留学美国留学，申请美国人工智能方向，是否难度很高

人工智能，即 AI(Artificial Intelligence) ，是一门包含计算机、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等综合学科。该概念第一次在达茅斯顿学术会议上提出：人工智能是从计算机应用系统角度出发，研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以及延生人类智能科学。

应用实例：指纹识别、人脸识别、视网膜识别、虹膜识别、专家系统、智能搜索、博弈等。

应用领域：

1) 机器人领域：人工智能机器人，如 PET 聊天机器人，它能理解人的语言，用人类语言进行对话，并能够用特定传感器采集分析出现的情况调整自己的动作来达到特定的目的。

2) 语言识别领域：该领域其实与机器人领域有交叉，设计的应用是把语言和声音转换成可进行处理的信息：如语音开锁 ( 特定语音识别 ) ，语音邮件以及未来的计算机输入等方面

3) 图像识别领域：利用计算机进行图像处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术，例如人脸识别、汽车牌号识别等。

4) 专家系统：具有专门知识和经验的计算机智能程序系统，后台采用的数据库相当于人脑，具有丰富的知识储备，采用数据库中的知识数据和知识推理技术来模拟专家解决复杂问题。

美国人工智能专业就业方向：

关于 AI 在美国的就业方向主要有，科研机构 ( 机器人研究所等 ) ，软硬件开发人员，高校讲师等。当然了，鉴于一些高科技公司开辟出了新的研究领域，比如谷歌的无人驾驶汽车，在国内的话就业前景是比较好的，国内产业升级， IT 行业的转型工业和机器人和智能机器人以及可穿戴设备的研发将来都是强烈的热点正好都是 3-5 年后的时间，正好是同学们学成归来的时候 !

1) 搜索方向：百度、谷歌、微软、 yahoo 等 ( 包括智能搜索、语音搜索、搜索、视频搜索等都是未来的方向 )

2) 医学图像处理：医疗设备、医疗器械很多都会涉及到图像处理和成像，大型的公司有西门子、 GE 、飞利浦等。

3) 计算机视觉和模式识别方向：前面说过的指纹识别、人脸识别、虹膜识别等。还有一个大的方向是车牌识别。目前鉴于视频监控是一个热点问题，做跟踪和识别也不错。

4) 还有一些图像处理方面的人才需求的公司如威盛、松下、索尼、三星等。

美国人工智能专业优秀院校：

1 、斯坦福大学 Stanford University

斯坦福大学 (Stanford University) 全称为小利兰•斯坦福大学 (Leland Stanford Junior University) ，是一所坐落于美国加利福尼亚州斯坦福市的私立研究型大学，被公认为世界上最杰出的大学之一。斯坦福大学于 1891 年由利兰•斯坦福建立，位于加利福尼亚州的帕洛阿尔托市，临近旧金山。

2 、德克萨斯大学奥斯汀分校 University of Texas–Austin

美国得州大学奥斯汀分校 (University of Texas Austin) ，成立于 1883 年，是得州大学系统中的主校区，也是得州境内最顶尖的高等学府之一，学校主校园离位于奥斯汀的得州州政府总部不足一里。现有学生人数 49,696(2005 年秋季统计资料 ) ，为全美单一校园中学生人数中第五大的大学 (2005 年秋季统计资料 ) 。除此之外，它还在美国有着“公立常春藤”的美誉。

加州大学伯克利分校 University of California–Berkeley

加州大学伯克利分校 University of California–Berkeley 建于 1868 年，是美国的一所公立研究型大学，位于旧金山东湾伯克利市的山丘上。伯克利是加州大学 10 所校区中历史最悠久的校区，是美国最自由、最激进的大学之一。

4 、麻省理工 Massachusetts Institute of Technology

麻省理工学院 (Massachusetts Institute of Technology ， MIT) 是美国一所综合性私立大学，有“世界理工大学之最”的美名。麻省理工学院位于麻萨诸塞州的波士顿，查尔斯河 (Charles River) 将其与波士顿的后湾区 (Back Bay) 隔开。麻省理工学院无论是在美国还是全世界都有非常重要的影响力，培养了众多对世界产生重大影响的人士，是全球高科技和高等研究的先驱领导大学，也是世界理工科菁英的所在地。麻省理工学院是世界上最富盛名的理工科大学，入选中国世界纪录协会世界综合实力最强的大学候选世界纪录。

5 、卡内基梅隆大学 Carnegie Mellon University

卡内基梅隆大学 (Carnegie Mellon University 简称 CMU) 坐落在宾夕法尼亚州的匹兹堡 (Pittsburgh) ，是一所享誉世界的私立顶级研究型大学，该校拥有全美顶级计算机学院和戏剧学院，该校的艺术学院，商学院，工学院以及公共管理学院也都在全美名列前茅。

CMU的MSPPM包括 Data Analytics Pathway 旨在提高学生数据和分析技能来改善教育，交通，环境，刑事司法，经济发展，国家安全与国防以及医疗保健等领域的公共计划和政策。

