计算机在药学中应用.docx

《计算机在药学中应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机在药学中应用.docx（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机在药学中应用第一章 引论-计算机在药学中的应用本章概要 介绍计算机的发展 介绍信息科学及技术的发展 介绍计算机在药学中的应用第一节计算机的发展计算机()是电子数字计算机的简称，是一种自动地、高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。它主要由一些机械的、电子的器件组成，再配以适当的程序和数据。程序及数据输入后可以自动执行，用以解决某些实际问题。因为计算机能增强人们执行智能任务的能力常被称为“电脑”。计算机擅长于执行如快速计算、大型表格分类和在大型信息库中检索信息等工作。人类都能做这些事，但计算机可以做得更快、更精确。使用计算机可以补充我们的智能，使我们更具创造力。有效使用计算机的关键是要知道

2、计算机能做什么，它如何工作，以及如何使用它。一、 计算机发展沿革图1-1约翰冯诺依曼博士以往许多书都说“世界公认的第一台电子数字计算机”是1946年由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的“”。事实上在1973年根据美国最高法院的裁定，最早的电子数字计算机，应该是美国爱何华大学的物理系副教授约翰阿坦那索夫（ V. ，1903-1995）和其研究生助手克利夫贝瑞（ E. ，1818-1963）于1939年制造的“(）”。之所以会有这样的误会，是因为“”的研究小组中的一个人于1941年剽窃了约翰阿坦那索夫的研究成果，并在1946年时，申请了专利。由于种种原因直到1973年这个错误才被纠正过来。关于计

3、算机的定义，来自于美国杰出的数学家约翰冯诺依曼（如图1-1）。人们根据他在1945年的一份被称为“在计算机科学史上最具影响力的论文”中的描述，定义“计算机”为一种可以接受输入数据、存储数据、处理数据并产生输出数据的装置。短短几十年，计算机技术经历了巨大的变革。习惯上根据计算机的系统所采用的硬件技术来划分计算机的发展阶段。从1939年到50年代后期（1939-1953）为电子管计算机时期。计算机的元器件主要由电子管组成。其特点是体积庞大、功耗高、运算速度较低。如占地170平方米，重达30吨，功耗为140千瓦，有18000多个电子管，每秒钟能运行5000次加法计算。这一阶段，计算机主要用于军事、国

4、防等尖端技术领域。除了以外，1945年左右，冯诺依曼等人研制了。公司1954年12月推出的650是第一代计算机的杰出代表。 从20世纪50年代后期到60年代中期（1954-1964）为晶体管计算机时期。自从1947年晶体管在贝尔实验室诞生后，引发了一场影响深远的电子革命。体积小、功耗低、价格便宜的晶体管取代电子管，不仅提高了计算机性能，也使计算机在科研、商业等领域内广泛的应用。第二代计算机不仅采用了晶体管器件，而且存储器改用速度更快的磁芯存储器；及此同时高级编程语言和系统软件的出现， 也大大提高了计算机的性能和拓宽了其应用领域。这一时期的计算机的代表主要有公司1957年推出的、公司于1962年

5、推出的709以及公司1964年研制成功的6600。1969年公司研制的7600平均速度达到每秒千万次浮点运算。 从20世纪60年代中期到70年代初期（1965-1974）为集成电路计算机时代。第一代和第二代计算机均采用分离器件组成。集成电路的出现，宣告了第三代计算机的来临。由于采用了集成电路，使得计算机的制造成本迅速下降；同时因为逻辑和存储器件集成化的封装，大大提高了运行速度，功耗也随之下降；集成电路的使用，使得计算机内各部分的互联更加简单和可靠，计算机的体积也进一步缩小。这一时期的代表为的360和的8。 从20世纪70年代初期到90年代后期（1975-1999）为大规模集成电路计算机的时代。

6、20世纪70年代初半导体存储器的出现，迅速取代了磁芯存储器，计算机的存储器向大容量、高速度的方向飞速发展,微型计算机迅速发展。接着就进入了超大规模集成电路计算机时代。巨型计算机也得到了长足的发展。 随着计算机技术的日新月异，软件和通信的重要性也逐步上升，成为和硬件一样举足轻重的因素。同时系统结构的特点对计算机的性能也有巨大的影响（中断系统、存储器、流水线技术等等）。现在，人们更愿意拉大时间尺度或换个角度来把所谓的计算机时代重新划分成研究型计算机时代、个人计算机时代和网络计算机时代。其中：研究型计算机时代大约从1950年开始，以一些昂贵的被放在温度可以控制的机房里的大型机为标志，这些机器由一些专

