信息與計(jì)算科學(xué)概論課件第四章

信息與計(jì)算科學(xué)概論課件第四章引言信息編碼與存儲(chǔ)信息安全與保密數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)信息檢索與人工智能目錄引言信息編碼與存儲(chǔ)信息安全與保密數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)信息檢索與人工智能目錄01引言01引言

課程背景信息時(shí)代的快速發(fā)展隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步，信息與計(jì)算科學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。跨學(xué)科特性信息與計(jì)算科學(xué)結(jié)合了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，具有跨學(xué)科的特性。培養(yǎng)復(fù)合型人才信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的設(shè)立旨在培養(yǎng)掌握數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和信息處理等多方面技能的復(fù)合型人才。

課程背景信息時(shí)代的快速發(fā)展隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步，信息與計(jì)算科學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛?？鐚W(xué)科特性信息與計(jì)算科學(xué)結(jié)合了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，具有跨學(xué)科的特性。培養(yǎng)復(fù)合型人才信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的設(shè)立旨在培養(yǎng)掌握數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和信息處理等多方面技能的復(fù)合型人才。主要研究內(nèi)容包括信息編碼、數(shù)據(jù)壓縮、加密解密、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等領(lǐng)域。學(xué)科發(fā)展前景隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的普及，信息與計(jì)算科學(xué)的發(fā)展前景廣闊，對人才的需求持續(xù)增長。信息與計(jì)算科學(xué)的定義信息與計(jì)算科學(xué)是一門涉及信息處理、計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的綜合性學(xué)科。信息與計(jì)算科學(xué)概述主要研究內(nèi)容包括信息編碼、數(shù)據(jù)壓縮、加密解密、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等領(lǐng)域。學(xué)科發(fā)展前景隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的普及，信息與計(jì)算科學(xué)的發(fā)展前景廣闊，對人才的需求持續(xù)增長。信息與計(jì)算科學(xué)的定義信息與計(jì)算科學(xué)是一門涉及信息處理、計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的綜合性學(xué)科。信息與計(jì)算科學(xué)概述02信息編碼與存儲(chǔ)02信息編碼與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)編碼是信息存儲(chǔ)和傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，通過特定的規(guī)則將信息轉(zhuǎn)換為可存儲(chǔ)或傳輸?shù)母袷?。?shù)據(jù)編碼技術(shù)包括二進(jìn)制編碼、字符編碼、圖像編碼和音頻編碼等。二進(jìn)制編碼是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)編碼方式，它將信息轉(zhuǎn)換為0和1的組合。字符編碼則規(guī)定了字符與數(shù)字之間的對應(yīng)關(guān)系，如ASCII碼和Unicode碼。圖像編碼和音頻編碼則是為了方便圖像和音頻信息的存儲(chǔ)和傳輸，通過去除冗余信息、壓縮數(shù)據(jù)等方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼是信息存儲(chǔ)和傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，通過特定的規(guī)則將信息轉(zhuǎn)換為可存儲(chǔ)或傳輸?shù)母袷?。?shù)據(jù)編碼技術(shù)包括二進(jìn)制編碼、字符編碼、圖像編碼和音頻編碼等。二進(jìn)制編碼是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)編碼方式，它將信息轉(zhuǎn)換為0和1的組合。字符編碼則規(guī)定了字符與數(shù)字之間的對應(yīng)關(guān)系，如ASCII碼和Unicode碼。圖像編碼和音頻編碼則是為了方便圖像和音頻信息的存儲(chǔ)和傳輸，通過去除冗余信息、壓縮數(shù)據(jù)等方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)編碼技術(shù)存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)是信息存儲(chǔ)和管理的重要手段，它涉及到硬件和軟件的結(jié)合。存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)包括硬件設(shè)備和軟件技術(shù)兩個(gè)方面。硬件設(shè)備如硬盤、光盤、閃存等，它們提供了物理存儲(chǔ)空間。軟件技術(shù)則包括文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，它們負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的組織、管理和檢索。隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，云存儲(chǔ)也成為了一種新型的存儲(chǔ)方式，它通過虛擬化技術(shù)將多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一管理，提供彈性的存儲(chǔ)資源。存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)是信息存儲(chǔ)和管理的重要手段，它涉及到硬件和軟件的結(jié)合。存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)包括硬件設(shè)備和軟件技術(shù)兩個(gè)方面。硬件設(shè)備如硬盤、光盤、閃存等，它們提供了物理存儲(chǔ)空間。軟件技術(shù)則包括文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，它們負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的組織、管理和檢索。隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，云存儲(chǔ)也成為了一種新型的存儲(chǔ)方式，它通過虛擬化技術(shù)將多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一管理，提供彈性的存儲(chǔ)資源。存儲(chǔ)系統(tǒng)與技術(shù)VS數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是減少存儲(chǔ)空間和提高傳輸效率的重要手段，它通過特定的算法去除冗余信息或減少數(shù)據(jù)表示的位數(shù)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以分為無損壓縮和有損壓縮兩種類型。