该Track课程非常量化，学生必须从以下四个方向中来选够36学分的课程，分别是数据挖掘和机器学习，统计和建模，计算机编程和信息系统，决策框架和政策方法。

除此之外，学生还必须学习MSPPM的核心课，主要涉及R，经济分析，数据库管理，管理，公共政策，管理科学，数据分析等方面的内容。选修课涉及的领域也很广泛，比如公共政策，计算机编程，数据科学，信息系统，公共金融，管理咨询等等。还包括暑期实习的机会。

美国计算机专业的大学有很多例如：（信息来源美国大学院校库>

Stanford（斯坦福）的CS是个很大的CS，拥有40人以上的资深教员，其中不乏响当当硬梆梆的图灵奖得主（EdwardA．Feigenbaum，JohnMcCarthy）和各个学科领域的大腕人物，比如理论方面的权威DonaldE．Knuth；数据库方面的大牛JeffreyD．Ullman（他还写过那本著名的编译原理，此人出自Princeton）；以及RISC技术挑头人之一的JohnHennessy。相信CS的同学对此并不陌生。该系每年毕业30多名Ph．D．以及的Master。学生的出路自然是如鱼得水，无论学术界还是工业界，Stanford的学生倍受青睐。几乎所有前十的CS中都有Stanford的毕业生在充当教授。当然同样享有如此地位的还包括其他三头巨牛：UC．Berkeley，MIT和CMU。毕业于U．ofUtah的JimClark曾经在StanfordCS当教授。后来就是这个人创了高性能计算机和科学计算可视化方面巨牛的SGI公司。SUN公司名字的来历是：StanfordUniversityNetwork．。顺便提一下，创YAHOO的华人杨致远曾在斯坦福的EE攻读博士，后来中途辍学了YAHOO。CS科研方面，斯坦福无论在理论、数据库、软件、硬件和AI等各个领域都是实力强劲的顶级高手。斯坦福的RISC技术后来成为SGI／MIPS的Rx000系列微处理器的核心技术；DASH，FLASH项目更是多处理器并行计算机研究的前沿；SUIF并行化编译器成为国家资助的重点项目，在国际学术论文中SUIF编译器的提及似乎也为某些平庸的论文平添几分姿色。Stanford有学生14000多，其中研究生7000多。CS有175人攻读博士，350人攻读硕士，每年招的学生数不详，估计少不了，但不要忘了，每年申请CS的申请学生接近千人。申请费高达90＄。斯坦福大学位于信息世界的心脏地带———硅谷。加州宜人的气候，美丽的风景使得Stanford堪称CS的天堂。33．1平方公里的校园面积怕是够学子们翻江蹈海、叱咤风云的了。申请斯坦福是很难成功的，但也并非不可为之。去斯坦福这样的牛校，运气很重要，牛人的推荐也很重要。附：总的来说，前20的CS可以分成三波：一、4个最为优秀的CSProgramStanford，UC．Berkeley，MIT，CMU二、6个其他前十的：UIUC，Cornell，U．ofWashington，Princeton，U．ofTexas－Austin和U．ofWisconsin－Madison，其中UIUC，Cornell，U．ofWashington和UW－Madison几乎从未出过前十名。三、其他非常非常优秀的CS：CalTech，U．ofMarylandatCP，UCLA，Brown，Harvard，Yale，GIT，Purdue，Rice，和U．ofMichigan．（注：CS＝计算机科学系）自20世纪40年代世界第一台现代计算机在美国诞生以来，美国一直执全球计算机学界之牛耳，这同时也是美国计算机产业界占据绝对优势的重要原因之一。我们引进的教材中绝大多数也都来自美国。计算机学科仍然在高速发展，与此对应的计算机人才培养模式也在不断变化，密切关注和跟踪国外尤其是美国名校的教学新动态，应该是非常有意义的。本文即选择了美国计算机学科最负盛名的五所高校，对目前各校计算机科学(ComputerScience)专业的本科教学体系进行了一些分析。斯坦福大学斯坦福大学拥有独立的计算机科学系。浏览该校的教学手册，最具特色的恐怕要算多门科普性计算机知识讲座了，一般有两到三个单元，涉及面非常之广，从量子计算到数字演员，从计算科学的伟大思想到网络安全，从网上拍卖到使用元编译发现大型开放源代码软件中的大量错误，其中还不乏对技术乌托邦、斯诺“两种文化”、计算机面临的困境以及迅速发展所带来的诸多问题的思考。开课的老师阵容强大，基本上都是响当当的名教授，甚至包括图灵奖得主JohnMcCarthy。用这种讲座代替计算机科学导论性质的专门课程，可以充分展示计算机科学的丰富内涵，使学生较早地了解学科的轮廓和脉络，对于开阔学生视野，启发学生的学习兴趣也大有好处。由于美国大学中专业的选择非常灵活，而近年来计算机学科招生受行业影响流失严重(这种情况甚至惊动了比尔·盖茨，今年微软到各大高校招兵买马时，他每站必到，利用自己的明星效应，大讲计算机学科的美妙前景)，可以想象，这种讲座同样也肩负着吸引学生选择计算机专业的重大使命。