数据结构 - 机器学习

前面提到，图灵机模型奠定了现代计算机的理论基础，而冯·诺依曼架构主导了60多年来计算机的发展。在这60年中，宏观层面的IT架构发生了几次大的变化。如果从一个构成IT系统的最底层的视角来看，这些大的变化可以归结为，在新的场景中为突破底层冯·诺依曼瓶颈而进行的上层架构调整。这个怎么理解呢？从单个计算机来看，冯·诺依曼架构在效率上的局限性是很明显的，主要表现在指令串行执行、程序和数据共享总线、计算和数据分离方面。而在IT层面碰到的问题，包括性能和扩展性问题，需要通过把底层的冯·诺依曼架构的电脑采用特定的协议按一定架构进行组合，以达到在整体上满足业务的功能和非功能方面的需求。如果我们回顾IT架构的发展历程，我们可以将其大致分为传统集中式的大中型机时代、以PC为主的客户端/服务端（Cl

在集中式的大中型机时代强调的是单机的能力、垂直扩展的能力。为了更好地提升资源利用率，各个层面的虚拟化技术，包括CPU分时系统、内存虚拟化、计算虚拟化等创新都在大型机时代出现。在20世纪60年代，美国电脑科学家，也是首先提出人工智能（ArtificialIntelligence）概念的约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）就提出了公用计算（UtilityComputing）的概念，预言将来计算也可以像水和电那样作为公用服务提供。这个就是我们今天耳熟能详的云计算理念。大型机的集中化管理以及从大型机产生的虚拟化技术，孕育了云计算的最早概念。但随着信息化的普及，大型机无论从成本、开放性和扩展性方面都不能满足日益多元化、普及化的信息处理的需求。

20世纪70年代，随着UNIX操作系统和C语言的出现，开放、互联的理念开始萌芽，给IT架构的发展带来一线曙光。另外从大中型机和终端之间通信，到大中型机之间的通信的需求催生了网络技术的发展。在这个过程中，以太网技术、TCP/IP技术相继诞生。特别是在1981年，国际标准化组织（ISO）提出了开放体系互联架构的基本参考模型（OSI/RM），这个就是著名的OSI开放网络七层架构，奠定了在不同系统的不同应用相互进行透明通信的基础。

到了20世纪80年代，个人对计算的需求催生了PC机时代的到来。随着PC的普及，局部联网的需求也越来越大。局域网的发展催生了客户端/服务端（Client/Server，CS）分布式架构。客户端/服务端架构实际上是把一部分原先在集中式主机中的工作负载分配到客户端上运行，减轻了主机的负担，提升了整个系统的并行处理能力。这个相当于在不改变每个电脑的冯·诺依曼架构的前提下，用在多个冯·诺依曼架构的小型电脑上并行运算，来取代一个在集中式的大型机里的串行计算。分布式架构的一个重要特点是把计算、存储分布在网络中的多个节点上，通过软件来控制任务的分发和执行调度，这样任务能同时在多个节点上并行执行，同时给上层的应用提供一个访问远程节点如同访问本地系统一样的接口环境。早期的远程程序调用（RPC）、

到了20世纪90年代，互联网开始普及。互联网突破了局域网的限制，使得计算可以跨越时空的限制。CS架构逐渐向BS架构（Browser-Server，浏览器-服务端）转型。BS架构将客户端统一到浏览器，使得应用在任何平台环境下都可以运行。这一时期，IT架构最关注的是开放性和可移植性，因为IT系统的资源非常宝贵，希望应用开发一次，可在所有IT系统上运行。在这个理念下，催生了Java这个高移植性的高级编程语言。进入21世纪，随着应用越来越多，IT架构开始强调组件的专业化和分工协作。一个著名的架构原则叫“SeparationofConcerns”（SOC），意思是对不同的问题要用不同的组件分开处理。这期间一个名叫“Model-View-Controller”（MVC）的三级

