信息学科导论-教学ppt课件 --第1章信息科学与技术概述.ppt

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2、会发生？怎样发生？的发展规律（为什么会发生？怎样发生？怎样发展？）怎样发展？）科学与人科学与人的关系是什么？的关系是什么？科学、科学、技术、经济、技术、经济、社会之间社会之间存在什么关系？存在什么关系？科学发展的社会后果科学发展的社会后果是什么？是什么？小科学观：科学的任务就是研究和认识小科学观：科学的任务就是研究和认识自然规律自然规律。只有把握了大科学观，才能真正把握科学。只有把握了大科学观，才能真正把握科学。1.1 基本概念基本概念-“大科学观大科学观”科学科学是人类创建的一种关于自然和社会（因而也包括人类自身）的本质以及他们的运动规律的开放理论知识体系，它在长期的社会实践过程中被人们发现

3、、提炼和抽象出来，又经过长期社会实践的检验而逐渐得到确立和更新。1.1 基本概念基本概念-科学与技术科学与技术 技术技术是人类创造的一种关于如何认识自然和如何改造自然的工艺方法体系，它在长期的社会实践过程中被人们总结出来，或者在科学理论指导下发明出来，经过实践检验证实而得到确认和应用。人类的生物学进化人类的生物学进化（器官功能分化与强化）（器官功能分化与强化）没有科学，没有技术没有科学，没有技术人类的文明进化人类的文明进化（利用资源，制造工具，强化能力）（利用资源，制造工具，强化能力）科学技术由此萌生，并不断成长科学技术由此萌生，并不断成长1.1 基本概念基本概念-科学技术发生学科学技术发生学

4、 已有的已有的功能水平功能水平差距差距实践实践过程过程科学科学技术技术 更高的更高的功能水平功能水平 更高的更高的 生存生存 目标目标 (Difference Driven and Directed Development Model)1.1 基本概念基本概念-看不见的手看不见的手:D4 Model辅人律：科学技术的本质功能是辅人辅人律：科学技术的本质功能是辅人拟人律：科学技术的发展轨迹是拟人拟人律：科学技术的发展轨迹是拟人共生律：人主机辅，能力互补共生律：人主机辅，能力互补1.1 基本概念基本概念-科学技术发生发展三定律科学技术发生发展三定律科学技术的辅人机理：生产力构型科学技术的辅人机理：

5、生产力构型生产工具生产工具劳动对象劳动对象劳动者劳动者人的需求人的需求对象性质对象性质1.1 基本概念基本概念-辅人机理辅人机理辅人辅人-拟人的实现奥秘：能力拟人的实现奥秘：能力-资源资源-工具工具利用外部资源，创制生产工具，扩展人的能力利用外部资源，创制生产工具，扩展人的能力物质物质 能量能量信息信息智能智能动力动力实体实体工具工具功能功能资源资源类型类型人类人类能力能力体力体力智力智力体质体质1.1 基本概念基本概念-辅人与拟人辅人与拟人辅人辅人-拟人的序：拟人的序：“文明划分文明划分”准则准则古代古代近代近代现代现代材料科学技术材料科学技术能量科学技术能量科学技术信息科学技术信息科学技术

6、人力工具人力工具动力工具动力工具智能工具智能工具农业文明农业文明 工业文明工业文明 信息文明信息文明 增强体质增强体质 扩展体力扩展体力 扩展智力扩展智力物质资源物质资源时代时代资源资源科技科技工具工具功能功能文明文明能量资源能量资源信息资源信息资源物质物质能量能量 信息：由相对直观到相对抽象信息：由相对直观到相对抽象1.1 基本概念基本概念-辅人与拟人辅人与拟人1心理学研究l前苏联心理学家斯米尔诺夫认为：能力是作为成功地完成某种活动的条件的那些个性心理特征。l鲁宾斯坦提出：能力是在个体中固定下来的、概括化了的心理活动的系统。l目前较为综合的观点认为，能力是人们顺利完成某种活动所必须具备的，并

