第六部分 应用层
第十二章 信息系统
12.1 信息管理
数据被定义为原始事实，信息表示组织起来帮助我们回答问题以及解决问题的数据。
信息系统（information system）：帮助我们组织和分析数据的软件。
目前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。
12.2 电子制表软件
电子制表软件（spreadsheet）：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。
大多数电子制表软件允许用户控制单元格中的数据的外观和格式。电子数据表的好处在于易于修改和易于扩展。我们能够创建并储存单元格中的公式。
12.2.1 电子数据表格公式
电子数据表函数（spreadsheet function）：电子制表软件提供的可用于公式的计算函数。
电子数据表中的公式可以利用标准符号（+、-、*和/）的基本数学运算，还可以利用软件内置的电子数据表函数。
范围（range）：用端点指定的一组连续单元格。
任何影响公式中所含单元格数据的操作，都会影响公式的值。电子数据表应该将所有这种关系考虑在内。除非特别合适，否则尽量避免在公式中使用常量。这会导致公示的能动性变差。
12.2.2 循环引用
循环引用（circular reference）：在计算结果时要错误地彼此依赖的一组数据。
12.2.3 电子数据表分析
电子数据表有用源于其具有多功能性。电子数据表的运算在商业领域的大量特定情况中是不可或缺的。电子数据表的动态特性也使得它极其有用。
模拟假设分析（what-if analysis）：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。
电子表格可视化：现代电子表格应用程序通常可以提供在电子表格中以多种形式的图片来展示数据的功能，例如条形图或饼图。
12.3 数据库管理系统
几乎所有复杂的数据管理情况都要依靠下层的数据库和允许用户（人或程序）与之交互的支持结构。
数据库（database）：结构化的数据集合。
数据库管理系统（database management system）：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（query）：从数据库检索数据的请求。
模式（schema）：数据库中数据的逻辑结构的规约。
13.3.1 关系模型
关系模型（relational model）：用表组织数据和数据之间的关系的数据库模型。
表（table）：数据库记录的集合。
记录（或对象、实体）（record（or object，entity））：构成一个数据库实体的相关的字段的集合）。
字段（或属性）（field（or attribute））：数据库记录中的一个值。
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。
键（key）：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字段。
12.3.2 关系
12.3.3 结构化查询语言
结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）：用于管理和查询数据的综合性关系数据库语言。
1.查询
select,from,where
2.修改数据库的内容
insert,update,delete
13.3.4 数据库设计
实体关系（ER）建模（Entity-Relationship（ER） modeling）：设计关系数据库的常用方法。
ER图（ER diagram）：ER模型的图形化表示。
ER图用特定形状来区分数据库不同部分。矩形记录的类型（可以看作数据库对象的类），椭圆表示记录的字段（或属性），菱形表示关系。如下图：
技术约束（cardinality constraint）：在ER图中，一次可以存放于实体间的关系数量。
一般的基数关系有三种：一对一，一对多，多对多。
12.4 电子商务
电子商务（electronic commerce）：使用万维网买卖物品及服务的过程。
12.5 大数据
大数据（big data）：不能够用传统管理办法处理的大数据集。
使用大数据分析出的结果非常重要，但还需要我们克服存储、管理和分析比人类曾经管理过的更多的数据的挑战。
第十三章 人工智能
13.1 思维机
人工智能（Artificial Intelligence，AI）：研究对人类思维建模和应用人类智能的计算机系统的学科。
13.1.1 图灵测试
图灵测试（Turing text）：一种行为方法，用于判断一个计算机系统是否是智能的。
弱等价性（weak equivalence）：两个系统基于其结果的等价性。
强等价性（strong equivalence）：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。
13.1.2 AI问题的各个方面
本章余下部分将讨论
13.2 知识表示
13.2.1 语义网
语义网（semantic network）：表示对象之间关系的知识表示法。
13.2.2 检索树
检索树（search tree）：表示对抗性情况（如博弈）中所有选择的结构。
深度优先法（depth-first approach）：优先沿着树的的路径向下检索，而不是优先横着检索每层的检索法。
广度检索法（breadth-first approach）：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。
13.3 专家系统
基于知识的系统（knowledge-based system）：使用特定信息集合的软件。
专家系统（expert system）：基于人类专家的知识的软件系统。
基于规则的系统（rule-based system）：基于一套if-then规则的软件系统。
推理机（inference engine）：处理规则以得出结论的软件。
LISP是AI使用的语言。
专家系统不会对任何它可以查到的信息提问。它是面向目标的：它的重点不是抽象信息或理论信息，而是如何解决特定的问题。其次有效：它将记录之前的反应，不会问无关的问题。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。
13.4 神经网络
人工神经网络（artificial neural network）：尝试模拟人体神经网络的计算机知识表示法。
13.4.1 生物神经网络
13.4.2 人工神经网络
有效权（effective weight）：人工神经元中输入值和相应的权的乘积之和。
每一个元素都有一个数字阈值，元素的有效权将与这个阈值进行比较。如果有效值大于阈值，这个元素将生成1。如果有效权小于等于阈值，该元素将生成0.