1.谷歌的架构变革从2003年到2004年，谷歌（Google）陆续发表了关于GFS、MapReduce和BigTable的3篇论文，基本上公开了谷歌内部用于处理搜索海量数据的平台架构。GFS是大规模的分布式文件系统，MapReduce是一个并行处理框架下的编程模式，BigTable是建立在GFS基础上一个按键值方式组织的非关系型数据库。由于当时的技术、产品和平台无法满足谷歌快速增长的业务发展，谷歌根据搜索业务的特点，大胆创新，打破了传统分布式文件系统的条条框框，开发了一个支持大规模扩展性的容错分布式文件系统，并在其基础上构建了并行计算平台和分布式数据库，使得谷歌的搜索平台能处理前所未有并不断爆炸性增长的海量数据。特别是MapReduce的并行处理编程框架，通过软件对数据进行

互联网+时代实际上云计算和大数据时代的一个延伸，是云计算和大数据技术和行业深度融合的一个阶段，其实质是企业数字化转型。1.互联网+——企业数字化转型IDC认为，IT行业正在进入以云计算、移动互联、大数据和社交媒体为代表的第三平台时期。IBM也提出向CAMSS（Cloud，Analytics，Mobile，Social，Security）领域全面转型。在国内，“互联网+”成了2015年一个最凝聚共识的词。上至国家领导人，下到老百姓，都在热议“互联网+”。“互联网+”的一个重要特点是实现传统企业的数字化转型，而云计算是承载企业数字化的架构和平台基础。对于“互联网+”的内涵和外延有很多争论。比较趋同的看法是：“互联网+”是互联网时代从消费互联网向产业互联网过渡的一个重要阶段，其主要

互联网+时代是互联网技术和行业业务的深度融合，但互联网在信任的建立、维护以及安全上存在致命的先天缺陷。未来互联网+必须与区块链+相结合，才能弥补这个缺陷。区块链架构的独特之处在于：·去中心化·公正性和透明性·防伪、防篡改·准匿名性·全网共识机制·交易可追溯·状态全网记录·安全性·合约自动执行·低成本及高效率根据这些特点，区块链可以和很多行业结合，从当前的互联网+向区块链+发展，使得业务交易更安全，交易成本更低，交易效率更高。1.区块链+金融区块链在金融行业无疑会得到广泛的应用。在支付、结算、清算领域，区块链可以成为“杀手级”的应用。例如在多方参与的跨地域、跨网络支付场景中，Ripple支付就是一个很好的案例；在多方参与的结算、清算场景，R3联盟也在利用区块链技术构建银行间的联盟链。同时在

中国古代六经之首的《易经》强调“象、数、理、占”。“象”可以简单理解为现象；“数”就是涉及现象中有关计算的数据属性；而“理”就是隐含在现象和数据中的规律、道理；“占”实际上就是计算，特别是带有预测性质的计算。古希腊毕达哥拉斯学派认为，数是万物的本原，事物的性质是由某种数量关系决定的，万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序。毕达哥拉斯学派的观点对后来的柏拉图、甚至文艺复兴时期的思想都有极其重要的影响。由此看出，一部计算的发展史，贯穿了人类的文明发展史。到今天，人类文明的发展到了一个前所未有的新阶段。一方面，数据量正以指数型增长速度膨胀，现有的以冯·诺依曼架构体系为基础的IT架构似乎已经接近其能力的极限。长远来说，地球上数据的存储介质也存在极限。因此，人类走出地球，奔向宇宙的驱动

区块链技术丛书区块链原理、设计与应用杨保华　陈昌　编著ISBN：978-7-111-57782-9本书纸版由机械工业出版社于2017年出版，电子版由华章分社（北京华章图文信息有限公司，北京奥维博世图书发行有限公司）全球范围内制作与发行。版权所有，侵权必究客服热线：+86-10-68995265客服信箱：service@bbbvip.com官方网址：www.hzmedia.com.cn新浪微博@华章数媒微信公众号华章电子书（微信号：hzebook）目录序言前言理论篇第1章　区块链思想的诞生1.1　从实体货币到数字货币1.2　站在巨人的肩膀上1.3　了不起的社会学实验1.4　潜在的商业价值1.5　本章小结第2章　核心技术概览2.1　定义与原理2.2　技术的演化与分类2.3　关键问题和挑战2