7、直接影响活动效率的那些个性心理特征。心理学认为，人的能力种类很多，可以根据不同的标准进行分类，如：l按照倾向性可以划分为一般能力和特殊能力；l按照功能可以划分为认知能力、操作能力和社交能力；l。1.1 基本概念基本概念-人的能力人的能力2心理学以外,人们也有不同的见解，如：l能力总是同人的某种活动相联系并表现在活动之中。一方面能力是在活动中形成、发展并表现出来的；另一方面，从事某种活动又必须以一定的能力为前提。l能力是人的综合素质在现实行动中表现出来的，正确驾驭某种活动的实际本领、能量和熟练水平。l能力是实现人的价值的一种有效方式，也是左右与支配人生命运的一种主导性的积极力量。n从生存与适应角

8、度来看，人类有嗅觉、听觉、视觉等能力；n从活动角度来看，人类有创造力、思维力、决断力、应变力、执行力、组织力、交际力、表达力、自制力；n。1.1 基本概念基本概念-人的能力人的能力从宏观角度来考察，人类能力可分为三个基本方面l体质能力l体力能力l智力能力人类能力的进化历程,呈现出明显的阶段特征：l体质能力首先成为发展的重点和基础；l接着是体力能力得到必要的强化；l最后才是智力能力实现长足的进步。1.1 基本概念基本概念-人的能力人的能力1.1 基本概念基本概念-体质能力的扩展体质能力的扩展 p生物进化：人类自身生理器官功能分化和强化。p这一时期人类能力发展的主要内容是体质能力的增强。p主要通过

9、利用外界物质材料制造和使用工具来扩展人类自身的体质能力。1.1 基本概念基本概念-体力能力的扩展体力能力的扩展 n蒸汽机、电和内燃机是划时代的新的生产工具。n人类生产方式从手工生产变成机器生产。n从农业社会向工业社会的成功跨越。n人类开始进入工业文明发展阶段。n自然科学研究空前活跃l英国物理学家焦耳发现了电流通过导体时产生热量的规律，并测定了热功当量；l俄国化学家门捷列夫发现了化学元素周期律；l德国生理学家施万发现糖和淀粉都是生命过程的结果，为食品工业奠定了理论基础；l英国博物学家达尔文出版了物种起源，提出了以自然选择为基础的进化学说；l。1.1 基本概念基本概念-体力能力的扩展体力能力的扩展

10、n科学研究的新成果迅速转化为生产力，使社会生产得到了前所未有的增长。l电动机、电灯、电话、电报、电焊、电钻l火车、轮船、汽车l尿素、尼龙、橡胶、农药、除草剂l各种药品 ln动力工具l不再需要人力驱动l但还需要人来驾驭 l具有了比人力工具高得多的劳动生产率n与上一时期相比，人类不仅增强了利用物质材料制造工具的能力，而且学会了利用各种新的能量动力资源来帮助和替代人力劳动，从而使得人类获得了更好的认识世界和改造世界的能力。1.1 基本概念基本概念-智力能力的扩展智力能力的扩展n20世纪40年代至今，计算机、原子能和空间科技飞速发展，并在电子、能源、材料三大基本技术领域展开，人类开始迈入信息社会。n随

11、着现代信息技术的开发与广泛应用，以信息技术为核心的高新技术产业迅猛发展起来。n信息革命，使人类消费模式从物质消费型转向信息消费型，是从工业社会向信息社会的转变，人类进入了信息文明发展阶段。1.1 基本概念基本概念-智力能力的扩展智力能力的扩展n更先进的工具 l机器人41959年德沃尔与美国发明家约瑟夫英格伯格联手制造出第一台工业机器人。l专家系统41965年，费根鲍姆等人研制了世界上第一个专家系统dendral，可以推断化学分子结构。l网络4个人计算机4数字通信网络4“地球村”1.1 基本概念基本概念信息成为资源信息成为资源n科技的发展造就了人类前所未有的征服和改造自然的巨大生产力。n现代人类

12、的能力得到了快速的发展。在体质和体力能力得到进一步完善的同时，智力能力终于登上了历史舞台，开始成为人类能力发展的主要内容。n人类开始学会利用一种崭新的资源信息。n从两种资源（物质和能量）的开发和综合利用进步到三种资源（物质、能量和信息）的开发和综合利用，标志着人类认识世界和改造世界能力的一个更加伟大的进步。1.1 基本概念基本概念智能工具智能工具n综合利用物质资源、能量资源和信息资源，可以制造不仅具有动力、而且具有智能的高级工具 智能工具：l不需要人的驱动l也不需要人的驾驭l自主的类人机器 l综合扩展了人类的体质、体力和智力能力 1.1 1.1 基本概念基本概念基本概念基本概念人类能力扩展与科

