基于人工智能的计算机信息技术发展方向及应用

刘尚儒

(兰州资源环境职业技术大学，甘肃 兰州 730021)

0 引言

近年来，人工智能的发展给计算机信息技术带来了极大的技术支持，计算机信息技术的应用与发展，有效实现了信息的大量、高效交换，不仅能够拉近人们之间的沟通距离，同时也为社会各行业的生产与发展创造了有利条件。在信息技术及人工智能的引领下，计算机信息处理技术也在不断革新，而采集数据、储存数据以及传播数据的稳定性等相关问题随之突显。因此，通过对以上基础问题的分析和研究，有利于推动计算机信息技术的发展和进步。

1 计算机信息技术的主要种类

1.1 人工智能

人工智能简称为AI技术，属于计算机科学的一项分支，由语音识别、BP神经网络、专家智库等多项外围技术组成，具备强大的信息处理和自学习能力，模拟人类思维方式自主解决较为复杂的逻辑问题，替代人工完成大量基础性任务和一部分复杂任务。人工智能技术自问世伊始，便在智能搜索、数据挖掘处理、车辆驾驶、工程绘图、工业生产等诸多领域中得到应用推广[1]。例如，在工业生产领域，人工智能被视为实现工业4.0目标和工业智造目标的关键，可以持续感知现场环境来调整生产方案，向生产设备下达正确的控制指令，以及在出现故障时开展故障自诊断操作，确定故障类型、成因与造成损失，采取切断故障与非故障部分连接等处理措施。

1.2 大数据

在信息时代背景下，随着计算机信息技术应用领域的持续拓展，在社会发展期间持续产生海量数据信息，数据产生总量呈现逐年稳步增加态势。根据我国通信院大数据白皮书预测，预计到2035年，全球数据的产生量将高达2 412 ZB。与此同时，大数据技术有着极为优越的数据采集、运算处理能力，大数据平台基于程序运行准则，持续采集与设定目标有关的内部数据、外部数据，从庞大数据流中提取高价值信息和筛除重复、失真信息，进行关联性分析、分类整理、运算处理等一系列操作，帮助用户掌握远超自身能力极限的庞大数据，进而取得提高决策科学性、短时间处理海量数据、数据价值深度挖掘等多重作用[2]。例如，梅西百货公司应用大数据技术开展市场调研工作，根据数据处理结果来设定、实时调节商品售价。

1.3 物联网

物联网技术由射频识别、信息传感、GPS定位、激光扫描等多项外围技术组成，在物联网平台中接入大量终端设备，由用户远程向终端设备下达控制指令，终端设备持续向平台反馈信息数据，具备强大的逻辑分析、环境感知能力，从而构建起一个物与物、人与物泛在连接的网络体系。例如，沃尔玛公司作为一家大型连锁百货企业，近年来引进RFID射频识别技术，搭建涵盖全球范围内下属联锁百货商店的物联网平台，在所售卖商品上设置应答器，可在阅读器扫描应答器时，获取商品售价、编码、进货日期等信息。基于此项技术，沃尔玛公司推出自助结账服务，由消费者使用自助结账机，在感应区逐项扫描各项商品的条码，由结账机统计商品金额，在系统界面上输入支付卡信息或插入现金，即可完成商品结账操作，沃尔玛公司因此每年可节省超过80亿美元的劳动力成本。

1.4 云技术

云技术是一项对软硬件设施与网络资源实施统一管理，并具备数据计算、存储、共享等多项功能的技术手段。现阶段，常用的云技术分为云计算、云存储两种。其中，云计算技术采取分布式算法，将用户提交的复杂计算任务拆分为若干子程序，将子程序分配至多部服务器处理，再将服务器处理结果进行合并整理，将结果反馈给用户。如此，用户可以摆脱硬件设备性能对数据处理速度、系统运行效率造成的限制，在短时间内完成庞大数据量与复杂任务的运算处理任务。而云存储技术本质上属于在线存储模式，取代了一部分物理数据库的职能，用户可将系统运行期间产生、收集的海量数据提交至云服务商托管的虚拟服务器进行存储，用户访问云平台执行数据查阅、下载、传输、在线编辑等操作，以缓解本地数据库存储矛盾。