7、家控制并进入了军队、政府部门和一些大公司。个人计算机时代大约从1975年开始，以数百万的微型计算机为标志，这些计算机被广泛用在办公室、学校、家庭、工厂和其他地方，迅速改变了人们生活的面貌。网络计算机时代大约从1995年开始，以办公室、家庭、学校、车辆和其他地方的相互连接的网络计算机为标志，已经开始对社会产生更大的影响。我国计算机的发展稍晚，但很快跟上了国际上发展的步伐。现在，我国不但拥有世界所有类型的计算机制造能力，计算机应用的普及早已使其在国民经济和综合国力中占有越来越大的比重。二、计算机的特点从古到今，人类发明了数不清的机器，几乎所有的机器都是人类体能的一种延伸，惟独计算机有别于其它任何机

8、器，它是个电脑，在一定条件下能代替人脑自动工作。它具有如下一些特点： 1运算能力计算机内部有个承担运算的部件，叫做运算器。现在高性能电脑每秒能进行几十亿次运算。很多场合下，运算速度起决定作用。例如，计算机控制导航，要求“运算速度比飞机飞的还快”。再如，气象预报要分析大量资料，运算速度必须跟上天气变化，否则便会失去预报的意义。以往很多工程计算限于计算工具的落后，只能凭经验公式估计，如今可以利用电脑进行精确求值，省时省料，使产品不断更新换代。 2计算精度数字式电子计算机用离散的数字信号形式模拟自然界的连续物理量，无疑存在一个精度问题。但是，除特殊情况外，一味地追求高精度是没有意义的，只要相对误差在

9、允许范围内就够了。实际上，计算机的计算精度在理论上并不受限制，一般的计算机均能达到15位有效数字，通过一定技术手段，可以实现任何精度要求。3记忆能力在计算机中有一个承担记忆职能的部件，称为存储器。如果没有存储器，计算机就丧失了记忆能力，就不能叫电脑了。计算机存储器的容量可以做得很大，能存储大量数据。除能记住各种数据信息外，存储器还能记住加工这些数据的程序。程序是人设计的，反应了人的思想方法和行为动作，记住程序就能模拟和部分代替人的思维和活动。4逻辑判断能力逻辑判断能力就是因果关系分析能力，分析命题是否成立以便做出相应对策。例如，让计算机检测一个开关的闭合状态，如开路做什么，闭路又做什么。计算机

10、的逻辑判断能力是通过程序实现的，可以让它做各种复杂的推理。例如药学中的“模式识别”就是药学科学家用计算机解决的。5自动执行程序的能力计算机是个自动化电子装置，能自动执行存放在存储器中的程序。程序是人经过仔细规划事先安排好了的。一旦设计好并将程序输入计算机后，向计算机发出命令，随后它便成为人的替身不知疲劳地工作起来。我们可以利用计算机这个特点，去完成那些枯燥乏味令人厌烦的重复性劳动；也可让计算机控制机器深入到人类躯体难以胜任的、有毒的、有害的作业场所。机器人、自动化机床、无人驾驶飞机、药物体内跟踪等都是利用计算机的这个能力。6多媒体连接能力计算机具有良好的多媒体外部通讯接口，通过各种多媒体网络设

11、备，就可以组成功能强大的多媒体计算机网络，实现计算机软件和硬件资源共享。如银行、码头、机场、车站、邮局、医院、学校、机关等地无处不在的网络信息系统，随时使用手机、收听广播、收看电视、接受医疗和药物代谢监视等项无时不在的网络服务系统，背后都一定存在一个大型的计算机网络系统。7使用简便比起早期的计算机必须由专业人士才能使用，现在的大多数计算机使用非常简单。从牙牙学语的孩童到苍苍白发的老人，现在都可以使用计算机了。计算机应用的场合及范围也不可同日而语了。计算机已经从计算机专家的手中解放出来了，成为了最广大的普通人群可以把玩的常用工具了。换个角度考察计算机系统的组成，它又具有分层次的特点。如图1-2所

12、示，一个计算机应用系统由硬件、系统软件和应用软件组成。图1-2 计算机系统的层次结构硬件是实现计算的平台，所“会的”是不过的一些简单计算，软件是把要做的事情逐渐分解，拆分为计算机可以做的简单工序，先输入给计算机内，计算完后再输出结果。这个过程有些像工厂流水线的管理，原料从这边进去，产品从那边出来。当用户启动计算机硬件的电源后，计算机硬件会自动引导系统软件（如操作系统，）进入计算机存储器，并启动控制器和运算器开始执行操作系统程序，连接并控制计算机各部分硬件，提供用户和计算机对话的界面，以便用户启动应用程序，让计算机完成相关任务。当然不同用户也可以在不同层次上和计算机系统打交道，于是就有了计算机专