13、学技术发展人类能力扩展与科学技术发展人类能力扩展与科学技术发展人类能力扩展与科学技术发展n科学技术的发展方向确实跟随着人类能力扩展的需求亦步亦趋，贯彻始终，宏观上从来没有脱离这个轨道。n外部资源 科学技术 先进工具 能力扩展。l扩展体质能力的物质资源、材料科学技术和质料工具l扩展体力能力的能量资源、能量科学技术和动力工具l扩展智力能力的信息资源、信息科学技术和智能工具 n正像人类能力的发展呈现出“体质能力的发展最先起步，接着是体力能力的成长，然后是智力能力的发展”，科学技术的发展也是“材料科学技术最先起步，接着是能量科学技术成长，然后是信息科学技术的发展”。1.1 1.1 基本概念基本概念基本

14、概念基本概念人类能力扩展与科学技术发展人类能力扩展与科学技术发展人类能力扩展与科学技术发展人类能力扩展与科学技术发展n在人类的体质、体力和智力能力这三者之间，作为“万物之灵”的“灵性”体现，智力能力相对而言最为复杂最为高级，体质能力相对而言较为简单较为基础，体力能力则介于二者之间；n从利用资源制造工具的发展过程来说，在物质资源、能量资源、信息资源之间，物质资源相对比较直观，信息资源相对比较抽象，能量资源介于两者之间。n古代人类所利用的表征性资源是物质资源，表征性科学技术是材料科学技术，表征性的工具是质料工具。n近代人类所利用的表征性资源是能量资源，表征性的科学技术是能量科学技术，表征性工具是动

15、力工具。n现代人类所利用的表征性资源则是信息资源，与此相应，表征性的科学技术是信息科学技术，表征性的工具是智能工具。1.1 基本概念基本概念信息时代的表征信息时代的表征n随着信息科学技术的产生和迅速成长，人类对信息资源的认识也不断深入，对信息资源的开发和利用不断取得新的进展。n人类正在越来越充分地学会利用各种信息资源，把它们转换成为相应的知识，进一步把知识转换成为智能，并与卓越的材料和高效的动力有机结合，创造出各种奇妙的智能工具。n信息科学技术的革命使社会和经济产生了根本变化：l信息成为一种最重要的资源；l信息产业变成最大的产业部门；l脑力劳动成为创造社会财富的重要源泉；l社会经济将实现信息网

16、络化。n因此，人们常把信息科学技术及其产业的发展水平视为一个国家科技、经济、军事实力的重要标志之一；把以信息科学技术为龙头的一系列高新技术的发展视为新的产业革命即将来临的征候。思维器官思维器官问题问题/约束约束获取信息获取信息策略执行策略执行信息传递信息传递策略传递策略传递信息处理信息处理策略生成策略生成原始原始信息信息 智能智能 策略策略 智能智能 行为行为目标目标信息认知信息认知知识知识1.1 基本概念基本概念信息科学技术的原型系统信息科学技术的原型系统感觉感觉器官器官神经神经系统系统效应效应器官器官神经神经系统系统有序有序信息信息知识库知识库感知信息感知信息智能策略智能策略智能智能 行为

17、行为1.1 基本概念基本概念信息科学技术的学科结构信息科学技术的学科结构问题问题/约束约束信息获取信息获取策略执行策略执行信息传递信息传递策略传递策略传递信息处理信息处理策略生成策略生成原始原始信息信息 智能智能 策略策略目标目标信息认知信息认知知识知识传感传感通信通信 计算计算 智能智能控制控制通信通信有序有序信息信息知识库知识库1.1 基本概念基本概念信息与信息科学信息与信息科学n信息科学信息科学l信息科学是信息时代的必然产物。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。l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。l由信息论、控

18、制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。l信息和控制是信息科学的基础和核心。1.1 基本概念基本概念信息与信息科学信息与信息科学n信息信息l人类对自然世界的了解的物化形式l数据、信息、知识和智慧4数据是未加工过的“信息”4信息通过将事实和给定的语境关联而导出4知识将某语境中的信息和在不同语境中得到的信息相关联4智慧是从完全不同的知识导出的一般性原理1.1 基本概念基本概念信息与信息科学信息与信息科学n信息科学的研究内容信息科学的研究内容l信源理论和信息的获取：研究自然信息源和社会信息源，以及从信息源提取信息的方法和技术；l信息的传输、存储、检索、变换和处理

