信息技術(shù)與人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)主講人：XXXX2025年XX月XX日1.1信息時代的背景與意義1.2人工智能的起源與演進1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色***練習與思考

第1章數(shù)字文明的開端主要內(nèi)容:

-1.1信息時代的背景與意義：什么是信息技術(shù)

、信息技術(shù)發(fā)展里程碑-1.2人工智能的起源與演進：六階段的發(fā)展演進、人工智能的基本概念

、人工智能的核心技術(shù)-1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革：創(chuàng)作工具的數(shù)字化變革、代表性數(shù)字藝術(shù)形式、藝術(shù)傳播方式變革-1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色：技術(shù)作為創(chuàng)作工具的革命性演進、算法驅(qū)動的創(chuàng)作范式轉(zhuǎn)型、

藝術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的智能化重構(gòu)、技術(shù)應(yīng)用的倫理邊界與人文思考

***練習與思考第1章數(shù)字文明的開端1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端信息技術(shù)（InformationTechnology，IT）現(xiàn)代社會的“神經(jīng)系統(tǒng)”通過計算機、網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)對信息進行采集、處理、存儲、傳輸和應(yīng)用的綜合性技術(shù)體系核心使命在于將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有價值的可用信息，進而推動知識生產(chǎn)、資源共享與協(xié)作創(chuàng)新。信息技術(shù)的應(yīng)用邊界已從傳統(tǒng)的本地化操作擴展到全球化的云端協(xié)同1.1.1什么是信息技術(shù)1．信息技術(shù)的核心內(nèi)容信息技術(shù)作為現(xiàn)代社會不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，涵蓋計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息安全技術(shù)四大領(lǐng)域。計算機技術(shù)是信息技術(shù)體系的根基。它包括硬件和軟件兩大部分。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起，計算機系統(tǒng)的智能化水平不斷提升，已能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)復雜數(shù)據(jù)的自動分析和自主學習，極大地拓展了信息處理的能力邊界。通信技術(shù)為信息的高效傳遞提供了保障?，F(xiàn)代通信不僅大幅提升了信息傳輸?shù)乃俣群腿萘?，還顯著增強了傳輸?shù)姆€(wěn)定性，擴大了傳輸?shù)母采w范圍。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則承擔著連接與整合的任務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)的普及極大地改變了人類獲取信息、學習和交流的方式，而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展則進一步拓展了網(wǎng)絡(luò)的邊界，實現(xiàn)了設(shè)備、環(huán)境、系統(tǒng)之間的智能協(xié)作和數(shù)據(jù)共享，推動了智能社會的形成。信息安全技術(shù)通過加密、身份認證、防火墻等多種技術(shù)手段，信息安全技術(shù)能夠有效防范數(shù)據(jù)泄露、網(wǎng)絡(luò)攻擊等風險，維護信息的機密性、完整性和可用性。2．信息技術(shù)的作用與影響計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息安全技術(shù)相互融合、協(xié)同演進，形成了一個高度集成的信息技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)（圖1-1）。圖1-1信息技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)信息技術(shù)作為當代社會發(fā)展的核心驅(qū)動力，其影響已滲透至個人生活、經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的各個層面，形成了全方位、多層次的變革效應(yīng)。3．信息采集在信息技術(shù)中，信息采集是感知世界的起點。通常通過傳感器、輸入設(shè)備或人工錄入實現(xiàn)物理信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化。早期的信息采集依賴人工操作，如紙質(zhì)檔案數(shù)字化需要逐頁掃描錄入；而現(xiàn)代技術(shù)可通過智能手機攝像頭自動識別人臉特征，可通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度。在藝術(shù)創(chuàng)作中，數(shù)位板的壓力感應(yīng)筆能精確捕捉筆觸軌跡，將手繪線條轉(zhuǎn)化為矢量圖層；博物館的CT掃描儀則可對文物表面進行毫米級精度建模，為數(shù)字修復提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)（圖1-2）。圖1-2美國菲爾德博物館借助CT掃描儀和3D成像技術(shù)探索古代人類生活狀況及其生前面貌1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)4．信息處理信息處理的核心在于通過算法對原始數(shù)據(jù)進行加工與分析。傳統(tǒng)處理方式以計算機的中央處理器（CPU）為中心，如使用圖像處理軟件調(diào)整照片的亮度與對比度；現(xiàn)代分布式計算框架（如Hadoop、Spark）則支持海量數(shù)據(jù)的并行處理。在人工智能技術(shù)加持下，信息處理已從簡單計算升級為智能決策：醫(yī)療影像分析系統(tǒng)可自動識別腫瘤特征；短視頻平臺通過機器學習算法為用戶推薦內(nèi)容；藝術(shù)領(lǐng)域的人工智能生成工具（能夠分析數(shù)十萬幅畫作的風格特征，并由此創(chuàng)作出融合多種流派的新作品。圖1-3昇騰310人工智能芯片1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)5．信息存儲最初的存儲介質(zhì)，如紙帶和打孔卡，容量有限，存儲的數(shù)據(jù)也極其基礎(chǔ)。然而，隨著存儲技術(shù)的進步，現(xiàn)代存儲設(shè)備，如固態(tài)硬盤（SSD）和高容量的SD卡，實現(xiàn)在微小體積內(nèi)存儲數(shù)TB數(shù)據(jù)。當前，固態(tài)硬盤通過閃存技術(shù)，實現(xiàn)了比傳統(tǒng)機械硬盤更高的讀寫速度和更強的抗震性，成為廣泛使用的存儲解決方案。云存儲技術(shù)的普及使得數(shù)據(jù)可以高效地跨地域存儲與訪問。圖1-4長江儲存的3DNAND閃存1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)隨著存儲技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，新型非易失性存儲介質(zhì)，如長江儲存的3DNAND閃存（圖1-4）和量子存儲正在突破傳統(tǒng)存儲介質(zhì)的速度和容量限制。6．信息傳輸信息傳輸?shù)暮诵氖峭ㄟ^物理媒介將數(shù)據(jù)從一個地點轉(zhuǎn)移到另一個地點。從最初的電報系統(tǒng)到現(xiàn)代的高速光纖網(wǎng)絡(luò)，信息傳輸?shù)乃俣群托式?jīng)歷了革命性的提升。中國國家級衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)工程SatNet（圖1-5），正在為全球偏遠地區(qū)提供低延遲、全天候的網(wǎng)絡(luò)連接。圖1-5SatNet1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)7．硬件概述硬件是構(gòu)成信息技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。計算機從占地170平方米的ENIAC（圖1-6）發(fā)展到僅信用卡大小的樹莓派，其背后是集成電路制造工藝的持續(xù)突破—臺積電的3納米芯片可在每平方毫米集成近3億個晶體管。量子計算機的出現(xiàn)則預示著下一場硬件革命：谷歌的“懸鈴木”量子處理器能在200秒內(nèi)完成傳統(tǒng)超級計算機需約1萬年解決的計算任務(wù)。硬件的小型化與性能提升正催生全新應(yīng)用場景，如植入式腦機接口可幫助癱瘓的藝術(shù)家通過思維操控數(shù)字畫筆作畫。圖1-6世界上第一臺通用計算機ENIAC1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)8．信息軟件軟件是信息技術(shù)系統(tǒng)中的“靈魂”，決定了硬件的功能邊界。操作系統(tǒng)（如Windows、iOS）作為基礎(chǔ)平臺，協(xié)調(diào)硬件資源與上層應(yīng)用的交互關(guān)系；專業(yè)軟件（如Photoshop、Blender）則通過代碼將藝術(shù)創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為數(shù)字成果；開源工具（如Linux、GIMP）降低了技術(shù)準入門檻，使獨立藝術(shù)家能以低成本獲取專業(yè)工具。人工智能正深度融入軟件開發(fā)—GitHubCopilot能根據(jù)注釋自動生成代碼，AdobeFire?y允許用戶用自然語言描述設(shè)計需求并即時生成效果圖（圖1-7）。圖1-7

