2020—2021—1学期20202405《网络空间安全导论》第七周学习总结
学习内容：《计算机科学概论》第12、13、14章
这三章 是本书的第六部分——应用层。应用层的重点是用计算机解决真实世界的问题。下面我梳理一下我所学到的知识：
第12章 信息系统
12.1信息管理
信息系统一般被定义为帮助我们组织和分析数据的软件。为了让数据有用，它们可能被分类、聚类或者转化为不同的形式，这都是信息系统的任务。任何应用程序都是管理数据的。三种最流行的一般应用信息系统是电子表格、数据库管理系统和电子商务。基于可扩展的公式的电子表格是一个进行基本数据分析的方便的工具，这些工具定义了数据之间的关系。数据库管理系统是面向管理大量常常被搜索的数据，并将其组织成相应的分段。我们需要知道电子表格和数据库管理系统的实用性和通用性。
12.2电子制表软件
电子制表软件：允许用户用单元格组织和分析数据的程序。
单元格：电子数据表中用于存放数据或公式的元素。
因为我们平时都用过Excel，书上也给了翔实的例子，这里不再多写。
12.2.1电子数据表公式
电子数据表的好处在于易于修改和易于扩展。公式都是以等号（=）开头的，由此可以判断哪一个单元格存放的是要计算的公式。
电子数据表是动态的。
电子数据表中的公式可以利用标准符号的基本数学运算，也可以利用软件内置的电子数据表函数。
电子数据表函数：电子制表软件提供的可用于公式的计算函数。
如果不是特别适合，要避免在公式中使用常量。
12.2.2循环引用
电子数据表的公式中可以有循环引用，即这种引用是不可能求解的，因为一个公式的结果最终是基于另一个公式的。
循环引用：在计算结果是要错误地彼此依赖的一组公式。
12.2.3电子数据表分析
电子数据表有多功能性，电子数据表分析可以应用于多个领域。电子数据表的动态特性还提供了进行模拟假设分析的强大功能
模拟假设分析：修改电子数据表中表示假设的值，以观察假设的变化对相关的数据有什么影响。
附：电子表格可视化
可以用图表来使数据清晰明了。
12.3数据库管理系统
数据库可以简单定义为结构化的数据集合，数据库管理系统是一组软件和数据的组合，由物理数据库（存放数据的文件的集合）、数据库引擎（支持对数据库内容的访问和修改的软件）、数据库模式（存储在数据库中的数据的逻辑结构的规约）三部分构成。
数据库引擎与专用的数据库语言交互，这种语言允许用户指定数据的结构、添加修改和删除数据，查询数据库以获取指定的数据结构。
数据库模式提供了数据库中的数据的逻辑视图，独立于数据的物理存储方式。逻辑模式展示了数据项之间的关系。
12.3.1关系模型
多年以来，关系模型都在流行的数据库管理模型中占统治地位。在关系DBMS中，用表组织数据项和它们之间的关系。表是记录的集合。记录是相关字段的集合。数据库表的每个字段都包含一个数据值。表中的每个记录都包含相同的字段。
数据库表中的记录又叫数据库对象或实体。记录中的字段有时又叫做数据库对象的属性。通常，表中会有一个或多个字段被标识为键字段。
12.3.2关系
12.3.3结构化查询语言
结构化查询语言（SQL）是一种用于管理关系数据库的综合型数据库语言，它包括指定数据库模式的语句和添加、修改及删除数据库内容的语句。
SQL功能：
12.3.3.1查询
12.3.3.2修改数据库的内容
12.3.4数据库设计
一种常用的设计关系数据库的方法叫作实体关系（ER）建模。ER建模的主要工具是ER图，ER图用图形化的形式捕捉重要的记录类型、属性和关系。
基数约束：在ER图中，一次可以存在于实体间的关系数量。
一对一 一对多 多对多
12.4电子商务
计算机应用的越来越广的领域是电子商务领域。（可以理解为网购）
12.5大数据
大数据指的是数据集在非常巨大和复杂的情况下，至今讨论过的信息系统无法处理他们。大数据有很多好处，但是也有敏感的个人信息，所以要正确利用。
第13章 人工智能
人工智能可以说是这两年大火的“热词”。
13.1思维机
计算机虽然擅长计算，但是根本不擅长智能的任务。人工智能就是研究对人类思想建模和应用人工智能的计算机系统的学科。
13.1.1图灵测试
图灵测试：一种行为方法，用于判断一个计算机系统是否是智能的。
通过图灵测试的计算机具有弱等价性，即两个系统（人和计算机）在结果（输出）上是等价的，但实现这种结果的方式不同。
强等价性说明两个系统使用的是相同的内部过程来生成结果。
13.1.2 AI问题的各个方面
知识表示、专家系统、神经网络、自然语言处理、机器人学。
13.2知识表示
研究过特定的问题领域后，新的知识表示方法就会出现。这一节将分析两种——语义网和检索树。
13.2.1语义网
语义网借用了许多概念，包括继承和实例化。继承关系说明一个对象是另一个对象更具体的版本。实例化是一个真正的对象和这种对象的说明之间的关系。
语义网是表示大量信息的强有力而通用的方式。
13.2.2检索树