斯坦福大学典型的低年级课程设置如表1所示。表1斯坦福大学低年级主要课程设置数学(至少23个单元)数学41(课程号，下同)微积分I5数学42微积分II5统计116概率论3～5计算机103离散结构4或6以下任选两门：数学51微积分5数学103/113线性代数3数学109应用群论3计算机157逻辑和自动推理4计算机205机器人、视觉和图形学数学方法3科学(至少11个单元)物理53力学4物理55电磁学4其他工程基础(至少13个单元)计算机106程序设计抽象/方法学5工程40电子学基础5选修课技术与社会(3~5个单元)进一步的课程设置如表2所示。表2斯坦福大学高年级主要课程设置程序设计(2门课)计算机107(课程号，下同)程序设计范型5计算机108面向对象系统设计4理论(2门课)计算机154自动机与复杂性理论4计算机161算法的设计与分析4系统(3门课)电子电气108B或282数字系统或计算机体系结构4计算机编译原理3计算机计算机网络3计算机 *** 作系统3应用(选2门课)计算机人工智能3～4计算机数据库3计算机图形学3项目(1门课)计算机至少3个单元限选课(多门)加州大学伯克利分校伯克利的课程设置也有很多独树一帜的地方，尤其是在专业基础课方面，除了有专业导引课程“计算机科学专题”之外，对于没有编程经验的学生，第一门编程课是符号编程入门，采用LISP语言。有一定编程经验或者有自学能力的学生，可以选择多种语言和环境的自主学习(Self-paced)课程，包括C、Fortran、C++、Java，以及UNIX的使用等，这种多元化与伯克利计算机科学与电子电气工程同系有关。但是所有学生在第二学期都要学习一组独特的基础课：61A“计算机程序的结构与解释”，采用MITAbelson等编著的同名教材(中译本机械工业出版社出版，清华大学出版社出版了影印版)；61B“数据结构”(教材采用自编讲义)；61C“计算机结构”(MachineStructures)，采用Hennessy的《计算机组织与设计》(中译本清华大学出版社出版，机械工业出版社出版了影印版)。这项规定就是转校生也不例外，可见其中蕴涵了伯克利多年的教学经验结晶。伯克利其他比较有特点的课程还有：将离散数学和概率论结合讲授的CS70，主讲是名教授ChristosPapadimitriou；CS98-1编程练习课，以主要大学生编程竞赛中的赛题为授课素材；CS169软件工程直接用KentBeck的《极限编程》(人民邮电出版社出版了中译本)作为教材，非常超前，但是既然连Pressman的《软件工程：实践者方法》新版中敏捷方法都已经成为重头戏，既然IEEE都已经开始制定敏捷方法相关标准，这种课程选材也就不显得那么骇世惊俗了。除了软件工程课程常见内容外，教学侧重实际，贯穿了极限编程的思想，涵盖UML、JUnit单元测试、软件架构、设计模式和反模式、重构、CVS版本控制、系统和集成测试，最后要求完成一个实际产品，并进行演示。UIUC(伊利诺依大学厄巴尼-香槟分校)UIUC的计算机科学专业创建于1972年，到1986年基本定型，十多年来几乎没有什么变化。其教学体系如图1所示。图1UIUC改革前的计算机科学课程体系其中，数值分析方向课程中，Math225为矩阵论，CS257为数值方法，CS35x代表数值分析导论、常微分数值方法、偏微分与数值逼近和数值线性代数；理论方向课程中，CS173为离散结构，CS273为计算理论，CS37x包括算法、形式方法、程序验证；人工智能方向课程中，CS348为人工智能导论，CS34x包括机器人、机器学习与模式识别；软件方向，CS125为计算机科学导论，CS225为数据结构与软件工程原理，CS31x包括数据库、图形学、多媒体，CS32x包括软件工程、 *** 作系统设计、分布式系统、编程语言与编译器、并行计算、实时系统、编译器构造、编程语言设计；硬件方向课程中，CS231为计算机体系结构I，CS232为计算机体系结构II，CS33x包括计算机组成、VLSI系统与逻辑设计、VLSI系统设计、通信网络、嵌入式体系架构与软件。可以看到，处在图1中最下面的课程基本上都是在多门中选择一至三门，整个体系脉络清晰，具有很高的灵活性。与斯坦福不同的是，UIUC的计算机科学导论课程比较简单，只有一门为新生开的计算机科学导向课(CS100)，而且并非必修。名为“计算机科学导论”的CS125实际上是以Java语言为主的编程入门课，涵盖了一些算法的内容。此外还有与之配套的实验课。当然，系里所开的许多面向高年级和研究生层次的讲座是对低年级开放的。2003年，在工程院院长DavidDaniel的倡导下，计算机系对教学计划进行了改革，以反映目前社会、行业和技术的发展趋势。