AdobeFire?y1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)9．信息網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)通過協(xié)議棧（TCP/IP模型）建立跨設(shè)備通信標準。萬維網(wǎng)（WWW）出現(xiàn)使信息共享從局域網(wǎng)擴展至全球范圍，而區(qū)塊鏈技術(shù)則構(gòu)建起去中心化的可信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。邊緣計算架構(gòu)的部署減少了云端處理延遲，如智能路燈系統(tǒng)可在本地分析人流數(shù)據(jù)并調(diào)整照明方案（圖1-8），這為戶外數(shù)字藝術(shù)裝置的實時交互提供了技術(shù)保障。圖1-8智能路燈系統(tǒng)流程圖1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)10．云計算云計算通過虛擬化技術(shù)將計算資源轉(zhuǎn)化為可計量的服務(wù)，其核心模式包含基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）與軟件即服務(wù)（SaaS）。混合云架構(gòu)在文保領(lǐng)域的應(yīng)用尤為典型—博物館將敏感文物數(shù)據(jù)保存在私有云中，同時利用公有云的人工智能能力對公眾開放虛擬修復體驗功能（圖1-9）。圖1-9常見云架構(gòu)1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)11．信息技術(shù)的發(fā)展趨勢信息技術(shù)的發(fā)展正呈現(xiàn)出4個關(guān)鍵性趨勢。智能化發(fā)展已成為信息技術(shù)演進的核心方向。大模型技術(shù)的興起正推動人工智能向通用人工智能方向發(fā)展。信息傳輸速度的持續(xù)突破構(gòu)成了另一重要趨勢。正在研發(fā)的6G技術(shù)不僅改善普通用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗，更為對實時性要求極高的應(yīng)用場景創(chuàng)造條件。太赫茲通信、空天地一體化網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)的研究，預示著未來信息傳輸將突破現(xiàn)有物理限制?？鐚W科融合正在催生全新的技術(shù)范式。融合不僅拓展了信息技術(shù)的應(yīng)用邊界，更在基礎(chǔ)科學層面產(chǎn)生了新的研究方法論，如計算生物學、量子信息科學等交叉學科。信息安全保障體系正經(jīng)歷著質(zhì)的飛躍。技術(shù)與制度的協(xié)同創(chuàng)新，為數(shù)字經(jīng)濟的健康發(fā)展奠定了安全基礎(chǔ)。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.1什么是信息技術(shù)圖1-10《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》2021年9月1日實施信息技術(shù)的演化史是一部人類突破思維與物理界限的創(chuàng)新史詩。從簡陋的齒輪機械到智能終端的普及，每一階段的技術(shù)突破不僅重塑了工具形態(tài)，更深刻重構(gòu)了人類認知與協(xié)作的模式。在這條時間軸上，機械計算器、通用計算機、互聯(lián)網(wǎng)與智能手機構(gòu)成了4個標志性節(jié)點，它們以遞進式創(chuàng)新推動社會從工業(yè)化邁入數(shù)字化時代，并為藝術(shù)創(chuàng)作范式的轉(zhuǎn)型提供了底層支撐。若以“輸入方式”為觀察切片，從打字機的物理按鍵到語音識別的聲波解析，這場跨越3個世紀的技術(shù)進化史正揭示著人機交互從機械服從走向自然對話的躍遷。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑1．機械計算器：數(shù)字運算的啟蒙1642年，布萊茲·帕斯卡發(fā)明的機械計算器（Pascaline）首次將數(shù)學運算具象化為齒輪的物理旋轉(zhuǎn)（圖1-11）。這臺黃銅裝置通過設(shè)定進位齒輪的嚙合關(guān)系，可完成加減法運算，其設(shè)計靈感源自帕斯卡稅務(wù)官父親煩瑣的稅款計算工作。盡管受限于功能單一與操作復雜，但是它仍標志著人類擺脫心算與紙筆計算的傳統(tǒng)路徑，以機械邏輯實現(xiàn)初步的“自動化”思維。在藝術(shù)領(lǐng)域，這種機械邏輯的啟蒙催生了19世紀自動彈奏鋼琴（Pianola）的誕生，打孔紙卷記錄的樂譜信息通過氣壓傳動激活琴鍵，實現(xiàn)了音樂表演的物理性復現(xiàn)，成為早期機械藝術(shù)裝置的典范。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑圖1-11布萊茲·帕斯卡（左）和機械計算器（右）2．通用計算機：數(shù)字革命的引擎1946年問世的ENIAC（電子數(shù)字積分計算機）開啟了信息技術(shù)的電子化紀元。其“可編程”特性徹底改變了計算設(shè)備的本質(zhì)。通過重寫接線板配置，同一臺機器既可計算彈道軌跡，也能處理氣象預測數(shù)據(jù)。馮·諾依曼提出的存儲程序架構(gòu)（1945年）進一步將指令與數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼，奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)。20世紀50年代，晶體管替代真空管，大幅縮小計算機體積。20世紀70年代，集成電路的普及使計算機從科研機構(gòu)走向商業(yè)領(lǐng)域。1963年，伊凡·薩瑟蘭開發(fā)的Sketchpad系統(tǒng)首次實現(xiàn)圖形界面交互，用戶可通過光筆直接在屏幕上繪制幾何圖形。1984年，Macintosh的問世則將桌面出版技術(shù)帶給大眾（圖1-12），設(shè)計師借助AdobePageMaker實現(xiàn)排版自由化，徹底終結(jié)了活字印刷的統(tǒng)治地位。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑圖1-12蘋果公司1984年推出的Macintosh3．互聯(lián)網(wǎng)：全球腦的突現(xiàn)1969年，TCP/IP協(xié)議、萬維網(wǎng)與瀏覽器三大支柱技術(shù)，逐步編織起覆蓋全球的信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)的核心創(chuàng)新在于分布式架構(gòu)—數(shù)據(jù)不再依賴中心節(jié)點存儲，而是通過路由協(xié)議自主尋徑，這種“去中心化”特質(zhì)在藝術(shù)領(lǐng)域激發(fā)了協(xié)同創(chuàng)作的可能。2007年，紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館（MoMA）推出在線平臺“設(shè)計與彈性”（DesignandtheElasticMind，圖1-13），邀請全球參與者共同構(gòu)建數(shù)字藝術(shù)地圖。2020年，GoogleArts&Culture通過云端畫廊技術(shù)將盧浮宮藏品以8K分辨率投射至百萬家庭屏幕，空間阻隔在比特流中悄然消融。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑圖1-13紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館（MoMA）推出在線平臺“設(shè)計與彈性”4．智能手機：掌中的數(shù)字宇宙2007年，第一代iPhone的問世以電容式多點觸控屏取代了傳統(tǒng)物理鍵盤，配合iOS操作系統(tǒng)，徹底重塑了人機交互的范式。為用戶提供了豐富的感知與交互能力（圖1-14）。應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)（如AppStore和各類安卓應(yīng)用市場）的建立，使得智能手機功能得以持續(xù)擴展，用戶可以根據(jù)自身需求靈活選擇和安裝各類應(yīng)用程序。智能手機的普及推動了信息技術(shù)從“工具”向“數(shù)字器官”的轉(zhuǎn)變。社交媒體、移動支付、短視頻、在線購物等應(yīng)用場景的興起，使得人們的社交、消費、娛樂和學習方式發(fā)生了根本性變革。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑圖1-14第一代iPhone（2007年）4．智能手機：掌中的數(shù)字宇宙在藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域，智能手機極大地降低了創(chuàng)作門檻。高性能攝像頭和豐富的圖像處理應(yīng)用，使得攝影、視頻剪輯、數(shù)字繪畫等藝術(shù)活動變得觸手可及。移動端人工智能濾鏡、增強現(xiàn)實（AR）特效等新技術(shù)的融入，更為藝術(shù)表達提供了豐富的創(chuàng)新手段。智能手機還推動了全民創(chuàng)作時代的到來。移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展也促進了藝術(shù)作品的全球傳播，優(yōu)秀的數(shù)字藝術(shù)作品可以在短時間內(nèi)獲得廣泛關(guān)注和互動，極大地提升了社會影響力。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑5．硅基延展：由技術(shù)突破走向生活創(chuàng)新信息技術(shù)的每一次重大變革，都會將創(chuàng)新的力量深度滲透到日常生活的方方面面。用戶無須復雜的操作，僅憑語音指令即可完成信息查詢、日程管理、設(shè)備控制等多種任務(wù)，數(shù)字技術(shù)的使用門檻大大降低。智能語音助手的普及也極大地拓展了大眾自主創(chuàng)作與表達的空間。無障礙語音輸入功能讓視力障礙者、行動不便者等特殊群體得以輕松表達思想、參與數(shù)字生活。實時語音翻譯和自動語音摘要等技術(shù)，則為多語種用戶和跨文化交流提供了極大便利，幫助更多人消除溝通障礙。對于藝術(shù)創(chuàng)作者而言，新型交互方式也成為數(shù)字藝術(shù)創(chuàng)作的重要工具。越來越多的作家、畫家、音樂人和視頻制作者，借助語音助手將自然語言直接轉(zhuǎn)化為文字、圖像、音頻和視頻內(nèi)容，極大地豐富了創(chuàng)作手段和表現(xiàn)形式。智能語音助手的出現(xiàn)還推動了智慧生活的進一步發(fā)展。通過與家居設(shè)備的深度聯(lián)動，用戶可以用語音指令實現(xiàn)對燈光、空調(diào)、安防等設(shè)備的智能控制，提升居住環(huán)境的舒適度與安全性。1.1信息時代的背景與意義第1章

