《大數(shù)據(jù)通識(shí)教程》 課件 第1、2章 走進(jìn)數(shù)字文明、數(shù)字化轉(zhuǎn)型與數(shù)字經(jīng)濟(jì)

數(shù)字文明與數(shù)字治理大數(shù)據(jù)通識(shí)教程自人類社會(huì)發(fā)端以來，人類文明就進(jìn)入了一個(gè)漫長(zhǎng)的演進(jìn)過程。從原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明、到數(shù)字文明，每一次新文明的誕生都代表著文明形態(tài)的重塑和社會(huì)的變更?？v觀人類發(fā)展史，至今已有440萬年的歷史，但人類文明史卻較為短暫，僅有五六千年的歷史。這說明，文明是社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件綜合作用的產(chǎn)物。特定的歷史階段塑造特定的人類文明，并賦予人類文明豐富的歷史內(nèi)涵，表現(xiàn)出多種文明形式。前言Introduction可以看見，人類文明的每一次進(jìn)步都與科技相關(guān)。經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑，科技力量是社會(huì)文明發(fā)展的最根本動(dòng)力。人類文明發(fā)展的顯性標(biāo)志就是科技。正是人類在生產(chǎn)實(shí)踐的過程中掌握了科技這一重要成果，才得以促進(jìn)文明的誕生。前言Introduction數(shù)字文明是一種基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代技術(shù)，以高科技為主要特征的文明形式，核心是網(wǎng)絡(luò)化、信息化與智能化的深度融合。它在提高生產(chǎn)力水平、豐富物質(zhì)供給的同時(shí)，也塑造了一個(gè)全新的人類文明形態(tài)。大數(shù)據(jù)的力量正在積極地影響著社會(huì)的方方面面，徹底地改變我們的學(xué)習(xí)和日常生活：改變我們的教育方式、生活方式、工作方式，甚至是人們尋找愛情的方式。前言Introduction大數(shù)據(jù)時(shí)代，成功的關(guān)鍵在于找出大數(shù)據(jù)所隱含的真知灼見?！耙郧?，人們總說信息就是力量，但如今，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、利用和挖掘才是力量之所在?！睂?duì)于在校大學(xué)生來說，大數(shù)據(jù)的理念、技術(shù)與應(yīng)用是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的“必修”課程。前言Introduction本書系統(tǒng)、全面地介紹了關(guān)于大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用的基本知識(shí)和技能，包括數(shù)字文明、數(shù)字化轉(zhuǎn)型與數(shù)字經(jīng)濟(jì)、大數(shù)據(jù)思維變革、大數(shù)據(jù)商業(yè)規(guī)則、大數(shù)據(jù)促進(jìn)醫(yī)療與健康、大數(shù)據(jù)與城市大腦、大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析、大數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能、大數(shù)據(jù)安全與法律、數(shù)據(jù)科學(xué)與職業(yè)技能以及大數(shù)據(jù)的未來等內(nèi)容，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、可讀性和實(shí)用性。前言Introduction全書精心設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程，每章都針對(duì)性地安排了課前導(dǎo)讀案例、課程教學(xué)內(nèi)容和課后作業(yè)等環(huán)節(jié)，要求和指導(dǎo)學(xué)生在課前導(dǎo)讀、課后閱讀、網(wǎng)絡(luò)瀏覽的基礎(chǔ)上，自主拓展學(xué)習(xí)，深入理解大數(shù)據(jù)知識(shí)內(nèi)涵。本課程的教學(xué)進(jìn)度設(shè)計(jì)見《教學(xué)進(jìn)度表》。該表可作為教師授課參考和學(xué)生課程學(xué)習(xí)的概要。實(shí)際執(zhí)行時(shí)，應(yīng)按照教學(xué)大綱編排教學(xué)進(jìn)度，按照校歷考慮本學(xué)期節(jié)假日安排，實(shí)際確定本課程的教學(xué)進(jìn)度。前言Introduction本課程的教學(xué)評(píng)測(cè)可以從這樣幾個(gè)方面入手，即：（1）每章的課前導(dǎo)讀案例（14項(xiàng)）；（2）每章的閱讀筆記（14項(xiàng)）（3）每章的課后作業(yè)（14項(xiàng)）（4）結(jié)合平時(shí)考勤；（5）任課老師認(rèn)為必要的其他考核方法。我們?yōu)楸緯匿浿屏?0節(jié)教學(xué)微課。與本書配套的教學(xué)PPT課件等文檔可從人民郵電出版社網(wǎng)站下載。前言Introduction第1章楊武劍周蘇主編走進(jìn)數(shù)字文明01數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明02大數(shù)據(jù)時(shí)代03大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型04大數(shù)據(jù)的發(fā)展目錄/CONTENTSPART01數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明生產(chǎn)資料是人類文明的核心。農(nóng)業(yè)時(shí)代生產(chǎn)資料是土地，工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)資料是機(jī)器，數(shù)字時(shí)代生產(chǎn)資料是數(shù)據(jù)。勞動(dòng)方式是人類文明的重要表征。漁獵農(nóng)耕時(shí)代形成的是以手工勞動(dòng)為主要方式的“手工文明”，工業(yè)時(shí)代發(fā)展為以機(jī)器勞動(dòng)為主要方式的“機(jī)器文明”，智能時(shí)代則基于數(shù)字勞動(dòng)而不斷推動(dòng)和豐富著“數(shù)字文明”。

圖1-3古籍?dāng)?shù)字化1.1數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明2021年9月26日，國(guó)家主席習(xí)近平在向2021年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)烏鎮(zhèn)峰會(huì)致賀信時(shí)指出：“中國(guó)愿同世界各國(guó)一道，共同擔(dān)起為人類謀進(jìn)步的歷史責(zé)任，激發(fā)數(shù)字經(jīng)濟(jì)活力，增強(qiáng)數(shù)字政府效能，優(yōu)化數(shù)字社會(huì)環(huán)境，構(gòu)建數(shù)字合作格局，筑牢數(shù)字安全屏障，讓數(shù)字文明造福各國(guó)人民，推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。”這里，“數(shù)字文明”折射出以大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的數(shù)字技術(shù)對(duì)世界和人類的影響，在廣度和深度上有了質(zhì)的飛躍，到了塑造一種人類文明新形態(tài)的高度。1.1數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明習(xí)近平主席在賀信中對(duì)此有高屋建瓴的解讀：數(shù)字技術(shù)正以新理念、新業(yè)態(tài)、新模式全面融入人類經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)、生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域和全過程，給人類生產(chǎn)生活帶來廣泛而深刻的影響。以數(shù)字技術(shù)為基座的互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)交流、提高效率，也在重塑制度、催生變革，更影響社會(huì)思潮和人類文明進(jìn)程。這是不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代趨勢(shì)。1.1數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明順勢(shì)而為、共建共治，是各國(guó)應(yīng)有的眼光和抉擇。特別是，世界百年變局和世紀(jì)疫情交織疊加，不確定不穩(wěn)定因素增多，人類需要以數(shù)字文明為桅，升起網(wǎng)絡(luò)空間命運(yùn)共同體之帆，助力人類命運(yùn)共同體的巨輪乘風(fēng)破浪，駛向?qū)庫(kù)o祥和的彼岸。事實(shí)證明，以信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為發(fā)力點(diǎn)，加強(qiáng)國(guó)際交流合作，是應(yīng)對(duì)疫情和經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要抓手，也是符合和促進(jìn)全人類福祉的強(qiáng)大武器。1.1數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明建設(shè)數(shù)字文明這條路，不能只靠單個(gè)企業(yè)的自覺，也不能靠某個(gè)國(guó)家單打獨(dú)斗，而是需要越來越多的志同道合者參與進(jìn)來，共建共治共享，走出一條互惠互利共贏的康莊大道。目標(biāo)在前，我們不應(yīng)躊躇遲疑，而要以“志之所趨，無遠(yuǎn)弗屆”（只要志向所趨，即便再遠(yuǎn)，也可以到達(dá)）的魄力，盡早伸出合作之手、大步邁出堅(jiān)實(shí)步伐。1.1數(shù)字勞動(dòng)推動(dòng)數(shù)字文明PART02大數(shù)據(jù)時(shí)代信息社會(huì)所帶來的好處是顯而易見的：每個(gè)人口袋里都揣有一部手機(jī)，每個(gè)辦公桌上都放著一臺(tái)電腦，每間辦公室內(nèi)都連接到局域網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)。半個(gè)世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)全面和深度地融入社會(huì)生活，信息爆炸已經(jīng)積累到了一個(gè)開始引發(fā)變革的程度。它不僅使世界充斥著比以往更多的信息，而且其增長(zhǎng)速度也在加快。信息總量的變化還導(dǎo)致了信息形態(tài)的變化——量變引起了質(zhì)變。最先經(jīng)歷信息爆炸的學(xué)科，如天文學(xué)和基因?qū)W，創(chuàng)造出了“大數(shù)據(jù)”這個(gè)概念。如今，這個(gè)概念幾乎應(yīng)用到了所有人類致力于發(fā)展的領(lǐng)域中。1.2大數(shù)據(jù)時(shí)代綜合觀察社會(huì)各個(gè)方面的變化趨勢(shì)，我們能真正意識(shí)到信息爆炸或者說大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來。以天文學(xué)為例，2000年，位于新墨西哥州阿帕奇山頂天文臺(tái)的斯隆數(shù)字巡天項(xiàng)目啟動(dòng)的時(shí)候，位于新墨西哥州的望遠(yuǎn)鏡在短短幾周內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)，就比世界天文學(xué)歷史上總共收集的數(shù)據(jù)還要多。到了2010年，信息檔案已經(jīng)高達(dá)1.4×242字節(jié)。2016年在智利投入使用的大型視場(chǎng)全景巡天望遠(yuǎn)鏡能在五天之內(nèi)就獲得同樣多的信息。

圖1-4美國(guó)斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡1.2.1天文學(xué)——信息爆炸的起源天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的變化在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都在發(fā)生。2003年，人類第一次破譯人體基因密碼的時(shí)候，辛苦工作了十年才完成了三十億對(duì)堿基對(duì)的排序。大約十年之后，世界范圍內(nèi)的基因儀每15分鐘就可以完成同樣的工作。在金融領(lǐng)域，美國(guó)股市每天的成交量高達(dá)70億股，而其中三分之二的交易都是由建立在數(shù)學(xué)模型和算法之上的計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)完成的，這些程序運(yùn)用海量數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)利益和降低風(fēng)險(xiǎn)。1.2.1天文學(xué)——信息爆炸的起源互聯(lián)網(wǎng)公司更是要被數(shù)據(jù)淹沒了。谷歌公司每天要處理超過24拍字節(jié)（PB，250字節(jié)）的數(shù)據(jù)，這意味著其每天的數(shù)據(jù)處理量是美國(guó)國(guó)家圖書館所有紙質(zhì)出版物所含數(shù)據(jù)量的上千倍。1.2.1天文學(xué)——信息爆炸的起源微信是2011年1月21日推出的一個(gè)為智能終端提供即時(shí)通訊服務(wù)的免費(fèi)應(yīng)用程序。微信支持跨通信運(yùn)營(yíng)商、跨操作系統(tǒng)平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送免費(fèi)（需消耗少量網(wǎng)絡(luò)流量）語音短信、視頻、圖片和文字，同時(shí)，也可以使用通過共享流媒體內(nèi)容的資料和基于位置的社交服務(wù)插件。微信已經(jīng)覆蓋了中國(guó)94%以上的智能手機(jī)，月活躍用戶達(dá)到8.06億，用戶覆蓋200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)、超過20種語言。