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大数据导论——大数据思维、技术与应用(第2版)
丛   书   名: 数据科学与大数据技术系列
作   译   者:何明 等 出 版 日 期:2022-01-01
出   版   社:电子工业出版社 维   护   人:秦淑灵 
书   代   号:G0421800 I S B N:9787121421808
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    内容简介

    当前,大数据在政府决策、商业规划和科学研究等领域正发挥着重大作用,数字经济在国民经济中的比重越来越大,大数据已经成为重要的战略性资源,政府也提出了包含大数据中心在内的“新基建”概念。本书主要研究大数据思维,探索大数据创新应用,从大数据时代、洞悉大数据、大数据思维、大数据技术、大数据安全、军事大数据、大数据应用,以及大数据的未来等多维度、多层次、多领域展开诠释。本书提供PPT,读者登录华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)可免费下载。

    图书详情

    ISBN:9787121421808
    开 本:16(170*240)
    页 数:208
    字 数:247

    本书目录

    目录
      第1章  大数据时代——日新月异	1
    1.1  大数据的崛起	1
    1.1.1  数据大爆炸	1
    1.1.2  小数据与大数据	2
    1.2  大数据的成长	4
    1.2.1  数据	4
    1.2.2  信息	5
    1.2.3  知识	6
    1.3  大数据战略	6
    1.3.1  国外战略	7
    1.3.2  国内战略	9
    1.3.3  数据要素	11
    1.4  挑战与机遇	11
    1.4.1  数据的挑战与机遇	12
    1.4.2  技术的挑战与机遇	12
    1.4.3  用户的挑战与机遇	13
    1.4.4  行业的挑战与机遇	13
      第2章  洞悉大数据——庖丁解牛	14
    2.1  对大数据的理解	14
    2.1.1  大数据的内涵	14
    2.1.2  大数据的外延	16
    2.2  大数据相关术语	17
    2.3  大数据的特征	18
    2.4  大数据的价值	20
    2.5  大数据标准化	21
    2.5.1  基础标准	23
    2.5.2  数据标准	23
    2.5.3  技术标准、平台和工具标准	23
    2.5.4  管理标准	24
    2.5.5  安全和隐私标准	24
    2.5.6  行业应用标准	25
    2.5.7  质量管理标准	25
    2.6  大数据的应用	26
      第3章  大数据思维——革故鼎新	27
    3.1  哲学思维	28
    3.1.1  总体思维	28
    3.1.2  相关思维	29
    3.1.3  容错思维	29
    3.1.4  逆向思维	30
    3.2  赋能思维	30
    3.2.1 “+”号思维	31
    3.2.2  体系思维	31
    3.2.3  创新思维	32
    3.3  模型思维	32
    3.3.1  博弈思维	33
    3.3.2  推理思维	33
    3.4  计算思维	34
    3.4.1  抽象思维	34
    3.4.2  并行思维	35
    3.4.3  分解思维	36
    3.4.4  随机思维	36
    3.4.5  迭代思维	37
      第4章  大数据技术——神兵利器	38
    4.1  大数据技术概述	38
    4.2  大数据处理框架	40
    4.2.1  Hadoop	40
    4.2.2  Storm	41
    4.2.3  Samza	42
    4.2.4  Spark	43
    4.3  数据采集与清洗	44
    4.3.1  数据采集	44
    4.3.2  数据清洗	45
    4.4  数据存储与管理	47
    4.4.1  分布式文件系统	47
    4.4.2  非关系型数据库	47
    4.4.3  多维索引技术	48
    4.4.4  其他存储技术	50
    4.5  数据挖掘与分析	50
    4.5.1  数据挖掘的过程	50
    4.5.2  新型数据挖掘技术	52
    4.5.3  相似性连接技术	54
    4.5.4  面向领域的预测分析技术	55
    4.6  数据可视化	58
    4.6.1  文本可视化	58
    4.6.2  网络可视化	59
    4.6.3  时空数据可视化	60
    4.6.4  多维数据可视化	61
    4.7  大数据与新一代信息技术	62
    4.7.1  大数据与物联网	62
    4.7.2  大数据与云计算	62
    4.7.3  大数据与人工智能	63
    4.7.4  大数据与区块链	63
    4.8  知识图谱	64
    4.8.1  知识图谱概述	64
    4.8.2  知识图谱的特征与分类	65
    4.8.3  知识图谱的构成	67
    4.8.4  知识图谱的构建流程	68
      第5章  大数据安全——固若金汤	70
    5.1  大数据安全体系	70
    5.1.1  大数据安全体系架构	70
    5.1.2  大数据安全技术体系	72
    5.1.3  大数据系统安全体系框架	73