數(shù)字文明的開端1.1.2信息技術(shù)發(fā)展里程碑人工智能的起源可以追溯到20世紀50年代。1950年，英國數(shù)學家艾倫·圖靈（AlanTuring）發(fā)表論文《計算機器與智能》，提出“圖靈測試”，定義了機器智能的評估標準，這被認為是人工智能概念的首次提出。1956年，達特茅斯會議召開，約翰·麥卡錫（JohnMcCarthy）、馬文·明斯基（MarvinMinsky）等科學家首次提出“人工智能”這一術(shù)語，標志著人工智能作為一門獨立學科的誕生。梳理人工智能發(fā)展重要節(jié)點如表1-1所示。以下另外列舉中國科學院將人工智能發(fā)展歷程劃分的6個具有鮮明特征的階段。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.1六階段的發(fā)展演進表1-1人工智能發(fā)展重要節(jié)點1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.1六階段的發(fā)展演進1．第1階段：起步發(fā)展期（1956年—20世紀60年代初期）這是人工智能從概念萌芽走向初步實踐的奠基階段。1956年夏天，在美國達特茅斯學院舉辦的著名會議上，約翰·麥卡錫等科學家首次提出了“人工智能”這一術(shù)語，預示著人類開始有意識地探索讓機器具備智能的可能性。紐厄爾和西蒙開發(fā)的“邏輯理論家”程序，阿瑟·塞繆爾設(shè)計的跳棋程序具備簡單的自我學習能力；約翰·麥卡錫發(fā)明的LISP語言則為人工智能編程提供了強大的工具支持。這些突破性進展掀起了人工智能研究的第1個高潮，也為后續(xù)的理論創(chuàng)新與技術(shù)應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。2．第2階段：反思發(fā)展期（20世紀60年代—70年代初期）人工智能在機器翻譯、自動定理證明、自然語言理解等領(lǐng)域頻頻受挫，許多項目因技術(shù)瓶頸無法突破而宣告失敗。挫折讓人們不得不重新審視人工智能的技術(shù)基礎(chǔ)與發(fā)展路徑，認識到當前的理論和硬件條件還難以支撐過高的期望。這一階段的經(jīng)驗教訓促使學界對人工智能的技術(shù)路線和發(fā)展目標進行了深刻反思，為后續(xù)的轉(zhuǎn)型和突破積累了寶貴的經(jīng)驗。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.1六階段的發(fā)展演進3．第3階段：應(yīng)用發(fā)展期（20世紀70年代初期—80年代中期）經(jīng)歷了低谷期的沉淀與反思后，人工智能研究逐漸轉(zhuǎn)向更加務(wù)實和以應(yīng)用為導向的道路。專家系統(tǒng)通過模擬人類專家在特定領(lǐng)域的知識和推理方法，能夠有效解決實際問題。專家系統(tǒng)在醫(yī)療、化學、地質(zhì)等專業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的實用價值，極大地提升了人工智能的社會影響力，推動了產(chǎn)業(yè)界對人工智能的關(guān)注和投入，人工智能研究也因此進入了第2個高潮期。這一階段的創(chuàng)新發(fā)展，為人工智能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化應(yīng)用打開了嶄新的局面。4．第4階段：低迷發(fā)展期（20世紀80年代中期—90年代中期）專家系統(tǒng)的知識獲取過程高度依賴人工輸入規(guī)則，效率低下且成本高昂，難以適應(yīng)知識更新速度加快的現(xiàn)實需求。其次，這些系統(tǒng)往往缺乏常識性知識儲備，面對復雜或未知場景時表現(xiàn)乏力，且推理機制單一，無法有效處理不確定性和模糊性問題。專家系統(tǒng)之間相互孤立，難以實現(xiàn)知識共享與遷移，人工智能研究因此再次陷入低谷，學界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注熱度明顯下降，研究重心開始轉(zhuǎn)向新的技術(shù)方向和理論探索。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.1六階段的發(fā)展演進5．第5階段：穩(wěn)步發(fā)展期（20世紀90年代中期—2010年）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和快速發(fā)展為人工智能帶來了新的機遇。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，數(shù)據(jù)獲取變得更加便捷，計算資源顯著提升，分布式計算架構(gòu)日趨成熟，為人工智能技術(shù)突破創(chuàng)造了有利條件。支持向量機、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等統(tǒng)計學習方法逐步成熟，推動了人工智能技術(shù)在金融、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。這一階段的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)實踐為后續(xù)人工智能的爆發(fā)式增長奠定了堅實基礎(chǔ)。6．第6階段：蓬勃發(fā)展期（2011年至今）大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的融合發(fā)展，人工智能進入了前所未有的高速發(fā)展階段。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突破性進展，使得圖像分類、語音識別、自然語言處理等實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。圖1-16

PrismaApp將照片實時轉(zhuǎn)化為名畫風格1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.2人工智能的基本概念1．人工智能的認知框架人工智能的認知框架是理解其智能本質(zhì)與技術(shù)邊界的關(guān)鍵（圖1-17）。人工智能的核心能力可以細分為3個緊密關(guān)聯(lián)、互為支撐的認知維度：學習能力、推理能力和決策能力。這3個方面共同塑造了人工智能系統(tǒng)的整體智能水平，使其能夠在復雜多變的現(xiàn)實世界中模擬和超越人類的認知過程。圖1-17人工智能的認知框架1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.2人工智能的基本概念1．人工智能的認知框架學習能力是人工智能區(qū)別于傳統(tǒng)計算機程序的最根本特性。傳統(tǒng)程序依靠人工設(shè)定的規(guī)則和流程進行工作，而現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)則能夠通過機器學習技術(shù)，自主地從龐大而復雜的數(shù)據(jù)中歸納出內(nèi)在規(guī)律，實現(xiàn)知識的自動獲取和持續(xù)更新。推理能力是人工智能系統(tǒng)展現(xiàn)邏輯處理和知識整合能力的重要體現(xiàn)。早期的人工智能系統(tǒng)主要依靠符號推理，即通過一系列明確定義的規(guī)則進行推斷。然而，隨著數(shù)據(jù)復雜性的提升和應(yīng)用場景的多樣化，現(xiàn)代人工智能逐步引入了概率推理、模糊推理等更加靈活的方法，使其推理方式更接近人類的思維習慣。決策能力則是人工智能系統(tǒng)實現(xiàn)自主行動和環(huán)境適應(yīng)的關(guān)鍵。強化學習為人工智能賦予了在動態(tài)環(huán)境中不斷嘗試、不斷調(diào)整策略，最終學會最優(yōu)行為模式的能力。在強化學習框架下，人工智能智能體通過與環(huán)境的持續(xù)交互，獲取反饋信號（獎勵或懲罰），并據(jù)此優(yōu)化其決策策略。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.2人工智能的基本概念2．人工智能的技術(shù)體系人工智能的技術(shù)體系是一個高度復雜且多層次的結(jié)構(gòu)（圖1-18），其實現(xiàn)過程離不開多學科知識的深度融合與協(xié)同創(chuàng)新。它不僅涵蓋了數(shù)學、計算機科學、統(tǒng)計學等基礎(chǔ)理論，還需要與信息科學、神經(jīng)科學、工程技術(shù)等領(lǐng)域密切結(jié)合，最終形成了從理論研究到實際應(yīng)用的完整技術(shù)鏈條。在該體系中，算法層、數(shù)據(jù)層、算力層和應(yīng)用層相互依存、共同進步，推動著人工智能技術(shù)不斷向前發(fā)展。圖1-18人工智能的技術(shù)體系1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.2人工智能的基本概念2．人工智能的技術(shù)體系算法層是人工智能得以實現(xiàn)的核心基礎(chǔ)，它包括多種不同類型的機器學習方法。監(jiān)督學習是最為常見的一種方式，通過大量已標注的數(shù)據(jù)對模型進行訓練，使其能夠在新樣本上實現(xiàn)準確的分類或預測。數(shù)據(jù)層是人工智能得以高效運行的燃料和基礎(chǔ)資源。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集是模型訓練過程中不可或缺的素材，數(shù)據(jù)的豐富性和多樣性直接影響到人工智能的泛化能力和實際表現(xiàn)。算力層為人工智能的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了堅實的技術(shù)支撐。隨著模型參數(shù)量的不斷增加和數(shù)據(jù)體量的急劇膨脹，傳統(tǒng)的計算資源已難以滿足人工智能訓練和推理的需求。應(yīng)用層集中體現(xiàn)了人工智能的實際價值和社會影響。隨著計算機視覺、自然語言處理、語音識別等基礎(chǔ)技術(shù)的不斷成熟，人工智能的應(yīng)用場景日益豐富和多樣。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.3人工智能的核心技術(shù)圖1-19人工智能的核心技術(shù)人工智能的飛速發(fā)展，既是算法進步與算力躍升的結(jié)果，更源自一系列底層核心技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新（圖1-19）。這些核心技術(shù)不僅涵蓋了對大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效獲取與處理，也包括了復雜知識的建模與推理、高度智能化的自主學習能力，以及多模態(tài)信息感知與交互等方面。1.2人工智能的起源與演進第1章

數(shù)字文明的開端1.2.2人工智能的基本概念神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能領(lǐng)域最具代表性的技術(shù)之一。具體來說，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層級結(jié)構(gòu)深度模仿了人類大腦中視覺皮層對信息的分層特征提取方式。生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）是近年來推動人工智能創(chuàng)意實踐的重要技術(shù)力量。其獨特之處在于由生成器和判別器兩個對立部分組成，兩者在訓練過程中通過相互博弈共同進步。在自然語言理解領(lǐng)域，大語言模型作為新一代人工智能核心引擎，其技術(shù)水平實現(xiàn)飛躍式提升。算法偏見是當前人工智能體系中急需關(guān)注和解決的問題之一。在人工智能的訓練、測試和應(yīng)用過程中，合理采集多樣化數(shù)據(jù)、嚴格把控數(shù)據(jù)的公正性和結(jié)果的公平性已成為研發(fā)和監(jiān)管中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。人機協(xié)作正在成為人工智能應(yīng)用場景中日益普遍的模式。具身智能代表著人工智能技術(shù)向現(xiàn)實世界物理交互能力的重大突破。圖1-20

Atlas機器人1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端1.3.1創(chuàng)作工具的數(shù)字化變革從史前洞穴壁畫到文藝復興時期的油彩畫布，再到當代的數(shù)字屏幕，藝術(shù)創(chuàng)作工具的進化史本質(zhì)上是人類對物理媒介控制能力不斷提高的過程。工具的數(shù)字化不僅提升了效率，更重要的是打破了創(chuàng)作過程的時空限制圖1-21電影《阿凡達》劇照1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端1.3.1創(chuàng)作工具的數(shù)字化變革1．表現(xiàn)形式的維度擴展數(shù)字技術(shù)打破了藝術(shù)表現(xiàn)的物理法則，使二維平面向多維感知延伸。2018年，數(shù)字藝術(shù)家RefkAnadol在紐約MoMA的展覽《機器幻覺》中，通過生成對抗網(wǎng)絡(luò)將250萬張建筑圖像轉(zhuǎn)化為涌動的數(shù)據(jù)粒子，投射至360度環(huán)形屏幕上（圖1-22）。圖1-22

