2019-2020-1学期20192423《网络空间安全专业导论》第七周学习总结
一、内容总结
第十二章：
（一）信息管理：
- 信息系统：帮助我们组织和分析数据的软件。
- 三种最流行的一般应用信息系统：电子表格、数据库管理、电子商务。
（二）电子制表软件：
1.电子数据表公式
- 电子指标软件：允许用户用单元格组织和分析数据的程序。大多数电子制表软件允许用户控制单元格中的数据外观和格式。用户可以设置数据的字体、样式、颜色和对齐方式。对于实数值，可以设置显示多少位小数，用户还能够设置是否显示网格线、背景颜色或单元格的图案。
- 单元格：电子数据表中用于存放数据或公式的元素。
- 公式：单元格中存放的公式都是以等号（=）开头如=SUM（加和）等等。电子数据表是动态的。每当电子数据表有变化，其中的公式立即做出响应。公式可利用标准符号运算，也可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。
- 范围：用端点指定的一组连续单元格。
常见的电子数据表函数：
SUM：求和
COUNT：非空单元的个数
MAX：指定一组值中的最大值
SIN：指定角度的正弦值
PI：Π的值
STDEV：指定的采样值的标准差
TODAY：今天的日期
LEET：指定文本的最左边字符
IF：如果test是true，则返回true-val，否则返回false-val
ISBLANK：如果指定的值引用的是一个单元格，则返回true
2.循环引用：在计算结果时要错误地彼此依赖的一组公式。
3.电子数据表分析
- 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数据有什么影响。
（三）数据库管理系统
- 数据库：结构化的数据集合。
- 数据库管理系统：由物理数据库、数据库引擎和数据库模式构成的软件和数据的组合。
- 查询：从数据库检索数据的请求。
- 模式：数据库中的数据的逻辑结构的规约。
1.关系模型
- 关系模型：用表组织数据和数据之间的关系的数据库模型。
- 表：数据库记录的集合。
- **记录（或对象、实体）：构成一个数据库实体的相关的域的集合。
- 域（或属性）：数据库记录中的一个值。
- 键：在表的所有记录中唯一标识一个数据库记录的一个或多个域。
表的结构反映了它所表示的模式。模式是表中的记录的属性的表达式。
2结构化查询语言
- 结构化查询语言（SQL）：用于管理和查询数据的综合性关系数据库语言，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，还具有查询数据库以获取特定数据的功能。
SQL：
- 查询：select语句是查询的主要工具。基本的select语句包括一个select从句、一个from从句和一个where从句。
select从句决定了返回哪些属性。
from从句决定了使用哪个表进行查询。
where从句限制了返回的数据。
- 修改数据库的内容：用SQL中文档insert、update、delete语句可以改变表中的数据。
insert语句可以给表添加一条新纪录，每个insert语句都指定了新纪录的属性。
update语句可以改变表中的一条或多条记录的值。
delete语句可以删除表中与指定的条件匹配的所有记录。
SQL基本操作：
- select操作，用于识别表中的记录。
- project操作，用于生成表中列的子集。
- 笛卡尔乘积操作，用于连接两个表的行。
3.数据库设计
- **实体关系（ER）建模：设计关系数据库的常用方法。
- ER图：ER模型的图形化表示。
- 基数约束：在ER图中，一次可以存在于实体间的关系数量。
一般的基数关系：
- 一对一
- 一对多
- 多对多
（四）电子商务
- 电子商务：使用万维网买卖物品及服务的过程。
第十三章：
（一）思维机
- 人工智能：研究对人类思想建设和应用人类智能的计算机系统的学科。
计算机与人工智能区别：人工智能是计算机的一种延伸，它扩展了计算机应用系统和技术科学。而计算机相对较程序化。
1.图灵测试
- 图灵测试：一种行为方法，用于判断一个计算机是否是智能的。测试中要求一个人和一台拥有智能的机器设备在互不相知的情况下，进行随机的提问交流，如果超过3成的测试者没有发现对方是机器设备，那就代表这台设备拥有“人类智能”，而目前还没有任何人工智能通过测试。
- 弱等价性：两个系统基于其结果的等价性。
- 强等价性：两个系统基于其结果和实现这种结果的处理方法的等价性。
- Loebner奖：正式的图灵测试，每年举行一次。
- 聊天机器人：用于执行人机对话的程序。
（二）知识表示
- 知识表示：用于表示知识以便计算机系统能够用来解决智能问题的技术。
1.语义网：表示对象之间关系的知识表示法。
重点在于对象之间的关系。表示语义网的是有向图。图中节点表示对象，节点之间的箭头表示关系，箭头上的标签说明了关系的类型。
语义网是表示大量信息的强有力而通用的方式，难点在于建立正确的关系模型并用精确完整的数据填充整个网络。
2.检索树：表示对抗性情况（如博弈）中的所有选择的结构。