    5.2  大数据安全技术	75
    5.2.1  传统大数据安全技术	75
    5.2.2  新型大数据安全技术	76
    5.2.3  未来大数据安全技术	78
    5.3  大数据安全管理	81
    5.3.1  数据收集安全管理	81
    5.3.2  数据存储安全管理	86
    5.3.3  数据使用安全管理	89
    5.3.4  数据使用审计管理	92
    5.3.5  数据销毁安全管理	94
      第6章  军事大数据——运筹帷幄	96
    6.1  军事大数据概述	96
    6.1.1  军事大数据的定义	96
    6.1.2  军事大数据的来源	97
    6.1.3  军事大数据的特点	98
    6.1.4  美军大数据的发展	99
    6.1.5  军事大数据的发展瓶颈	100
    6.2  军事大数据的技术途径	102
    6.2.1  数据监护与分析	102
    6.2.2  边缘计算	103
    6.2.3  人机交互	104
    6.3  指挥控制大数据	104
    6.3.1  指挥控制的概念	104
    6.3.2  大数据下的指挥控制新特点	105
    6.3.3  大数据下的指挥控制新挑战	107
    6.3.4  指挥控制的应用案例	109
    6.4  智慧军营大数据	109
    6.4.1  智慧军营大数据的体系架构	109
    6.4.2  智慧军营大数据的应用	112
    6.4.3  智慧军营大数据的发展趋势	114
      第7章  社会治理大数据——秩序井然	116
    7.1  社会治理大数据概述	116
    7.2  公共安全大数据	116
    7.2.1  警务大数据	116
    7.2.2  消防大数据	118
    7.2.3  反恐大数据	119
    7.3  市场监管大数据	120
    7.3.1  市场监管大数据的作用	121
    7.3.2  市场监管新模式	122
    7.3.3  市场监管大数据体系	124
    7.4  生态环境大数据	128
    7.4.1  生态环境大数据概述	128
    7.4.2  生态环境大数据的特点	128
    7.4.3  生态环境大数据的应用	129
      第8章  医疗健康大数据——妙手仁心	131
    8.1  医疗健康大数据概述	131
    8.2  医疗健康大数据挖掘技术	132
    8.2.1  知识图谱	133
    8.2.2  机器学习	134
    8.2.3  自然语言处理	135
    8.2.4  计算机视觉	136
    8.2.5  语音识别	137
    8.3  医疗健康大数据的应用	137
    8.3.1  样本筛选	137
    8.3.2  临床决策支持	138
    8.3.3  健康评估	138
    8.3.4  健康监测预警	139
    8.3.5  疫情防控	140
    8.3.6  个性化治疗	141
    8.4  医疗健康大数据展望	142
    8.4.1  智能+医疗健康	142
    8.4.2  区块链在医疗健康中的应用	144
      第9章  农业大数据——强本节用	147
    9.1  农业大数据概述	147
    9.2  农业现代化的新机遇	147
    9.2.1  大数据为农业发展指明了新方向	148
    9.2.2  互联网为农业信息铺设了“高速路”	148
    9.2.3  物联网为农业感知延伸了“触角”	149
    9.2.4  电子商务为农业销售拓展了渠道	149
    9.3  农业大数据的发展	150
    9.3.1  国外农业大数据的发展	150
    9.3.2  国内农业大数据的发展	152
    9.4  农业大数据的应用	156
    9.4.1  共享休闲农业	156
    9.4.2  农产品质量追溯	157
    9.4.3  农业环境监测	158
    9.4.4  农作物病虫害防治	159
    9.4.5  农产品品牌精准营销	159
    9.4.6  农村产权交易对象征信	161
    9.5  粮食大数据	162
    9.5.1  大数据对粮食行业的影响	162
    9.5.2  粮食大数据的国内外现状	163
    9.5.3  粮食大数据的发展趋势	164
      第10章  大数据产业——风生水起	168
    10.1  大数据产业概述	168
    10.1.1  产业现状	168
    10.1.2  产业链	172
    10.1.3  商业模式	174
    10.1.4  应用领域	177
    10.2  数字经济	178
    10.2.1  数字经济的概念	178
    10.2.2  数字经济的特点	179
    10.2.3  数字经济的发展	180
    10.3 “新基建”之数据中心	180
    10.3.1  数据中心的概念	181
    10.3.2  数据中心的特点	183
    10.3.3  数据中心的发展	183
      第11章  大数据的未来——异彩纷呈	185
    11.1 “大”字当头	185
    11.1.1  大问题	185
    11.1.2  大数据	186
    11.1.3  大服务	187
    11.2  经济发展趋势	187
    11.3  科技发展趋势	188
    11.4  产业发展趋势	189
    11.5  未来已来,将至已至	190
      参考文献	193
    