Re?kAnadol的展覽《機器幻覺》更激進的形式實驗是虛擬現(xiàn)實藝術(shù)的沉浸式重構(gòu)：Oculus推出的QuillVR繪畫工具允許藝術(shù)家在三維虛空中徒手繪制發(fā)光軌跡，其作品《微光城市》要求用戶佩戴頭顯設(shè)備，便可穿梭于懸浮的霓虹樓宇之間，甚至用手勢觸發(fā)建筑解體為像素雨。1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端1.3.1創(chuàng)作工具的數(shù)字化變革2．技術(shù)引發(fā)的審美范式轉(zhuǎn)移2022年，藝術(shù)家杰森·艾倫（JasonAllen）憑借人工智能生成的《太空歌劇院》（圖1-23）贏得科羅拉多州博覽會藝術(shù)比賽金獎，引發(fā)行業(yè)內(nèi)外的激烈爭論—這究竟是工具進化的必然，還是對人類創(chuàng)造力的背離？現(xiàn)象背后折射出技術(shù)對藝術(shù)哲學的重構(gòu)。圖1-23杰森·艾倫的人工智能作品《太空歌劇院》這種“去技術(shù)化”趨勢降低了創(chuàng)作者的表達門檻，卻也迫使藝術(shù)界重新定義原創(chuàng)性邊界。更深遠的影響在于，算法推薦正在重塑審美生態(tài)。技術(shù)不再是中立工具，而成為塑造集體美學觀念的隱形推手。1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端1.3.2代表性數(shù)字藝術(shù)形式2．AbletonLive的創(chuàng)作新范式傳統(tǒng)音樂制作需要在錄音棚中線性錄制各音軌，而AbletonLive的SessionView模式提供了一種顛覆性的非線性創(chuàng)作界面。3．電影拍攝的動作捕捉革命2009年，《阿凡達》的誕生標志著表演捕捉（PerformanceCapture）技術(shù)的成熟，其奧秘在于解決了演員運動與虛擬角色間的時空同步問題。拍攝時，演員穿著布滿62個反光標記點的特制服裝，被120臺紅外攝像機以每秒60幀的速度追蹤（圖1-24）。圖1-24電影《阿凡達》動捕現(xiàn)場1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端1．線上畫廊的虛擬美學空間GoogleArts&Culture平臺通過10億像素級藝術(shù)掃描儀，將梵高的《星月夜》等杰作以7微米分辨率數(shù)字化（相當于在1毫米內(nèi)記錄142個像素點）。觀者不僅可在線放大至筆觸裂縫級別，還能通過虛擬現(xiàn)實模式“步入”奧賽博物館的穹頂之下（圖1-25）。但問題隨之而來：當屏幕色域與真實畫作存在10%的偏差時，數(shù)字復制品是否扭曲了藝術(shù)家的原始意圖？這引發(fā)了關(guān)于媒介真實性的話語權(quán)之爭。圖1-25

GoogleArts&Culture梵高《星月夜》的數(shù)字化復原1.3.3藝術(shù)傳播方式變革1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端2．NFT藝術(shù)的價值鏈重構(gòu)2021年，Beeple的NFT作品Everydays:TheFirst5000Days（圖1-26）以6934萬美元成交，其本質(zhì)是通過區(qū)塊鏈技術(shù)將數(shù)字文件轉(zhuǎn)化為可溯源的稀有資產(chǎn)。技術(shù)實現(xiàn)上，創(chuàng)作者將JPG文件哈希值寫入以太坊智能合約，生成獨一無二的ERC-721代幣。新興的生成藝術(shù)（GenerativeArt）進一步利用算法特性，NFT本身即包含生成代碼，如ArtBlocks平臺的ChromieSquiggle系列，購買者鑄造時隨機生成的顏色曲線成為專屬版本。這種現(xiàn)象迫使市場重新審視數(shù)字稀缺性的本質(zhì)。圖1-26

Beeple的NFT作品Everydays:TheFirst5000Days1.3.3藝術(shù)傳播方式變革1.3藝術(shù)的數(shù)字化變革第1章

數(shù)字文明的開端3．社交媒體引發(fā)的傳播革命中國社交媒體平臺正在重塑藝術(shù)傳播的生態(tài)格局。以抖音為例，其智能推薦算法徹底改變了傳統(tǒng)藝術(shù)作品的推廣路徑。數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展正在重構(gòu)藝術(shù)生態(tài)的各個維度。既帶來了前所未有的創(chuàng)作自由，也提出了關(guān)于藝術(shù)價值認定的新命題。中國傳統(tǒng)文化元素在這場數(shù)字革命中展現(xiàn)出獨特的生命力。技術(shù)既是工具也是媒介，最終服務(wù)的仍是藝術(shù)表達的人文內(nèi)核。1.3.3藝術(shù)傳播方式變革1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色第1章

數(shù)字文明的開端1.4.1技術(shù)作為創(chuàng)作工具的革命性演進當代藝術(shù)創(chuàng)作正在經(jīng)歷由信息技術(shù)和人工智能驅(qū)動的深刻變革。從傳統(tǒng)的畫筆與畫布到數(shù)字化的創(chuàng)作工具，技術(shù)不僅改變了藝術(shù)創(chuàng)作的手段，更拓展了藝術(shù)表達的邊界。其發(fā)展軌跡完整展現(xiàn)了數(shù)字藝術(shù)工具的智能化進程。在中國本土技術(shù)生態(tài)中，DeepSeek等大模型的崛起為藝術(shù)創(chuàng)作提供了新的技術(shù)支撐。這些本土創(chuàng)新不僅推動了藝術(shù)創(chuàng)作的民主化進程，也為全球數(shù)字藝術(shù)發(fā)展貢獻了中國方案。智能輔助系統(tǒng)的核心功能正在重塑藝術(shù)創(chuàng)作的專業(yè)門檻。將傳統(tǒng)需要數(shù)天完成的建模工作縮短到幾小時。人機交互界面的創(chuàng)新為藝術(shù)創(chuàng)作帶來了全新的可能性。最前沿的腦機接口技術(shù)，如Neuralink的實驗（圖1-27），則預示著未來藝術(shù)創(chuàng)作可能完全通過思維活動來實現(xiàn)，這將徹底改變創(chuàng)作主體與技術(shù)工具之間的關(guān)系。圖1-27

Neuralink發(fā)布的腦機接口圖1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色第1章

數(shù)字文明的開端1.4.2算法驅(qū)動的創(chuàng)作范式轉(zhuǎn)型生成式藝術(shù)的實現(xiàn)原理代表了藝術(shù)創(chuàng)作方法的根本性轉(zhuǎn)變。生成對抗網(wǎng)絡(luò)與擴散模型的比較揭示了不同的創(chuàng)作路徑：生成對抗網(wǎng)絡(luò)通過生成器與判別器的對抗訓練生成圖像，而擴散模型則通過逐步去噪的過程構(gòu)建圖像。風格遷移算法的演進，從早期的Gram矩陣方法到現(xiàn)在的自適應(yīng)實例歸一化技術(shù)，展示了人工智能如何學習并融合不同藝術(shù)風格。數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)作流程正在重構(gòu)藝術(shù)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。大數(shù)據(jù)采集技術(shù)使藝術(shù)家能夠獲取前所未有的創(chuàng)作素材，包括從網(wǎng)絡(luò)爬蟲抓取的圖像數(shù)據(jù)到傳感器陣列記錄的環(huán)境信息。人機協(xié)同創(chuàng)作模式代表了藝術(shù)生產(chǎn)關(guān)系的創(chuàng)新。在人工智能作為創(chuàng)意伙伴的協(xié)作框架中，藝術(shù)家與算法各司其職。人類負責提供創(chuàng)意方向和審美判斷，人工智能則負責生成方案和執(zhí)行細節(jié)。這種新型創(chuàng)作關(guān)系正在重新定義藝術(shù)家的角色和技能要求。1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色第1章

數(shù)字文明的開端1.4.3藝術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的智能化重構(gòu)創(chuàng)作主體的維度正在技術(shù)的影響下不斷拓展。非人類創(chuàng)作者的法律地位成為熱議話題，涉及版權(quán)認定、署名規(guī)則和收益分配等多個方面。觀眾參與式創(chuàng)作的新范式，使藝術(shù)作品的最終形態(tài)成為創(chuàng)作者與觀眾共同作用的結(jié)果，這種變化正在重塑藝術(shù)與社會的關(guān)系。藝術(shù)傳播渠道的革新改變了受眾接觸作品的方式。算法推薦系統(tǒng)通過分析用戶偏好，實現(xiàn)了對藝術(shù)品的精準推送，但也帶來了同質(zhì)化風險。元宇宙展覽空間的構(gòu)建，則創(chuàng)造了全新的藝術(shù)展示環(huán)境，使觀眾能夠以虛擬身份參與藝術(shù)活動。藝術(shù)教育體系的轉(zhuǎn)型反映了技術(shù)對人才培養(yǎng)的新要求。計算藝術(shù)課程的設(shè)置需要平衡技術(shù)訓練與美學教育，既要教授編程和算法知識，又要培養(yǎng)傳統(tǒng)藝術(shù)素養(yǎng)。表現(xiàn)為教學理念的革新——強調(diào)批判性思維和跨學科能力的培養(yǎng)。1.4信息技術(shù)與人工智能在藝術(shù)中扮演的角色第1章