13、业硬件研究人员和软件研究人员的区分。不过大多数非计算机专业的用户不必经常深入研究计算机软件和硬件，仍然可以学会使用计算机完成各种任务。所有药学科学人才只要学好计算机基础，也一定能够出色的完成计算机在药学中应用的各项任务。三、计算机的新发展随着计算机应用的需求不断加大，计算机系统研究机构和生产厂商不断推出新产品。进入21世纪，上网本（，上网笔记本计算机）、上网机(，上网台式计算机)、4G通信和第一批无键盘智能手机等纷纷涌现，移动领域将会更加吸引人们的关注，各种新的技术将会让人们获得更高的生产效率。根据有关机构的数据，笔记本计算机的销量去年首次超过台式机，显示了移动生活方式的兴起，这些重大进展的出

14、现，将会彻底改变我们的学习、工作和生活方式，有人预言现在开始，进入了移动计算的黄金时代。下面列出几个微型计算机新发展的实例：1高性能上网本和上网机2008年已经使上网本从一个营销理念转变成了1400万台的销售数字。这些上网本足够小，足够轻，便于随身携带，而性能又可足以满足大多数用户的需要。2009年，随着英特尔双核凌动处理器（）330拥有一对计算用的内核（及酷睿2处理器类似），系统的性能将提升50%，功耗只有2.5瓦，达到主流系统的需求标准，专为上网本和上网机使用。在未来几年内，每家电脑厂商都会制定有关策略，生产各种类型的上网本和上网机，价格也会大大降低，功能却会极大改善。2固态存储磁盘（，）

15、它是一种新型的固态存储装置，不仅能耗更少，读写数据更快，而且不易损坏。由于采用新的存储介质，它内部没有机械结构，没有数据查找时间、延迟时间和寻道时间，性能至少相当于一个15000转的硬盘，因此常被称为“闪存（）”。目前，主流的固态存储器在操作系统中表现为一块普通的（）硬盘，用户可以完全把它作为一块硬盘来使用。可以预测，“闪存是计算的未来”。如今，硬盘厂商都在为传统硬盘增加几个G的闪存。这种混合式硬盘利用了闪存的优势，但价格却要便宜很多。除此之外，还有一种新技术将会改变数据在硬盘上的存储方式，从而使硬盘进入时代（11024）。其中的关键就是“热辅助磁写入（，）”技术。3更优良的电池技术现在笔记本

16、计算机的电源使用锂电池仍是主流，锂电池技术也正在出现一次大的飞跃，大大提高电池的性能及使用年限。每块锂电池差不多就是一个微型化工厂，它把存储在锂化合物中的化学能转变成电能。电能耗尽之后，便需要充电以补充化学能。这种反复的充放电过程会在电池内收集电流的碳极上产生多层氧化膜，最终导致电池彻底失效。于是有人研究了一种新燃料电池，它能将甲醇转变成电能来为笔记本计算机或其他移动设备供电，使用后只剩下水和二氧化碳。已经有一些笔记本计算机厂商花费了数年时间在改进采用燃料电池的笔记本计算机原型，有一家公司的燃料电池所设计的使用寿命长达10年，大小和重量及传统电池相当，但却可以用5盎司（约140毫升）甲醇续航大

17、约20个小时。笔记本计算机不必再携带拖着长长电缆线的电源了。一旦笔记本没电了，或者出门忘带电源线了，也只需要换一个新的燃料罐，便可再次续航20个小时。4随处在线设想一下，假如无论在哪儿都可以大约3的速度接入网络，这差不多就是4G（4）的概念了。这个速度不仅可以下载大量丰富的图片，无间断地播放视频，甚至可以召开移动视频会议，而且这些任务可以在同一时间同时进行。另一方面，高速大型计算机也没有停止发展。近日宣布，公司正全力研发全球速度最快的超级计算机“红杉 () ”，并预计将于2011年提交使用。该计算机拥有每秒钟20千万亿次()的浮点运算能力，远远超过上代超级计算机的速度。该计算机效能较高，能耗较