    展开

    前     言

    第2版序
    当前,大数据发展日新月异,我国政府于2020年4月将数据作为与土地、劳动力、资本、技术并列的生产要素,要求加快培育数据要素市场。数据要素是驱动数字经济发展的“助燃剂”,对价值创造和生产力发展有广泛影响,可推动人类社会迈向一个网络化连接、数据化描绘、融合化发展的数字经济新时代。
    我国关于数据安全的首部法律《中华人民共和国数据安全法》于2021年9月1日起施行,这标志着我国在数据安全领域有法可依,为各行业的数据安全提供了监管依据。我国将按照“总体国家安全观”的要求,建立健全数据安全协同治理体系,促进数据出境安全和自由流动,促进数据开发和利用,保护个人、组织的合法权益,维护国家主权、安全和发展利益。
    早在第二次世界大战期间,就有数学家和物理学家使用大数据克敌制胜的故事;现在,中国人民解放军陆军工程大学开设了大数据工程专业并在军事大数据领域取得了骄人成果;未来,在智能化与无人化条件下,战场环境日益复杂,多维战场空间中的数据规模将呈爆发式增长。军事大数据驱动战争加速变革,运用大数据透视“战场迷雾”,以数据赋能战斗力,指挥员在未来战场上将更加“耳聪目明”。
    “得数据者得天下”,数字主权早已成为国家之间博弈的空间。正是在以上背景下,中国人民解放军陆军工程大学拔尖人才何明教授及其科研团队完成了《大数据导论》第2版的编写工作,在第1版的基础上新增了“大数据安全”和“军事大数据”等章节,更新了数据要素和“新基建”等内容,补充了大数据在新冠肺炎疫情防控、社会治理现代化等方面的应用。
    该书具有“高、新、特”三个亮点:“站位高”,以国家新的战略和法律为依据;“内容新”,涵盖新的概念、技术和应用;“有军事特色”,诠释了军事大数据。值得一提的是,该书的观点是思维高于技术,并在第3章提出了四类大数据思维,令人耳目一新。
    该书适合作为高校教材,也可作为管理人员学习大数据的培训资料。希望大家都能成为大数据的受益者,祝愿我国数字经济飞速发展、国防军事日益强盛。
    郝  跃
    中国科学院院士 
    第1版序
    《大数据导论——大数据思维与创新应用》是中国人民解放军陆军工程大学青年学者何明教授及其科研团队的又一佳作,也可看作《互联网+  思维与创新》一书的姊妹篇。正如本书作者所言:“大数据好比价值密度低的‘贫矿’,大数据应用好比‘沙海淘金’‘大海捞针’,其间充满了不确定性和偶然性。”因此,大数据思维的出发点是“变废为宝”,从海量的、看似无用的数据中发现潜在的利用价值。与传统的小数据相比,大数据来源广泛、获取容易,但对其进行挖掘和利用要困难得多。在信息社会中,数据被视为与物质、能量同等重要的社会资源,而大数据更是一种稀缺资源,不同数据均弥足珍贵,只是在价值的显现程度上有所差异。因此,我们不能对大数据视而不见或毫不吝惜地丢弃海量数据。大数据思维有助于拓展我们对数据价值的认识,更重要的是启示我们要善于发现大数据、关注大数据、管好大数据。
