1.2　“互联网+”创新应用

“互联网+”已经成为一种国家战略，它激活了更广泛的信息资源，各行各业都在思考自己的“互联网+”形态。只有了解“互联网+”应用的特征和思维方式，才能更好地利用数据库应用系统来实现“互联网+”创新应用。

1.2.1　“互联网+”的特质

1．互联网

互联网，它以一组通用的TCP/IP协议将计算机网络互相连接在一起，发展出覆盖全世界的全球性互联网络。如今，它已经远远超出最初的数据传输和计算资源共享目标，就像电力和道路一样，正在成为人类构建未来生产和生活方式的基础设施，它在信息资源利用、业务服务支持方面的巨大潜力正深刻地影响着人类社会的发展。Internet（因特网）是全球最大的互联网。

2．万维网

在TCP/IP协议的应用层包含很多协议，每种协议可支持相应的服务，其中超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol，HTTP）应用最为广泛。它支持建立起来的万维网（World Wide Web，WWW），是由超文本相互链接而组成的全球性系统。日益增长、不计其数的网站为人们提供着各种各样的信息服务。

3．互联网+

“互联网+”是指利用互联网平台和信息通信技术把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来，从而在新领域创造出新的经济社会形态。每个“互联网+”的背后都有数据库应用系统的支持。

“互联网+”概念的中心词是互联网，它的含义可以从以下两个方面来理解。

（1）“+”代表着添加与联合，是指将互联网与其他产业和应用进行融合，这不仅可以改造传统产业，还可以创造出新的业态。

（2）“互联网+”作为一个整体概念，将开放、平等、互动等网络特性应用于各个领域，并通过云计算、大数据、物联网和人工智能等新技术实现创新，是增强经济发展动力的一种理念。

互联网通过计算机的连接，部分实现了人与人之间、人与信息的连接。而“互联网+”将实现人与人、人与服务、人与场景、人与未来的连接。

4．“互联网+”的特征

“互联网+”的特征，最简洁的表述就是“跨界融合，连接一切”。它具有以下6个特征，按照这些特征去思考和整合，有助于发现和实现“互联网+”应用创新。

① 跨界融合。“互联网+”中的“+”就是跨界，是不同领域的融合。跨界就有创新的基础，融合会增强开放性和适应性。“互联网+”带来的融合不仅仅是互联网与行业领域的融合，也是组织系统甚至身份的融合。例如，整合内外部资源、客户消费转化为投资、伙伴参与创新等。

② 创新驱动。创新驱动经济发展，这就需要打破束缚生产力发展的垄断格局和条框约束，建立可协作融合的环境与条件。“互联网+”恰恰具有这种特征，它利用互联网思维求变革，可以发挥创新的力量。

③ 重塑结构。互联网已经打破了原有的社会结构、经济结构、地缘结构和文化结构。“互联网+”正在重新塑造社会，在弱关系社会里重新建立契约和信任关系，最终描述的是一个高效、节能和舒适的智能社会。

④ 尊重人性。人是推动社会和科技进步的最根本的力量，尊重人性是互联网最本质的文化。成功的“互联网+”应用一定体现着对人的体验和创造性的重视。

⑤ 开放生态。“互联网+”要建设开放的生态，把制约创新的环节化解掉。因为只有在开放的生态系统里，跨界才能找到结合点，才能有效推动创新。

⑥ 连接一切。“互联网+”的目标是连接一切。连接可以从连接、交互、关系三个层次上体现。“一切”是指连接的基本要素：技术（如互联网、云计算、大数据、物联网技术等），场景，参与者（如人、物、机构、行业、平台和系统等），协议与交互，信任等。

1.2.2　“互联网+”新技术

新一代信息技术，如移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为数据库应用系统带来了更强的联结、融合、智能和移动等新特性，是发现与设计“互联网+”创新应用的重要线索和支撑。下面简单介绍相关技术及其对数据库应用系统的影响。