18、低，但体积相对较大，相当于96台冰箱。因此，需要一间面积至少为3422平方英尺(合318平方米)的房间来存放。还有许多计算机的新发展，将可以处理终端用户的设备、传感器、制动器等扩展并将其连接到后台系统。这些系统可以对大量的数据进行智能转换,将其变成行为,使整个系统、过程和设施更有效率、生产力更高、响应更快，也就是更智能。 这意味着整个世界的数字设施和物理设施正在相互融合，计算能力将以一种不同于计算机的方式呈现在我们面前。全世界的许多专家不断探讨可令未来世界和人类生活发生重大变革的技术创新，预测了5项具备这种潜力的技术趋势，它们分别是：1绿色计算的最终目标。能源优化技术的进步，将使人们为计算机等

19、消费类电子设备找到和利用全新的电源方式，让它们无需从电网中获取电力供应。这代表着绿色计算的终极目标。2更好地生活、工作、娱乐。利用在多核计算和传感器技术上的进步，未来的计算机也许可以辨认出人的面孔、建筑物和其它物体。电视遥控器将知道是谁在掌握着它，并可以根据其偏好自动选择节目。由于未来计算机的处理器芯片将从集成几个内核发展到拥有许多内核，装备它们的主流超级计算机将提供可让用户实时体验、具备电影画质的视觉计算效果。3智能微型机器人。未来的家庭机器人不光会用吸尘器打扫房间，或者模拟宠物恐龙，或者用洗碗机洗碗等。最重要的是，它们或许还能自主学习移动和使用任意物体、感觉并辨认出周围物体的移动，并学会适

20、应新的环境。4一切无线化，轻装上阵，畅享生活。未来无处不在的无线技术，可以利用小巧的个人设备享受到原本在大型设备上才能实现的应用体验。手机或移动互联网设备（）将自动搜寻并连接到附近的显示屏，然后就近进行数据计算和存储。视频内容将自动地从手持设备中传输到汽车里的显示屏、或家里的平板显示器上。5互联计算改进医疗保健。可以想象，家中遍布着成百上千个由电池供电的微型计算机，它们构成一个传感器网络，负责收集人的健康数据并发送到指定地点进行处理和进一步分析。通过这种数据收集和处理方式，人们待在家里，而无需奔波于医疗机构，生活质量因此得以提高。这些数据还有助于预防和发现早期疾病，从而达到改进卫生保健、降低医

21、疗成本的目的。当然，这些美好愿景需要人们积极行动，用不断的发明创造来实现。第二节 信息科学及技术的发展信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机等技术为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性学科。信息科学由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程及人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。由于信息科学关注的信息对象分布在不同领域里，因而很难发现不同领域里的信息现象的共同规律，所以发现不同领域中信息现象的共同规律是信息科学的根本出发点。信息技术（ ，简称）是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通

22、信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（ , ）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。信息技术的应用包括计算机硬件、软件、网络、通讯技术和应用软件开发工具等。计算机和互联网的普及以来，人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息（如书籍、商业文件、报刊、唱片、电影、电视节目、语音、图形、影像等）。一、信息技术的基础信息技术的基础包括新材料、新能源、新器件的开发和制造技术。近几十年来，发展最快、应用最广泛、对信息技术以及整个高科技领域的发展影响最大的是微电子技术和光电子技术。1微电子技术微电子技术是以集成电路为核心的各种半导体器件基础上

23、的高新电子技术。集成电路的生产始于1959年，其特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快。大规模集成电路指每一单晶硅片上可以集成制作1 000个以上的元器件。集成度在104105以上元器件的为超大规模集成电路。国际上80年代大规模和超大规模集成电路光刻标准线条宽度为0.7至0.8微米，集成度为108。90年代的标准线条宽度为0.30. 5m，集成度为109。目前，标准线条宽度已经达到0.03微米的水平。集成电路有专用电路和通用电路。通用电路中最典型的是存储器和处理器，应用极为广泛。计算机的换代就取决于这两种集成电路的集成规模。微电子技术是当今世界新技术革命的基石，给各行各业带来了革命性的变化

24、。市场上英特尔2009年发布的名为凌动的处理器，由于采用45纳米金属栅极技术生产，每个芯片中封装了4700万个晶体管，尺寸还不到25平方毫米，11个芯片也只有人民币一角钱硬币的大小，功耗规格在0.6瓦至2.5瓦之间，速度可以达到1.8，是目前最小的最低功耗的处理器。2光电子技术光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上的一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术及电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。光电子技术是

25、一个比较庞大的体系，它包括信息传输如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储如光盘、全息存储技术等；信息显示如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等，还包括光化学、生物光子学及激光医学、有机光子学及材料、激光加工、激光惯性约束核聚变、光子武器等诸多分支学科和应用领域。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支，对国民经济和国防建设有举足轻重的影响。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体做出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒（10-15s）量