此外，各品牌的微信公眾賬號(hào)總數(shù)已經(jīng)超過800萬個(gè)，移動(dòng)應(yīng)用對(duì)接數(shù)量超過85000個(gè)，廣告收入增至36.79億人民幣，微信支付用戶則達(dá)到了4億左右。1.2.1天文學(xué)——信息爆炸的起源從科學(xué)研究到醫(yī)療保險(xiǎn)，從銀行業(yè)到互聯(lián)網(wǎng)，各個(gè)不同的領(lǐng)域都在講述著一個(gè)類似的故事，那就是爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量。這種增長(zhǎng)超過了我們創(chuàng)造機(jī)器的速度，甚至超過了我們的想象。1.2.1天文學(xué)——信息爆炸的起源我們周圍到底有多少數(shù)據(jù)？增長(zhǎng)的速度有多快？許多人試圖測(cè)量出一個(gè)確切的數(shù)字。盡管測(cè)量的對(duì)象和方法有所不同，但他們都獲得了不同程度的成功。南加利福尼亞大學(xué)安嫩伯格通信學(xué)院的馬丁?希爾伯特進(jìn)行了一個(gè)比較全面的研究，他試圖得出人類所創(chuàng)造、存儲(chǔ)和傳播的一切信息的確切數(shù)目。他的研究范圍不僅包括書籍、圖畫、電子郵件、照片、音樂、視頻（模擬和數(shù)字），還包括電子游戲、電話、汽車導(dǎo)航和信件。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量馬丁?希爾伯特還以收視率和收聽率為基礎(chǔ)，對(duì)電視、電臺(tái)這些廣播媒體進(jìn)行了研究，他指出，僅在2007年，人類存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就超過了300艾字節(jié)（260字節(jié)）。下面這個(gè)比喻應(yīng)該可以幫助人們更容易地理解這意味著什么：一部完整的數(shù)字電影可以壓縮成一個(gè)GB的文件，而一個(gè)艾字節(jié)相當(dāng)于10億GB，一個(gè)澤字節(jié)（ZB，270字節(jié)）則相當(dāng)于1024艾字節(jié)?？傊?，這是一個(gè)非常龐大的數(shù)量。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量有趣的是，在2007年的數(shù)據(jù)中，只有7％是存儲(chǔ)在報(bào)紙、書籍、圖片等媒介上的模擬數(shù)據(jù)，其余全部是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)也稱為模擬量，相對(duì)于數(shù)字量而言，指的是取值范圍是連續(xù)的變量或者數(shù)值，例如聲音、圖像、溫度、壓力等。模擬數(shù)據(jù)一般采用模擬信號(hào)，例如用一系列連續(xù)變化的電磁波或電壓信號(hào)來表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)也稱為數(shù)字量，相對(duì)于模擬量而言，指的是取值范圍是離散的變量或者數(shù)值。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則采用數(shù)字信號(hào)或光脈沖來表示，例如用一系列斷續(xù)變化的電壓脈沖（如用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù)1，用恒定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)0）。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量但在不久之前，情況卻完全不是這樣的。雖然1960年就有了“信息時(shí)代”和“數(shù)字村鎮(zhèn)”的概念，在2000年的時(shí)候，數(shù)字存儲(chǔ)信息仍只占全球數(shù)據(jù)量的四分之一，當(dāng)時(shí)，另外四分之三的信息都存儲(chǔ)在報(bào)紙、膠片、黑膠唱片和盒式磁帶這類媒介上。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量早期數(shù)字信息的數(shù)量并不多。對(duì)于長(zhǎng)期在網(wǎng)上沖浪和購(gòu)書的人來說，那只是一個(gè)微小的部分。事實(shí)上，在1986年的時(shí)候，世界上約40％的計(jì)算能力都在袖珍計(jì)算器上運(yùn)行，那時(shí)候，所有個(gè)人電腦的處理能力之和還沒有所有袖珍計(jì)算器處理能力之和高。但是因?yàn)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)，整個(gè)局勢(shì)很快就顛倒過來了。按照希爾伯特的說法，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)量每三年多就會(huì)翻一倍。相反，模擬數(shù)據(jù)的數(shù)量則基本上沒有增加。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量到2013年，世界上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)達(dá)到約1.2澤字節(jié)，其中非數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)只占不到2％。這樣大的數(shù)據(jù)量意味著什么？如果把這些數(shù)據(jù)全部記在書中，這些書可以覆蓋整個(gè)美國(guó)52次。如果將之存儲(chǔ)在只讀光盤上，這些光盤可以堆成五堆，每一堆都可以伸到月球。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量公元前3世紀(jì)，埃及的托勒密二世竭力收集了當(dāng)時(shí)所有的書寫作品，所以偉大的亞歷山大圖書館可以代表世界上所有的知識(shí)量。亞歷山大圖書館藏書豐富，有據(jù)可考的超過50000卷（紙草卷），包括《荷馬史詩(shī)》《幾何原本》等。但是，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)洪流席卷世界之后，每個(gè)地球人都可以獲得大量的數(shù)據(jù)信息，相當(dāng)于當(dāng)時(shí)亞歷山大圖書館存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)總量的320倍之多。圖1-5古代文化中心——亞歷山大圖書館，毀于3世紀(jì)末的戰(zhàn)火1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量事情真的在快速發(fā)展。人類存儲(chǔ)信息量的增長(zhǎng)速度比世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度快4倍，而計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的增長(zhǎng)速度則比世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度快9倍。難怪人們會(huì)抱怨信息過量，因?yàn)槊總€(gè)人都受到了這種極速發(fā)展的沖擊。歷史學(xué)家伊麗莎白?愛森斯坦發(fā)現(xiàn)，1453~1503年，這50年之間大約印刷了800萬本書籍，比1200年之前君士坦丁堡建立以來整個(gè)歐洲所有的手抄書還要多。換言之，歐洲的信息存儲(chǔ)量花了50年才增長(zhǎng)了一倍（當(dāng)時(shí)的歐洲還占據(jù)了世界上相當(dāng)部分的信息存儲(chǔ)份額），而如今大約每三年就能增長(zhǎng)一倍。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量量變導(dǎo)致質(zhì)變。物理學(xué)和生物學(xué)都告訴我們，當(dāng)我們改變規(guī)模時(shí)，事物的狀態(tài)有時(shí)也會(huì)發(fā)生改變。以納米技術(shù)為例。納米技術(shù)專注于把東西變小而不是變大。其原理就是當(dāng)事物到達(dá)分子級(jí)別時(shí)，它的物理性質(zhì)就會(huì)發(fā)生改變。一旦你知道這些新的性質(zhì)，你就可以用同樣的原料來做以前無法做的事情。銅本來是用來導(dǎo)電的物質(zhì)，但它一旦到達(dá)納米級(jí)別就不能在磁場(chǎng)中導(dǎo)電了。銀離子具有抗菌性，但當(dāng)它以分子形式存在的時(shí)候，這種性質(zhì)會(huì)消失。一旦到達(dá)納米級(jí)別，金屬可以變得柔軟，陶土可以具有彈性。同樣，當(dāng)我們?cè)黾铀玫臄?shù)據(jù)量時(shí)，也就可以做很多在小數(shù)據(jù)量的基礎(chǔ)上無法完成的事情。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量有時(shí)候，我們認(rèn)為約束自己生活的那些限制，對(duì)于世間萬物都有著同樣的約束力。事實(shí)上，盡管規(guī)律相同，但是我們能夠感受到的約束，很可能只對(duì)我們這樣尺度的事物起作用。對(duì)于人類來說，唯一一個(gè)最重要的物理定律便是萬有引力定律。這個(gè)定律無時(shí)無刻不在控制著我們。但對(duì)于細(xì)小的昆蟲來說，重力是無關(guān)緊要的。對(duì)它們而言，物理宇宙中有效的約束是表面張力，這個(gè)張力可以讓它們?cè)谒献杂尚凶叨粫?huì)掉下去。但人類對(duì)于表面張力毫不在意。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值正是體現(xiàn)在這里。一方面，對(duì)大數(shù)據(jù)的掌握程度可以轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值的來源。另一方面，大數(shù)據(jù)已經(jīng)撼動(dòng)了世界的方方面面，從商業(yè)科技到醫(yī)療、政府、教育、經(jīng)濟(jì)、人文以及社會(huì)的其他各個(gè)領(lǐng)域。盡管我們還處在大數(shù)據(jù)時(shí)代的初期，但我們的日常生活已經(jīng)離不開它了。1.2.2爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量所謂大數(shù)據(jù)，狹義上可以定義為：用現(xiàn)有的一般技術(shù)難以管理的大量數(shù)據(jù)的集合。對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并從中獲得有用觀點(diǎn)，這種做法在一部分研究機(jī)構(gòu)和大企業(yè)中，過去就已經(jīng)存在了。現(xiàn)在的大數(shù)據(jù)和過去相比，主要有三點(diǎn)區(qū)別：第一，隨著社交媒體和傳感器網(wǎng)絡(luò)等的發(fā)展，在我們身邊正產(chǎn)生出大量且多樣的數(shù)據(jù)；第二，隨著硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理成本大幅下降；第三，隨著云計(jì)算的興起，大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理環(huán)境已經(jīng)沒有必要自行搭建。1.2.3大數(shù)據(jù)的定義所謂“用現(xiàn)有的一般技術(shù)難以管理”，例如是指用目前在企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)占據(jù)主流地位的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)無法進(jìn)行管理的、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。或者也可以說，是指由于數(shù)據(jù)量的增大，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)的查詢響應(yīng)時(shí)間超出允許范圍的龐大數(shù)據(jù)。研究機(jī)構(gòu)高德納給出了這樣的定義：“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。1.2.3大數(shù)據(jù)的定義麥肯錫公司指出：“大數(shù)據(jù)指的是所涉及的數(shù)據(jù)集規(guī)模已經(jīng)超過了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件獲取、存儲(chǔ)、管理和分析的能力。這是一個(gè)被故意設(shè)計(jì)成主觀性的定義，并且是一個(gè)關(guān)于多大的數(shù)據(jù)集才能被認(rèn)為是大數(shù)據(jù)的可變定義，即并不定義大于一個(gè)特定數(shù)字的TB才叫大數(shù)據(jù)。因?yàn)殡S著技術(shù)的不斷發(fā)展，符合大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集容量也會(huì)增長(zhǎng)；并且定義隨不同的行業(yè)也有變化，這依賴于在一個(gè)特定行業(yè)通常使用何種軟件和數(shù)據(jù)集有多大。因此，大數(shù)據(jù)在今天不同行業(yè)中的范圍可以從幾十TB到幾PB。”1.2.3大數(shù)據(jù)的定義隨著“大數(shù)據(jù)”的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等圍繞大數(shù)據(jù)商業(yè)價(jià)值的利用正逐漸成為行業(yè)人士爭(zhēng)相追捧的利潤(rùn)焦點(diǎn)，在全球引領(lǐng)了又一輪數(shù)據(jù)技術(shù)革新的浪潮。1.2.3大數(shù)據(jù)的定義從字面來看，“大數(shù)據(jù)”這個(gè)詞可能會(huì)讓人覺得只是容量非常大的數(shù)據(jù)集合而已。但容量只不過是大數(shù)據(jù)特征的一個(gè)方面，如果只拘泥于數(shù)據(jù)量，就無法深入理解當(dāng)前圍繞大數(shù)據(jù)所進(jìn)行的討論。因?yàn)椤坝矛F(xiàn)有的一般技術(shù)難以管理”這樣的狀況，并不僅僅是由于數(shù)據(jù)量增大這一個(gè)因素所造成的。IBM說：“可以用3個(gè)特征相結(jié)合來定義大數(shù)據(jù)：數(shù)量（Volume，或稱容量）、種類（Variety，或稱多樣性）和速度（Velocity），或者就是簡(jiǎn)單的3V，即龐大容量、極快速度和種類豐富的數(shù)據(jù)。”1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征1.數(shù)量用現(xiàn)有技術(shù)無法管理的數(shù)據(jù)量，從現(xiàn)狀來看，基本上是指從幾十TB到幾PB這樣的數(shù)量級(jí)。