1．移动互联网

移动互联网（Mobile Internet）是相对于传统互联网而言的。广义的移动互联网是指用户可以使用手机、笔记本电脑等移动终端通过协议接入互联网。根据覆盖范围的不同，移动互联网支持多种无线接入方式。家庭等短距离区域网场合可采用蓝牙（Bluetooth）、Zig-bee技术，商务休闲和企业校园等网络环境下可采用Wi-Fi接入，在城域或更广的范围内可使用移动通信网络（如3G、4G和5G）实现互联网接入。

移动互联网继承了传统互联网的开放协作的特征，又继承了移动网的实时性、隐私性、便携性、准确性、可定位的特点。它为信息系统用户提供了随时随地迅速接入的环境，目前在移动办公、电子商务、移动支付、广告宣传和社交网络中应用广泛，它是“互联网+”产生新产品、新应用、新商业模式的重要源泉之一。

使用移动互联网的信息系统需要关注以下特点。

① 移动用户体验。便携移动是移动互联网的最大优势。领先的移动应用应提供有吸引力的用户体验，所以应用创意、界面设计及实现技术等都备受关注。

② 定位能力。使用Wi-Fi、图像、超声波信号和地磁等技术可实现高精度定位，提供基于位置的人性化服务。

③ 个人智能中心。智能手机将成为个人局域网的中心，搜集和处理可穿戴设备采集的信息，感知周边环境或设备信息，利用云端的服务支持，提供基于场景的个性化服务。

2．物联网

物联网（Internet of Things，IoT）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。一个物联网系统可分为三层（见图1.8）。

感知层利用感知技术进行信息采集、捕获和物体识别，由各种感知设备与传感网关构成。主要感知设备有RFID、传感器、二维码、摄像头等。在一个区域部署大量传感器节点时，可以自动构建无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）实现协作感知。

网络层以互联网、移动互联网和专网作为基础设施，将感知数据在一定范围内（包括长距离）传输，实现信息交换和集成等功能。通常还包括通过云计算平台采用分布式数据库实现海量感知数据的存储。

应用层面向信息服务需求，对物联网大数据进行处理和利用，提供面向行业或公众的智能化信息服务。

物联网技术扩展了信息系统的数据感知、采集和集成处理能力，提升了系统对物理世界的实时控制、精确管理和资源优化配置能力。它已经广泛应用于各种行业，如智能交通、智慧医疗、环境保护、物流管理、食品安全、数字家庭等。

3．云计算

云计算（Cloud Computing）的核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一进行管理和调度，构成一个可配置的计算资源共享池，按需向用户提供服务。它利用虚拟化技术将单个资源划分成多个虚拟资源或将多个资源整合成一个虚拟资源。云平台由云服务提供商的数据中心建设和管理。在使用者看来，用户像接入电网获得电力一样接入互联网来获得各种IT服务，而不需要了解云端资源如何存储、如何管理，而且这些资源可以无限扩展、随时获取、按需使用和按量计费。

云计算可以提供三个层次的服务（见图1.9）。

① 基础设施服务（Infrastructure as a Service，IaaS）：将基础设施，如虚拟的服务器、存储器、网络和其他基本的计算资源作为服务提供给用户。用户可以租用这些基础设施部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。该层服务主要面向IT架构师。

② 平台服务（Platform as a Service，PaaS）：将系统平台作为一种服务，例如，开发运行环境、数据库服务器、应用开发的接口和工具等作为服务提供给用户，用于网络应用软件开发。该层服务主要面向应用开发者、IT架构师和系统管理员。

③ 软件服务（Software as a Service，SaaS）：将软件作为一种服务提供给用户。与传统的应用软件不同，云软件的单个软件实例可以被多个用户主体共享，实现多重租用，并根据用户需要按需定制。该层服务主要面向各类终端用户。

传统的互联网应用实现时，开发者需要自己搭建网络和部署应用服务。云计算改变了系统的开发、部署、管理和使用方式，企业可以在多个层面利用云计算的支持。

① 信息系统运行环境。利用IaaS，企业无须建设自己的数据中心，直接将系统部署在租用的云服务器上，可以节省初期硬件投资和后期管理成本；企业也可将原有的数据中心改造为私有云，实现存储、数据库和应用服务的共享，降低成本，提高网络服务水平。