    该书多次强调,与传统的数据分析相比,数据挖掘得到的是关联关系而不是因果关系。许多看似毫不相关的事实,其背后隐藏着千丝万缕的联系。从哲学意义上讲,大数据分析是用宏观整体思维代替抽样统计思维,用有偏差的数据分析代替精确的数值计算,用定量的计算思维代替定性的理性思维。用相关性改变人们长期以来对因果关系的偏爱,是认识论的一次深刻转型。通过大数据可获得万物间相互联系的特殊规律,这些规律有一定的预见能力,丰富了人们的知识,但大数据的不足之处是缺乏演绎能力,人们只知其然,而不知其所以然。经过实践的检验,这些规律或许被认为是客观规律,或许需要进行二次解读或理性分析。总之,数据挖掘已成为科学研究的第四范式,是对实验观察、理论推导、模拟仿真等方法的补充。但我们不能满足于只发现关联规律,只有揭示了数据内在的因果关系,才能更深入地理解和科学地运用这些客观规律。
    该书专辟一章论述大数据技术。大数据技术本身不是一门学科,而是一种方法,它与云计算、机器学习等新技术密切相关。面对海量异构、动态变化、质量低劣的数据,传统的数据处理方法难以为继,而新的处理技术还不够成熟。与国外相比,我国在大数据技术方面还有一定的差距,但也有相对优势,如有广泛的大数据资源,网民的数量位居世界之首,还有的省市成立了“大数据发展局”“大数据管理局”,许多智慧城市建设将大数据应用作为亮点……我们有理由相信,在技术、产业的相互促进下,我国的大数据应用必将后来居上。
    该书虽冠名“大数据”,但在介绍典型产业的创新应用时,也包含小数据的运用。平心而论,两种数据之间并无严格的界限,在发展数字化、信息化的道路上,小数据的共享、挖掘、安全等问题还没有得到很好的解决,大数据又提出了新的挑战。为此,不少学者呼吁,在数据资源利用上,不能抓“大”放“小”、盲目跟风,对大数据创新应用的期望值不宜过高,更不能减少对小数据创新应用的研究。
    该书深入浅出,并配有大量的应用案例,可作为规划、管理人员理解大数据的入门指南,也可作为大数据教学、科研人员的参考资料。随着我国信息化建设的深入和普及,我们相信将有新的素材、新的案例不断补充进来,使该书内容更加翔实。在此,谨祝愿我国大数据应用之树枝繁叶茂,祝愿我国大数据产业发展日新月异。
    
    
     