當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)數(shù)值也會(huì)不斷變化。如今，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)量正在急劇增長(zhǎng)中，我們存儲(chǔ)所有事物，包括：環(huán)境數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等。有關(guān)數(shù)據(jù)量的對(duì)話已從TB級(jí)別轉(zhuǎn)向PB級(jí)別，并且不可避免地會(huì)轉(zhuǎn)向ZB級(jí)別?？墒?，隨著可供企業(yè)使用的數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，可處理、理解和分析的數(shù)據(jù)的比例卻不斷下降。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征2.種類、多樣性隨著傳感器、智能設(shè)備以及社交協(xié)作技術(shù)的激增，企業(yè)中的數(shù)據(jù)也變得更加復(fù)雜，因?yàn)樗粌H包含傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)，還包含來自網(wǎng)頁、互聯(lián)網(wǎng)日志文件（包括單擊流數(shù)據(jù)）、搜索索引、社交媒體論壇、電子郵件、文檔、主動(dòng)和被動(dòng)系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)等原始、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。種類表示所有的數(shù)據(jù)類型。其中，爆發(fā)式增長(zhǎng)的一些數(shù)據(jù)，如互聯(lián)網(wǎng)上的文本數(shù)據(jù)、位置信息、傳感器數(shù)據(jù)、視頻等，用企業(yè)中主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是很難存儲(chǔ)的，它們都屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征當(dāng)然，在這些數(shù)據(jù)中，有一些是過去就一直存在并保存下來的。和過去不同的是，除了存儲(chǔ)，還需要對(duì)這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并從中獲得有用的信息。例如監(jiān)控?cái)z像機(jī)中的視頻數(shù)據(jù)。近年來，超市、便利店等零售企業(yè)幾乎都配備了監(jiān)控?cái)z像機(jī)，最初目的是為了防范盜竊，但現(xiàn)在也出現(xiàn)了使用監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻數(shù)據(jù)來分析顧客購(gòu)買行為的案例。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征例如，文具制造商萬寶龍過去是憑經(jīng)驗(yàn)和直覺來決定商品陳列布局的，現(xiàn)在嘗試?yán)帽O(jiān)控?cái)z像頭對(duì)顧客在店內(nèi)的行為進(jìn)行分析。通過分析監(jiān)控?cái)z像機(jī)的數(shù)據(jù)，將最想賣出去的商品移動(dòng)到最容易吸引顧客目光的位置，使得銷售額提高了20％。某移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也在其1000多家店中安裝帶視頻分析功能的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，可以統(tǒng)計(jì)來店人數(shù)，還可以追蹤顧客在店內(nèi)的行動(dòng)路線、在展臺(tái)前停留的時(shí)間，甚至是試用了哪一款手機(jī)、試用了多長(zhǎng)時(shí)間等，對(duì)顧客在店內(nèi)的購(gòu)買行為進(jìn)行分析。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征3.速度數(shù)據(jù)產(chǎn)生和更新的頻率，也是衡量大數(shù)據(jù)的一個(gè)重要特征。就像我們收集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量和種類發(fā)生了變化一樣，生成和需要處理數(shù)據(jù)的速度也在變化。不要將速度的概念限定為與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)的增長(zhǎng)速率，應(yīng)動(dòng)態(tài)地將此定義應(yīng)用到數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)流動(dòng)的速度。有效處理大數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)變化的過程中對(duì)它的數(shù)量和種類執(zhí)行分析，而不只是在它靜止后執(zhí)行分析。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征例如，遍布全國(guó)的便利店在24小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的POS機(jī)數(shù)據(jù)，電商網(wǎng)站中由用戶訪問所產(chǎn)生的網(wǎng)站點(diǎn)擊流數(shù)據(jù)，高峰時(shí)達(dá)到每秒近萬條的微信短文，全國(guó)公路上安裝的交通堵塞探測(cè)傳感器和路面狀況傳感器（可檢測(cè)結(jié)冰、積雪等路面狀態(tài)）等，每天都在產(chǎn)生著龐大的數(shù)據(jù)。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征IBM在3V的基礎(chǔ)上又歸納總結(jié)了第四個(gè)V一一Veracity（真實(shí)和準(zhǔn)確）?！爸挥姓鎸?shí)而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)才能讓對(duì)數(shù)據(jù)的管控和治理真正有意義。隨著社交數(shù)據(jù)、企業(yè)內(nèi)容、交易與應(yīng)用數(shù)據(jù)等新數(shù)據(jù)源的興起，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源的局限性被打破，企業(yè)愈發(fā)需要有效的信息治理以確保其真實(shí)性及安全性?！?.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）說：“大數(shù)據(jù)是一個(gè)貌似不知道從哪里冒出來的大的動(dòng)力。但是實(shí)際上，大數(shù)據(jù)并不是新生事物。然而，它確實(shí)正在進(jìn)入主流，并得到重大關(guān)注，這是有原因的。廉價(jià)的存儲(chǔ)、傳感器和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速發(fā)展、通過云和虛擬化存儲(chǔ)設(shè)施增加的信息鏈路，以及創(chuàng)新軟件和分析工具，正在驅(qū)動(dòng)著大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)不是一個(gè)‘事物’，而是一個(gè)跨多個(gè)信息技術(shù)領(lǐng)域的動(dòng)力/活動(dòng)。大數(shù)據(jù)技術(shù)描述了新一代的技術(shù)和架構(gòu)，其被設(shè)計(jì)用于：通過使用高速（Velocity）的采集、發(fā)現(xiàn)和/或分析，從超大容量的多樣數(shù)據(jù)中經(jīng)濟(jì)地提取價(jià)值?！?.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征這個(gè)定義除了揭示大數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的3V基本特征，即大數(shù)據(jù)量、多樣性和高速，還增添了一個(gè)新特征：價(jià)值。大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的主要價(jià)值可以基于下面3個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則中的1個(gè)或多個(gè)進(jìn)行評(píng)判：（1）它提供了更有用的信息嗎？（2）它改進(jìn)了信息的精確性嗎？（3）它改進(jìn)了響應(yīng)的及時(shí)性嗎？總之，大數(shù)據(jù)是個(gè)動(dòng)態(tài)的定義，不同行業(yè)根據(jù)其應(yīng)用的不同有著不同的理解，其衡量標(biāo)準(zhǔn)也在隨著技術(shù)的進(jìn)步而改變。1.2.4用3V描述大數(shù)據(jù)特征狹義上，大數(shù)據(jù)的定義著眼點(diǎn)于數(shù)據(jù)的性質(zhì)上，我們?cè)趶V義層面上再為大數(shù)據(jù)下一個(gè)定義：“所謂大數(shù)據(jù)，是一個(gè)綜合性概念，它包括因具備3V（大數(shù)據(jù)量/多樣性/高速）特征而難以進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、分析的技術(shù)，以及能夠通過分析這些數(shù)據(jù)獲得實(shí)用意義和觀點(diǎn)的人才和組織。”

圖1-7廣義的大數(shù)據(jù)1.2.5廣義的大數(shù)據(jù)“存儲(chǔ)、處理、分析的技術(shù)”，指的是用于大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式處理的框架Hadoop、具備良好擴(kuò)展性的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，以及機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)分析等；“能夠通過分析這些數(shù)據(jù)獲得實(shí)用意義和觀點(diǎn)的人才和組織”，指的是目前十分緊俏的“數(shù)據(jù)科學(xué)家”這類人才，以及能夠?qū)Υ髷?shù)據(jù)進(jìn)行有效運(yùn)用的組織。1.2.5廣義的大數(shù)據(jù)PART03大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型大數(shù)據(jù)具有多種形式，從高度結(jié)構(gòu)化的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，到文本文件、多媒體文件和基因定位圖的任何數(shù)據(jù)，都可以稱為大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量大是大數(shù)據(jù)的一致特征。由于數(shù)據(jù)自身的復(fù)雜性，作為一個(gè)必然的結(jié)果，處理大數(shù)據(jù)的首選方法就是在并行計(jì)算的環(huán)境中進(jìn)行大規(guī)模并行處理，這使得同時(shí)發(fā)生的并行攝取、并行數(shù)據(jù)裝載和分析成為可能。實(shí)際上，大多數(shù)的大數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的，這需要不同的技術(shù)和工具來處理和分析。1.3大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型大數(shù)據(jù)最突出的特征是它的結(jié)構(gòu)。下圖顯示了幾種不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，由圖可知，未來數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的80％~90％將來自于不是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型（半、準(zhǔn)和非結(jié)構(gòu)化）。圖1-8數(shù)據(jù)增長(zhǎng)日益趨向非結(jié)構(gòu)化1.3大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型雖然圖1-8顯示了4種不同的、相分離的數(shù)據(jù)類型，實(shí)際上，有時(shí)這些數(shù)據(jù)類型是可以被混合在一起的。例如，有一個(gè)傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)保存著一個(gè)軟件支持呼叫中心的通話日志，這里有典型的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，比如日期/時(shí)間戳、機(jī)器類型、問題類型、操作系統(tǒng)，這些都是在線支持人員通過圖形用戶界面上的下拉式菜單輸入的。另外，還有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，比如自由形式的通話日志信息，這些可能來自包含問題的電子郵件，或者技術(shù)問題和解決方案的實(shí)際通話描述。1.3大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型另外一種可能是與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)有關(guān)的實(shí)際通話的語音日志或者音頻文字實(shí)錄。即使是現(xiàn)在，大多數(shù)分析人員還無法分析這種通話日志歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的最普通和高度結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，因?yàn)橥诰蛭谋拘畔⑹且豁?xiàng)強(qiáng)度很大的工作，并且無法簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。人們通常最熟悉結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析，然而，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（XML）、“準(zhǔn)”結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（網(wǎng)站地址字符串）和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)代表了不同的挑戰(zhàn)，需要不同的技術(shù)來分析。