检索树是表示游戏中所有可能的移动的结构。
在这其中广度优先发趋向于生成最好的结果。
13.3专家系统
基于知识的系统是嵌入并使用一套特定信息（有组织的数据）的软件系统，可以从中提取和处理特定的片段。术语专家系统和基于知识的系统一般是通用的，不过专家系统通常嵌入的是一个特定领域的知识，对这个领域专业人员的专门技术进行了建模。当用户面临特定的问题时会咨询专家系统。专家系统的规则集合又叫做它的知识库。推理机是专家系统的一部分，决定了如何执行规则以及从而会得到什么结论。
13.4神经网络
计算机中的人工神经网络就是在尝试模拟人体神经网络的动作。
13.4.1生物神经网络
13.4.2人工神经网络
元素的有效权是人工神经元中输入值和相应的权的乘积之和。
人工神经网络中建立的路径是每个处理元素的函数。每个处理元素的输出将根据输入信号、权和阈值而改变，不过输入信号只是其他元素的输出信号，因此改变单个处理元素的权和阈值就可以影响神经网络的处理。调节神经网络中的权和阈值的过程叫作训练。
13.5自然语言处理
首先了解人机语音交互过程中的三种基本处理类型：
语音识别：用计算机来识别人类讲的话。
自然语言理解：用计算机对人类传达的信息做出合理的解释。
语音合成：用计算机制造出人类的语音。
这些问题的共同点都在于针对的都是自然语言。
13.5.1语音合成
语音合成有两种基本的解决方法——动态语音合成和录制语音。人类的语音可以被划分为特定的声音单元——音素。
13.5.2语音识别
语音可以被录制成声波纹，绘制了讲特定单词时声音频率的变化。
13.5.3自然语言理解
因为自然语言可能会有词法二义性和句法二义性或者指代二义性，所以加大了难度。
13.6机器人学
13.6.1感知-规划-执行范型
感知→世界建模→规划→控制→执行
13.6.2包孕体系结构
新的范型不再一次模拟整个机器人世界，而是赋予它一套简单的行为，每一种行为与它所需的一部分机器人世界关联在一起。
13.6.3物理部件
机器人是由传感器、执行器和计算部件构成的。机器人移动所需的三种最常用系统是轮子、履带和机械腿。
第14章 模拟、图形学、游戏和其他应用
14.1什么是模拟
模拟是研究复杂系统的有力工具，所谓模拟，就是设计复杂系统的模型以及为观察结果而对其进行实验性操作。
14.1.1复杂系统
最适合模拟的系统是动态的、交互式的和复杂的系统。
14.1.2模型
模型是真实系统的抽象，是系统中的对象和管理这些对象相互作用的规则的表示。
14.1.3构造模型
有两种不同的模拟类型，为每种类型选择特征或特征集合的过程不同。这两种类型的区别在于表示时间的方式，一个采用的是连续变量，另一个采用的是离散事件。
14.1.3.1连续模拟
连续模拟把时间看作是连续的，用一组反映特征集合中的关系的微分方程表示时间的变化。（可以数学表达）
14.1.3.2离散事件模拟
离散事件模拟由实体、属性和事件构成。
14.2特殊模型
三种模拟模型：
14.2.1排队系统
FIFO结构。
14.2.1.1请等待
预测平均等待时间，可以改变服务器数量、到达时间分布情况和服务时间，从而分析平均等待时间已确定什么是合理的折中。
14.2.1.2一个示例
14.2.1.3其他类型的队列。
两个FIFO队列，一个用于较短的服务时间，一个用于较长的服务时间。
14.2.2气象模型
高速的并行计算机才能在合理的时间内计算出来他们。
14.2.2.1天气预报
计算机模型输出的是预测的将来的变量值，这些值的含义是由预报员决定的。
14.2.2.2飓风跟踪
浮动模型。
14.2.2.3专用模型
气象模型可以改变成专用模型。
14.2.3计算生物学
计算生物学是一种通过计算机、应用数学以及统计学的知识解决生物学问题的交叉性学科。计算生物学整合了许多其他领域的知识：
生物信息学
计算生物建模
计算基因组
分子建模
蛋白质结构预测
14.2.4其他模型
14.2.5必要的计算能力
14.3计算机图形学
我们大体上可以将计算机图形描述成计算机屏幕上的像素值的设置。计算机图形学在计算机科学的许多领域都扮演者一定的角色。最常见的应用是现代操作系统中的图形用户界面。
14.3.1光的工作原理
要生成真实的图像，计算机必须计算，以模拟光和物体之间的交互、各种纹理的物体的不规则表面以及光线强度随位置在阴影中的变化。
14.3.2物体形状
计算机图形学只处理物体的表面。
14.3.3光模拟
利用照明模型来确定整个物体的外观的处理叫做明暗处理模型或者明暗处理。
创建图像过程叫做绘制。第二种方法叫做光线跟踪。
14.3.4复杂对象的建模
14.3.5让物体动起来
“动画片的原理”
14.4游戏
14.4.1游戏的历史
14.4.2创建虚拟世界
物理引擎
14.4.3游戏设计与开发
14.4.4游戏编程
大致读一下。
总结与反思
这三章我主要是以拓展知识、开拓视野的目的进行阅读的，逐渐适应了自学的节奏。
思维导图