在检索树中，一条路径表示玩家做出的一系列决定。每一层的决定说明了留给下一个玩家的选项。树中的每个节点表示一步移动，这个移动是以游戏中迄今为止已经发生的所有移动为基础的。
- 深度优先法：优先沿着树的路径向下检索，而不是优先横向检索每层的检索法。
- 广度优先法：优先横向检索树的每层，而不是优先向下检索特定路径的检索法。
(三）专家系统
- 基于知识的系统：使用特定信息集合的软件。
- 专家系统：基于人类专家的知识的软件系统。
- 基于规则的系统:基于一套if-then规则的软件系统。
- 推理机：处理规则以得出结论的软件
在执行过程中，推理机将选择一条规则，确定它是否可行。只需要向用户提问也许就能确定规则的可行性。如果这条规则是可行的，那么它可能会影响到其他规则的可行性。。推理机将继续应用规则，直到没有可行的规则为止。
专家系统优点：
- 它是面向目标的：它的重点不是抽象信息或理论信息，而是如何解决待定的问题。；
- 它非常有效
- **即使你不知道某些问题的答案，一个真正的专家系统也会通过精心构造的规则集合提供有用的指示。
（四）神经网络
- 人工神经网络：尝试模拟人体神经网络的计算机知识表示法。
1.生物神经网络
生物神经网络一般指生物的大脑神经元、细胞、触点等组成的网络，用于产生生物意识，帮助生物进行思考和行动。
每个神经元可以看做一个小的处理单元，这些处理单元按照某种方式相互连接起来，构成了大脑内部的生物神经元网络，这些神经元之间连接的强弱，按照外部的激励信号作自适应变化，而每个神经元又随着接收到的多个激励信号的综合大小，呈现兴奋或抑制状态。
2.人工神经网络
- 有效权：人工神经元中输入值和相应的权的乘积之和。每个输入值有一个数字权。
每个元素都有一个数字阙值，元素的有效权将与这个阙值进行比较。如果有效权大于阙值，这个元素将生成1。如果有效权小于等于阙值，该元素将生成0。
输入值只能是0或1，但权却可以是任何值。
- 训练：调整神经网络中的权和阙值以实现想要的结果的过程。
（五）自然语言处理
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语音识别：用计算机来识别人类所讲的话。
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自然语言理解：用计算机对人类传达的。
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语音合成：用计算机制造出人类的语音。
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自然语言：人们用于交流的语言，如英语。
1.语音合成
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音素：任何指定的语言中的基本声音单元的集合。
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第一种方法：计算机把所有音素组合在一起形成独立的单词。声音本身是通过电子方式生成的，模拟了人类声带的发声方式。
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第二种方法：对人声进行数字录音。每个单词或短语都要单独录制，由于同一单词可能发音不同，所以有些单词要录制多次。
2.语音识别
- 声波纹：表示人声随着时间推移的频率变化的图。
当以“训练”语音识别来识别特定的人声和单词集合后，语音识别取得了更大的进展。语音可以被录制为声波纹，绘制了讲特定单词时声音频率的变化。
使用通用声波纹可以避免耗时的训练过程。
3.自然语言解释
同样的语法结构会有多种有效解释。
产生原因：
- 词法二义性：由于单词具有多种含义而造成的二义性。
- 句法二义性：由于句子的构造方式有多种而造成的二义性。
- 指代二义性：由于代词可以指代多个对象而造成的二义性。
（六）机器人学
机器人学时研究机器人的科学，可以把机器人分为两大类：固定机器人、可移动机器人。
固定机器人的世界有限，它的任务就内置在硬件上。因此，固定机器人几乎都应用于工业工程的领域。
可移动机器人可以到处移动，必须与周围环境进行交互。为可移动机器人的世界建模需要使用人工智能的技术。
1.感知-规划-执行范型
可移动机器人学研究的是能相对于环境移动并具有一定自治能力的机器人。为可移动机器人的世界建模的原始方法利用了规划。
规划系统是一种大型的软件系统，它能够根据给定的目标、起点和结局生成有限的动作集合，如果执行这套动作，将实现预期的结果。
SPA范型：
感知→世界建模→规划→控制→执行→
2. 包孕体系结构
Isaac Asimov定义的机器人学的三条定律：
1.机器人不可以伤害人类或对人类受伤害置之不理；
2.机器人必须服从人类的指令，除非与第一条冲突
3.在不违反第一和第二条的条件下，机器人必须保护自己的存在。
3.物理部件
机器人是由传感器、执行器和计算部件（一个微处理器）构成的。
传感器负责收集周围的数据
执行器负责移动机器人