1.3大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型PART04大數(shù)據(jù)的發(fā)展如果僅僅是從數(shù)據(jù)量的角度來看的話，大數(shù)據(jù)在過去就已經(jīng)存在了。例如，波音的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每30分鐘就會(huì)產(chǎn)生10TB的運(yùn)行信息數(shù)據(jù)，安裝有4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的大型客機(jī)，每次飛越大西洋就會(huì)產(chǎn)生640TB的數(shù)據(jù)。世界各地每天有超過2.5萬架的飛機(jī)在工作，可見其數(shù)據(jù)量是何等龐大。生物技術(shù)領(lǐng)域中的基因組分析，以及太空開發(fā)領(lǐng)域，從很早就開始使用十分昂貴的高端超級(jí)計(jì)算機(jī)來對(duì)龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理了。1.4大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)在和過去的區(qū)別之一，就是大數(shù)據(jù)已經(jīng)不僅產(chǎn)生于特定領(lǐng)域中，而且還產(chǎn)生于我們每天的日常生活中，臉書、微信、QQ等社交媒體上的文本數(shù)據(jù)就是最好的例子。而且，盡管我們無法得到全部數(shù)據(jù)，但大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以通過公開的API（應(yīng)用程序編程接口）相對(duì)容易地進(jìn)行采集。在B2C（商家對(duì)顧客）企業(yè)中，使用文本挖掘和情感分析等技術(shù)，就可以分析消費(fèi)者對(duì)于自家產(chǎn)品的評(píng)價(jià)。1.4大數(shù)據(jù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)性價(jià)比的提高，磁盤價(jià)格的下降，利用通用服務(wù)器對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理的軟件技術(shù)Hadoop的誕生，以及隨著云計(jì)算的興起，甚至已經(jīng)無需自行搭建這樣的大規(guī)模環(huán)境——上述這些因素，大幅降低了大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的門檻。因此，過去只有像NASA這樣的研究機(jī)構(gòu)以及屈指可數(shù)的幾家特大企業(yè)才能做到的對(duì)大量數(shù)據(jù)的深入分析，現(xiàn)在只要極小的成本和時(shí)間就可以完成。無論是剛剛創(chuàng)業(yè)的公司還是存在多年的公司，也無論是中小企業(yè)還是大企業(yè)，都可以對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的利用。1.4.1硬件性價(jià)比提高與軟件技術(shù)進(jìn)步（1）計(jì)算機(jī)性價(jià)比的提高。承擔(dān)數(shù)據(jù)處理任務(wù)的計(jì)算機(jī)，其處理能力遵循摩爾定律，一直在不斷進(jìn)化。所謂摩爾定律，是美國(guó)英特爾公司共同創(chuàng)始人之一的高登?摩爾（1929-）于1965年提出的一個(gè)觀點(diǎn)，即“半導(dǎo)體芯片的集成度，大約每18個(gè)月會(huì)翻一番”。從家電賣場(chǎng)中所陳列的電腦規(guī)格指標(biāo)就可以一目了然地看出，現(xiàn)在以同樣的價(jià)格能夠買到的計(jì)算機(jī)，其處理能力已經(jīng)和過去不可同日而語了。1.4.1硬件性價(jià)比提高與軟件技術(shù)進(jìn)步（2）磁盤價(jià)格的下降。除了CPU性能的提高，硬盤等存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置）的價(jià)格也明顯下降。2000年的硬盤驅(qū)動(dòng)器平均每GB容量的單價(jià)約為16美元到19美元，而現(xiàn)在卻只有7美分（換算成人民幣的話，就相當(dāng)于4~5毛錢的樣子），相當(dāng)于下降到了10年前的230~270分之一。變化的不僅僅是價(jià)格，存儲(chǔ)器在重量方面也產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步。1982年日立最早開發(fā)的超1GB級(jí)硬盤驅(qū)動(dòng)器（容量為1.2GB），重量約為250磅（約合113千克）。而現(xiàn)在，32GB的微型SD卡重量卻只有0.5克左右，技術(shù)進(jìn)步的速度相當(dāng)驚人。1.4.1硬件性價(jià)比提高與軟件技術(shù)進(jìn)步（3）大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式處理技術(shù)Hadoop的誕生。Hadoop是一種可以在通用服務(wù)器上運(yùn)行的開源分布式處理技術(shù)，它的誕生成為了目前大數(shù)據(jù)浪潮的第一推動(dòng)力。如果只是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)，用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，或者是其衍生技術(shù)，就可以進(jìn)行存儲(chǔ)和處理了，但這樣的技術(shù)無法對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。Hadoop的最大特征，就是能夠?qū)Υ罅糠墙Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理。1.4.1硬件性價(jià)比提高與軟件技術(shù)進(jìn)步大數(shù)據(jù)的處理環(huán)境現(xiàn)在在很多情況下并不一定要自行搭建了。例如，使用亞馬遜的云計(jì)算服務(wù)EC2（ElasticComputeCloud，彈性計(jì)算云）和S3（SimpleStorageService，簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)），就可以在無需自行搭建大規(guī)模數(shù)據(jù)處理環(huán)境的前提下，以按用量付費(fèi)的方式，來使用由計(jì)算機(jī)集群組成的計(jì)算處理環(huán)境和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境。此外，在EC2和S3上還利用預(yù)先配置的Hadoop工作環(huán)境提供了“EMR”（ElasticMapReduce，彈性地圖縮減）服務(wù)，利用這樣的云計(jì)算環(huán)境，即使是資金不太充裕的創(chuàng)業(yè)型公司，也可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析了。1.4.2云計(jì)算的普及認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)，我們還需要理解BI（BusinessIntelligence，商業(yè)智能）的潮流和大數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。對(duì)企業(yè)內(nèi)外所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織性、系統(tǒng)性的集中、整理和分析，從而獲得對(duì)各種商務(wù)決策有價(jià)值的知識(shí)和觀點(diǎn)，這樣的概念、技術(shù)及行為稱為BI。大數(shù)據(jù)作為BI的進(jìn)化形式，充分利用后不僅能夠高效地預(yù)測(cè)未來，也能夠提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。1.4.3大數(shù)據(jù)作為BI的進(jìn)化形式BI這個(gè)概念，是1989年由時(shí)任美國(guó)高德納咨詢公司的分析師霍華德·德雷斯納所提出的。德雷斯納當(dāng)時(shí)提出的觀點(diǎn)是，應(yīng)該將過去100％依賴信息系統(tǒng)部門來完成的銷售分析、客戶分析等業(yè)務(wù)，通過讓作為數(shù)據(jù)使用者的管理人員以及一般商務(wù)人員等最終用戶來親自參與，從而實(shí)現(xiàn)決策的迅速化以及生產(chǎn)效率的提高。1.4.3大數(shù)據(jù)作為BI的進(jìn)化形式BI的主要目的是分析從過去到現(xiàn)在發(fā)生了什么、為什么會(huì)發(fā)生，并做出報(bào)告。也就是說，是將過去和現(xiàn)在進(jìn)行可視化的一種方式。例如，過去一年中商品A的銷售額如何，它在各個(gè)門店中的銷售額又分別如何。然而，現(xiàn)在的商業(yè)環(huán)境變化十分劇烈。對(duì)于企業(yè)今后的活動(dòng)來說，在將過去和現(xiàn)在進(jìn)行可視化的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)出接下來會(huì)發(fā)生什么顯得更為重要。也就是說，從看到現(xiàn)在到預(yù)測(cè)未來，BI也正在經(jīng)歷著不斷的進(jìn)化。1.4.3大數(shù)據(jù)作為BI的進(jìn)化形式要對(duì)未來進(jìn)行預(yù)測(cè)，從龐大的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的規(guī)則和模式的數(shù)據(jù)挖掘是一種非常有用的手段。為了讓數(shù)據(jù)挖掘的執(zhí)行更加高效，就要使用能夠從大量數(shù)據(jù)中自動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)和有用規(guī)則的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。從特性上來說，機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)據(jù)的要求是越多越好。也就是說，它和大數(shù)據(jù)可謂是天生一對(duì)。一直以來，機(jī)器學(xué)習(xí)的瓶頸在于如何存儲(chǔ)并高效處理學(xué)習(xí)所需的大量數(shù)據(jù)。然而，隨著硬盤單價(jià)的大幅下降、Hadoop的誕生，以及云計(jì)算的普及，這些問題正逐步得以解決?，F(xiàn)實(shí)中，對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)例正在不斷涌現(xiàn)。1.4.3大數(shù)據(jù)作為BI的進(jìn)化形式對(duì)從像“賣出了一件商品”“一位客戶解除了合同”這樣的交易數(shù)據(jù)中得到的“點(diǎn)”信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)還不夠，我們想要得到的是“為什么賣出了這件商品”“為什么這個(gè)客戶離開了”這樣的上下文（背景）信息。而這樣的信息，需要從與客戶之間產(chǎn)生的交互數(shù)據(jù)這種“線”信息中來探索。以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為中心的大數(shù)據(jù)分析需求的不斷高漲，也正是這種趨勢(shì)的一個(gè)反映。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)例如，像京東這樣運(yùn)營(yíng)電商網(wǎng)站的企業(yè)，可以通過網(wǎng)站的點(diǎn)擊流數(shù)據(jù)，追蹤用戶在網(wǎng)站內(nèi)的行為，從而對(duì)用戶從訪問網(wǎng)站到最終購(gòu)買商品的行為路線進(jìn)行分析。這種點(diǎn)擊流數(shù)據(jù)，正是表現(xiàn)客戶與公司網(wǎng)站之間相互作用的一種交互數(shù)據(jù)。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)舉個(gè)例子，如果知道通過點(diǎn)擊站內(nèi)廣告最終購(gòu)買產(chǎn)品的客戶比例較高，那么針對(duì)其他客戶，就可以根據(jù)其過去的點(diǎn)擊記錄來展示他可能感興趣的商品廣告，從而提高其最終購(gòu)買商品的概率?；蛘撸绻篮芏嘤脩舳紩?huì)從某一個(gè)特定的頁面離開網(wǎng)站，就可以下功夫來改善這個(gè)頁面的可用性。通過交互數(shù)據(jù)分析所得到的價(jià)值是非常之大的。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)對(duì)于消費(fèi)品公司來說，可以通過客戶的會(huì)員數(shù)據(jù)、購(gòu)物記錄、呼叫中心通話記錄等數(shù)據(jù)來尋找客戶解約的原因。最近，隨著“社交化CRM”呼聲的高漲，越來越多的企業(yè)都開始利用微信、推特等社交媒體來提供客戶支持服務(wù)了。上述這些都是表現(xiàn)與客戶之間交流的交互數(shù)據(jù)，只要推進(jìn)對(duì)這些交互數(shù)據(jù)的分析，就可以越來越清晰地掌握客戶離開的原因。一般來說，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)比真實(shí)世界中的數(shù)據(jù)更加容易收集，因此來自網(wǎng)絡(luò)的交互數(shù)據(jù)也得到了越來越多的利用。不過，今后隨著傳感器等物態(tài)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和普及，在真實(shí)世界中對(duì)交互數(shù)據(jù)的利用也將不斷推進(jìn)。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)例如，在超市中，可以將由植入購(gòu)物車中的IC標(biāo)簽收集到的顧客行動(dòng)路線數(shù)據(jù)和POS等銷售數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而分析出顧客買或不買某種商品的理由，這樣的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)了?；蛘撸部梢韵袂懊嬷v過的那樣，通過分析監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻資料，來分析店內(nèi)顧客的行為。