② 信息系统开发环境。PaaS可以提供开发环境、中间件等开发服务支持，特别是基于云计算的并行架构，可以在IaaS的分布式数据存储和大规模计算能力的支持下，实现并行计算，从而使大数据处理应用成为可能。

③ 信息系统服务。中小企业无须自己开发和部署信息系统，也无须管理软/硬件资源，可直接租用云上的各种SaaS，通过浏览器使用客户关系管理（Customer Relation Management, CRM）服务、企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）服务、办公自动化（Office Automation，OA）等，快速实现自己的业务信息化。

4．大数据

大数据（Big Data），指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行记录、管理和处理的数据集合。大数据具有以下特点，因为英文都以字母V开头，也称4V特点。

① 数据量大（Volume）：大数据的起始计量单位至少是PB（1024TB）、EB（1024PB）或ZB（1024EB）。

② 类型繁多（Variety）：包括网络日志、音频、视频、图像、地理位置信息等，多类型的数据对系统处理能力提出了更高的要求。

③ 价值密度低（Value）：数据价值密度相对较低。例如，物联网中的信息感知设备能获得海量信息，但价值密度较低，需要通过强大的机器学习算法完成数据的价值“提取”。

④ 速度快（Velocity）：要求数据处理速度快，满足时效性。这是大数据区分于传统数据挖掘最显著的特征。

大数据需要特殊的技术，而且与云计算的支持密不可分。

① 大数据获取。数据可以来自业务处理系统、科学实验系统、物联网和社交网络等。不同的数据集，可能存在不同的结构和模式，需要进行集成处理将这些数据收集、整理、清洗和转换后，生成一个新的数据集，为后续查询和分析处理提供统一的数据视图。

② 大数据存储。大规模的结构化数据，通常采用分布式的新型数据库集群，实现对PB以上量级数据的存储和管理；基于云计算的Hadoop等擅长对半结构化和非结构化数据的存储。

③ 大数据处理。大数据线下处理可采用基于集群的高性能并行计算模型MapReduce。面向低延迟和复杂计算的特定大数据问题，还需要开发特殊的大数据计算系统。

④ 大数据分析。大数据的深度分析主要基于大规模的机器学习技术，近年来深度学习技术的应用效果明显。

⑤ 大数据可视化。可视化技术结合多分辨率表示等方法，通过交互式视觉表现的方式，将数据转换成图形图像来帮助人们探索和理解复杂的数据。

大数据技术能将大规模数据中隐藏的知识挖掘出来，使信息系统提供更多适应性的智能服务，为决策者提供更可靠的知识支持。大数据在商务智能、智能电网、智慧医疗、智慧城市等领域可以发挥独特的信息服务能力，如分析消费者行为数据进行商品推荐和精准营销，基于视频大数据进行城市实时监控与突发事件分析等。

5．人工智能

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究如何使用计算机模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，目的是使计算机能实现更高层次的应用，胜任一些通常需要人类智能甚至高于人类智能才能完成的复杂工作。

人工智能的研究领域很广泛，主要包括机器人、机器学习、计算机视觉、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及计算机科学、数学、语言学、心理学和哲学等多个学科。当前，在云计算的支持下，作为一种典型的人工智能方法，致力于大数据分析的深度学习在语音、图像、自然语言的处理等领域获得了突破性进展，并得到了广泛的应用。

人工智能技术为信息系统提供了更自然的人机交互接口，如语音识别、人机对话、图像理解；提供了更丰富的安全认证技术，如指纹识别，虹膜识别、人脸识别等；提供了更先进的基于知识的智能服务能力，如智能搜索、逻辑推理、智能规划、智能控制等。

1.2.3　领域案例及趋势

“互联网+”依托信息技术实现互联网与各领域应用的融合，给传统信息系统赋予连接、融合、智能、移动等新特点。下面简单介绍“互联网+”领域应用系统的案例及发展趋势。

1．“互联网+”制造

（1）制造业信息系统

制造企业涉及的业务领域比较广，信息采集和利用可以分为5个层次（见图1.10）。

① 单元控制。在生产线的各控制单元通过设备、仪表、条码和RFID等采集生产数据。

② 产线控制。过程控制系统（Process Control System，PCS）根据生产数据对设备进行控制，实现生产现场的自动化流水线。

③ 工厂管理。制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）面向工厂车间，整合PCS数据采集渠道，追踪和管理产品的整个生产过程，提供生产监视、数据采集、工艺管理、品质管理、生产排程、任务派工和设备维护等功能。