無損壓縮能夠完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，如Huffman編碼、LZ77等算法；有損壓縮則會(huì)去除一些冗余信息，以換取更高的壓縮比，如JPEG、MPEG等圖像和視頻壓縮算法。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在文件傳輸、視頻通話、在線流媒體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)VS數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是減少存儲(chǔ)空間和提高傳輸效率的重要手段，它通過特定的算法去除冗余信息或減少數(shù)據(jù)表示的位數(shù)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以分為無損壓縮和有損壓縮兩種類型。無損壓縮能夠完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，如Huffman編碼、LZ77等算法；有損壓縮則會(huì)去除一些冗余信息，以換取更高的壓縮比，如JPEG、MPEG等圖像和視頻壓縮算法。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在文件傳輸、視頻通話、在線流媒體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)03信息安全與保密03信息安全與保密加密技術(shù)與原理加密技術(shù)加密技術(shù)是保障信息安全的核心手段之一，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中的機(jī)密性和完整性。對稱加密對稱加密是指加密和解密使用相同密鑰的加密方式，常見的對稱加密算法有AES、DES等。非對稱加密非對稱加密是指加密和解密使用不同密鑰的加密方式，其中公鑰用于加密，私鑰用于解密，常見的非對稱加密算法有RSA、ECC等。哈希函數(shù)哈希函數(shù)是一種將任意長度的數(shù)據(jù)映射為固定長度哈希值的函數(shù)，主要用于數(shù)據(jù)的完整性校驗(yàn)和數(shù)字簽名等。加密技術(shù)與原理加密技術(shù)加密技術(shù)是保障信息安全的核心手段之一，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中的機(jī)密性和完整性。對稱加密對稱加密是指加密和解密使用相同密鑰的加密方式，常見的對稱加密算法有AES、DES等。非對稱加密非對稱加密是指加密和解密使用不同密鑰的加密方式，其中公鑰用于加密，私鑰用于解密，常見的非對稱加密算法有RSA、ECC等。哈希函數(shù)哈希函數(shù)是一種將任意長度的數(shù)據(jù)映射為固定長度哈希值的函數(shù)，主要用于數(shù)據(jù)的完整性校驗(yàn)和數(shù)字簽名等。防火墻是用于隔離內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，可以阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)傳輸。防火墻技術(shù)入侵檢測系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)行為，發(fā)現(xiàn)異常行為及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)措施。入侵檢測系統(tǒng)安全漏洞掃描是用于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)中存在的安全漏洞的工具，及時(shí)修復(fù)漏洞可以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。安全漏洞掃描數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)是防止數(shù)據(jù)丟失和損壞的重要措施，定期備份數(shù)據(jù)并測試恢復(fù)流程可以提高數(shù)據(jù)安全性。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)防火墻是用于隔離內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，可以阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)傳輸。防火墻技術(shù)入侵檢測系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)行為，發(fā)現(xiàn)異常行為及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)措施。入侵檢測系統(tǒng)安全漏洞掃描是用于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)中存在的安全漏洞的工具，及時(shí)修復(fù)漏洞可以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。安全漏洞掃描數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)是防止數(shù)據(jù)丟失和損壞的重要措施，定期備份數(shù)據(jù)并測試恢復(fù)流程可以提高數(shù)據(jù)安全性。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)ISO27001ISO27001是國際信息安全管理的標(biāo)準(zhǔn)，通過建立完善的信息安全管理體系，確保組織的信息資產(chǎn)得到充分保護(hù)。PCIDSSPCIDSS是支付卡行業(yè)數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有涉及支付卡處理的組織，旨在提高支付卡數(shù)據(jù)的安全性。中國網(wǎng)絡(luò)安全法《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》是為了保障網(wǎng)絡(luò)安全，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)空間主權(quán)和國家安全、社會(huì)公共利益，保護(hù)公民、法人和其他組織的合法權(quán)益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化健康發(fā)展而制定的法規(guī)。信息安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)ISO27001ISO27001是國際信息安全管理的標(biāo)準(zhǔn)，通過建立完善的信息安全管理體系，確保組織的信息資產(chǎn)得到充分保護(hù)。PCIDSSPCIDSS是支付卡行業(yè)數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有涉及支付卡處理的組織，旨在提高支付卡數(shù)據(jù)的安全性。中國網(wǎng)絡(luò)安全法《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》是為了保障網(wǎng)絡(luò)安全，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)空間主權(quán)和國家安全、社會(huì)公共利益，保護(hù)公民、法人和其他組織的合法權(quán)益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化健康發(fā)展而制定的法規(guī)。信息安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)04數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)04數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)123數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)化的信息存儲(chǔ)、檢索和管理系統(tǒng)，能夠高效地存儲(chǔ)、處理和管理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫等階段，現(xiàn)在正朝著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的方向發(fā)展。