以前也并不是沒有對(duì)店內(nèi)的購(gòu)買行為進(jìn)行分析的方法，不過，那種分析大多是由調(diào)查員肉眼觀察并記錄的，這種記錄是非數(shù)字化的，成本很高，而且收集到的數(shù)據(jù)也比較有限。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)進(jìn)一步講，今后更為重要的是對(duì)連接網(wǎng)絡(luò)世界和真實(shí)世界的交互數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在市場(chǎng)營(yíng)銷的世界中，O2O（OnlinetoOffline，線上與線下的結(jié)合）已經(jīng)逐步成為一個(gè)關(guān)鍵詞，它是指網(wǎng)絡(luò)上的信息（在線）對(duì)真實(shí)世界（線下）的購(gòu)買行為產(chǎn)生的影響。舉例來說，很多人在準(zhǔn)備購(gòu)買一種商品時(shí)會(huì)先到評(píng)論網(wǎng)站去查詢商品的價(jià)格和評(píng)價(jià)，然后再到實(shí)體店去購(gòu)買該商品。在O2O中，網(wǎng)絡(luò)上的哪些信息會(huì)對(duì)實(shí)際來店顧客的消費(fèi)行為產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，對(duì)這種線索的分析，即對(duì)交互數(shù)據(jù)的分析，顯得尤為重要。1.4.4從交易數(shù)據(jù)到交互數(shù)據(jù)數(shù)字文明與數(shù)字治理大數(shù)據(jù)通識(shí)教程第2章楊武劍周蘇主編數(shù)字化轉(zhuǎn)型與數(shù)字經(jīng)濟(jì)01什么是數(shù)字化02數(shù)字化轉(zhuǎn)型03數(shù)字孿生04數(shù)字經(jīng)濟(jì)目錄/CONTENTSPART01什么是數(shù)字化數(shù)字化能改變?nèi)藗兊乃季S、行動(dòng)和運(yùn)營(yíng)方式，它允許實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化，并釋放人力資源以增加價(jià)值，使企業(yè)更加敏捷和響應(yīng)，使事情發(fā)生得更快，而不是通過管理任務(wù)進(jìn)行磨練。數(shù)字化是信息技術(shù)發(fā)展的高級(jí)階段，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的主要驅(qū)動(dòng)力。隨著新一代數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)利用數(shù)字技術(shù)創(chuàng)造了越來越多的價(jià)值，加快推動(dòng)了各行業(yè)的數(shù)字化變革。與數(shù)字化相關(guān)的技術(shù)主要有大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、5G/6G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等。數(shù)字化依托的技術(shù)基礎(chǔ)需要有這些技術(shù)的參與。2.1什么是數(shù)字化國(guó)際研究機(jī)構(gòu)高德納在2011年定義了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。定義內(nèi)容包括：digital（數(shù)字）：形容詞或名詞，是通過二進(jìn)制代碼表示的物理項(xiàng)目或活動(dòng)。用作形容詞時(shí)，它描述了最新數(shù)字技術(shù)在改善組織流程，改善人員，組織與事物之間的交互或使新的業(yè)務(wù)模型成為可能方面的主要用途。Digitalization（數(shù)字化）：名詞，是利用數(shù)字技術(shù)來改變商業(yè)模式并提供新的收入和價(jià)值創(chuàng)造機(jī)會(huì)；這是轉(zhuǎn)向數(shù)字業(yè)務(wù)的過程。digital-business-transformation（數(shù)字化-業(yè)務(wù)-轉(zhuǎn)型）：是開發(fā)數(shù)字技術(shù)和支持功能以創(chuàng)建強(qiáng)大的新數(shù)字業(yè)務(wù)模型的過程。2.1.1數(shù)字化的概念數(shù)字化的概念分為狹義數(shù)字化和廣義的數(shù)字化。狹義的數(shù)字化主要是利用數(shù)字技術(shù)，對(duì)具體業(yè)務(wù)、場(chǎng)景的數(shù)字化改造，更關(guān)注數(shù)字技術(shù)本身對(duì)業(yè)務(wù)的降本增效作用。廣義的數(shù)字化，則是利用數(shù)字技術(shù)，對(duì)企業(yè)、政府等各類組織的業(yè)務(wù)模式、運(yùn)營(yíng)方式，進(jìn)行系統(tǒng)化、整體性的變革，更關(guān)注數(shù)字技術(shù)對(duì)組織的整個(gè)體系的賦能和重塑。2.1.1數(shù)字化的概念（1）狹義的數(shù)字化。是指利用信息系統(tǒng)、各類傳感器、機(jī)器視覺等信息通訊技術(shù)，將物理世界中復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，形成可識(shí)別、可存儲(chǔ)、可計(jì)算的數(shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行統(tǒng)一處理、分析、應(yīng)用。這是數(shù)字化的基本過程。通常用模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行這個(gè)轉(zhuǎn)換。2.1.1數(shù)字化的概念（2）廣義的數(shù)字化。是通過利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術(shù)，來對(duì)企業(yè)、政府等各類主體的戰(zhàn)略、架構(gòu)、運(yùn)營(yíng)、管理、生產(chǎn)、營(yíng)銷等各個(gè)層面，進(jìn)行系統(tǒng)性的、全面的變革，強(qiáng)調(diào)的是數(shù)字技術(shù)對(duì)整個(gè)組織的重塑，數(shù)字技術(shù)能力不再只是單純的解決降本增效問題，而成為賦能模式創(chuàng)新和業(yè)務(wù)突破的核心力量。場(chǎng)景、語境的不同，數(shù)字化的含義也不同。針對(duì)具體業(yè)務(wù)的多為狹義的數(shù)字化，針對(duì)企業(yè)、組織整體的數(shù)字化變革多為廣義的數(shù)字化。廣義數(shù)字化的概念中包含了狹義的數(shù)字化。2.1.1數(shù)字化的概念數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)屬于加工信號(hào)，它對(duì)于有雜波和易產(chǎn)生失真的外部環(huán)境和電路條件來說，具有較好的穩(wěn)定性。可以說，數(shù)字信號(hào)適用于易產(chǎn)生雜波和波形失真的錄像機(jī)及遠(yuǎn)距離傳送使用。數(shù)字信號(hào)傳送具有穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。（2）數(shù)字信號(hào)需要使用集成電路（IC）和大規(guī)模集成電路（ISI），而且計(jì)算機(jī)易于處理數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)還適用于數(shù)字特技和圖像處理。2.1.1數(shù)字化的概念（3）數(shù)字信號(hào)處理電路簡(jiǎn)單。它沒有模擬電路里的各種調(diào)整，因而電路工作穩(wěn)定、技術(shù)人員能夠從日常的調(diào)整工作中解放出來。例如，在模擬攝像機(jī)里需要使用100個(gè)多個(gè)可變電阻。在調(diào)整這些可變電阻的同時(shí)，還需要調(diào)整攝像機(jī)的攝像特性。各種調(diào)整彼此之間又相互有微妙的影響，需要反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，才能夠使攝像機(jī)接近于完善的工作狀態(tài)。在電視廣播設(shè)備里，攝像機(jī)還算是較小的電子設(shè)備。如果攝像機(jī)100%的數(shù)字化，就可以不需要調(diào)整了。對(duì)廠家來說，降低了攝像機(jī)的成本費(fèi)用。對(duì)電視臺(tái)來說，不需要熟練的工程師，還縮短了節(jié)目制作時(shí)間。2.1.1數(shù)字化的概念（4）數(shù)字信號(hào)易于進(jìn)行壓縮。這一點(diǎn)對(duì)于數(shù)字化攝像機(jī)來說，是主要的優(yōu)點(diǎn)。但是，數(shù)字化處理會(huì)造成圖像質(zhì)量的損傷。換句話說，經(jīng)過模擬→數(shù)字→模擬的處理，多少會(huì)使圖像質(zhì)量有所降低。嚴(yán)格地說，從數(shù)字信號(hào)恢復(fù)到模擬信號(hào)，將其與原來的模擬信號(hào)相比，不可避免地會(huì)受到損傷。為了提高數(shù)字化圖像質(zhì)量，需要進(jìn)一步增加信息量。這是數(shù)字化技術(shù)需要解決的難題，同時(shí)也是數(shù)字信號(hào)的基本問題。2.1.1數(shù)字化的概念例如：膠卷相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)。膠卷相機(jī)的原理是：光線映入鏡頭，鏡頭把景物影像聚焦在膠片上，膠片上的感光劑隨光發(fā)生變化，膠片上受光后變化了的感光劑經(jīng)顯影液顯影和定影。數(shù)碼相機(jī)的原理是：光線映入鏡頭，經(jīng)過影像檢測(cè)傳感器將光線作用強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電荷累積，再通過模數(shù)芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（也就是0與1的訊號(hào)）。也就是說，數(shù)碼相機(jī)是經(jīng)過機(jī)器芯片處理直接變成0、1二進(jìn)制數(shù)字信息。如果不符合這個(gè)原理的，那就不是數(shù)字化。這是理解數(shù)字化的關(guān)鍵判別原則。2.1.1數(shù)字化的概念對(duì)于數(shù)字化這個(gè)未知又前沿的名詞，從歷史發(fā)展規(guī)律的角度其實(shí)不難理解。我們通過幾次工業(yè)革命來尋找科技發(fā)展的規(guī)律。第一次工業(yè)革命：機(jī)械化時(shí)代。開始于18世紀(jì)60年代，標(biāo)志性的事件是織布工哈格里夫斯發(fā)明了“珍妮紡織機(jī)”，從此棉紡織業(yè)出現(xiàn)了螺機(jī)、水力織布機(jī)等先進(jìn)機(jī)器。 2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化不久以后，采煤，冶金等許多工業(yè)行業(yè)也陸續(xù)出現(xiàn)機(jī)器生產(chǎn)代替人工。隨著各行業(yè)機(jī)器生產(chǎn)起來越多，原有的動(dòng)力（如畜力、水力和風(fēng)力）等已經(jīng)無法滿足需要。1785年，瓦特制成改良型蒸汽機(jī)投入使用，它提供了更加便利的動(dòng)力，失去了機(jī)器的普及和發(fā)展，人類社會(huì)進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”。大機(jī)器生產(chǎn)開始取代手工業(yè)。大機(jī)器生產(chǎn)促進(jìn)了工廠和城市的興盛，生產(chǎn)力開始大爆發(fā)。第一次工作革命也催生了一大批新行業(yè)，如鐵路、鋼鐵、機(jī)器、輪船等。當(dāng)然也有很多企業(yè)后來大多數(shù)都消失在歷史的長(zhǎng)河里，但還是有小部分的存活下來了，如杜邦公司等。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化第二次工業(yè)革命：電氣化時(shí)代。1866年，德國(guó)人西門子研制出發(fā)電機(jī)，隨后電燈，電車，電影放映機(jī)相繼問世，人類進(jìn)行“電氣時(shí)代”。19世紀(jì)七八十年代，以煤和汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)相繼誕生，解決了交通工具的發(fā)動(dòng)機(jī)問題，讓汽車、輪船和飛機(jī)得到迅速發(fā)展，并推動(dòng)了石油開采業(yè)的發(fā)展和石油工業(yè)的產(chǎn)生。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化19世紀(jì)70年代，美國(guó)人貝爾發(fā)明了電話，90年代意大利馬可尼發(fā)明了無線電報(bào)，為迅速傳遞信息提供了可能。發(fā)電機(jī)、電燈、電車、內(nèi)燃機(jī)、電話和電報(bào)等技術(shù)發(fā)明，推動(dòng)了第二次工業(yè)革命，它催生了一批新行業(yè)，比如電力、通信、化學(xué)、石油和汽車等，這些新行業(yè)都實(shí)行大規(guī)模的集中生產(chǎn)，這也讓生產(chǎn)和資本變得更加集中，少數(shù)采用新技術(shù)的企業(yè)擠垮了大量技術(shù)落后的企業(yè)。當(dāng)時(shí)誕生了許多現(xiàn)在依然活躍的跨國(guó)公司，包括德國(guó)的西門子、奔馳公司，美國(guó)的通用電氣、通用汽車、?？松梨诘取?.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化第三次工業(yè)革命：信息化時(shí)代。20世紀(jì)40年代開始，其代表技術(shù)是電子計(jì)算機(jī)、原子能、航天、人工合成材料、分子生物學(xué)等，它讓生產(chǎn)效率的提升從以前主要依靠提高勞動(dòng)強(qiáng)度，變成通過生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步、勞動(dòng)者的素質(zhì)和技能不斷提高。這也使經(jīng)濟(jì)、管理、生活等發(fā)生重大變化，人類的衣、食、住、行、用也在發(fā)生重大變化。對(duì)人類社會(huì)影響最大的是計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，它推動(dòng)了生產(chǎn)自動(dòng)化、管理自動(dòng)化、科技手段現(xiàn)代化和國(guó)防技術(shù)現(xiàn)代化，也推動(dòng)了情報(bào)信息的自動(dòng)化。