④ 公司管理。企业资源计划（Enterprises Resources Planning，ERP）系统是一个在全公司范围内集成的一体化信息系统。它体现现代企业管理思想，将企业内部所有资源整合在一起，在各业务系统之间实现数据高度共享，对采购、生产、成本、库存、销售、运输、财务、人力资源等进行规划和优化，从而达到最佳资源组合。

⑤ 集团管理。利用ERP系统的数据，可以建立面向集团高层管理的决策支持系统（Decision Support System，DSS）和商务智能（Business Intelligence，BI）系统来支持业务经营决策。

以上每类系统可能又包括若干子系统。企业可以根据自身的情况，面向某类特定的业务问题，选用一种或几种系统来相互集成，有机结合，构建自己的企业信息化框架体系。

（2）“互联网+”制造的发展趋势

制造业信息化面临“互联网+”的转型升级，“连接、智能、创新”逐渐成为企业信息化的本质需求。“互联网+”制造被称为继蒸汽机、电力、计算机之后由互联网推动的第四次工业革命。近年来，各国都提出了自己的制造业发展战略。例如，我国发布的《中国制造2025》、德国的工业 4.0、美国的工业互联网，目标都是利用信息物理融合系统（Cyber-Physical System，CPS）将生产中的物、人、数据、服务全面互联，建设信息化、智慧化制造支持系统，最后实现快速、有效、个性化的产品供应。这推动着制造业信息化朝着以下两个方向扩展。

① 完善MES，建设智慧工厂。利用物联网技术将生产设备之间、生产设备和物料、MES和ERP互联，使生产过程不仅自动化，而且能根据环境条件自主调整和自我配置。MES可以是单一的工厂，也可以跨越不同企业，形成制造过程和产品之间端到端的工程集成。

② 更加关注外部资源的协调性。通过云计算和大数据技术实现供应链协同，包括生产经营过程中的有关各方，如企业自身、供应商、制造工厂、分销商、客户等，并进一步对接来自不同合作伙伴的电商大数据，包括实时订单数据、需求预测数据等，建设跨界融合的制造业新生态。

当产业链上的所有系统都全面集成之后，一条连接市场最终客户、制造业内部各部门、上下游各方的实时协同供应链就形成了。例如，通用电气公司的“炫工厂”具备超强的灵活性，可根据需要在同一厂房内加工生产飞机发动机、风机、水处理设备、内燃机车组件等看似完全不相干的产品。通过分析云端从全球实时反馈回来的数据，“炫工厂”会自行分配各个生产线的人力资源和设备资源，减少设备闲置时间，极大地提高生产效率，提升对市场需求反馈的反应速度。

2．“互联网+”医疗

（1）医院信息系统

医院信息系统（Hospital Information System，HIS）是对医院相关信息系统的统称，是覆盖医院所有业务和业务全过程的各类系统的集成。它实现对病人诊疗信息和行政管理信息进行收集、存储和处理，满足医院各部门的功能需求，提高医院整体管理水平和工作效率。完善的HIS至少应包含以下系统。

① 医院管理信息系统（Hospital Management Information System，HMIS）：支持医院的行政管理与事务处理，主要包括财务、人事、住院病人、药品库存管理等功能模块。

② 临床信息系统（Clinical Information System，CIS）：支持医护人员的临床活动，收集和处理病人的临床医疗信息，并提供临床咨询和辅助诊疗决策，主要包括医嘱处理、病人床边、重症监护、移动输液、用药监测、医生工作站、实验室检验、药物咨询等功能模块。

③ 医学影像存档与通信系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）：全面解决医学图像（如CT、核磁共振、X光、超声、核医学等影像）的获取、显示、存储、传送和管理，提供无胶片的图像检查、存档和检索功能。