19、；l信号的测量、分析、处理和显示；l模式信息处理：研究对文字、图像、声音等信息的处理、分类和识别研制机器视觉系统和语音识别装置；l知识信息处理：研究知识的表示、获取和利用，建立具有推理和自动解决问题能力的知识信息处理系统即专家系统；l决策和控制：在对信息的采集、分析、处理、识别和理解的基础上做出判断、决策或控制，从而建立起了各种控制系统、管理信息系统以及决策支持系统。1.1 基本概念基本概念信息化社会信息化社会n信息化社会指以信息技术为基础,以信息产业为支柱，以信息价值的生产为中心，以信息产品为标志的社会。n信息社会的特点：l信息成为了重要的资源；l信息和知识是推动社会发展的重要动力；l知识以

20、“加速度”方式积累(知识爆炸)；l多种形式的提供给多种感官的信息。n信息对国民经济和国防建设的巨大驱动力 l信息对国民经济的驱动力各行各业l信息对国防建设的驱动力上天入地,信息边疆,信息战1.1 基本概念基本概念信息化的社会意义信息化的社会意义n信息化推动人类文明的进程信息化推动人类文明的进程 l1837年，美国莫尔斯通过试验，发明并建成了电报线路，7年后正式开通了有线电报通信业务l1946年，在美国科学家的努力下，世界上第一台电子计算机宣告诞生l1957年，前苏联人造地球卫星上天，它迎来了全球通信时代的到来l。l信息产业在20世纪70年代兴起，80年代得到高速发展，90年代已成为全球发展速度

21、最快、从业人员最多、规模扩展最为迅速、创造财富最多的产业，是全球经济新的增长点。l信息化的发展是21世纪最重要的发展，信息技术的竞争是21世纪最激烈的竞争1.1 基本概念基本概念信息化的社会意义信息化的社会意义n信息的巨大驱动力信息的巨大驱动力l信息对国民经济的驱动力4信息的贡献度有三个要素信息活动、信息资本、信息劳动者4信息对国民经济的贡献度相当的大 例子：金融(保险)业、不动产业和建筑业等l信息对国防建设的驱动力 4在信息化国防力量中，信息力的一个重要构成要素是国家信息防护能力 4积极发展我国的IT产业，尽快研发顶尖电脑核心技术、开发国产新的硬件和软件等抵御“信息战”、“网络诈骗”、“网络

22、黑客”、“网络电脑病毒”等计算机系统安全问题。1.2 信息时代信息时代n因特网使得信息的采集、传播的速度和规模达到空前的水平，实现了全球的信息共享与交互，它已经成为信息社会必不可少的基础设施。现代通信和传播技术，大大提高了信息传播的速度和广度。由广播、电视、卫星通信、电子计算机通信等技术手段形成了微波、光纤通信网络，克服了传统的时间和空间障碍，将世界更进一步地联结为一体。现代科学技术发展的速度越来越快，新的科技知识和信息量迅猛增加，信息时代已经来临。1.2 信息时代信息时代信息业务的发展信息业务的发展n信息业务的发展信息业务的发展 l1969年由ARPA建立试验网络ARPAnetl1984年I

23、nternet处于研究实验阶段 l到1992年是Internet向实用化发展阶段,步入了其商业化发展阶段 l1993年1月联网计算机共131.3万台 l1997年1月全球有1.02亿人使用Internet服务l截止2007年12月，我国网民总人数达2.1亿，居世界第二（仅次于美国）l2008年,全球用户使用的上网设备将超过15亿台，其中包括计算机、手机和可上网的游戏机等 l预计2012年时，上网设备的数量将翻番，超过30亿台1.2 信息时代信息时代移动通信的发展移动通信的发展n移动通信的发展移动通信的发展l第一阶段：第一阶段：从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段；在这期间，首先在短波几个

24、频段上开发出专用移动通信系统特点：专用系统开发，工作频率较低。l第二阶段：第二阶段：从40年代中期至60年代初期；在此期间内，公用移动通信业务开始问世特点：从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。l第三阶段：第三阶段：从60年代中期至70年代中期；在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)特点：采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。l第四阶段：第四阶段：从70年代中期至80年代中期；这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。l第五阶段：第五阶

