 'thriller drama'where title = 'Unbreakable'

數據庫設計

實體關係（ER）建模：設計關係數據庫的經常使用方法。
ER圖：ER模型的圖形化表示。
基數約束：在ER圖中，一次能夠存在於實體間的關係數量。
通常的基數關係：

一對一
一對多
多對多
4.電子商務

電子商務：使用萬維網買賣物品及服務的過程。

第十三章 人工智能

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思惟機

人工智能：研究對人類思想建模和應用人類智能的計算機系統的學科。
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圖靈測試

圖靈測試：一種行爲方法，用於判斷一個計算機系統是否智能的。
弱等價性：兩個系統基於其結果的等價性。
強等價性：兩個系統基於其結果和實現這種結果的處理方法的等價性。
只有實現了強等價性（即創造出了能像人同樣處理信息的機器），纔可能存在真的人工智能。
Loebner獎：正式的圖靈測試，每一年舉辦一次。
聊天機器人：用於執行人機對話的程序。
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AI問題的各個方面

知識表示——用於表示知識以便計算機系統可以用來解決智能問題的技術。
專家系統——嵌入人類專家知識的計算機系統。
神經網絡——模擬人腦處理的計算機系統。
天然語言處理——處理人類用來交流的語言的難題。
機器人學——關於機器人的研究。
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知識表示

語義網

語義網：表示對象之間關係的知識表示法。
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檢索樹

檢索樹：表示對抗性狀況（如博弈）中的全部選擇的結構。
深度優先法:優先沿着樹的路徑向下檢索，而不是優先橫向檢索每一層的檢索法。
廣度優先法：優先橫向檢索樹的每層，而不是優先向下檢索特定路徑的檢索法。

• 專家系統

• 基於知識的系統：使用特定信息集合的軟件
• 專家系統：基於人類專家的知識的軟件系統
• 基於規則的系統：基於一套if-then規則的軟件系統

• 推理機：處理規則以得出結論的軟件

  13.4 神經網絡

• 人工神經網絡：嘗試模擬人體神經網絡的計算機知識表示法
• 有效權：人工神經元中輸入值和相應的權的乘積之和

• 訓練：調整神經網絡中的權和閾值以實現想要的結果的過程

  13.5 天然語言處理

• 語音識別：用計算機來識別人類所講的話
• 天然語言理解：用計算機對人類傳達的信息作出合理的解釋
• 語音合成：用計算機制造出人類的語音

• 天然語言：人們用於交流的語言，如英語

  13.5.1 語音合成

• 音素：任何指定的語言中的基本聲音單元的集合
• 動態語音生成

• 錄製語音

  13.5.2 語音識別

• 聲波紋：表示人聲隨着時間推移的頻率變化的圖

  13.5.3 天然語言理解

• 詞法二義性：因爲單詞具備多種含義而形成的二義性
• 句法二義性：因爲句子的構造方式有多種而形成的二義性

• 指代二義性：因爲代詞能夠指代多個對象而形成的二義性

  13.6 機器人學

• 機器人可分爲固定機器人和可移動機器人

  13.6.1 感知-規劃-執行範型

• 可移動機器人學研究的是能相對於環境移動並具備必定自治能力的機器人
• 爲可移動機器人的世界建模的原始方法利用了規劃

• 感知——規劃——執行（SPA）範型：感知——世界建模——規劃——控制——執行

  13.6.2 包孕體系結構

• 賦予計算機一套簡單的行爲，能夠並行運行

• 拓撲地圖把空間看做一幅由弧鏈接的地點圖，具備相近和順序的概念，但沒有距離的概念

  Asimov的機器人學定律

• 機器人不能夠傷害人類或對人類受傷害置之不理
• 機器人必須服從人類的命令

• 機器人必須保護本身的存在

  13.6.3 物理部件

• 機器人是由傳感器、執行器和計算部件（一個微處理器）構成的
• 傳感器負責收集周圍的數據
• 執行器負責移動機器人
• 計算部件負責給執行器發送指令

• 機器人移動所需的三種最經常使用的系統是輪子、履帶和機械腿

  第十四章 模擬、圖形學、遊戲和其餘應用

什麼是模擬

模擬：設計複雜系統的模型併爲觀察結果而對該模型進行實驗。它是研究複雜系統的有力工具。
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複雜系統

最適合模擬的系統是動態的、交互式的和複雜的系統。

模型

模型：真實系統的抽象，是系統中的對象和管理這些對象相互做用的規則的表示。

構造模型

兩種不一樣的模擬類型：

• 連續模擬
  連續模擬把時間看做是連續的,用一組反映特徵集合中的關係的微分方程表示時間的變化。所以,爲系統建模而選擇的特徵或特性的行爲必須是可以用數學表達的。例如,氣象模
  型就屬於這種類型。天氣模型的特徵包括風力、氣溫、溼度、雲層、降水量等。能夠用一組
  偏微分方程對這些成分隨着時間而產生的相互做用建模,這組方程能估量出這些成分在三維空間中的變化率。
  因爲連續模擬中的特徵具備理論本質,因此工程師和經濟學家們常常使用這種技術。在這些領域中,可用的特徵和它們之間的相互做用已經爲人熟知了。在後面的小節中,咱們還會詳細地介紹氣象模擬。

• 離散事件模擬
  離散事件模擬由實體、屬性和事件構成。實體表示真實系統中必須明肯定義的對象。也就是說,系統的特徵或特性是對象。例如,若是要對一個製造廠建模,那麼各類機器和要生產的產品就是實體。屬性是一個特定實體的特徵。識別號、購買日期和維修歷史是某部機器的屬性。事件是實體之間的相互做用。例如,把一臺機器的輸出發送給下一臺機器做爲輸入就是一個事件。

2.特殊模型

排隊系統

• 請稍後

• 一個示例

• 其它類型的隊列

  氣象模型

• 天氣預報

• 颶風跟蹤

• 專用模型

計算生物學

計算生物學：一種經過計算機應用數學以及統計學的知識解決生物學問題的交叉性學科。

• 生物信息學：一種將信息技術應用到分子生物學的學科、涉及對生物信息在計算機和網絡中的查詢、存儲、操做、分析以及可視化。

• 計算生物建模：對生物學系統進行生物建模。

• 計算基因組：對基因組序列進行解碼。

• 分子建模：對分子進行的建模。

• 蛋白質結構預測：嘗試進行三維的蛋白質序列建模，這在試驗中還還沒有被實現。

其餘模型

必要的計算能力

3.計算機圖形學

光的工做原理

物體形狀

光模擬

複雜對象的建模

讓物體動起來

4.遊戲

計算機遊戲：計算機模擬的虛擬世界。

遊戲的歷史

遊戲玩法：玩家在遊戲過程當中交互與體驗的類型。

建立虛擬世界

遊戲引擎：建立計算機遊戲的軟件系統。
工具：

• 渲染圖形的引擎

• 提供碰撞檢測和動態仿真從而解決被模擬物體的力學特徵問題的物理引擎

• 聲音生成單元

• 獨立於遊戲驅動代碼的腳本語言

• 人工智能算法（例如，尋徑（path-finding）算法）

• 動畫

• 場景圖，一種利用圖形場景來表示空間場景的通用數據結構

遊戲的過程與開發

遊戲的編程