主要的变化有：在必修要求中增加了两门编程课：CS241系统编程，采用GaryNutt的《 *** 作系统》作为主教材，Stevens的《Unix环境高级编程》作为编程教材；CS242程序设计实验(ProgrammingStudio)，教学大纲基本上以Kernighan的《程序设计实践》为蓝本(以上教材机械工业出版社均出版了中译本和影印版)。必修要求中增加了一年的高级项目，强调团队合作和软件工程实践，包括文档写作、口头表达、项目规划与管理等，实际上是在实践中学习软件工程。这门课也可以用两学期的软件工程或者一年的高级论文代替。仍然充分保留了灵活性，有利于因材施教。增加了CS173离散结构的学时，部分原CS273的内容移到这里，同时CS273又新增了原CS375的内容。这实际上是提高了对计算机理论的要求。CMU(卡内基梅隆大学)与MIT、伯克利等学校计算机科学仍然和电子与电气工程同处一系不同，CMU的计算机科学系成立于1965年，是全美最早的，如今它已经升格为计算机科学学院。其研究生项目中除了机器人方向与硬件关系较多之外，其他基本上都是纯软的。从这个意义上来说，CMU的教学体系对于偏软的计算机科学系应该有较大的借鉴意义。CMU的教学手册上没有从传统意义上针对计算机科学专业学生的导论课，虽然有名为“计算机科学伟大思想”的两学期课程，但是从内容上看应该是离散数学的替代，因为此外CMU并没有其他离散数学方面的课程。此课程没有教材，内容比传统离散数学要灵活得多，涉及概率、代数、算法、加密理论、复杂性理论、博弈论等，非常注重学习的趣味性和实用性。与其他名校相同，CMU对程序设计的重视也给人留下很深印象：本土新生的第一堂课就是“初中级程序设计”，直接讲授Java。然后是中高级程序设计(Java)、C语言编程技巧、高级编程实践(Java)、程序设计原理(用SML语言讲授)。目前计算机科学专业教学计划中的一个难点，是硬件课程的设置问题。硬件知识体系本身非常丰富，但是硬件课程多了，又削弱了计算机科学专业的特色。CMU在这一问题上是怎样处理的呢？计算机科学学院的现任院长RandalEBryant亲自给出了回答，他用15～213“计算机系统导论”一门课(12个单元)完成了硬件知识的教学。这项教学改革的成果就是一本厚达900多页的书：《ComputerSystems:AProgrammer'sPerspective》(中译本《深入理解计算机系统》已经由中国电力出版社出版)一书。他在该书的序言中说：“本课程的宗旨是用一种不同的方式向学生介绍计算机。因为，我们的学生中几乎没有人有机会构造计算机系统。而大多数学生，甚至是计算机工程师，也要求能日常使用计算机和编写计算机程序。所以我们决定从程序员的角度来讲解系统，并采用这样的过滤方法：我们只讨论那些影响用户级C程序的性能、正确性或实用性的主题。比如，我们排除了诸如硬件加法器和总线设计这样的主题。虽然我们谈及了机器语言，但是不关注如何编写汇编语言，而是关心编译器怎样翻译C的各种构造，比如指针、循环、过程调用和返回，以及switch语句。更进一步，我们将更广泛和现实地看待系统，包括硬件和系统软件，讨论链接、加载、进程、信号、性能优化、评估、I/O以及网络与并发编程。这种做法使得我们讲授本课程的方式对学生来讲既实用、具体，又能实践，同时也非常利于调动学生的积极性。”网站上的一些随书配套实验，也独具匠心。因此此书的成功是水到渠成的。根据配套网站上的列表，它已经被全球80多所院校采用作为教材。MIT(麻省理工学院)MIT的课程设置，只能用其学生起点高来解释。该校没有典型意义上的计算机科学专业，偏软的只有理论计算机科学和人工智能及其应用两个专业。因此没有类似于其他学校的导论课程。在MIT的电子电气工程与计算机科学系中，所有学生都要参加如下四门课程：6001“计算机程序的结构与解释”，当然与伯克利相同，采用的是Abelson等编著的同名教材；6002“电路与电子学”；6003“信号与系统”(自编讲义)；6004“计算结构”(ComputationStructures)，与伯克利的61C“计算机结构”对等(教材是自编课件)。此外有两门专业基础数学课：“概率系统分析”(教授自编教材)和“计算机科学数学”，后者的教材是国外院校普遍采用的Rosen所著《离散数学及其应用》(中文版由机械工业出版社出版)。对MIT的学生而言，实验课程有多种选择：电气工程和计算机科学实验，模拟电子实验，数字系统实验，微机项目实验，半导体设备项目实验。此外，无论何种专业，都有软件工程实验课。值得注意的是，本科生各专业的必修课程中并没有软件工程课程。也就是说，软件工程的内容都在实践中完成了。带软件工程实验课的是因为提出Liskov替换原则而知名的女教授BarbaraLiskov，她刚刚获得了2004年度的冯·诺依曼奖。作为美国工程院和艺术科学院的双院士，她几十年在软件开发研究方面的经验，将有力地保证这门实验课程的质量