④ 电子病历（Electronic Medical Record，EMR）：采用信息技术将文本、图像、声音等多种媒体形式结合起来，保存、管理、传输和重现数字化的病人医疗记录，取代手写病历。向用户提供查询、警示、提示和临床决策支持等功能。

（2）“互联网+”医疗的发展趋势

在传统的医患模式中，患者普遍存在事前缺乏预防、事中体验差、事后无服务的现象。“互联网+”医疗能够借助互联网连接、智能的特性，延伸医院信息系统服务，辅助传统的诊疗模式，为患者提供一条龙的健康管理服务。

在“互联网+”医疗领域有很多应用有待开发，但涉及外部信息很多，如居民户籍、医保、医药、保险和银行等，其困难不是来自技术约束，而是要解决行业协同问题。未来可能会有以下几种热点应用模式。

① 导医和远程诊疗。一些医院的手机客户端可以提供导诊、挂号和健康档案管理功能。云医院支持专家通过在线会诊平台接诊疑难杂症患者，第三方平台如丁香园、好大夫网站等提供专家推荐及预约挂号服务。

② 可穿戴医疗设备。可穿戴医疗设备通过对体征数据（如心率、脉率、呼吸频率、体温、热消耗量等）的采集，并配合APP和后台软件实时监测用户的生理状况（见图1.11）。这些数据可帮助用户管理生理活动，通过与人群的基准数据对比，发现慢性病风险；医生也能用来判断患者疾病变化、康复进展等信息，并有针对性地提供个性化医疗方案。

③ 医疗大数据挖掘。医院积累了大量的疾病案例数据，可穿戴医疗设备市场也积累了大量与消费者健康相关的数据，通过人工智能算法对这些数据进行深度挖掘，可以推动精准医疗，为患者、医生、医院、制药企业和保险公司等提供智能服务。例如，通过对病案的挖掘，可以优化医疗流程，对医保进行监控等；将深度学习技术与医疗影像识别结合，实现辅助医疗影像诊断。

3．“互联网+”交通

（1）“互联网+”交通服务系统

互联网不仅深刻地改变了生产方式，也广泛地影响着人们的日常生活。以服务为核心的各种交通信息系统使人们的出行更便捷，使交通管理更高效。在出行管理、车辆控制、交通监管、旅行信息、电子收费等方面有很多信息系统，这里仅列举个人用户常用的系统。

① 路线规划和导航系统。路线规划是导航的前提，系统根据目的地、出发地及路径策略的设置，为用户量身设计出行方案，同时可结合实时交通情况，帮助用户绕开拥堵路段，提供更贴心、更人性化的出行体验。例如，百度地图、高德导航等平台都提供这样的服务。

② 在线票务。航空、铁路、公路等全国联网的在线票务系统可实时查询交通时刻、票价和票源等信息，在线完成订票、改签和退票业务。例如，铁路12306提供全网实名制订票、列车运行状态查询等；携程不仅提供航班票务，还提供订旅馆、租车、旅行等相关服务。

③ 个人出行平台。滴滴出行移动平台改变了传统的打车方式，实现了线上与线下相融合（Online to Offline，O2O），节省司乘双方的资源与时间，优化服务体验。

共享单车提供单车的分时租赁，开启了共享经济模式。图1.12显示了在一次使用过程中系统各模块的信息交互，各模块的功能如下。

➢ 手机APP：是用户的操作入口，可查看附近的单车，预约单车、充值、扫描二维码开锁、查看行驶路径、计算费用等。

➢ 云端平台：作为系统的中控大脑，存储和处理数据，与单车和用户APP进行数据通信。收集单车信息和用户请求，向单车下发控制命令，向用户发送计费结果等信息。

➢ 车控终端：是共享单车的核心部件，实现车辆电子锁控制、车辆GPS定位、与云端通过GPRS进行数据传输的功能。

（2）“互联网+”交通的发展趋势

智能交通（Intelligent Transportation System，ITS）是一种面向整个交通系统而建立的，在大范围内全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统，包括公共交通、交通信息、交通管理、车辆控制、货运管理、紧急救援、电子收费等功能模块。