计算部件负责给执行器发送指令
机器人移动所需的三种最常用的系统是轮子、履带和机械腿。
第十四章：
（一）什么是模拟
- 模拟：设计复杂系统的模型并为 观察结果而对该模型进行实验。
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。
2.模型: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。
3.构造模型
两种不同的模拟类型：
- 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。因此，为系统建模而选择的特征或特性行为必须是能够用数学表达的。
- 离散事件模拟
离散事件模拟由实体、属性和事件构成。实体表示真实系统中必须明确定义的对象。系统的特征或特性是对象。可以应用面向对象的设计来解决建模问题。模型中的实体即对象类。实体的属性即类的属性。
（二）特殊模型
1.排队系统
排队系统是一种离散事件模型，它使用随机数表示事件的到达和持续。排队系统由服务器和等待服务的对象队列构成。
要构造一个排队模型，必须要知道四点：
1.事件的数量以及他们如何影响系统，以确定实体相互作用的规则。
2.服务器的数量。
3.到达时间的分布情况，以确定是否把一个实体加入系统。
4.预计的服务时间，以确定事件的持续时间。
2.气象模型
气象模型是一种连续模拟————预测天气。
天气模型的输出既可以是文本格式，也可以是图形格式。
飓风跟随：由于飓风跟随的模型是应用于移动目标的，所以它们叫做浮动模型。模型预报的飓风的地理位置是变化的。
专用模型：气象模型可以被改编为专用模型。高级气象建模系统可以用于为军事或航空业的复杂系统提供指导。
3.计算生物学：
- 计算生物学：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。
- 生物信息学：一种将信息技术应用到分子生物学的学科，涉及到对生物信息在计算机和网络中的查询、存储、操作、分析以及可视化。
- 计算生物建模：对生物学系统进行计算建模。
- 计算基因组：对基因组序列进行解密。
- 分子建模：对分子进行的建模。
- 蛋白质结构预测：尝试进行三维的蛋白质序列建模。
4.其他模型
就某种意义上，每个计算机都是一种模拟。当程序执行时，就模拟了这个模型。
（三）计算机图形学
计算机图形学的应用：现代操作系统中的图形用户界面、字处理软件、桌面出版软件、公司也利用计算机图形学来设计和制造产品，工程师使用计算机来辅助设计系统等等。
1.光的工作原理
现实世界的光线会投射到物体，然后反射回来。除了光线量，物体的外观还受物体成分的影响。
阴影也是现实世界的一个重要组成元素，它给我们提供了物体和光源位置的视觉线索。此外，它还能给我们提供两个物体相对位置的线索。
要生成真实图像，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。
2.物体形状
物体形状也会影响物体外观。计算机图形学只处理物体的表面。图形软件利用纹理映射技术模拟粗糙的表面。
3.光模拟
- 照明模型：光在物体上的一点的交互的模拟。
- 明暗处理：利用照明模型来确定整个物体的外观的处理。
照明模型不能处理透明物体或者具有镜子那样表面的物体。
- 光线跟踪：通过跟踪与光学表面发生交互作用的光线从而得到光线经过路径的模型。
4.复杂对象的建模
5.让物体动起来
电影每秒钟需要24幅图像，视频每秒钟需要30幅图像。
（四）游戏
- 计算机游戏：计算机模拟的虚拟世界。
虚拟世界通常也可以被当作时一个数码的或者模拟的世界，是一个充满交互的由计算机生成的环境。虚拟世界i通常被用来代替真实的世界，同时可以加上一些现实世界并不适用的充满想象力的设定。
1.游戏的历史
有一种分类游戏的方法时通过它们使用的游戏平台进行分类。
另一种分类方法是通过游戏玩法对游戏进行分类。
- 游戏玩法：玩家在游戏过程中交互与体验的过程。
2.创建虚拟世界
- 游戏引擎：创造计算机游戏的软件系统。
游戏引擎具有以下功能的工具：
- 渲染图形的引擎。
- 提供碰撞检测和动态仿真从而解决被模仿物体的力学特征问题的物理引擎。
- 声音生成单元
- 独立于游戏驱动代码的脚本语言
- 人工智能算法
- 动画
- 场景图，一种利用图形场景来表示空间场景的通用数据结构。
3.游戏设计与开发
游戏的开发需要涉及力学、艺术、程序设计、音频、视频和脚本等许多方面。
4.游戏编程
各种应用编程接口（API）和库可以帮助开发者完成游戏开发中的关键编程任务。
二、心得体会
通过对第十二章的学习，我了解了有关信息系统的相关知识，学习了一些电子制表软件的基本操作，如excel中的求和，平均等计算操作。紧接着第十三章向我展示了计算机的未来：计算机越来越智能化。知道了AI技术对应用程序发展的影响。而第十四章则是让我知道了模型背后的理论知识以及计算机图形学、计算生物学和游戏这三种应用。
三.问题解决
1.阙值是什么？
2.SPA方法的缺陷具体是什么意思？
解决过程：网络查找或小组讨论，留下疑惑的地方等待老师讲解