移动数据库系统结构特点和移动数据库系统同步复制机制， 在此基础上重点研究SQLServer合并复制同步方式和基于XML的数据同步方式， 对两种同步方式优缺点进行了深入分析，同时对传输通信技术进行深入探讨。 最后针对于湖北省水路规费移动征稽系统实际的需求，结合两种同步方式的优 点，提出了根据具体网络情况可选择不同数据同步方案的策略，并给出该方案 的具体实现过程，达到数据的一致性目标，使数据同步过程更加灵活可靠。

（转载）

独创性声明 作者声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另tIDN以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论文中作了明确的说 明并表示了感谢。 签名：．起量鱼 日期： 互：查i 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留交向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 （保密的论文在解密后应遵守此规定） 研究生（签名）：杠如 导师（签 日期 武汉理工大学硕士学位论文 1．1课题的背景及意义 第1章引言 随着移动通信与计算技术的结合发展，移动终端拥有了更多的计算能力， 人们使用移动终端来处理和存储各种数据一名片、日程安排、邮件乃至文档、 目录等各种结构化／非结构化的数据，同时这些数据又经常需要在不同用户之间 进行交换以完成复杂的交互与合作。为了保证这种协作任务的正确完成，必须 有一种手段确保不同设备上的数据集内容的及时性与一致性，我们把这种手段 定义为数据同步，数据同步已经成为移动计算的一种基础应用模式，目前一些 国际著名的数据库厂商也纷纷推出了自己的移动数据库系统。 由于受到诸如网络条件、无线通讯费用、移动设备本身资源等多方面因素 的限制，移动设备通常不能和网络保持实时通信，因此大部分时间移动设备和 网络断开连接。这种情况下，为了要满足移动用户在断开状态下对数据的存取 需求，目前最常用的解决方案是采用数据同步技术，即把用户所需数据先下载 在移动设备上，这些数据成为主数据库中的数据在移动设备上的数据副本。当 移动设备和网络断开连接时，对数据的存取 *** 作在本地数据副本上进行。这必 然要求系统提供一种同步机制，使得移动设备和网络连通时，能够将移动设备 上数据更新反映到主数据库中，并且将主数据库中的最新数据下载到移动设备 上，以使移动设备的本地数据副本和主数据库取得一致。由于多个移动用户异 步地在各自的数据副本上进行数据存取，在进行数据同步时，很容易产生冲突 问题，如何有效地检测和解决冲突问题，也是一个完整的同步机制必须要考虑 的重要方面。 数据同步不仅可以使个人用户通过很简单的 *** 作自动保持各种终端同类型 数据的一致，而且帮助企业用户迅速提升信息其竞争力。随着市场竞争的日益 激烈，企业需要快速高效地对客户的需求做出反应，并提供高质量的服务，而 随时随地从企业信息中心获取和更新各种客户信息以便快速反应就成了致胜的 关键。数据同步产品可以让企业雇员无论何时何地都能够通过各种终端设备获 武汉理工大学硕士学位论文 取和更新各种客户信息，制定销售和服务决策，并快速实施。 在本文的讨论中，选择移动事务分两次在移动设备和主数据库服务器上执 行的方法。数据同步包括数据传输、同步冲突检测和解决这三个方面。 1．2课题来源和研究内容 本课题来源于交通部湖北港航局信息系统二期工程《湖北水路规费征稽管 理系统》软件开发项目中的移动征稽子系统。 该系统是按照交通部有关规费管理的规范开发，适用于以省级港航管理局 （规费中心）为龙头，覆盖各市州港航局（所、处）规费中心和各县市港航处 （所），各基层费收站点的四级网络规费征稽系统，兼容了光纤专线、电信专线、 ADSL和MODEM拨号等多种网络通信方式。规费征稽的网络传输系统具备数 据实时性功能，确保数据的一致性与准确性。该子系统完成的主要功能为：利 用移动设备PDA和微型打印机实现移动征稽以及规费数据业务信息管理。 本系统涵盖湖北境内长江所有流域，目前移动通信网络在长江沿线存在着 部分盲点不能保障网络通信的实时性，而本系统业务对时间的要求较高，尤其 是现场开票业务，要求现场能查询到船舶的基本信息并根据相关信息开票收费。 为了进一步提升稽查的强度和力度，同时降低网络使用费用成本，采用在移动 设备中存储数据库副本的方式，分别在移动设备和远程数据库服务器上处理各 自数据，这样就引出了移动数据库和远程数据库的数据同步问题。 本文的主要内容是对现有同步机制进行研究，在深入研究基于XML数据同 步方式和合并复制两种数据同步机制的基础上提出了一种移动数据库数据同步 实现模式，并编程实现移动设备上的数据与数据库服务器数据的同步，最终达 到数据统一。具体研究内容如下： 1）深入研究移动计算的特点，移动数据库的结构特点及其应用现状。 2）深入研究数据同步技术的原理，在流行的基于XML复制和合并复制数 据同步技术的基础上提出了一种移动数据库同步实现模式。 3）设计并实现移动数据库的数据同步技术，将其应用于实际项目中。 4）结合实际应用中出现的问题分析原因，改进同步技术。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1．3研究现状 1．3．1移动数据库研究现状 移动计算技术l的发展导致了普遍化计算概念的出现。