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化第三次工業(yè)革命也催生出了一大批新行業(yè)，如計(jì)算機(jī)、新材料、生物制藥、航空航天、原子能等，現(xiàn)代服務(wù)也是從這個(gè)時(shí)代開始興起的，經(jīng)濟(jì)全球化和全球產(chǎn)業(yè)分工成為趨勢(shì)。第三次工業(yè)革命期間誕生了一大批現(xiàn)在依然活躍的公司，如蘋果、微軟等。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化第四次工業(yè)革命：數(shù)字化時(shí)代?，F(xiàn)在，我們正處于第四次工業(yè)革命，它是第三次工業(yè)革命的延續(xù)或者更準(zhǔn)確點(diǎn)是升級(jí)。其標(biāo)志性事件就是萬維網(wǎng)的誕生。1990年，蒂姆伯納斯李第一次成功通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)HTTP代理與服務(wù)器的通信，這意味著萬維網(wǎng)的誕生。萬維網(wǎng)讓互聯(lián)網(wǎng)開始走向商用并成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，讓人從信息化時(shí)代走向數(shù)字化時(shí)代。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化第四次工業(yè)革命催生了很多新興行業(yè)，比如互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等，也催生了很多公司，包括現(xiàn)在十分活躍的亞馬遜、谷歌、臉書、阿里巴巴、騰訊、百度、小米等，一些傳統(tǒng)企業(yè)也在通過轉(zhuǎn)型涉足這些行業(yè)，比如IBM、蘋果、微軟、華為等。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化5G是中國(guó)在科技領(lǐng)域翻身的開始。兩次工業(yè)革命我們正處在清政府時(shí)期，由于沒有及時(shí)跟隨時(shí)代的發(fā)展，導(dǎo)致國(guó)家和民族的衰落，和西方的差距越來越大，科技的發(fā)展關(guān)乎國(guó)家和民族的興衰是有很大的因素的。直到第三次工業(yè)革命我們才開始慢慢步入到世界發(fā)展的軌道，但依然落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，要實(shí)現(xiàn)國(guó)家的復(fù)興目標(biāo)，科技領(lǐng)域的追趕必定是重中之重。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化我們從能量和信息兩個(gè)維度來看技術(shù)的發(fā)展。第一次和第二次工業(yè)革命的重心是對(duì)能量的充分利用，第三次和第四次工業(yè)革命是對(duì)信息的充分利用。當(dāng)綜合運(yùn)用信息和能量的時(shí)候，人類改造世界的能力大大增強(qiáng)，這就是我們審視這四次工業(yè)革命的思維框架。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化每一次工業(yè)革命都催生了一批新的行業(yè)和企業(yè)，也摧毀了一批傳統(tǒng)行業(yè)，并對(duì)其他行業(yè)產(chǎn)生革命性影響。如100多年前，發(fā)電機(jī)的發(fā)明對(duì)人們的生活和生產(chǎn)產(chǎn)生了很大影響，另外，企業(yè)也面臨是否接入電網(wǎng)的問題，因?yàn)槿绻唤尤腚娋W(wǎng)，企業(yè)將失去競(jìng)爭(zhēng)力。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，企業(yè)同樣面臨是否接入互聯(lián)網(wǎng)的問題，因?yàn)椴唤尤牖ヂ?lián)網(wǎng)，不實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，企業(yè)將面臨淘汰。2.1.2從歷史發(fā)展看數(shù)字化從信息化到數(shù)字化，其背后是三種底層技術(shù)（各種智能終端、中央信息處理功能以及互聯(lián)網(wǎng)）的廣泛應(yīng)用。首先，智能終端包括手機(jī)、可穿戴設(shè)備、傳感器和應(yīng)用程序。這些設(shè)備可以自動(dòng)產(chǎn)生和傳輸信息，比如，當(dāng)我們用手機(jī)定位系統(tǒng)時(shí)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)向系統(tǒng)發(fā)送位置信息；當(dāng)我們使用支付軟件時(shí)，會(huì)自動(dòng)向系統(tǒng)提供我們的信用信息等。個(gè)體不僅是信息的消費(fèi)者，也是信息的生產(chǎn)者，這樣就可以產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，為大數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)。2.1.3從技術(shù)層面看數(shù)字化其次，中央信息處理功能的升級(jí)，主要體現(xiàn)為人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的廣泛應(yīng)用。在信息時(shí)代，數(shù)據(jù)處理是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的，但互聯(lián)網(wǎng)可以把計(jì)算能力集中在一起，通過網(wǎng)絡(luò)向每個(gè)終端輸出計(jì)算能力。終端只需要具備簡(jiǎn)單的處理和展示功能即可。最后，互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)。從有線互聯(lián)網(wǎng)到無線互聯(lián)網(wǎng)擺脫了物理空間的限制，從3G到4G再到5G，網(wǎng)速越來越快，同時(shí)接入的設(shè)備也越來越多，響應(yīng)時(shí)間越來越短，智能駕駛、物聯(lián)網(wǎng)變得越來越成熟和普及。2.1.3從技術(shù)層面看數(shù)字化數(shù)字化是信息技術(shù)發(fā)展的高級(jí)階段，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的主要驅(qū)動(dòng)力，隨著新一代數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)利用數(shù)字技術(shù)創(chuàng)造了越來越多的價(jià)值，加快推動(dòng)了各行業(yè)的數(shù)字化變革。（1）數(shù)字技術(shù)革命推動(dòng)了人類的數(shù)字化變革。人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷演變，農(nóng)耕技術(shù)開啟了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向工業(yè)經(jīng)濟(jì)的演變，如今數(shù)字技術(shù)革命，推動(dòng)了人類生產(chǎn)生活的數(shù)字化變革，孕育出一種新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)——數(shù)字經(jīng)濟(jì)，數(shù)字化成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心驅(qū)動(dòng)力。2.1.4數(shù)字化的意義（2）數(shù)字技術(shù)成本的降低讓數(shù)字化價(jià)值充分發(fā)揮。數(shù)字技術(shù)自計(jì)算機(jī)的發(fā)明開始，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等各類數(shù)字技術(shù)不斷涌現(xiàn)，成本不斷降低，使得數(shù)字技術(shù)從科學(xué)走向?qū)嵺`，形成了完整的數(shù)字化價(jià)值鏈，在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的數(shù)字化，為各行業(yè)不斷創(chuàng)造新的價(jià)值。2.1.4數(shù)字化的意義（3）數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展推動(dòng)數(shù)字化應(yīng)用更加廣泛深入。政府和社會(huì)各界全面加快數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)集成創(chuàng)新和融合應(yīng)用，讓數(shù)字化應(yīng)用更加廣泛深入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的各個(gè)層面，成為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心動(dòng)力。2.1.4數(shù)字化的意義PART02數(shù)字化轉(zhuǎn)型當(dāng)企業(yè)隨著技術(shù)進(jìn)步而采用全新的方式來開展業(yè)務(wù)時(shí)，他們就是在實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這是一個(gè)使用數(shù)字化工具從根本上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的過程，是指通過技術(shù)和文化變革來改進(jìn)或替換現(xiàn)有的資源。數(shù)字化轉(zhuǎn)型并不是指購(gòu)買某個(gè)產(chǎn)品或某種解決方案，而是會(huì)影響各行各業(yè)中涉及IT的所有要素。

圖2-8企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的架構(gòu)設(shè)計(jì)2.2數(shù)字化轉(zhuǎn)型我們來看看大家最熟悉的購(gòu)物所發(fā)生的變化。過去，人們?nèi)ド虉?chǎng)的柜臺(tái)前買東西，后來到超市買東西，而現(xiàn)在可能是應(yīng)用電子商務(wù)來購(gòu)物。買東西有個(gè)一般流程：挑選商品->確認(rèn)商品->結(jié)算->支付。過去在商場(chǎng)柜臺(tái)買東西，挑選商品是售貨員給拿的，顧客自己不能隨便拿。后來有了超市，顧客可以在超市自助隨意挑選東西，然后到出口處收銀員那里進(jìn)行收銀結(jié)算和支付。應(yīng)用電子商務(wù)了，人們不僅自助隨意挑選東西，而且系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)算、用微信支付或支付寶支付來付款。2.2.1購(gòu)物流程的變化現(xiàn)在又出來一種購(gòu)物方式，那就是無人零售商店：你到里面去自助隨意挑選東西，然后拿了東西直接出門就可以了，后臺(tái)的技術(shù)會(huì)自動(dòng)識(shí)別你、自動(dòng)跟蹤你的行走軌跡、自動(dòng)識(shí)別商品、自動(dòng)完成結(jié)算、自動(dòng)完成支付。這就是真正的數(shù)字化，也就是說，這個(gè)購(gòu)物活動(dòng)，是經(jīng)過機(jī)器芯片處理直接變成0、1二進(jìn)制數(shù)字信息的。這就是真正的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，它帶來的用戶體驗(yàn)的改變、業(yè)務(wù)流程的改變，甚至商業(yè)模式的改變，太大了。這才是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的威力和價(jià)值。2.2.1購(gòu)物流程的變化所以說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型并不是用新技術(shù)（移動(dòng)、容器、大數(shù)據(jù)、人工智能）重新開發(fā)一次，然后放到云上，搞成多租戶、年度訂閱持續(xù)收費(fèi)。這是信息化上云，并不是數(shù)字化轉(zhuǎn)型。于是，簡(jiǎn)單來說：數(shù)字化就是以機(jī)器為主以人為輔，信息化就是以人為主以機(jī)器為輔。2.2.1購(gòu)物流程的變化所謂信息，一定是經(jīng)過人為理解、加工選擇提煉的，不是最原始的百分之百的事實(shí)。在傳統(tǒng)超市購(gòu)物，你從進(jìn)門到挑選東西到結(jié)賬到支付，收銀員只能記錄下你買的東西的信息，而且是通過幾個(gè)字段來描述你買的東西，如商品名稱、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、價(jià)格……這就是明顯的收銀員人為識(shí)別、理解、加工選擇提煉的。如果你用的是真正的數(shù)字化技術(shù)的商店，整個(gè)買東西過程，從進(jìn)門到出門，都全程全息忠實(shí)記錄。2.2.2信息化與數(shù)字化數(shù)字化是以機(jī)器為主以人為輔，為了達(dá)到這個(gè)原則，就需要一系列的技術(shù)支撐，如業(yè)務(wù)在線自動(dòng)化智能化處理、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)（需要云資源來海量存儲(chǔ)與海量計(jì)算）、人工智能技術(shù)（需要云資源來海量分析）、IoT技術(shù)（需要云資源來接入IoT設(shè)備）。與傳統(tǒng)的信息化相比，無論是狹義的數(shù)字化，還是廣義的數(shù)字化，都是在信息化高速發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生和發(fā)展的，但與傳統(tǒng)信息化條塊化服務(wù)業(yè)務(wù)的方式不同，數(shù)字化更多的是對(duì)業(yè)務(wù)和商業(yè)模式的系統(tǒng)性變革、重塑。2.2.2信息化與數(shù)字化（1）數(shù)字化打通了企業(yè)信息孤島釋放了數(shù)據(jù)價(jià)值。信息化是充分利用信息系統(tǒng)，將企業(yè)的生產(chǎn)過程、事務(wù)處理、現(xiàn)金流動(dòng)、客戶交互等業(yè)務(wù)過程，加工生成相關(guān)數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)來支持業(yè)務(wù)的效率提升，更多是一種條塊分割、煙囪式的應(yīng)用，而數(shù)字化則是利用新一代ICT技術(shù)，通過對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、智能應(yīng)用，打通了企業(yè)數(shù)據(jù)孤島，讓數(shù)據(jù)在企業(yè)系統(tǒng)內(nèi)自由流動(dòng)，數(shù)據(jù)價(jià)值得以充分發(fā)揮。