训练（training）：调整神经网络中的权和阈值以实现想要的结果的过程。
13.5 自然语言处理
人机语音交互过程中的三种基本处理类型：
语音识别（voice recognition）：用计算机来识别人类所讲的话。
自然语言理解（natural language comprehension）：用计算机对人类传达的信息做出合理的解释。
语音合成（voice synthesis）：用计算机制造出人类的语音。
自然语言固有的语法不规则性和二义性使得处理它们具有很大的挑战性。
自然语音（natural language）：人们用于交流的语言。
13.5.1 语音合成
两种方法：动态语音生成和录制语音。
音素（phoneme）：任何指定的语言中的基本声音单元的集合。
13.5.2 语音识别
声波纹（voiceprint）：表示人声随着时间推移的频率变化的图。
13.5.3 自然语言处理
词法二义性（lexical ambiguity）：由于单词具有多种含义而造成的二义性。
句法二义性（syntactic ambiguity）：由于句子的构造方式有多种而造成的二义性。
指代二义性（referential ambiguity）：由于代词可以指代多个对象而造成的二义性。
13.6 机器人学
13.6.1 感知-规划-执行范型
机器人可分为固定机器人和可移动机器人。
13.6.2 包孕体系结构
第十四章 模拟、图形学、游戏和其他应用
14.1 什么是模拟
模拟（simulation）：设计复杂系统的模型并为观察结果而对该模型进行试验。
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（model）：真实系统的抽象，是系统中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
1.连续模拟
连续模拟将时间看作是连续的，用一组反应特征集合中的关系的微分方程表示时间的变化。如:气象模型。
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
14.2.1 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。
使用先进先出的FIFO结构
14.2.2 气象模型
1.天气预报
可以是文本格式，也可以是图形格式。
2.飓风跟踪
3.专用模型
14.2.3 计算生物学
计算生物学（computational biology）：一个通过计算机、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。
包括生物信息学、计算生物建模、计算基因组、分子建模和蛋白质结构预测。
14.2.4 其他模型
还有的模型采用回归分析作为预测的基础。
12.2.5 必要的计算能力
14.3 计算机图像学
图像是由红绿蓝值定义的一组像素值。
最常见的应用是现代操作系统中的图形用户界面（GUI)。
14.3.1 光的工作原理
根据光线的波长，视锥可以分为长、中和短三种。
反射的光线量由可用的光线量决定。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，它提供给我们光源位置的视觉线索。
14.3.2 物体形状
计算机图形学只能处理物体的表面。
14.3.3 光模拟
对光在物体上的一点的交互模拟叫作照明模型，有明暗处理模型。又有光线跟踪、颜色扩散、辐射度等。
创建图形的过程叫作绘制。
14.3.4 复杂模型的建模
可以用不规则的碎片模型或腐蚀模型对地形建模。不规则碎片模型采用中点细分技术。植物生长建模采用了语法和可能性方法。
14.3.5 让物体动起来
14.4 游戏
计算机游戏（computer gaming）：计算机模拟的虚拟世界。
虚拟世界通常也可以被当作是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世界。
14.4.1 游戏的历史
游戏玩法（gameplay）：玩家在游戏过程中交互与体验的类型。
14.4.2 创建虚拟世界
游戏引擎（game engine）：创造计算机游戏的软件系统。
14.4.3 游戏设计与开发
开发者需要提前决定到底开发2D还是3D游戏，甚至要决定在其中使用哪种人工智能技术。
14.4.4 游戏编程
Java是在Android游戏编写中常用的语言，苹果开发者经常使用Objective C开发手机游戏。