普遍化计算即无所不 在的计算，它要求人们摆脱以往相对单一的计算平台所造成的局限，而提供个 性化的服务，即系统可以根据用户的爱好、需求进行自由的裁剪和定制，这些 需求的出现使得移动数据库技术成为移动计算技术的基础和核心。鉴于以上考 虑，移动数据库已经成为一个十分活跃的研究领域，并引起了越来越广泛的关 注。以下仅仅列出近年在移动数据库及其相关领域具有代表性的研究成果： 1）Purdue大学对移动事务处理、移动数据库同步等技术进行了大量的研究， 并提出了许多有效的算法，如移动数据库加锁机制，移动事务管理机制等； 2）CarnegieMellon大学（CMU）对移动技术平台进行了大量的研究，并对 系统的自适应性（Adaptation）进行了分析。代表性的成果包括Odyssey系统和 Coda系统。Odyssey系统是一个 *** 作平台，它集中了 *** 作系统和网络通讯的核 心功能，是CMU研究自适应性的基础设施；Coda系统是一个文件系统，它是 ～个应用支撑软件，CMU的许多工作，如复制技术，各种应用规模的分析比较 等均是基于Coda系统完成的； 3）Rutgers大学对移动数据库技术进行了较为全面的研究，如移动技术体系 结构、移动复制算法、移动事务处理、移动通讯及数据管理等，他们获得了许 多有价值的成果，在移动计算领域处于领先地位； 4）Monash大学（澳大利亚），Pittsburgh大学、Washington大学、Bilkent 大学（土耳其）、SouthMethodist大学、Okiahoma大学等对移动事务处理、位置 相关数据的处理等进行了研究； 5）澳大利亚国立大学、Stanford大学、Bilkent大学、Southwestern Louisiana 大学、香港理工大学、香港城市大学、新加坡国立大学等对数据广播技术、移 动信息发表技术及数据广播环境下的查询技术进行了研究； 在国内，中国人民大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、华中科技大学 等对移动数据库进行了研究。在系统开发方面，各大数据库厂商均对嵌入式移 动数据库的研制给予了相当的关注，把开发相应主打数据库系统的嵌入式移动 数据库系统作为一个重要的发展方向。Sybase、Oracle、IBM分别推出了各自的 3 武汉理丁大学硕士学位论文 嵌入式数据库系统Sybase Ultralite、OracleLite、DB2 Everywhere。1 999年7月 中国人民大学研究和开发了“小金灵”基于掌上电脑的嵌入式移动数据库系统， 开始了对嵌入式移动数据库系统的研究。 1．3．2数据同步研究现状 市面上主要存在下面几种数据同步技术2J： 1）PalmHotSyncProtocol：Palm运行系统通常运用在个人掌上电脑和个人 领航器上，这些装置通过掌上 *** 作系统的界面，运用其提出的协议如HotSync来 同步（HotSync仅提供两种模式的 *** 作：慢同步和快同步）。 2）IntellisyncProtocol：Intellisync公司为了减少联系的时间，积极寻求快同 步而提出同步协议。全部技术都是建立在远程服务器架构上，远程服务器上存 储每个嵌入式设备的修改和状态标志，只用发送最新发生变化的同步，即快速 同步方式。微软公司的Outlook和Exchange采用了这个同步系统，将其运用在 包括台式和移动设备中的个人掌上电脑、微型PC机中。某些symbian设备中也 使用了这个协议。这个协议的主要缺点在于它的集中架构，如它在两个设备中 要通过服务器来同步，不能自己相互同步。 3）ActiveSync：ActiveSync是运用在微软公司Windows平台的微型PC机 上的同步协议。它有一套配套软件建立在微软 *** 作系统平台上。使用该软件可 以同步Web收藏夹、Outlook等，并且可以自动感测同步数据中内容的改变。 目前，主流的商业数据库管理系统DBMS（DatabaseManagementSystem） 如Oracle、Sybase、DB2、SQL Server等在移动计算环境下，针对分布式系统的 实际需求提出了各自的移动数据同步方案。实现的技术手段有同步技术、复制 技术和刷新技术。所适用的网络类型有高速局域网、广域网、较低速率的拨号 上网、无线、间接连接。采用的系统拓扑结构有对等（Peer－To—Peer）和级联／树 状（Hierarchical）；对应的产品种类繁多，在这里选用主流DBMS的产品来加以 分析。 1．3．3移动数据库复制研究现状 随着数据仓库技术的发展、联机分析处理（OLAP）、决策支持系统（DSS）、 电子商务等需求的推动下，海量数据存储、数据实时更新、数据一致性维护愈显 4 武汉理工大学硕士学位论文 重要。目前主要的数据库管理系统如Oracle，MSSQLServer，Sybase，DB2，My SQL等都在原有的数据复制功能上，添加更多的组件，提供了许多数据复制工具， 针对不同的应用提出并研究了各种数据复制方法，增加了更强大的技术支持。 （1）Oracle复制系统 Oracle复制系统主要支持多主复制（MultimasterReplication）、实体化视图 复制（Materializedview Replication）、多主和实体化视图混和复制（Multimaster andmaterializedview hybridReplication）以及程序复制这四种类型的复制。 