26、级，比电子快三个数量级以上。加之光子的高度并行处理能力使其具有远超出电子的信息容量及处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能，促使目前的信息技术跃进到一个新的阶段。二、信息技术的范畴信息技术的范畴包括有关信息的获取、传输、处理、控制的设备和系统的所有技术。其中感测技术、通信技术、计算机技术、智能技术和控制技术是整个信息技术的核心。1信息获取技术获取信息是利用信息的先决条件。目前，主要的信息获取技术是数据采集、传感技术、遥测技术和遥感技术。这些技术的主要功能是将各种信息及时准确地捕获并转化成计算机可以处理的数据。2信

27、息处理技术信息处理是指对获取的信息进行识别、转换、加工，使信息安全地存储、传输，并能方便地检索、再生、利用，或便于人们从中提炼知识、发现规律的工作手段。长期以来，人类都是以人工的方式对信息进行处理，在计算机诞生以来，计算机技术（包括计算机硬件和计算机软件等技术）成为现代信息技术的核心。3信息传输技术信息传输技术是现代信息技术的重要支撑，如电子通讯技术、光纤通信技术、卫星通信技术等。通信技术的功能是使信息在大范围内迅速、准确、有效地传递，以便让广大用户共享，从而充分发挥其作用。4信息控制技术信息控制技术就是利用信息传递和信息反馈来实现对目标系统进行控制的技术，如导弹控制系统技术等。在信息系统中，

28、对信息实施有效的控制一直是信息活动的一个重要方面，也是利用信息的重要前提。 5信息存储技术中国四大发明之一的纸是一种古老的信息存储介质，近、现代以来发明的缩微品、磁盘、光盘、固盘是现代信息存储介质，及它们相对应的技术便构成了古老的和现代的信息存储技术。三、信息技术的应用针对信息管理、信息控制、信息决策等种种实用需求，信息技术的应用日益发展，工业自动化、办公自动化、家庭自动化、人工智能化、信息网络化逐步实现。信息技术在社会的各个领域得到广泛的应用，显示出强大的生命力。纵观人类科技发展的历程，还没有一项技术像信息技术一样对人类社会产生如此巨大的影响。它已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、

29、学习和生活方式，推动着社会的发展。下面仅举几例即可窥见一斑。 1工商 工商是应用计算机较早的领域之一，现在大多数的公司都严重地依赖计算机维持自己的正常运转。 在银行，计算机每天要处理大量的文档，如支票、存款单、取款单、贷款和抵押清偿等几乎所有的票据，账户的结算更是通过计算机完成的。另外，大多数银行都提供了自动化服务，如24小时服务的自动柜员机（）、电子转账、账单自动支付等，这些服务都需要计算机来完成。对银行业来说，计算机技术最大的优点是提高了票据处理的效率。每天都有几十亿的票据由计算机处理，效率提高了20% -30。 在商业，不仅零售商店运用计算机管理商品的销售情况和库存情况，为经理提供最佳的

30、决策，而且实现了电子商务，即利用计算机和网络进行商务活动。 在建筑业，建筑物的内部和外部都可以用计算机进行详细的设计，生成动画形式的三维视图。在正式动工之前，可以预览完工后的效果，还可以检测设计是否完整以及是否符合标准。 在制造业，从面包机到航天器等各种类型的产品都可以用计算机设计。计算机设计的图形可以是三维图形，可在屏幕上自由旋转，从不同的角度表现设计，清晰地展现所有独立的部件。计算机还可以生产设备，实现从设计到生产的完全自动化。 2教育 早期的计算机辅助教育是非常机械的。通常计算机在屏幕上显示一道题，让学生输人或选择答案。显然，这种软件不能激发学生的创造力和想象力，很快让人厌烦。随着多媒体

31、的广泛应用，教育软件不仅仅是显示简单的文字和图形，甚至还包括音乐、语音、三维动画及视频。有些软件采用真人发音方式，让学生更加投人地练习语言发音。有些软件采用了“仿真技术”，试图在屏幕上再现现实世界的某些事物，例如让医学院的学生在计算机上进行人体解剖实验。开展计算机辅助教育不仅使学校教育发生了根本变化，还可以使学生在学校里就能体验计算机的应用，使学生牢固地树立计算机的应用意识，培养出跨世纪的复合型人才。 计算机在教育领域的另一个重要应用是远程教育。当今的网络技术和通信技术已经能够在不同的站点之间建立起一种快速的双向通信，使得学生可以在家里向远地的老师提问，教师也可以及时地回复学生的问题。目前，许