2.2.2信息化與數(shù)字化（2）數(shù)字化以數(shù)據(jù)為主要生產(chǎn)要素。數(shù)字化，以數(shù)據(jù)作為企業(yè)核心生產(chǎn)要素，要求將企業(yè)中所有的業(yè)務(wù)、生產(chǎn)、營(yíng)銷、客戶等有價(jià)值的人、事、物全部轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，形成可存儲(chǔ)、可計(jì)算、可分析的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)，并和企業(yè)獲取的外部數(shù)據(jù)一起，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析、計(jì)算、應(yīng)用來指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)。2.2.2信息化與數(shù)字化（3）數(shù)字化變革了企業(yè)生產(chǎn)關(guān)系，提升了企業(yè)生產(chǎn)力。數(shù)字化讓企業(yè)從傳統(tǒng)生產(chǎn)要素，轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為生產(chǎn)要素，從傳統(tǒng)部門分工轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的生產(chǎn)關(guān)系，從傳統(tǒng)層級(jí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用為核心驅(qū)動(dòng)的方式，讓生產(chǎn)力得到指數(shù)級(jí)提升，使企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)洞察各類動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息，實(shí)時(shí)做出最優(yōu)決策，使企業(yè)資源合理配置，適應(yīng)瞬息萬變的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。2.2.2信息化與數(shù)字化雖然我們正處在信息化向數(shù)字化過渡的階段，但很多企業(yè)連最起碼的信息化程度都還沒完成。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，新的事務(wù)和行業(yè)的誕生越來越快，這是時(shí)代發(fā)展決定的。在信息化時(shí)代，我們把信息輸入到計(jì)算機(jī)中，如企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、辦公自動(dòng)化（OA）、客戶關(guān)系管理（CRM）、商業(yè)智能（BI）等系統(tǒng)都是屬于信息化的范疇。為了方便管理和業(yè)務(wù)的有序發(fā)展，大部分企業(yè)至少現(xiàn)在都是有一到兩個(gè)系統(tǒng)在使用中。2.2.2信息化與數(shù)字化但是，隨著新技術(shù)人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和智能終端的普及，數(shù)據(jù)能自動(dòng)產(chǎn)生并被集中處理，這讓我們對(duì)數(shù)據(jù)的利用程度大大提高，這就是從信息化到數(shù)據(jù)化的轉(zhuǎn)變。“信息技術(shù)”如今正在被“數(shù)字技術(shù)”替代。從歷史的規(guī)律也不難看出，數(shù)字化是信息化的延續(xù)和升級(jí)。2.2.2信息化與數(shù)字化企業(yè)通過信息數(shù)字化來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換，通過流程數(shù)字化來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化升級(jí)，以及通過業(yè)務(wù)數(shù)字化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2.2.3數(shù)字化企業(yè)解決方案企業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的最基本組成單位，所以“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)核心就是“數(shù)字化企業(yè)”，這是構(gòu)建中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)底層的最關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)企業(yè)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型才可能形成中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)核力。如果不能讓大部分企業(yè)快速的實(shí)施數(shù)字化，仍舊采用傳統(tǒng)的低效運(yùn)營(yíng)、管理、市場(chǎng)、銷售方式，即使擁有了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，這樣的企業(yè)仍舊不具備可持續(xù)發(fā)展的能力。中國(guó)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，只有大部分企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展才能取得最終的勝利?？焖佟⒏咝У剡M(jìn)行企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，進(jìn)而形成數(shù)字化企業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群，是未來用數(shù)字經(jīng)濟(jì)構(gòu)建核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要保障。2.2.3數(shù)字化企業(yè)解決方案“數(shù)字化企業(yè)”的三大組成部分是：（1）企業(yè)管理人員形成“數(shù)字化”思維意識(shí)，具體涉及到管理人員要具有“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”知識(shí)和技能；（2）企業(yè)“數(shù)字化”改造關(guān)聯(lián)的規(guī)章制度和獎(jiǎng)懲機(jī)制；（3）管理人員“數(shù)字化”思維落地的監(jiān)督和考核。2.2.3數(shù)字化企業(yè)解決方案企業(yè)構(gòu)建圍繞“數(shù)字化”的運(yùn)營(yíng)、管理模式，具體包含圍繞“數(shù)字化”修訂的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和商業(yè)模式，根據(jù)自身情況制定的“數(shù)字化”落地方案和實(shí)施計(jì)劃，構(gòu)建起企業(yè)的數(shù)字資產(chǎn)、數(shù)字信用和數(shù)字商業(yè)積分體系等內(nèi)容。企業(yè)具備全面“數(shù)字化”的高效軟、硬件體系，具體涉及企業(yè)內(nèi)部管理增效的“數(shù)字化”軟、硬件體系，企業(yè)外部市場(chǎng)、銷售增效的“數(shù)字化”軟、硬件體系，企業(yè)通過數(shù)字化技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、底層技術(shù)、周邊技術(shù)、綜合應(yīng)用技術(shù)等某些方面）研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)的新產(chǎn)品、服務(wù)綜合體系相關(guān)內(nèi)容。2.2.3數(shù)字化企業(yè)解決方案PART03數(shù)字孿生數(shù)字孿生，又稱數(shù)字鏡像、數(shù)字化映射，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。2.3數(shù)字孿生數(shù)字孿生是個(gè)普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，可以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多。在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最深入的是工程建設(shè)領(lǐng)域，關(guān)注度最高、研究最熱的是智能制造領(lǐng)域。2.3數(shù)字孿生最早，數(shù)字孿生思想由密歇根大學(xué)的邁克爾·格里夫斯命名為“信息鏡像模型”，而后演變?yōu)樾g(shù)語“數(shù)字孿生”。數(shù)字孿生是在基于模型定義基礎(chǔ)上深入發(fā)展起來的，企業(yè)在實(shí)施基于模型的系統(tǒng)工程的過程中產(chǎn)生了大量的物理的、數(shù)學(xué)的模型，這些模型為數(shù)字孿生的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2012年NASA給出了數(shù)字孿生的概念描述：是指充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對(duì)實(shí)體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對(duì)應(yīng)物理實(shí)體產(chǎn)品的全生命周期過程。2.3.1數(shù)字孿生的原理為了便于數(shù)字孿生的理解，北京理工大學(xué)的莊存波等提出了數(shù)字孿生體的概念，認(rèn)為數(shù)字孿生是采用信息技術(shù)對(duì)物理實(shí)體的組成、特征、功能和性能進(jìn)行數(shù)字化定義和建模的過程。數(shù)字孿生體是指在計(jì)算機(jī)虛擬空間存在的與物理實(shí)體完全等價(jià)的信息模型，可以基于數(shù)字孿生體對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化。數(shù)字孿生是技術(shù)、過程、方法，數(shù)字孿體是對(duì)象、模型和數(shù)據(jù)。2.3.1數(shù)字孿生的原理進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)和德國(guó)均提出了“信息-物理系統(tǒng)”（Cyber-PhysicalSystem，CPS），作為先進(jìn)制造業(yè)的核心支撐技術(shù)。CPS的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)物理世界和信息世界的交互融合。通過大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新一代信息技術(shù)在虛擬世界的仿真分析和預(yù)測(cè)，以最優(yōu)的結(jié)果驅(qū)動(dòng)物理世界的運(yùn)行。數(shù)字孿生的本質(zhì)就是在信息世界對(duì)物理世界的等價(jià)映射，因此數(shù)字孿生更好的詮釋了CPS，成為實(shí)現(xiàn)CPS的最佳技術(shù)。2.3.1數(shù)字孿生的原理2011年，邁克爾·格里夫斯教授在《幾乎完美：通過PLM驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新和精益產(chǎn)品》給出了數(shù)字孿生的三個(gè)組成部分：物理空間的實(shí)體產(chǎn)品、虛擬空間的虛擬產(chǎn)品、物理空間和虛擬空間之間的數(shù)據(jù)和信息交互接口。2.3.2數(shù)字孿生基本組成在2016西門子工業(yè)論壇上，西門子認(rèn)為數(shù)字孿生的組成包括：產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎、設(shè)備數(shù)字化雙胞胎，數(shù)字孿生完整真實(shí)地再現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)。北京理工大學(xué)的莊存波等也從產(chǎn)品的視角給出了數(shù)字孿生的主要組成，包括：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)、產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)、以及產(chǎn)品退役和報(bào)廢數(shù)據(jù)等，從產(chǎn)品的角度給出了數(shù)字孿生的組成，并且西門子以它的產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在制造企業(yè)推廣它的數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)品。2.3.2數(shù)字孿生基本組成同濟(jì)大學(xué)的唐堂等人提出數(shù)字孿生的組成應(yīng)該包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過程規(guī)劃、生產(chǎn)布局、過程仿真、產(chǎn)量?jī)?yōu)化等。該數(shù)字孿生的組成不僅包括了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，也包括了生產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和仿真分析，更加全面，更加符合智能工廠的要求。2.3.2數(shù)字孿生基本組成北京航空航天大學(xué)的陶飛等人從車間組成的角度先給出了車間數(shù)字孿生的定義，其組成主要包括物理車間、虛擬車間、車間服務(wù)系統(tǒng)、車間孿生數(shù)據(jù)等幾部分。物理車間是真實(shí)存在的車間，主要從車間服務(wù)系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)，并按照虛擬車間仿真優(yōu)化后的執(zhí)行策略，執(zhí)行完成任務(wù)；虛擬車間是物理車間的計(jì)算機(jī)內(nèi)的等價(jià)映射，主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化，并對(duì)物理車間的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和調(diào)控；車間服務(wù)系統(tǒng)是車間各類軟件系統(tǒng)的總稱，主要負(fù)責(zé)車間數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)物理車間的運(yùn)行，和接受物理車間的生產(chǎn)反饋。。