2 计算机信息技术的未来发展方向

2.1 保障系统安全

在计算机网络运行期间，存在诸多安全隐患，软硬件设施资源受到人为有害因素的威胁，偶尔出现计算机病毒入侵、用户隐私信息泄露、企业商业信息失窃、系统瘫痪运行、信息文件损毁等问题，造成严重的经济损失[3]。例如，在2013年，因合作公司网站升级操作失误，导致中国人寿合作网站上泄露80万分意外险保单信息，包括投保人的购买险种、身份证号、联系方式等，由此引发了一系列问题。与此同时，在早期计算机信息技术体系中，有关网络安全方面的技术种类较少，以防火墙技术为主，实际防护效果并不理想，信息泄密等网络安全问题时有出现。

因此需要以保障计算机系统安全作为计算机信息技术的主要发展方向，相关机构单位需要大力研发与网络安全防护相关的信息技术。近年来，陆续推出多项数据信息加密、黑客入侵检测、病毒防范、用户身份识别等新型技术，取得显著应用成果。例如，在数据加密方面，推出一项混合型数据传输加密技术，综合采取XXTEA，ECC等多项加密算法，在客户端与服务端建立数据通道，由ECC算法生成一对密钥，公钥向外公示，由客户端向服务端提交通道建立申请，使用密钥将明文转换为密文，将密文发送至服务端，再使用私钥将密文转换为明文，并对客户端加以认证，待认证通过后随机生成XXTEA密钥，由密钥与申请信息共同组成应答信息，使用ECC算法加密，由客户端解密密文，核实申请信息与反馈信息中的附件码及XXTEA密钥是否相同。而在用户身份认证方面，推出生物认证技术，由计算机或其他终端设备搭载的摄像头，采集用户生物信息，如面部特征信息、指纹、视网膜、虹膜等，将所采集到的生物特征信息提交至数据库进行对比，从而确定用户身份，向用户提供与等级匹配的操作权限，禁止未知身份用户访问计算机系统，以此来替代传统的IC卡认证和账户密码认证技术。

2.2 微型化

在计算机信息技术发展期间，随着大规模集成电路技术的完善，终端设备的体积持续缩小，陆续推出笔记本计算机、便携式计算机等新型产品，便于用户携带，计算机设备的生产成本、资源耗用量、运行能耗也有所降低。然而，计算机设备体积仍存在进一步缩小的空间，且现有微型计算机产品的使用性能相对较低，用户难以在微型计算机上处理过于复杂的任务[4]。针对这一问题，需要持续推动计算机信息技术的微型化发展，以完善纳米技术、虚拟桌面技术作为突破点。其中，纳米技术是使用单个原子或分子来制造物质的一项技术手段，突破集成限制，可以制造体积更小的芯片，同步强化计算机产品性能与缩小产品体积。现阶段，手机芯片已发展至5纳米等级，硅晶芯片发展至2纳米等级。而虚拟桌面技术是在虚拟主机上同时运行海量程序与多个操作系统，由远端服务器通过镜像方式完成信息存储任务，用户在终端设备上直接访问虚拟机与桌面操作系统，在满足用户使用需求的前提下，放宽了对计算及终端设备的性能要求，通过降低产品性能的方式来缩小产品体积。

2.3 人机交互

近年来，为改善用户使用体验，多家研究机构与企业纷纷对人机交互课题开展研究，使用特定对话语言强化用户、计算机系统间的联系，更为高效地完成信息交换任务，为用户提供适合自身习惯的操作方式及使用风格。为实现这一目的，需要应用指纹识别、压力触感、眼动跟踪等新型技术手段。例如，当前部分手机厂商推出语音助手，增设语音唤醒功能，用户在执行复杂操作、无法手动操纵设备时，通过特定口语指令来召唤手机助手，向助手提出问题或下达指令，自动开启指定软件程序或是解答问题。同时，苹果公司陆续推出多款可穿戴设备，包括AirPods系列耳机、Watch系列手表、iPod 系统产品等，保持各类可穿戴产品与手机、掌上电脑、笔记本电脑等移动终端设备的连接，用户可以下达交互式操作指令，通过终端设备联动控制其他可穿戴设备。

3 计算机信息技术的主要应用领域

3.1 办公自动化

在办公自动化领域，依托计算机信息技术，搭建信息化操作系统，工作人员在信息系统上办理各项业务，包括图表生成、数据统计、文件审批、流程批复、文档管理、信息收集等，还可以召开视频会议和音频会议，更为准确、直观的下达工作任务和反馈成果，极大地简化了办公流程，工作效率得到明显提升。例如，在业务审批方面，无需携带相关纸质资料频繁往来各科室或政府职能部门办理手续。在档案管理方面，以数字档案取代传统的纸质档案，将所采集到的数据信息、提交报告根据属性状态及种类存储至对应的数据库中，在档案管理系统中开发检索、自动备份、文档自动归类等使用功能，以此来提高管理水平和服务质量，用户可以快速查阅相关资料信息。