32、多大学都建立了网络学院，开展远程授课。 3政府 所谓电子政府，就是在网上成立一个虚拟的政府，在上实现政府的职能工作。凡是在网下可以实现的政府职能工作，在网上基本上都要实现（一些特殊情况除外）。政府上网以后，可以在网上向所有公众公开政府部门的有关资料、档案、日常活动等。在网上建立起政府及公众之间相互交流的桥梁，为公众及政府部门打交道提供方便，并从网上行使对政府的民主监督权利。同时，公众也可从网上完成如纳税、项目审批等及政府有关的各项工作。在政府内部，各部门之间也可以通过互相联系，各级领导也可以在网上向各部门做出各项指示，指导各部门机构的工作。 4娱乐 计算机游戏已经不再像早期的下棋游戏那样简单，

33、而是多媒体网络游戏。远隔千山万水的玩家可以把自己置身于虚拟现实中，通过可以对战。今后有一个趋势是游戏及影视剧的互动，即在拍摄影视剧的同时制作相应的游戏。在影视剧的主人翁及游戏中的主人翁会相互切换，真正做到剧中有我，游戏中有你，游戏及影视剧情融为一体。 5科研 计算机在科研中一直占有重要的地位。第一台计算机就是为科研发明的。现在许多实验室都用计算机监视及收集实验及模拟期间的数据，随后用软件对结果进行统计分析，并判断它们的重要性。在许许多多的科研工作中，计算机都是不可少的工具。 6家庭从迄今为止的技术来看，未来家庭所有的信息产品都将实现数字化，报纸、杂志和书籍以及照片、音乐、声音和影像等信息的处理

34、、存储和传输也在应用数字化技术。在家庭的大容量计算机不仅能够接收报纸、杂志和书籍，而且能够通过有线或无线接收电影、音乐等信息产品和新闻、天气预报等电视节目，它不仅仅是信息接收装置，而且还是从家庭向外播发信息的中心。家庭内的所有电子和电气产品都将相互或者及连接，家庭、学校、政府机关、医院、企事业单位等都被连接在一起，申请、申报、定货、咨询等过去通过电话和到邮局去办理的手续今后都可以在电子认证的前提下改用网络，并且由于采用了移动通信技术，因而出差在外地也能够享受像在家里那样的服务。嵌入了计算机的数字化家庭电器经由家庭内网络及因特网联网，从外部可以对水、电、气等进行有效的控制，达到节约能源和资源的目

35、的。四、信息技术的特点在社会生产力发展、人类认识和实践活动的推动下，信息技术将得到更深、更广、更快的发展，其主要特点可以概括为数字化、多媒体化、高速度、网络化、宽频带、智能化等。 1数字化 当信息被数字化并经由数字网络流通时，一个拥有无数可能性的全新世界便由此揭开序幕。大量信息可以被压缩，并以光速进行传输，数字传输的信息品质又比模拟传输的品质要好得多。许多种信息形态能够被结合、被创造，例如多媒体文件。无论在世界任何的角落，都可以立即存储和取用信息，这是即时存取了大部分人类文明进化的记录。新的数字式用品也将被制造出来，有些小巧得足以放进口袋里，有些则大得足以对商业和个人生活的各层面都造成重大影响

36、。 2多媒体化多媒体技术将文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体及计算机集成在一起，使计算机的应用由单纯的文字处理进人文、图、声、影集成处理。随着数字化技术的发展和成熟，以上每一种媒体都将被数字化并容纳进多媒体的集合里，系统将信息整合在人们的日常生活中，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计及操作。 3高速度、网络化、宽频带 目前，几乎所有的国家都在进行最新一代的信息基础建设，即建设宽频高速公路。尽管今日的已经能够传输多媒体信息，但仍然被认为是一条低容量频宽的网络路径，被形象地称为一条花园小径。下一代的技术（ 2 )的传输速率将可以达到2.4。 4智能化直到今日，不仅是信息处理装置本身几乎没有

37、智慧，作为传输信息的网络也几乎没有智能。对于大多数人而言，只是为了找到有限的信息，却要在网络上耗费许多时间。随着未来信息技术向着智能化的方向发展，在超媒体的世界里，“软件代理”可以替我们在网络上漫游。“软件代理”不再需要浏览器，它本身就是信息的寻找器，它能够收集任何可能想要在网络上取得的信息，不但速度快，而且容量大。各行各业都依赖于信息决策，而智能化、高速度和大容量是信息综合决策的基础条件。带宽越来越大，信息内容越来越丰富，为人类社会的信息需求提供了有益的帮助。五、信息技术的影响信息技术的发展对社会具有重大意义。主要表现在：促进了社会生产力的发展，大大提高劳动生产率；对全社会产业结构的变化产生