數(shù)字文明的開端1.4.4技術(shù)應(yīng)用的倫理邊界與人文思考版權(quán)與原創(chuàng)性問題在人工智能藝術(shù)時代變得尤為復雜。人工智能生成作品的權(quán)屬認定需要考慮人類創(chuàng)造性投入的程度，這在實際操作中往往難以量化。算法偏見對藝術(shù)多樣性的影響不容忽視。訓練數(shù)據(jù)集的文化代表性直接決定了人工智能創(chuàng)作的藝術(shù)視野，如果訓練數(shù)據(jù)過度集中于某些文化或時期，就會導致生成作品的審美單一化。解決這些問題需要建立更加包容的數(shù)據(jù)采集標準和算法設(shè)計原則，確保技術(shù)能夠反映而非限制人類的審美多樣性。人文價值的守護是數(shù)字時代藝術(shù)創(chuàng)作的根本。數(shù)字時代的創(chuàng)作本體論追問：藝術(shù)的本質(zhì)是什么？當機器能夠生成媲美人類的作品時，藝術(shù)的價值應(yīng)該建立在什么基礎(chǔ)上？這些哲學思考不是要阻礙技術(shù)進步，而是為了確保技術(shù)在服務(wù)藝術(shù)表達的同時，不會消解藝術(shù)的人文內(nèi)核。***思考與練習

第1章

數(shù)字文明的開端1．在當前人工智能工具應(yīng)用越來越廣泛的背景下，分析掌握信息技術(shù)的重要性和必要性。2．在醫(yī)療、交通、教育領(lǐng)域，信息技術(shù)（如大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、云計算）如何顯著提高社會運行效率？請選擇一個領(lǐng)域，結(jié)合具體技術(shù)手段說明其優(yōu)化機制。3．在客服（智能對話系統(tǒng)）、醫(yī)療（人工智能輔助診斷）、制造業(yè)（機器人協(xié)作）中，人類與人工智能如何分工才能實現(xiàn)最高效協(xié)作？請對比分析其中兩類場景的協(xié)作邏輯差異。4．以人工智能寫作助手（如ChatGPT）、編程輔助工具（如GitHubCopilot）為例，它們?nèi)绾翁嵘祟惞ぷ餍?？在什么情況下仍需要人類主導？請從準確性與創(chuàng)造性角度分析。5．根據(jù)當前人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢，你認為未來職場中哪些能力會變得更重要（如數(shù)據(jù)素養(yǎng)、人機協(xié)作能力）？傳統(tǒng)技能（如機械重復操作）是否會被淘汰？請?zhí)岢瞿愕囊罁?jù)。2.1計算機系統(tǒng)組成2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)2.3數(shù)據(jù)的表示2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備***練習與思考第2章計算機基礎(chǔ)主要內(nèi)容:

-2.1計算機系統(tǒng)組成：中央處理器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備

-2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)：操作系統(tǒng)的功能與作用、常見操作系統(tǒng)介紹

-2.3數(shù)據(jù)的表示：數(shù)值數(shù)據(jù)的表示、字符數(shù)據(jù)的表示

-2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備：圖形工作站、數(shù)位板、3D打印機、數(shù)碼相機、音頻設(shè)備***練習與思考

第2章計算機基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)（圖2-1）和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。硬件系統(tǒng)包括中央處理器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等物理部件。軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件負責管理計算機硬件資源和提供基本服務(wù)；應(yīng)用軟件則基于系統(tǒng)軟件開發(fā)，用于完成特定的任務(wù)。計算機系統(tǒng)的工作原理是通過硬件和軟件的協(xié)同工作，實現(xiàn)信息的輸入、處理和輸出，從而完成各種復雜的計算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。圖2-1計算機硬件系統(tǒng)2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)中央處理器（CPU）是計算機的核心部件（圖2-2），它負責執(zhí)行程序中的指令和處理數(shù)據(jù)。CPU由運算器、控制器和寄存器等部分組成。運算器主要負責執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算；控制器則負責控制CPU的工作流程，包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令等；寄存器用于存儲指令、數(shù)據(jù)和地址等信息。圖2-2中國國產(chǎn)龍芯3號2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.1中央處理器1．運算器運算器是CPU中負責執(zhí)行各種算術(shù)運算和邏輯運算的部件（圖2-3）。它主要包括算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、寄存器等。ALU是運算器的核心部分，負責執(zhí)行加、減、乘、除等算術(shù)運算以及與、或、非等邏輯運算。累加器用于暫存運算結(jié)果，以便進行后續(xù)的運算或存儲。寄存器則用于存儲指令、數(shù)據(jù)和地址等信息，以便CPU快速訪問和處理。運算器的性能直接影響到CPU的計算速度和精度。圖2-3運算器2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.1中央處理器2．控制器控制器是CPU中負責控制整個計算機系統(tǒng)工作流程的部件（圖2-4）。它主要包括指令譯碼器、時序控制電路等。指令譯碼器則對指令進行譯碼，以確定指令的類型和操作。時序控制電路負責產(chǎn)生控制信號，以協(xié)調(diào)CPU內(nèi)部各個部件的工作和整個計算機系統(tǒng)的工作流程?？刂破魍ㄟ^不斷地取指令、譯碼指令和執(zhí)行指令，來實現(xiàn)對計算機系統(tǒng)的控制和管理。圖2-4控制器2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.1中央處理器3．寄存器寄存器是CPU中用于存儲指令、數(shù)據(jù)和地址等信息的部件（圖2-5）。它具有快速訪問和存儲的特點，是CPU內(nèi)部各個部件之間進行信息傳遞和交換的重要工具。常見的寄存器有指令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器、狀態(tài)寄存器等。指令寄存器用于存儲當前正在執(zhí)行的指令，數(shù)據(jù)寄存器用于存儲參與運算的數(shù)據(jù)，地址寄存器用于存儲內(nèi)存單元的地址，狀態(tài)寄存器用于存儲CPU的工作狀態(tài)和運算結(jié)果的狀態(tài)信息。寄存器的數(shù)量和容量直接影響到CPU的工作效率和性能。圖2-5寄存器2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.1中央處理器1．內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器是計算機系統(tǒng)中直接與CPU進行信息交換的存儲器，其特點是訪問速度快、容量相對較小。內(nèi)存儲器主要包括隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。隨機存取存儲器：RAM是一種可以隨時讀寫的存儲器，用于存儲正在運行的程序和當前使用的數(shù)據(jù)。它分為靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）兩種類型。SRAM的速度較快，但容量較小、成本較高，通常用于高速緩存；DRAM的速度相對較慢，但容量較大、成本較低，通常用于主存儲器。RAM中的數(shù)據(jù)在斷電后會丟失，因此屬于易失性存儲器。存儲器是計算機系統(tǒng)中用于存儲程序和數(shù)據(jù)的部件（圖2-6）。根據(jù)存儲介質(zhì)和存儲方式的不同，存儲器可以分為內(nèi)存儲器和外存儲器。存儲器的性能主要取決于其容量、速度和可靠性等因素。圖2-6存儲器2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.2存儲器2．外存儲器外存儲器是計算機系統(tǒng)中用于存儲大量程序和數(shù)據(jù)的存儲器（圖2-6），其特點是存儲容量大、成本低，但讀寫速度相對較慢。常見的外存儲器有硬盤、光盤、U盤等（圖2-7）。硬盤：硬盤是一種磁性存儲器，由一個或多個磁盤組成，磁盤表面涂有磁性材料，用于存儲數(shù)據(jù)。硬盤分為機械硬盤（HDD）和固態(tài)硬盤（SSD）兩種類型。圖2-7常見的外存儲器2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.2存儲器光盤：光盤是一種利用激光技術(shù)進行讀寫的存儲器，常見的有只讀光盤（CD-ROM）、可擦除光盤（如CD-RW、DVD-RW等）。光盤的容量較大，成本較低，常用于存儲軟件、音頻、視頻等數(shù)據(jù)。光盤的讀寫速度相對較慢，且易受劃傷、灰塵等影響。U盤：U盤是一種便攜式存儲器，采用閃存芯片作為存儲介質(zhì)，通過USB接口與計算機連接。U盤的容量從幾百兆到幾千兆不等，讀寫速度較快，體積小巧，攜帶方便，常用于數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備是計算機與外部世界交互的橋梁。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的性能與功能直接影響到用戶的使用體驗和計算機的應(yīng)用效果。2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.3輸入設(shè)備和輸出設(shè)備1．輸入設(shè)備輸入設(shè)備是用戶向計算機輸入信息的工具，其種類繁多，功能各異。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、麥克風等。鍵盤：鍵盤是最基本的輸入設(shè)備之一，用于輸入文字、數(shù)字、符號和各種控制命令。鍵盤的布局通常遵循QWERTY布局，也有其他布局，如Dvorak布局等。圖2-8計算機輸入設(shè)備和輸出設(shè)備鼠標：鼠標是一種指點設(shè)備，用于控制屏幕上光標的移動和選擇操作。鼠標的種類有機械鼠標、光電鼠標、無線鼠標等，其中，光電鼠標因其精度高、無機械磨損等優(yōu)點而被廣泛使用。掃描儀：掃描儀是一種將紙質(zhì)文檔、圖片等轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的輸入設(shè)備。它通過光學掃描和圖像處理技術(shù)，將掃描對象的圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸入到計算機中。麥克風：麥克風是一種將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的輸入設(shè)備。它用于錄制聲音信息，如語音、音樂等。麥克風的種類有動圈麥克風、電容麥克風、槍式麥克風等，不同類型的麥克風適用于不同的錄音場景和需求。2.1計算機系統(tǒng)組成第2章