多主复制是一种对等复制，每个主站点都有相同的权限，每个站点都可以 修改复制数据库的数据，并传播到其它站点。 实体化视图又称为快照复制，就是在某个时间点上从目标数据库中获得数 据库副本，刷新组定时按照增量方式刷新实体化视图。实体化视图包括只读实 体化视图、可更新实体化视图、可写实体化视图。实体化视图本身又可以作为 其它的站点实体化视图的目标数据库，而且还可以一级一级进行下去，成为多 层实体化视图。 多主和实体化视图混和模式，顾名思义，就是在数据复制环境中进行多主 复制与实体化视图混和配置的复制。一个复制站点可以既是多主复制站点，又 是实体化视图站点。 程序复制指对于大量数据行更新的复制，不是将变化的数据直接进行复制， 而是产生与源站点相同的包含事务 *** 作的包，在其它站点执行。 （2）MS SQLServer复制技术 MS SQLServer支持快照复制、事务复制以及合并复制。 快照复制是一种较简单的复制方法，它将出版方的出版物通过快照代理拷 贝到分发者的分送工作，再通过分发代理拷贝到订阅者。 事务复制要通过日志代理完成。系统通过日志阅读器代理将出版服务器上 的事务传送到分发服务器的分送数据库，再通过分发代理将分发数据库的数据 传送到订阅服务器上。 合并复制中允许发布者和订阅者修改复制的数据，它能自动监视数据库内 容的变化，并定期进行结果合并，然后将合并后的结果发布给所以订阅者。 （3）Sybase数据复制技术 Sybase数据复制技术采用一种基本的“发布一预定”模式来实现跨网络的 数据复制。复制模式有基本主复制模式、分布式主段、Corporaterollup模式、 Redistributed CorporateRollup模式。 5 武汉理工大学硕士学位论文 基本主复制模式中，指定主数据库中的源表为主表，该表的其他副本为复 制表，对主表可进行读／写 *** 作，对复制表只能执行读 *** 作。因此复制过程比较 简单，只需从一个主数据库将更新分发到一个和多个副本数据库就可以确保数 据的一致性。 分布式主段复制模式中，每个站点上的复制服务器把对本地数据的修改分 发到其他站点，并把其他站点接收到的修改应用到本地复制的数据。 Corporaterollup模式有多个分布式主段和一个集合式合并复制表。每个主站 点上的表只包含对该站点而言是主数据的数据，没有任何数据复制到这些站点， 最后这些站点的数据变化合并到Corporaterollup表。 Redistributed CorporateRollup模式与CorporateRollup模式相似，不同的是 在每个分布式主段上有一个复制代理将合并表当成主数据来进行处理，并且将 这些数据转发给复制服务器，分发给预定方。 （4）DB2的复制技术 DB2的主要复制方式是PeerToPeer的方法。PeerToPeer复制给每个站点 都赋予了同等的权限，通过复制代理服务器进行数据复制，通过触发器获取变 化的数据并进行传播。 （5）MySQL数据复制技术 MySQL数据库提供数据复制的主要方法是通过在中心数据库服务器上跟 踪二进制同志，将变化的部分发送到副本数据库服务器，然后在副本数据库服 务器中读耿日志，在副本上执行相应的 *** 作。 1．4本文的结构安排 本文主要研究移动数据库的数据同步技术，全文共分七章，其主要内容如下： 第1章绪论，概述课题的研究背景及意义，分析国内外相关方向的研究 情况，给出论文的组织结构。 第2章介绍移动计算环境下的移动数据库系统结构特征，以及移动数据 关键技术及应用，深入分析移动数据库数据同步复制系统特征，从数据捕获、 分发、冲突的检测与处理等方面详细介绍了移动数据库同步复制过程中涉及的 关键技术。 第3章 以湖北水路规费征稽管理移动子系统为背景提出移动数据库同步 6 武汉理下大学硕十学位论文 方案，并对该方案的运用同步技术进行介绍。根据提出的方案，从同步各个功 能模块出发，详细介绍了系统各功能模块的设计思想及可行性。 第4章给出系统详细设计，详细介绍各功能模块的类库设计及相关实现。 第5章对实际应用中遇到的问题进行总结，并提出同步模型改进方向。 7 武汉理工大学硕十学位论文 第2章移动数据库复制和同步机制 随着网络技术的迅速发展和不断渗透，在任何时候、任何地点能接入信息 网获得所需的信息成为人类的普遍需求，移动数据库复制和同步机技术将使得 这种需求得以实现。本章介绍移动计算及其特点、移动数据库的特点、移动数 据应用。数据库同步复制按照过程划分，可以分为变化捕获、分发、冲突检测 与解决三个阶段。本章将对当前常见的复制模型中所使用的同步复制技术进行 详细介绍。 2．1移动计算概述 移动计算的英文是“MobileComputing”。狭义的定义为：使用便携终端在 流动中进行信息处理。便携终端通常指体积小、重量轻、集成度高的便携机， 如笔记本电脑、掌上型的个人数字助理（PDA）、个人通信器（Personal Communicator）。移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息 系统相互作用，分担中央信息系统的计算压力，使有用、准确、及时的信息能 提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户l71。 在传统的分布计算系统中，各个结点之间都是假定通过固定网络连接，并 保持网络的持续连接性，而移动计算系统改变了这种假设条件。