38、了重大影响，形成了新的产业；使信息的收集和处理加快，信息的生产、收集、处理和传播，在社会生产中的位置越来越重要，促进了社会的进步。具体地说，信息技术对社会具有以下一些影响。 1信息技术在社会中起着决定作用 在信息社会里，信息技术代表世界上最新的生产力。信息技术中囊括了众多同智能有关的技术即用机器代替人脑的技术，因而它的发展能带动整个高新技术的发展，实现装备的微型化、自动化，并使产品变得短、小、薄、精。更重要的是，信息技术通过蛛网一样纵横交错、高速运行的网络和终端，把所有产业部门和服务部门联系起来，缩小了空间范围，缩短了作业时间，从而形成了新的产业格局。这里所说的服务部门，包括商业、银行业、保险

39、业、邮电通信业、交通运输业、教科文事业和行政事业。信息技术能将原始状态的信息从无序变为有序，经过通信网络“飞”往世界各地，在生活和生产中发挥巨大作用。信息技术能将劳动者、劳动资料和劳动对象紧密地“粘”在一起。信息技术将在社会中无处不在、无孔不入。 2信息知识成了社会的最重要资源 在农业社会中，战略资源是土地；在工业社会中，战略资源是资本；而在信息社会中，战略资源是信息。价值的增加主要靠知识，而不是复杂劳动。 由于信息的猛增，急需高度发达的信息收集、处理、传输和检索系统，因此，在工业、农业和服务性行业之外，形成了新的产业，即信息产业，它不生产物质和能源，而是生产信息如科研、设计部门生产知识性信息

40、；文化教育、邮电、新闻出版、广告和情报等部门进行信息传播和传递；计算机服务、医务以及各种办公室人员，进行知识或数据等信息处理，产生新的信息等。信息产业人员的共同特点是运用知识进行工作。就是在工业、农业、服务行业里，知识在劳动中也越来越占有重要的比重。所谓信息产业，狭义上是指电子信息工业，广义上是指信息设备业、信息网络业和信息服务业。其中，信息服务业包括信息处理服务、信息提供服务、软件开发服务、信息咨询服务等，是国民经济的倍增器。随着信息服务业的迅猛发展，世界市场的竞争将不仅是资本、产品的竞争，而更加激烈的是信息的竞争。信息产业超过了其他行业的总和，成为国民经济的主导。 3大多数人从事信息知识的

41、管理和生产工作 在这个社会中，大多数人从事信息的管理和生产工作，主要是脑力劳动，只有少数人从事商品生产工作人们必须拥有知识信息，才能参及社会活动，适应环境的变化。 有一篇文章，形象地说明了在信息社会里，劳动力的主体将变为信息工作者。文章中写道：“我们将来有些什么工作呢？将来是这样一个金字塔：最高层是信息生产者一科学家、技术员和个人信息服务员；接下来是信息传播者一教师、公共信息传播人员、交流人员等；再接下来是协调和管理人员一信息分析员、市场调查专家、计划人员和监督人员；再接下来还有信息处理人员；最后是信息业基础设施工作人员，包括机器操作人员和通信工作人员。” 4职业更新频繁，人际交往频繁 由于信

42、息技术的发展，知识以加速度方式积累，知识更新的速度也越来越快，信息知识流通量剧增，形成了所谓的知识爆炸。特别是近30年来，许多国家投入了大量的人力、物力、财力发展科学技术的研究，并且使科研及生产紧密结合，大大缩短了科研成果使用化的周期。知识更新的加快，必然会影响到职业的更换，由于科学技术发展带来的知识密集型的生产具有科学技术高度分化又高度综合化的特点，新产业不断涌现，老产业不断更换，人们必须具有较广泛的知识基础，才能适应职业更换的需要。 由于信息流通十分发达，信息传送速度越来越快，并且信息传送距离也越来越远。因此，人们之间的联系将比以前大为频繁，世界将变为一个地球村。 5促进人类信息素养提高由

43、于信息的流通变得十分方便，可供人们选择的物质和精神生活将十分丰富多彩， 作为处理信息的工具，计算机将成为信息社会中每个公民的有力助手，计算机网络面向每一个人，人民信息素养普遍提高，不懂计算机的人将成为新的文盲。六、信息技术的新发展进入21世纪,信息技术不但一刻也没有停止发展，反而发展速度越来越快，适应的情形也越来越复杂。信息科学及技术的核心是计算机，计算机最底层的工作，就是“重复”地计算，而且每次做事情时，可以重复利用以前的软件，工作就大大简化，若不能重复使用，计算机其实比人还“笨”，也就是因为这个“重用”，让计算机的能力越来越神奇。下面就从计算机软件及硬件两个方面说明一下重用的发展：1从模块