它主要由地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、移动通信、宽带网、RFID、传感器、云计算等新一代信息技术做支撑。ITS的发展趋势如下。

① 动态感知和实时监测的信息获取。随着物联网等新技术的深度应用，对交通基础设施、交通流量及环境等状态感知将更加准确和实时，这是支撑智能交通发展的基础。

② 无处不在和随需而动的信息服务。信息服务遍及交通运输领域的各个角落，根据用户需求，如时间、费用、低碳、舒适度等，随时随地提供个性化和多样化信息服务。

③ 主动预警和快速响应的安全保障。通过车路协同、船岸通信等方式，实现对危险情况的主动预警和事件的快速响应，为交通参与者提供更加安全可靠的交通环境。

④ 信息共享和业务协同的运输体系。通过信息共享和业务协同，推动运输通道、枢纽、运输方式等资源的优化配置，促进运输方式之间的无缝衔接和零换乘。

⑤ 智能控制辅助的车辆驾驶。自动识别车况和周围环境，通过与用户和智能交通网络的实时交互，进行预警和自动操控，最终发展到无人驾驶。

4．“互联网+”商贸

（1）电子商务系统

互联网特别是移动互联网应用在零售和商贸等领域对传统行业的冲击非常大。电子商务系统是指在互联网开放的网络环境下，支持买卖双方在不谋面的情况下进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物，商户之间的网上交易和各方之间的在线电子支付等各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种信息系统。

电子商务按交易的对象主要分为三类：企业对企业（Business to Business，B2B），支持企业间在线交易和产品展示；企业对消费者（Business to Customer，B2C）支持顾客网上购物；消费者对消费者（Customer to Customer，C2C），支持个人之间的交易和拍卖等。

不同于一般组织内部的信息系统，电子商务系统涉及对象多，系统功能复杂且安全性要求高，它将消费者、商家、银行、物流、认证中心等多个实体集合在一起。系统主要由网站系统、电子支付系统、物流信息系统构成（见图1.13）。

① 网站系统：包括前台和后台两部分。前台提供消费者的交互界面，一般包括客户注册和登录、商品展示、商品查找、在线下单等功能。后台提供商家的交互界面，主要包括顾客资料管理、商品数据维护、交易分析等功能。后台一般还包括客户关系管理功能，主要完成客户信息的搜集、分析和营销决策应用支持。

② 电子支付系统：电子支付系统以电子货币方式通过网络完成款项支付。该系统比较复杂，安全性要求高，需要金融机构、认证机构的共同支持，并需要安全高速的网络平台。

③ 物流信息系统：物流信息系统支持物流仓储管理、配送管理、运输网络管理，实现企业和客户之间高效的产品传递，是电子商务的最后一个环节。

（2）“互联网+”商贸的发展趋势

“互联网+”商贸迎来新一轮重要发展机遇。从技术支持角度来看，主要趋势如下。

① 移动购物。不仅把电子商务搬到移动设备上，而且充分利用移动设备的特征，例如，扫描、图像、语音识别、感应和定位等特征，提供更智能的服务。

② 社交购物。微信等社交网络的发展，让购物成为一种分享体验，可以在社交网络上分享购物体验，同时满足用户的社交需求和购物需求。

③ O2O 发展。互联网倒逼实体商贸转向线上与线下相融合，转变传统的以供应链管理和库存周转的获利模式，通过挖掘流量价值和提供服务平台实现赢利增长。

④ 精准营销。利用顾客的历史行为数据，通过大数据分析做精准推荐，支持企业运营决策，产生商业赢利。

⑤ 物联网。未来的商品或容器具备感知能力，能定期传达状态信息和自动触发订单。

⑥ 跨界合作。产业链、价值链和供应链上下游各方协作，构建开放生态的产业系统。

“互联网+”与各种传统产业都可以结合，找到新的业务形态。除了这里列举的示例，其他如金融、政务、农业、通信和文化等领域也发生着巨变。另外，“互联网+”正不断催生着新生业务模式和新产业，为创新创业提供了机遇和平台。