計算機基礎(chǔ)2.1.3輸入設(shè)備和輸出設(shè)備2．輸出設(shè)備輸出設(shè)備是計算機向用戶展示處理結(jié)果的工具，其種類同樣繁多，功能各異。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、揚聲器等。顯示器：顯示器是最重要的輸出設(shè)備之一，用于顯示文字、圖像和視頻等信息。顯示器的類型有CRT顯示器、液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、有機發(fā)光二極管顯示器（OLED）等。顯示器的分辨率、色彩、亮度、對比度等指標直接影響到顯示效果和用戶的視覺體驗。打印機：打印機是一種將電子文檔、圖片等打印在紙上的輸出設(shè)備。打印機的類型有噴墨打印機、激光打印機、熱敏打印機等。噴墨打印機以其色彩豐富、成本較低等優(yōu)點適用于家庭和小型辦公環(huán)境；激光打印機以其打印速度快、清晰度高、成本較低等優(yōu)點適用于大型辦公環(huán)境；熱敏打印機通過加熱特殊熱敏紙來形成圖像或文字，以其打印速度快、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單且無須墨盒等優(yōu)點適用于收據(jù)打印、標簽打印和便攜式設(shè)備，但其打印內(nèi)容易因熱和光影響而褪色，因此適用于短期使用場景。揚聲器：揚聲器是一種將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號的輸出設(shè)備。它用于播放計算機中的音頻信息，如音樂、語音等。揚聲器的種類有內(nèi)置揚聲器、外接揚聲器、耳機等，不同類型的揚聲器適用于不同的使用場景和需求。2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.1操作系統(tǒng)的功能與作用操作系統(tǒng)的功能和作用主要體現(xiàn)在以下5個方面。1．資源管理操作系統(tǒng)負責對計算機系統(tǒng)的各種資源進行統(tǒng)一管理和合理分配，包括CPU時間、內(nèi)存空間、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等，以提高資源的利用率和系統(tǒng)的整體性能。資源管理的主要任務(wù)如下。CPU管理：操作系統(tǒng)通過進程調(diào)度算法，合理地分配CPU時間給各個進程，以實現(xiàn)多任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行和資源的高效利用。內(nèi)存管理：操作系統(tǒng)負責分配和回收內(nèi)存空間，確保每個進程都有足夠的內(nèi)存來運行，并通過虛擬存儲技術(shù)擴展可用的內(nèi)存空間。設(shè)備管理：操作系統(tǒng)對各種輸入設(shè)備和輸出設(shè)備進行控制和管理，包括設(shè)備的分配、調(diào)度和驅(qū)動，以及設(shè)備的維護和故障處理。2．程序控制操作系統(tǒng)提供了程序的加載、執(zhí)行和終止等控制功能，使得用戶可以方便地運行和管理各種應(yīng)用程序。程序控制的主要任務(wù)如下。程序加載：操作系統(tǒng)負責將應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件從外存儲器加載到內(nèi)存中，為程序的運行做好準備。程序執(zhí)行：操作系統(tǒng)通過進程管理技術(shù)，創(chuàng)建進程并分配必要的資源，使得應(yīng)用程序能夠在計算機系統(tǒng)中順利運行。程序終止：操作系統(tǒng)負責在程序運行結(jié)束后，回收程序占用的資源，并終止進程，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和資源的合理利用。2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.1操作系統(tǒng)的功能與作用3．用戶接口操作系統(tǒng)為用戶提供了與計算機交互的界面和命令，使得用戶可以通過圖形用戶界面或命令行界面來操作計算機和使用各種軟件。用戶接口的主要任務(wù)如下：圖形用戶界面（GUI）：操作系統(tǒng)提供了圖形用戶界面，用戶可以通過圖形用戶界面中的窗口、菜單、圖標和對話框等元素來操作計算機和使用軟件，使得操作更加直觀和方便。命令行界面（CLI）：操作系統(tǒng)還提供了命令行界面，用戶可以通過輸入命令來操作計算機和使用軟件，適用于需要精確控制和批量操作的場合。4．系統(tǒng)服務(wù)操作系統(tǒng)提供了各種系統(tǒng)服務(wù)和功能模塊，如文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、安全機制等，為應(yīng)用程序的開發(fā)和運行提供了基礎(chǔ)支持。系統(tǒng)服務(wù)的主要任務(wù)如下：文件系統(tǒng)服務(wù)：操作系統(tǒng)提供了文件系統(tǒng)的創(chuàng)建、組織、存儲和訪問等功能，使得應(yīng)用程序可以方便地進行文件的讀寫、創(chuàng)建、刪除和管理等操作。網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)：操作系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動，使得計算機可以與其他計算機進行數(shù)據(jù)交換和資源共享。安全機制服務(wù)：操作系統(tǒng)提供了用戶認證、權(quán)限控制、加密保護等安全機制，以確保系統(tǒng)的安全性和用戶數(shù)據(jù)的隱私性。2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.1操作系統(tǒng)的功能與作用5．硬件抽象操作系統(tǒng)對硬件設(shè)備進行了抽象和封裝，使得應(yīng)用程序可以不依賴于具體的硬件平臺，提高了軟件的可移植性和兼容性。硬件抽象的主要任務(wù)如下：設(shè)備驅(qū)動：操作系統(tǒng)為各種硬件設(shè)備提供了驅(qū)動程序，使得應(yīng)用程序可以通過統(tǒng)一的接口來訪問和控制硬件設(shè)備，而不需要關(guān)心具體的硬件實現(xiàn)細節(jié)。硬件接口：操作系統(tǒng)定義了硬件接口的標準和規(guī)范，使得不同的硬件設(shè)備可以按照統(tǒng)一的方式與計算機系統(tǒng)連接和通信。2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.2常見操作系統(tǒng)介紹1．Windows操作系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)由美國微軟公司開發(fā)，是目前世界上使用最廣泛的操作系統(tǒng)之一（圖2-9）。Windows操作系統(tǒng)以其友好的圖形用戶界面、豐富的軟件資源和良好的兼容性而受到用戶的青睞，廣泛應(yīng)用于個人計算機、服務(wù)器和移動設(shè)備。Windows操作系統(tǒng)的主要特點：用戶界面直觀：軟件生態(tài)豐富，兼容性強圖2-9

Windows11操作系統(tǒng)2．UNIX操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)是一種多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能和穩(wěn)定性，主要應(yīng)用于服務(wù)器和工作站等高端計算機系統(tǒng)。UNIX操作系統(tǒng)有許多不同的版本和變種，如Solaris、HP-UX等。UNIX操作系統(tǒng)的主要特點:多用戶多任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)功能強大，穩(wěn)定性高。2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.2常見操作系統(tǒng)介紹3．Linux操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)是一種開源的類UNIX操作系統(tǒng)，具有高度的靈活性和可定制性，可以免費獲取和修改其源代碼。Linux操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、嵌入式設(shè)備、桌面計算機和超級計算機等領(lǐng)域。Linux操作系統(tǒng)的主要特點：開源免費，靈活性高，社區(qū)支持強大4．macOS操作系統(tǒng)macOS操作系統(tǒng)由美國蘋果公司開發(fā)，是蘋果Mac系列計算機的操作系統(tǒng)（圖2-10）。macOS以其優(yōu)雅的用戶界面、良好的穩(wěn)定性和強大的性能而受到用戶的喜愛，主要應(yīng)用于蘋果的個人計算機和筆記本電腦等設(shè)備。macOS操作系統(tǒng)的主要特點：用戶界面優(yōu)雅，穩(wěn)定性高，與硬件結(jié)合緊密圖2-10

macOS操作系統(tǒng)2.2操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章

計算機基礎(chǔ)2.2.2常見操作系統(tǒng)介紹5．Android操作系統(tǒng)Android操作系統(tǒng)是一種基于Linux內(nèi)核的開源操作系統(tǒng)，主要應(yīng)用于智能手機和平板電腦等移動設(shè)備（圖2-11）。Android操作系統(tǒng)具有良好的兼容性和豐富的應(yīng)用生態(tài)，是目前全球使用最廣泛的移動操作系統(tǒng)之一。Android操作系統(tǒng)的主要特點：開源兼容，應(yīng)用生態(tài)豐富，定制性強圖2-11

Android操作系統(tǒng)6．鴻蒙操作系統(tǒng)鴻蒙操作系統(tǒng)（HarmonyOS）由華為自主研發(fā)，是面向萬物互聯(lián)時代的分布式操作系統(tǒng)（圖2-12）。自2019年發(fā)布以來，鴻蒙操作系統(tǒng)以其跨平臺兼容性和多設(shè)備協(xié)同能力，廣泛應(yīng)用于手機、平板電腦、智能穿戴設(shè)備、家居產(chǎn)品及車載設(shè)備等，實現(xiàn)了不同終端的無縫連接和資源共享。鴻蒙操作系統(tǒng)的主要特點：分布式架構(gòu)，跨平臺兼容，微內(nèi)核與高安全性，智能互聯(lián)，開源生態(tài)鴻蒙操作系統(tǒng)成為中國自主操作系統(tǒng)的代表，并在物聯(lián)網(wǎng)和智能終端領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。圖2-12