    中国工程院院士
    2019年11月
    
    
    前言
    该书出版一年有余,其间各行业纷纷借助大数据来实现经济和产业的转型发展。一时间,人人都可以是数字经济的生产者,也可以是数字经济的消费者。大数据已经成为国家经济社会发展的战略性资源,我国继续运用大数据加强社会各领域建设,提出了包含大数据中心在内的“新基建”概念,并在政府工作报告中表示重点支持该建设。大数据在社会各行业的渗透越来越深,深刻影响着人们的社会与经济生活。
    随着新概念、新技术的更新变化,大数据在各领域的作用越来越突出。例如,在新冠肺炎疫情防控中,大数据在人员跟踪、市场监管等方面发挥了重要作用;在军事上,军事大数据建设也被放在了迫切、急需的位置。因此,我们对《大数据导论》这本书进行了更新和充实,编写了第2版。与第1版相比,第2版的创新之处包括以下几个方面:创新提出了四类大数据思维(第3章);对“新基建”、数据要素等新概念进行剖析,加深了对大数据内涵的理解;新增了军事大数据(第6章);新增了“人工智能+大数据”、区块链等技术;新增了大量大数据应用案例,选取军事作战、社会治理、医疗健康、农业农村等行业的创新案例,阐述了大数据在相关行业的应用。
    全书内容经过多次讨论和修改才得以定稿,力求系统地梳理国内外大数据相关成果,创新大数据思维,做到逻辑严谨、文字顺畅、深入浅出,以期为大数据从业人员、研究人员和政府决策人员提供借鉴和启发。
    感谢江苏省社会公共安全应急管控与指挥工程技术研究中心、江苏省社会公共安全科技协同创新中心和江苏省应急处置工程研究中心为本书的编写提供案例支持。本书的出版得到国家重点研发计划2018YFC0806900,国家自然科学基金青年科学基金项目,中国博士后科学基金会资助项目2018M633757,江苏省重点研发计划BE2018754、BE2019762、BE2020729等项目的支持。
    感谢在编写本书的过程中各位专家对本书提出的宝贵意见。特别感谢我的博士后导师戴浩院士,他以严谨的学术态度认真审阅了书稿,并对书稿提出了细致且有针对性的修改意见,使本书增色不少。 
    尽管在编写本书时投入了大量的资源和精力,但书中难免存在错误和疏漏之处,敬请广大读者批评指正。
    最后附上江苏省科技厅的李汉中 创作的描述大数据的歌曲——大数据之歌。
    天上的星星看得见,
    大海里的水摸得着,
    你看也看不见,摸也不摸着,
    却一直在我们身边。
    Big data big data,
    它并不是一个神话,
    Big data big data,
    也从没有半点虚假。
    不管是VR还是AI,
    所有的基础都是它,
    Big data big data,
    隐藏着智慧的密码。
    大数据啊大数据,
    你是科学实验的乐谱,
    你是技术创新的道路,
    记录了成功记录着失败,
    将真理的力量永远澎湃。
     
    天上的星星数得清,
    大海里的水能称量,
    你数也数不清,量也没法量,
    充满世界每个角落。
    Big data big data,
    它并不是一个神话,
    Big data big data,
    也从没有半点虚假。
    不管是VR还是AI,
    所有的基础都是它,
    Big data big data,
    隐藏着明天的密码。
    大数据啊大数据,
    你是匆匆岁月的脚步,
    你是回眸历史的角度,
    穿越天地穿越古往今来,
    把世界装扮得更加精彩。
    
    何  明
    
    
    展开

    作者简介

    何明 教授、博士生导师、博士后。军队高层次学科拔尖人才、江苏省中青年科学技术带头人、陆军首批“科技英才”、江苏省军民融合 领军专家, 南京市秦淮区政协委员。兼任中国指挥与控制学会无人系统专业委员会副主任、江苏省社会公共安全应急管控与指挥工程技术研究中心副主任、军队院校军事通信和指挥信息系统教学联席会委员等;《计算机工程与应用》、 《系统仿真学报》等期刊编委。长期从事无人化指挥控制、智能物联网、公共安全应急指挥等领域的教学和科研工作,主持国家重点研发计划和江苏省自然科学基金等科研项目30余项,获省部级科技进步一等奖2项、二等奖2项、三等奖8项; 省部级教学成果二等奖2项。发表SCI/EI等论文100余篇,出版《人工智能的未来》等专著7部、《区块链的未来》等译著5部,授权专利11项、主编《高等学校智慧校园建设与应用规范》等标准规范5部。荣立“三等功”2次。
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