3.2 智能交通

在智能交通领域，综合运用人工智能、自动控制、信息传感、GPS定位等多项技术手段，构建智能交通系统，由系统自动采集并处理与道路交通有关的各类信息，包括车流量、人流量、车辆行驶速度等，对比实时采集数据和预设控制值，在二者偏差超标时，发送报警信号，或是将问题反馈至交通管理部门[5]。同时，用户还可以访问智能交通系统，在系统上办理各项业务以及查询相关信息。例如，在交通违章管理方面，由智能交通系统对道路上驶经车辆的行驶速度进行测速，在测量值超过该路段限定速度时，控制摄像头拍摄对应车辆的车牌信息，将信息提交至交管部门处理。而在摄像头、传感器等终端设施感知到周边道路出现车辆追尾等交通事故时，自动发送报警信号，向周边路段车辆发布路况信息。

在停车管理方面，由智能交通系统持续收集辐射范围内车辆的三维空间坐标，统计停车位使用状态与空闲数量。驾驶员在停车时，直接访问智能交通系统查询周边空闲停车位即可，由系统向其分配停车位与规划行驶路线，提供停车位预约、在线缴费等服务，以此来改善驾驶员出行体验，避免在找寻停车位期间造成交通拥堵问题，也可以减少违规停车的问题。

3.3 环境保护

在环境保护领域，计算机信息技术可以替代人工完成大量的操作任务，减少实际工作量，实现信息远程通信。例如，在环境检测工程中，我国陆续建设多个环境自动监测站，配置传感器等终端监测装置，由信息系统控制终端设备持续采集与环境有关的现场监测数据，如水质组分、水流量、空气成分、CO2浓度等，持续将监测数据发送至上级监测平台，在监测到环境状况明显变化、污染程度恶化时发送报警信号，帮助监测人员远程掌握生态环境情况，实现“少人值守”甚至“无人值守”的目标。

3.4 教育领域

在教育领域，计算机信息技术是实现智慧教育的关键，使教育教学活动具备数字化、智能化、网络化特征，教学质量及效率得到明显改善。例如，在教育资源共享方面，由各地教育部牵头组织建立多个层级的教育云平台，各地学校与教师团队将工作成果、总结经验、自制多媒体教学课件上传至云平台共享，相互探讨教学方针，教师从平台上观摩其他地区教学课堂来积累经验，也可以从平台下载优质教学课件。而在教学课堂建设方面，依托智慧教育系统和多媒体设备，教师提前制作微课视频，以可视化形式呈现教学内容，激发学生学习兴趣，调动学习主观能动性，学生也可以利用闲暇时间访问教育系统进行学习。

3.5 智能建筑

在智能建筑领域，对自动控制、人工智能等计算机信息技术的应用，可以为业主提供更为人性化、优质化的服务，有利于营造健康、舒适、便捷的空间环境，这也是满足个性化居住需求的关键。例如，在建筑节能方面，依托计算机信息技术搭建楼宇自控系统，在建筑内部安装若干种类的传感器，持续采集室内环境温度、空气质量、环境照度等参数，形成模拟量闭环控制体系，对比实时监测值与额定值，在二者偏差超限时下达相应控制指令，如在室内环境照度不足时开启更多的照明灯具、调节照明系统运行负荷，在室内空气质量不佳时开启风机、持续排出室内浑浊空气并送入室外新鲜空气，根据室内环境的变化来调整照明、暖通、空调通风等建筑系统的运行状态，以此起到节能作用。

在智能家居方面，应用综合布线、智能云端控制等技术手段，在室内空间摆放大量具备一定自动化、智能化程度的家居设备，用户在终端设备上访问智能家居系统，可以远程掌握室内环境情况，控制家居设备，如提前开启热水器、远程关闭煤气阀、调节灯光与切换照明模式。

4 结语

综上所述，在计算机信息技术体系日趋完善的同时，也对技术水准、应用效果提出了更高的要求。企业单位与研究机构都需要对计算机信息技术予以重视，明确技术种类及应用价值，在智能建筑、办公自动化、环境保护等领域中落地应用相关技术，持续推动计算机信息技术的安全化、微型化、人机交互化发展。