2.3.2數(shù)字孿生基本組成數(shù)字孿生最重要的啟發(fā)意義在于，它實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋。這是一次工業(yè)領(lǐng)域中，逆向思維的壯舉。人們?cè)噲D將物理世界發(fā)生的一切，塞回到數(shù)字空間中。只有帶有回路反饋的全生命跟蹤，才是真正的全生命周期概念。這樣，就可以真正在全生命周期范圍內(nèi)，保證數(shù)字與物理世界的協(xié)調(diào)一致。各種基于數(shù)字化模型進(jìn)行的各類仿真、分析、數(shù)據(jù)積累、挖掘，甚至人工智能的應(yīng)用，都能確保它與現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)的適用性。這就是數(shù)字孿生對(duì)智能制造的意義所在。2.3.2數(shù)字孿生基本組成智能系統(tǒng)首先要感知、建模，然后才是分析推理。如果沒有數(shù)字孿生對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)體系的準(zhǔn)確模型化描述，所謂的智能制造系統(tǒng)就是無源之水，無法落實(shí)。2.3.2數(shù)字孿生基本組成美國(guó)國(guó)防部最早提出將數(shù)字孿生技術(shù)用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。2.3.3數(shù)字孿生的研究數(shù)字孿生，有時(shí)候也用來指代將一個(gè)工廠的廠房及產(chǎn)線，在沒有建造之前，就完成數(shù)字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬，并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。而工房和產(chǎn)線建成之后，在日常的運(yùn)維中二者繼續(xù)進(jìn)行信息交互。值得注意的是：數(shù)字孿生不是構(gòu)型管理的工具，不是制成品的3D尺寸模型，不是制成品的模型定義。2.3.3數(shù)字孿生的研究對(duì)于數(shù)字孿生的極端需求，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)著新材料開發(fā)，而所有可能影響到裝備工作狀態(tài)的異常，將被明確地進(jìn)行考察、評(píng)估和監(jiān)控。數(shù)字孿生正是從內(nèi)嵌的綜合健康管理系統(tǒng)集成了傳感器數(shù)據(jù)、歷史維護(hù)數(shù)據(jù)，以及通過挖掘而產(chǎn)生的相關(guān)派生數(shù)據(jù)。通過對(duì)以上數(shù)據(jù)的整合，數(shù)字孿生可以持續(xù)地預(yù)測(cè)裝備或系統(tǒng)的健康狀況、剩余使用壽命以及任務(wù)執(zhí)行成功的概率，也可以預(yù)見關(guān)鍵安全事件的系統(tǒng)響應(yīng)，通過與實(shí)體的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，揭示裝備研制中存在的未知問題。數(shù)字孿生可能通過激活自愈的機(jī)制或者建議更改任務(wù)參數(shù)來減輕損害或進(jìn)行系統(tǒng)的降級(jí)，從而提高壽命和任務(wù)執(zhí)行成功的概率。2.3.3數(shù)字孿生的研究實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的許多關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)開發(fā)出來，比如多物理尺度和多物理量建模、結(jié)構(gòu)化的健康管理、高性能計(jì)算等，但實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生需要集成和融合這些跨領(lǐng)域、跨專業(yè)的多項(xiàng)技術(shù)，從而對(duì)裝備的健康狀況進(jìn)行有效評(píng)估，這與單個(gè)技術(shù)發(fā)展的愿景有著顯著的區(qū)別。因此，可以設(shè)想數(shù)字孿生這樣一個(gè)極具顛覆的概念，在未來可以預(yù)見的時(shí)間內(nèi)很難取得足夠的成熟度，建立中間過程的里程碑目標(biāo)就顯得尤為必要。2.3.3數(shù)字孿生的研究數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線概念既相互關(guān)聯(lián)，又有所區(qū)別。圖2-11數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)字生產(chǎn)線流動(dòng)2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線數(shù)字孿生是一個(gè)物理產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)，以便于我們能夠在這個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況，與此相關(guān)的技術(shù)包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。數(shù)字生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中仿真分析模型的參數(shù)，可以傳遞到產(chǎn)品定義的全三維幾何模型，再傳遞到數(shù)字化生產(chǎn)線加工成真實(shí)的物理產(chǎn)品，再通過在線的數(shù)字化檢測(cè)/測(cè)量系統(tǒng)反映到產(chǎn)品定義模型中，進(jìn)而又反饋到仿真分析模型中。2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線依靠數(shù)字生產(chǎn)線，所有數(shù)據(jù)模型都能夠雙向溝通，因此真實(shí)物理產(chǎn)品的狀態(tài)和參數(shù)將通過與智能生產(chǎn)系統(tǒng)集成的賽博物理系統(tǒng)CPS向數(shù)字化模型反饋，致使生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化模型保持一致，從而能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)的當(dāng)前及未來的功能和性能。而裝備在運(yùn)行的過程中，又通過將不斷增加的傳感器、機(jī)器的聯(lián)接而收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋利用，可以將后期產(chǎn)品生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求融入到早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，形成設(shè)計(jì)改進(jìn)的智能閉環(huán)。2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線然而，并不是建立了全機(jī)有限元模型，就有了數(shù)字孿生，那只是問題的一個(gè)角度；必須在生產(chǎn)中把所有真實(shí)制造尺寸反饋回模型，再用健康預(yù)測(cè)管理實(shí)時(shí)搜集飛機(jī)實(shí)際受力情況，反饋回模型，才有可能成為數(shù)字孿生。圖2-13數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線數(shù)字孿生描述的是通過數(shù)字生產(chǎn)線連接的各具體環(huán)節(jié)的模型。可以說數(shù)字生產(chǎn)線是把各環(huán)節(jié)集成，再配合智能的制造系統(tǒng)、數(shù)字化測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的以及賽博物理融合系統(tǒng)的結(jié)果。通過數(shù)字生產(chǎn)線集成了生命周期全過程的模型，這些模型與實(shí)際的智能制造系統(tǒng)和數(shù)字化測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步與嵌入式的賽博物理融合系統(tǒng)進(jìn)行無縫的集成和同步，從而使我們能夠在這個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況。2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線簡(jiǎn)單說，數(shù)字生產(chǎn)線貫穿了整個(gè)產(chǎn)品生命周期，尤其是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維的無縫集成；而數(shù)字孿生更像是智能產(chǎn)品的概念，它強(qiáng)調(diào)的是從產(chǎn)品運(yùn)維到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的回饋。數(shù)字孿生是物理產(chǎn)品的數(shù)字化影子，通過與外界傳感器的集成，反映對(duì)象從微觀到宏觀的所有特性，展示產(chǎn)品的生命周期的演進(jìn)過程。當(dāng)然，不止產(chǎn)品，生產(chǎn)產(chǎn)品的系統(tǒng)（生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線）和使用維護(hù)中的系統(tǒng)也要按需建立數(shù)字孿生。2.3.4數(shù)字孿生與數(shù)字生產(chǎn)線PART04數(shù)字經(jīng)濟(jì)2022年11月9日，習(xí)近平主席在向2022年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)烏鎮(zhèn)峰會(huì)致賀信中指出：“中國(guó)愿同世界各國(guó)一道，攜手走出一條數(shù)字資源共建共享、數(shù)字經(jīng)濟(jì)活力迸發(fā)、數(shù)字治理精準(zhǔn)高效、數(shù)字文化繁榮發(fā)展、數(shù)字安全保障有力、數(shù)字合作互利共贏的全球數(shù)字發(fā)展道路，加快構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間命運(yùn)共同體，為世界和平發(fā)展和人類文明進(jìn)步貢獻(xiàn)智慧和力量?！?.4數(shù)字經(jīng)濟(jì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)概念，它是人類通過數(shù)字化的知識(shí)與信息的識(shí)別—選擇—過濾—存儲(chǔ)—使用，引導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)資源的快速優(yōu)化配置與再生、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。圖2-142019年長(zhǎng)三角數(shù)字經(jīng)濟(jì)指數(shù)2.4數(shù)字經(jīng)濟(jì)自人類社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代以來，數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用衍生出數(shù)字經(jīng)濟(jì)。與農(nóng)耕時(shí)代的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，以及工業(yè)時(shí)代的工業(yè)經(jīng)濟(jì)大有不同，數(shù)字經(jīng)濟(jì)是一種新的經(jīng)濟(jì)、新的動(dòng)能，新的業(yè)態(tài)，其引發(fā)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的整體性深刻變革。2.4.1數(shù)字經(jīng)濟(jì)的概念現(xiàn)階段，數(shù)字化的技術(shù)、商品與服務(wù)不僅在向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行多方向、多層面與多鏈條的加速滲透，即產(chǎn)業(yè)數(shù)字化；而且在推動(dòng)諸如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)與服務(wù)等數(shù)字產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群的不斷發(fā)展壯大，即數(shù)字產(chǎn)業(yè)化。中國(guó)重點(diǎn)推進(jìn)建設(shè)的5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施，本質(zhì)上就是圍繞科技新產(chǎn)業(yè)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為驅(qū)動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)又好又快增長(zhǎng)的新引擎，數(shù)字經(jīng)濟(jì)所催生出的各種新業(yè)態(tài)，也將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)新的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。2.4.1數(shù)字經(jīng)濟(jì)的概念數(shù)字經(jīng)濟(jì)通過不斷升級(jí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與智能機(jī)等信息工具，互聯(lián)網(wǎng)—云計(jì)算—區(qū)塊鏈—物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，人類處理大數(shù)據(jù)的數(shù)量、質(zhì)量和速度的能力不斷增強(qiáng)，推動(dòng)人類經(jīng)濟(jì)形態(tài)由工業(yè)經(jīng)濟(jì)向信息經(jīng)濟(jì)—知識(shí)經(jīng)濟(jì)—智慧經(jīng)濟(jì)形態(tài)轉(zhuǎn)化，