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展歷程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于金融、醫(yī)療、教育、科研等各個(gè)領(lǐng)域，為人們提供了便捷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和管理服務(wù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述123數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)化的信息存儲(chǔ)、檢索和管理系統(tǒng)，能夠高效地存儲(chǔ)、處理和管理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫等階段，現(xiàn)在正朝著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的方向發(fā)展。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展歷程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于金融、醫(yī)療、教育、科研等各個(gè)領(lǐng)域，為人們提供了便捷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和管理服務(wù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述03關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)通常包括需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)等階段。01關(guān)系數(shù)據(jù)庫定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫是一種基于關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，通過表格的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)表格由行和列組成。02關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范化原則，以提高數(shù)據(jù)完整性和減少數(shù)據(jù)冗余。關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)03關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)通常包括需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)等階段。01關(guān)系數(shù)據(jù)庫定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫是一種基于關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，通過表格的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)表格由行和列組成。02關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范化原則，以提高數(shù)據(jù)完整性和減少數(shù)據(jù)冗余。關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件，提供了數(shù)據(jù)定義語言、數(shù)據(jù)操縱語言和數(shù)據(jù)控制語言等功能。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括MySQL、Oracle、SQLServer等。常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、更新、刪除和保護(hù)等功能，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)完整性、安全性和并發(fā)控制等管理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件，提供了數(shù)據(jù)定義語言、數(shù)據(jù)操縱語言和數(shù)據(jù)控制語言等功能。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括MySQL、Oracle、SQLServer等。常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、更新、刪除和保護(hù)等功能，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)完整性、安全性和并發(fā)控制等管理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)05信息檢索與人工智能05信息檢索與人工智能信息檢索是利用一定的工具和手段，在信息集合中查找特定信息的過程。信息檢索定義信息檢索原理信息檢索方法信息檢索基于信息相關(guān)性和信息檢索模型，通過匹配查詢與文檔之間的關(guān)系，返回相關(guān)文檔。常見的信息檢索方法包括布爾邏輯檢索、全文檢索、元數(shù)據(jù)檢索等。030201信息檢索原理與方法信息檢索是利用一定的工具和手段，在信息集合中查找特定信息的過程。信息檢索定義信息檢索原理信息檢索方法信息檢索基于信息相關(guān)性和信息檢索模型，通過匹配查詢與文檔之間的關(guān)系，返回相關(guān)文檔。常見的信息檢索方法包括布爾邏輯檢索、全文檢索、元數(shù)據(jù)檢索等。030201信息檢索原理與方法人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能定義人工智能技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等。人工智能技術(shù)人工智能在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如智能機(jī)器人、智能家居、自動(dòng)駕駛等。人工智能應(yīng)用人工智能技術(shù)與應(yīng)用人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能定義人工智能技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等。人工智能技術(shù)人工智能在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如智能機(jī)器人、智能家居、自動(dòng)駕駛等。人工智能應(yīng)用人工智能技術(shù)與應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)定義01機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)重要分支，通過從數(shù)據(jù)中自動(dòng)學(xué)習(xí)模型和規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對新數(shù)據(jù)的預(yù)測和分析。數(shù)據(jù)挖掘定義02數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中提取有用信息的過程，這些信息可以是未知的、潛在的、有用的。機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)系03機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘在很多方面是相互關(guān)聯(lián)的，數(shù)據(jù)