HarmonyOS操作系統(tǒng)2.3數(shù)據(jù)的表示第2章

計算機基礎(chǔ)2.3.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示在計算機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和信息的表示是通過二進制編碼來實現(xiàn)的。二進制編碼是一種使用0和1兩個數(shù)字來表示信息的編碼方式，它與計算機的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理密切相關(guān)。數(shù)據(jù)和信息的表示主要包括數(shù)值數(shù)據(jù)的表示、字符數(shù)據(jù)的表示和多媒體數(shù)據(jù)的表示等。數(shù)值數(shù)據(jù)的表示主要有定點數(shù)表示和浮點數(shù)表示兩種方式。在計算機中，數(shù)值數(shù)據(jù)的表示還需要考慮符號位、溢出和舍入等1．定點數(shù)表示定點數(shù)表示是一種將數(shù)值的小數(shù)點位置固定的數(shù)據(jù)表示方式，它分為定點整數(shù)和定點小數(shù)兩種類型。定點整數(shù)用于表示整數(shù)部分，其表示范圍取決于分配的位數(shù)。2．浮點數(shù)表示浮點數(shù)表示是一種將數(shù)值分為尾數(shù)和階碼兩部分的數(shù)據(jù)表示方式。尾數(shù)表示數(shù)值的有效數(shù)字，階碼表示數(shù)值的指數(shù)部分。浮點數(shù)表示可以表示更大范圍的數(shù)值，但其精度和表示范圍受到尾數(shù)和階碼位數(shù)的限制。字符數(shù)據(jù)的表示是通過字符編碼來實現(xiàn)的。字符編碼是一種將字符映射為二進制代碼的過程，常見的字符編碼標準有ASCII、GB2312、GBK、Unicode等。1．ASCIIASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是最基本的字符編碼標準之一，使用7位二進制數(shù)來表示128個字符，包括英文字母、數(shù)字、標點符號和一些控制字符等。2．GB2312和GBKGB2312和GBK是中國的漢字編碼標準，分別使用雙字節(jié)和擴展的雙字節(jié)來表示漢字和符號。GB2312是最早的漢字編碼標準之一，使用兩個字節(jié)來表示6763個漢字和682個圖形符號，其編碼范圍從0xA1A1到0xF7FE。3．UnicodeUnicode是一種國際通用的字符編碼標準，使用16位或32位二進制數(shù)來表示全世界的各種字符和符號，具有很好的兼容性和擴展性。Unicode的編碼范圍從0x0000到0x10FFFF，能夠表示包括漢字、日文、韓文、阿拉伯文、希伯來文等在內(nèi)的所有語言的字符。2.3數(shù)據(jù)的表示第2章

計算機基礎(chǔ)2.3.2字符數(shù)據(jù)的表示圖形工作站是一種專為圖形和圖像處理、動畫制作、視頻編輯等高強度藝術(shù)創(chuàng)作工作而設(shè)計的高性能計算機系統(tǒng)。其核心硬件通常包括性能強大的中央處理器、大容量的內(nèi)存、高速的圖形處理單元、大容量的高性能存儲設(shè)備，以及高分辨率、色彩精準的專業(yè)顯示器。圖2-13圖形工作站2.4.1圖形工作站2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備第2章

計算機基礎(chǔ)GPU作為圖形工作站的核心組件，承擔著圖像渲染、動畫運算和視覺特效等大量并行計算任務(wù)，其強大的圖形處理能力顯著提升了處理速度和成像質(zhì)量，使復雜的三維建模和實時渲染成為可能。在軟件方面，圖形工作站通常預裝或支持諸如AdobePhotoshop、Illustrator、PremierePro、AfterEffects、AutodeskMaya、3dsMax等專業(yè)軟件，這些軟件對硬件資源的消耗較大，而工作站的高性能配置能夠極大提升操作流暢度和處理效率。數(shù)位板是一種融合了傳統(tǒng)繪畫技法與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的輸入設(shè)備，為藝術(shù)家和設(shè)計師在數(shù)字環(huán)境下進行創(chuàng)作提供了極大的自由度。通過數(shù)位板，用戶能夠使用特制的數(shù)位筆在數(shù)位板表面進行書寫、繪畫，其運動軌跡、壓力變化、傾斜角度等都能被精確感知并實時反饋到計算機屏幕上。圖2-14數(shù)位板2.4.2數(shù)位板2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備第2章

計算機基礎(chǔ)從技術(shù)原理來看，數(shù)位板主要依托于3類感應(yīng)機制。筆觸感應(yīng)技術(shù)通過數(shù)位板上布置的傳感器陣列實時檢測數(shù)位筆的具體位置和移動軌跡，實現(xiàn)對線條、圖形等繪制過程的精準還原；壓力感應(yīng)技術(shù)能夠根據(jù)藝術(shù)家在繪圖時施加在筆尖上的不同壓力，調(diào)節(jié)線條的粗細、顏色的深淺、筆跡的濃淡等，生動模擬實際繪畫中力度變化的自然效果。部分高端數(shù)位板還具備傾斜感應(yīng)功能，可以有效感知數(shù)位筆在數(shù)位板上的傾斜方向和角度，使繪畫時獲得如同傳統(tǒng)工具側(cè)鋒、擦拭等更多元的筆觸表現(xiàn)。2.4.3

3D打印機3D打印機是一種能夠?qū)?shù)字化三維模型直接轉(zhuǎn)換為實體物品的先進設(shè)備，憑借其高度的靈活性和創(chuàng)新能力，在當代藝術(shù)創(chuàng)作中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值。藝術(shù)家可以通過3D建模軟件自行設(shè)計各種形態(tài)復雜、結(jié)構(gòu)獨特的三維作品，無論是具象還是抽象內(nèi)容，都能夠在虛擬環(huán)境中得到精準表達。3D打印機的基本工作原理由模型切片、材料沉積與固化成型3個主要步驟構(gòu)成。首先，藝術(shù)家創(chuàng)作好的三維模型需要經(jīng)過切片處理，被軟件分割成若干層極薄的二維橫截面，這一過程為后續(xù)打印過程的精確堆疊打下基礎(chǔ)。接下來，3D打印機會按照每一層的平面截面，通過噴嘴、激光、光投影或其他方式，將塑料、樹脂、金屬粉末等材料有序地逐層堆積在打印平臺上。最后，通過熔融、冷卻、光固化等不同原理的固化方式，使每一層材料都牢固結(jié)合，逐步形成具有實體形態(tài)的三維作品。2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備第2章

計算機基礎(chǔ)圖2-15

3D打印機打印卡通角色模型2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備第2章

計算機基礎(chǔ)數(shù)碼相機是一種能夠?qū)⒐鈱W圖像直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的現(xiàn)代影像設(shè)備，廣泛應(yīng)用于攝影藝術(shù)乃至更為廣泛的藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域。相較于傳統(tǒng)膠片相機，數(shù)碼相機在諸多方面具有顯著優(yōu)勢，如能夠?qū)崿F(xiàn)即時圖像預覽和回看，大容量電子存儲空間減少了對物理膠片的依賴，同時方便作品的導出、編輯和分享。圖2-16數(shù)碼相機2.4.4數(shù)碼相機數(shù)碼相機的工作原理包括3個核心步驟：首先是光學成像，即通過鏡頭將外界光線聚焦到內(nèi)部的感光元件（如CCD或CMOS）上，形成清晰的光學圖像。其次，感光元件完成光電轉(zhuǎn)換功能，將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，準確記錄圖像的明暗與色彩信息。最后，數(shù)字處理單元對電信號進行采集、分析與編碼，將其轉(zhuǎn)化為標準化的數(shù)字圖像文件（如JPEG、RAW等），并存儲于相機的存儲卡中。2.4藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備第2章

計算機基礎(chǔ)音頻設(shè)備在音樂藝術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的重要作用，包括數(shù)字音頻工作站（DAW）、音頻接口、麥克風和揚聲器等。這些設(shè)備共同構(gòu)成了音樂創(chuàng)作、編輯、制作與表演的技術(shù)基礎(chǔ)，為音樂人和聲音藝術(shù)家提供了多樣化的工具選擇。2.4.5音頻設(shè)備音頻設(shè)備的工作原理主要分為聲音采集、信號處理與聲音播放3個核心環(huán)節(jié)。首先通過麥克風采集聲音，將其轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過數(shù)字音頻工作站等設(shè)備對其進行后續(xù)的編輯、處理和混音。數(shù)字音頻工作站能夠?qū)β曇粜盘栠M行精細的調(diào)整和加工，比如降噪、均衡、效果處理以及多軌道疊加等，使制作出的音樂富有質(zhì)感和層次（圖2-17）。最終，處理后的音頻通過揚聲器播放，呈現(xiàn)出高質(zhì)量、具有層次感的音樂作品。整個過程中，各環(huán)節(jié)的高保真?zhèn)鬏斉c數(shù)字化音頻的精確處理，保障了聲音的品質(zhì)和表現(xiàn)力。圖2-17數(shù)字音頻工作站1．計算機系統(tǒng)由哪兩大部分組成？它們各自的作用是什么？2．硬件系統(tǒng)包括哪些主要設(shè)備？它們各自的作用是什么？3．軟件系統(tǒng)包括哪些主要部分？它們各自的作用是什么？4．操作系統(tǒng)的主要功能有哪些？5．常見的操作系統(tǒng)有哪些？它們各自的特點是什么？6．數(shù)據(jù)和信息在計算機中是如何表示的？7．藝術(shù)領(lǐng)域常用的計算機硬件與設(shè)備有哪些？它們各自的作用是什么？8．為什么在藝術(shù)創(chuàng)作中需要選擇高性能的計算機硬件和設(shè)備？9．如何選擇適合自己藝術(shù)創(chuàng)作需求的計算機硬件和設(shè)備？10.計算機技術(shù)的發(fā)展對藝術(shù)創(chuàng)作產(chǎn)生了哪些影響？***練習與思考第2章