44、编程到面向对象，再到我们知道，虽然计算机有很多语言，但其设计思路只有顺序、转折、循环三种，其中转折是条件的判断，这一点计算机不如人，人可以多个判断条件兼顾，并很快选择重要的条件因素，而计算机只会一个一个看，再高明的“算法”也是人思路总结的便捷判断方式；但在循环方面，计算机就表现得非常优秀，让计算机重复几万次，可以完全一样；而人来做这件事情，很快就会“找不到北了”，所以计算机的出现在求解方程的叠代计算、财务的记帐、资料的统计等方面，计算机简直就是“千百人”能力的叠加。循环就是部分程序的重用，重复是计算机的强项。所以在计算机软件设计时，重用一直是设计中的灵魂，软件发展思想一直是在不断地加强重用的能

45、力。参见图1-3所示。图1-3 软件重用技术的发展模块编程：在早期编程时，比较流行的设计思想是模块编程，也就是通过设计可以重复使用的程序功能块，作为过程或函数来调用，让程序结构化，设计简单化。在那个时代，能让自己的软件最大的重用是很不错的事，要设计个下拉菜单、画个小图标，需要自己不断完善自己的“软件库”。正是由于这种软件低度共享的缘故，软件开发人员一般是比较“专业”的人员，而开发的应用软件又都是业务管理软件，计算机人员及业务使用人员对业务的理解及对计算机能力的理解相差甚远，确认大家沟通的“语言及方式”往往是软件设计成败的关键。面向对象：能重用更多的软件模块的开发管理，让大家的工作能有积累效应，

46、软件设计思路从编程人员到软件系统设计者的角度，出现了功能及数据封装在一起的“重用”，这就是面向对象的编程。面向对象方式让数据及程序一起重用，等于应用功能的重用，让软件界的工作得到共同积累，专门为其他软件开发者提供中间件的专业软件公司相继出现。现在软件设计者再也不用为菜单、打印等“通用”的功能而花时间，开发者有了更多的时间研究业务的流程、用户化的设计，人员开始及业务人员进行更多的交流，敏捷编程思想开始流行，管理者也逐步走到企业核心管理者的团队中。 (，面向服务架构体系)：的出现不是为了软件编程，它让很多人不理解，所谓的服务究竟是要干什么，有些象系统集成中的搭积木，我们顺着模块编程到面向对象的发展

47、思路，再向前走一步就明白了：既然应用中的对象已经可以重用，下一步就是把业务流程拆解为可重用的子流程，重用的程度上升为业务流程设计层面，所谓服务就是为业务流程用户提供的实现平台，能尽可能地重用，企业的业务支撑就可以快速组建，业务流程可以快速重造。的五大关键因素有两个是作基础支撑的，一个是连通，另一个就是重用，重用是快捷支撑企业业务能力的灵魂。所以说是高级可重用的编程思路，把软件设计的着眼点从编程人员转移到业务流程设计人员，让业务用户及人员的“对话”更加“职业”，计算机已经成为最为普通的工具，软件开发成为业务人员的工作，而不再是计算机专业人员的工作了。软件开发思路的变化，体现在计算机普及的历程上，

48、但其重用的思想不仅没有改变，而且在不断地光大，“可重用”也不再只是计算机专业理解的专业术语，而是使用计算机所有人员的新思维方式。2从虚拟计算机到云计算重用在软件开发思路上的展现是计算机设计者开始就有的想法，硬件设计者也一直在希望硬件的重用。在单台的计算机上运行多用户的系统，让多个人使用不同应用在早期的计算机上就开始了，因为那时计算机是奇缺资源；后来普及后，在上运行单用户的多线程，让一个用户可以同时做不同的事情。随着的功能日渐强大，人们开始希望更多、更灵活的硬件平台了，计算机的虚拟技术开始流行。如何理解虚拟呢？在计算机网络设计时，为了处理不同厂家、不同技术的共同开发，提出了分层的概念，网络分为7层()或5层()，每个层实现本层次的功能，对上提供实现接口，对下提供调用接口，层次概念简化了复杂系统的设计难度，也让不同层面的设计者有了不同的设计思路，不再担心下面层次的具体实现方式。用层次的概念理解虚拟计算机就容易多了。 参见图1-4所示。图1-4