移动计算系统 是由固定结点和移动结点构成的分布计算系统，它将使用户不再需要停留在固 定位置不变，而是可以携带着移动计算机自由移动，并在移动的同时通过移动 通信网络保持与固定将固定结点或其他移动结点的连接。 一个典型的移动计算系统由移动客户机、无线单元、移动支持结点、固定 结点和固定网络连接组成。其中高速固定网络构成连接固定结点的主干；固定 结点包含通常的文件服务器和数据库服务器；移动支持结点则是带有支持无线 通信的接口，负责建立一个无线网络单元；无线网络单元内的移动计算机通过 无线网络和移动支持结点连接，进而通过移动支持结点和固定网络和固定结点 以及其他移动计算机连接，从而实现自由的移动性。 8 武汉理rT大学硕＋学位论文 由于移动计算环境的上述特点，使得传统的分布式数据库技术不能支持或 是不能有效支持移动计算环境。因此，研究移动计算技术、移动数据库技术成 为目前分布式数据库研究的一个新的方向。 2．2移动数据库 与固定网络的传统分布计算环境相比，移动计算环境具有特点使得传统的 分布式数据库技术不能支持或是不能有效地支持移动计算环境。因此必须对已 有的传统的分布式数据库加以改进，或者重新设计，形成一种能全面支持移动 计算环境的崭新数据库技术——移动数据库Ljl（Mobiledatabase）。 移动数据库是指在移动环境中的分布式数据库，其数据在地理上（或物理 上）分布而在逻辑上集中的，是一种动态的分布式数据库。它包含两层含义： ①人在移动时可以存取后台数据或其副本；②人可以带着后台数据库的副本移 动。由于移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、PDA。车载设备、移动电 话等嵌入式设备中，因此又被称为嵌入式移动数据库系统。 2．2．1移动数据库系统结构及特点 通常认为，带有移动连接性的分布式系统，有完整的数据库系统功能，能 支持完全的空间移动性，支持无线和有线的网络连接的系统可以称之为一个移 动数据库系统14〕。移动数据库系统和传统的分布式数据库管理系统有很多相似的 方面。一般把移动数据库系统看作是分布式数据库管理系统的继承和发展5，是 对分布式数据库的延伸和推广。 根据参考文献〔6，一个典型的移动数据库系统结构如图2．1所示。网络分 为两个部分，分别为固定网络部分和无线网络部分。固定网络具有较高的传输 速率和较好的可靠性，又称为可信部分17。 可信部分包括了数据库服务器DBSVR（DatabaseServer）、位置服务器LS （Location Server）和同步服务器Sync Server。DBSVR可以是大型数据库系统， 如Oracle、Sybase、DB2、SQLServer，一般为固定结点。每个DBSVR上维护 本地数掘库的一个完整的副本，服务器之间由可靠的高速互联网连接在一起， 构成一个传统意义上的分布数据库系统。DBSVR同时可以处理客户的联机请求， 并可以保持所有请求的历史记录。无线网络部分主要包括移动支持结点MSS （Mobile SupportStation）、移动客户机MC（MobileClient）、本地数据库副本 9 武汉理T大学硕士学位论文 Rcp（Replication）s和嵌入式移动数据库EMDB（EmbeddedManagement Database）。 MSS位于高速网络中，并具有无线联网能力，它们用于支持一个无线网络 单元（Cell），该单元内的移动客户机既可以通过无线链路与一个MSS通信，从 而与整个固定网络连通，也可以接收由MSS发送的广播信息。服务器与MSS 可以是同一物理设备。 MC处理能力与存储能力相对于DBSVR来说非常有限，且具有移动性（即 可以出现在任意一个无线单元中），经常与服务器断开（指MC无法与服务器联 机通信）。而且由于MC所处的网络环境（即当时可用的无线单元）多变，MC 图2．1 典型的移动数据库系统结构 10 武汉理T大学硕士学位论文 移动数据库与固定网络的传统分布式数据库相比，它具备有以下的主要特 点： �9�9 移动性及位置相关性 移动数据库可以在无线通讯单元内及单元间自由移动，而且在移动的同时 仍然可能保存通讯连接。此外，应用程序及数据查询可能是位置相关的¨1，这 一要求MDB支持移动性，解决区切换问题，并实现位置相关的处理。 �9�9 频繁的断接性 MDB与固定网络之间经常处于主动或被动的断接状态，这要求MDB中的 事务在断接情况下仍能继续运行，或者自动进入休眠状态，而不会因网络断接 而撤销。 ●网络条件的多样性 在整个移动计算空间中，不同的时间和地点连网条件相差十分悬殊。因此， MDB应该提供充分的灵活性和适应性，提供多种系统运行方式和资源优化方式， 以适应网络条件的变化。 ◆系统规模庞大 在移动计算环境下，用户规模比常规网络环境庞大得多，采用普通的处理 方法将导致MDB的效率极为低下。系统的安全性及可靠性较差。由于移动计算 平台可以远程访问系统资源，从而带来新的不安全因素。此外，移动主机遗失、 失窃等现象也容易发生。因此，MDB应该提供比普通数据库系统更强的安全机 制。 ●资源的有限性 移动设备的电源通常只能维持几个小时。此外，移动设备还受通讯带宽、 存储容量、处理能力的限制。MDB必须考虑这些限制，在查询优化、事务处理、 存储管理等环节提供资源的利用效率。

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