計算機基礎(chǔ)3.1

計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

3.2

互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)3.3網(wǎng)絡(luò)安全與道德規(guī)范3.4網(wǎng)絡(luò)在藝術(shù)傳播中的應(yīng)用***練習與思考第3章網(wǎng)絡(luò)傳播與信息通信主要內(nèi)容:

3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（設(shè)備、協(xié)議、拓撲）3.2互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)（起源、組成、服務(wù)）3.3網(wǎng)絡(luò)安全與道德規(guī)范（威脅、防護、法規(guī)）3.4網(wǎng)絡(luò)在藝術(shù)傳播中的應(yīng)用（影響、平臺、挑戰(zhàn)）第3章網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述計算機網(wǎng)絡(luò)

是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施它通過特定的通信協(xié)議和傳輸介質(zhì)，將分布在不同地理位置的、具有獨立處理能力的計算機系統(tǒng)相互連接起來，形成一個能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享的完整系統(tǒng)。3.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與功能五大核心功能：數(shù)據(jù)通信-

支持文本、圖像、音頻、視頻等多類型數(shù)據(jù)高效傳輸（例：藝術(shù)家跨地域傳輸設(shè)計文件）資源共享-共享硬件（打印機）、軟件（設(shè)計工具）、數(shù)據(jù)（藝術(shù)素材庫），降低使用成本提高可靠性-

通過冗余設(shè)計（多路徑傳輸），某節(jié)點故障時自動轉(zhuǎn)移任務(wù)，保障服務(wù)連續(xù)負載均衡-

智能分配計算任務(wù)/數(shù)據(jù)流量，避免單點過載（例：藝術(shù)平臺高峰期分流用戶請求）分布式處理-

拆分復雜任務(wù)到多節(jié)點并行處理（例：大規(guī)模數(shù)字藝術(shù)渲染）3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與功能兩大核心模型（分層設(shè)計，降低復雜度）OSI參考模型（7層）：物理層→數(shù)據(jù)鏈路層→網(wǎng)絡(luò)層→傳輸層→會話層→表示層→應(yīng)用層（理論模型）；TCP/IP模型（4層）：鏈路層→網(wǎng)絡(luò)層→傳輸層→應(yīng)用層（實際主流，適配互聯(lián)網(wǎng)需求）。3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議關(guān)鍵協(xié)議（保障通信有序）IP協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)層）：負責數(shù)據(jù)包的路由選擇，確定“數(shù)據(jù)往哪傳”；TCP協(xié)議（傳輸層）：提供可靠的端到端通信，確?！皵?shù)據(jù)傳得準、不丟失”；HTTP協(xié)議（應(yīng)用層）：支持網(wǎng)頁、圖片等資源傳輸，是藝術(shù)網(wǎng)站的核心協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點（計算機或其他設(shè)備）的物理或邏輯連接方式。常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星狀、環(huán)狀、樹狀和網(wǎng)狀等?？偩€型：所有節(jié)點共享一條通信線路（結(jié)構(gòu)簡單/成本低，但故障定位難）星狀：每個節(jié)點獨立連接中心節(jié)點（易管理/故障定位準，但依賴中心節(jié)點，中心故障則全網(wǎng)癱瘓）環(huán)狀：節(jié)點連成閉合環(huán)，數(shù)據(jù)單向/雙向傳輸（結(jié)構(gòu)簡潔，但節(jié)點增加會降低性能）樹狀：分層星狀結(jié)構(gòu)（適用于大型網(wǎng)絡(luò)，如藝術(shù)院校校園網(wǎng)，但底層故障不影響上層）網(wǎng)狀：節(jié)點間多線路連接（冗余度高/可靠性強，適用于關(guān)鍵藝術(shù)平臺，但成本高）3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

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網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.1.3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)常見類型及核心特點：核心設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)運行的“硬件支撐”）網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）：計算機與網(wǎng)絡(luò)的“連接接口”，負責數(shù)據(jù)收發(fā)；交換機：工作于數(shù)據(jù)鏈路層，基于MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；路由器：工作于網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；網(wǎng)關(guān)：解決不同協(xié)議/體系結(jié)構(gòu)的“翻譯”問題。3.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.1.4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)（數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹拔锢硗ǖ馈保┯芯€介質(zhì)：雙絞線（成本低/短距離，如辦公室布線）、同軸電纜（傳輸遠/抗干擾，如監(jiān)控布線）、光纖（高速/低損耗，如藝術(shù)平臺骨干網(wǎng)）；無線介質(zhì)：無線電波（靈活/易擴展，如無線美術(shù)館覆蓋，但易受環(huán)境干擾）。互聯(lián)網(wǎng)起源1969年，美國國防部ARPAnet項目首次實現(xiàn)4所大學（加州大學洛杉磯分校、斯坦福研究院等）計算機互聯(lián)，標志互聯(lián)網(wǎng)誕生。3.2互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.2.1互聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展發(fā)展四階段起源期（20世紀60年代末-70年代）：僅服務(wù)于軍事、科研領(lǐng)域，連接設(shè)備少；擴展期（20世紀80年代）：TCP/IP協(xié)議推廣，互聯(lián)網(wǎng)從軍事向?qū)W術(shù)界擴展，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通；大眾化階段（20世紀90年代）：萬維網(wǎng)（WWW）誕生+瀏覽器普及，互聯(lián)網(wǎng)向公眾開放，商業(yè)網(wǎng)站/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)涌現(xiàn)；融合創(chuàng)新階段（21世紀初至今）：社交媒體、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)興起，互聯(lián)網(wǎng)與藝術(shù)、教育等領(lǐng)域深度融合。3.2互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.2.2互聯(lián)網(wǎng)的組成與工作原理核心組成邊緣部分：由主機（個人電腦、服務(wù)器、移動設(shè)備）組成，是互聯(lián)網(wǎng)的“終端”，為用戶提供藝術(shù)應(yīng)用/服務(wù)；核心部分：由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（路由器）和通信線路組成，是互聯(lián)網(wǎng)的“中樞”，負責數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。工作原理（基于TCP/IP協(xié)議族）用戶發(fā)起請求（如訪問藝術(shù)網(wǎng)站），數(shù)據(jù)被封裝為IP數(shù)據(jù)包；路由器根據(jù)IP地址，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至目標服務(wù)器；服務(wù)器處理請求，生成響應(yīng)數(shù)據(jù)，封裝為IP數(shù)據(jù)包返回用戶；用戶設(shè)備接收數(shù)據(jù)包，解析為可瀏覽的內(nèi)容（如藝術(shù)作品頁面）。萬維網(wǎng)（WorldWideWeb，WWW）是由英國科學家蒂姆·伯納斯·李于1989年3月提出的構(gòu)想，于1990年12月25日完成首個網(wǎng)頁服務(wù)器與瀏覽器的開發(fā)，并于1991年8月向公眾開放。3.2互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.2.3萬維網(wǎng)的定義與特點四大核心特點超文本鏈接：通過“點擊跳轉(zhuǎn)”關(guān)聯(lián)不同頁面/資源（例：藝術(shù)作品頁面鏈接藝術(shù)家介紹）；多媒體支持：兼容文本、圖像、音頻、視頻等多形式內(nèi)容（例：在線藝術(shù)展覽的多媒體展示）；分布式架構(gòu)：資源分散存儲在全球各地服務(wù)器，不依賴單一中心（例：不同國家的藝術(shù)平臺資源互聯(lián)）；易用性：瀏覽器提供圖形化界面，用戶無需專業(yè)技術(shù)即可操作（例：普通觀眾瀏覽數(shù)字美術(shù)館）。核心服務(wù)及藝術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用通信類：電子郵件（藝術(shù)家跨地域溝通）、即時通訊（微信/QQ，團隊協(xié)作）；信息獲取類：搜索引擎（百度/谷歌，查找藝術(shù)資料）、藝術(shù)門戶網(wǎng)站（中國美術(shù)館官網(wǎng)）；商業(yè)類：電子商務(wù)（藝術(shù)衍生品在線交易）、在線支付（藝術(shù)品購買付款）；娛樂類：視頻網(wǎng)站（抖音/優(yōu)酷，藝術(shù)短視頻傳播）、網(wǎng)絡(luò)游戲（虛擬藝術(shù)場景體驗）；教育類：在線課程（藝術(shù)設(shè)計教程）、MOOC平臺（高校藝術(shù)公開課）；工具類：云計算（藝術(shù)作品云端存儲/渲染）、文件傳輸（FTP，大型設(shè)計文件共享）。3.2互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)

第3章

網(wǎng)絡(luò)傳播與信息概述3.2.4互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)安全是指保護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的硬件、軟件和數(shù)據(jù)不受破壞、更改或泄露，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運行和服務(wù)的連續(xù)性。