25、段：从80年代中期开始；这是数字移动通信系统发展和成熟时期。以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网模拟系统。1.2 信息时代信息时代信息家电的普及信息家电的普及n信息家电的普及信息家电的普及l信息家电(或信息电器，information appliance)是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品。l信息家电的分类4广义 信息家电产品包含了网络家电产品。4狭义信息家电更多的指带有嵌入式处理器的小型家用(个人用)信息设备，它的基本特征是与网络(主要指互联网)相连而有一些具体功能。l家电在跨过了机电控制、电子控制、程序控制和智能控制等技术台阶之后，必然发展成为能够通

26、过网络获取知识、交换信息、协同工作的新一代信息家电，向人们提供前所未闻的强大功能。l家庭居住环境的数字化、智能化、网络化趋势已势不可挡。1.2 信息时代信息时代电子商务的发展电子商务的发展n电子商务的发展电子商务的发展 电子商务是利用电子手段进行各种商务活动。我国电子商务还处于起步阶段，我国电子商务必须向纵深化、专业化、国际化、区域化发展。l我国电子商务的发展我国电子商务的发展 41994年我国开始出现电子商务模式 41997年开始，我国因特网用户呈现几何级数增长 41999年“电子商务”真正风行42000年6月，国内共有因特网用户1000万，顶级域名.cn下注册的域名有近6万个之多 4200

27、1年开始，我国五大银行在各大中城市联网，消费者可跨行结算。l我国电子商务的发展趋势我国电子商务的发展趋势 4纵深化基础设施日趋完善、支撑环境将逐步规范和完善、企业发展电子商务的深度将进一步拓展 4专业化个人消费者的专业化、面向企业客户的专业化 4国际化依托于互联网的电子商务能够超越时间、空间的限制，有效地打破国家和地区之间各种有形、无形的壁垒，刺激国家和地区的对外贸易发展 4区域化电子商务的区域化趋势是就中国独特的国情条件而言的 1.3 信息技术的发展信息技术的发展n信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。凡涉及到这些过程和技术的工作部门

28、都可称作信息部门。信息技术能够延长或扩展人的信息功能。信息技术可能是机械的，也可能是激光的；可能是电子的，也可能是生物的，主要包括通信技术和计算机技术，另外还有传感技术和缩微技术等。n信息技术的重点正在由技术转向信息，即转向对信息处理、信息的有效利用和信息的快速获取，这对于整个社会的发展都将产生至关重要的影响。1.3 信息技术的发展信息技术的发展通信技术的发展通信技术的发展n通信技术的发展通信技术的发展 通信技术是现代信息技术的一个重要组成部分，通信技术成为办公自动化的支撑技术。通信技术的数字化、宽带化、高速化和智能化是现代通信技术的发展趋势。l更高的频段更高的频段4第一代的模拟移动电话4第二

29、代的数字移动网络4第三代移动通信系统（2002年，我国投入的商用第三代系统 IMT-2000则定位在2GHz频段）l更有效利用频率更有效利用频率4采用各种频率有效利用技术和开发新频段4第三代移动通信系统主流无线接入技术的WCDMA（宽带码分多址）能够更高效地利用无线电频率l网络趋于融合，走向统一网络趋于融合，走向统一4计算机网、电信网、电视网等加快融合为一体，宽带IP技术成为三网融合的支撑和结合点4未来的网络将向宽带化、智能化、个人化方向发展，形成统一的综合宽带通信网，并逐步演进为由核。心骨干层和接八层组成、业务与网络分离的构架。1.3 信息技术的发展信息技术的发展未来移动无线通信技未来移动无

30、线通信技术的发展术的发展n未来移动无线通信技术的发展未来移动无线通信技术的发展 移动宽带化和宽带移动化的趋势已经愈加明显，同时无线通信领域的技术发展速度加快，技术竞争加剧，未来的移动无线通信将呈现网络日趋融合、多种接入技术综合应用、新业务不断推出的发展趋势。l全球全球3G3G商用进程加快商用进程加快 l移动网络加速向宽带演进移动网络加速向宽带演进 l移动与无线技术在演进中走向融合移动与无线技术在演进中走向融合 l第四代（第四代（4G4G）移动通信系统与技术）移动通信系统与技术 1.3 信息技术的发展信息技术的发展计算机技术的发展计算机技术的发展n计算机技术的发展计算机技术的发展 计算机技术与现

31、代通信技术一起构成了信息技术的核心内容，计算机技术同样取得了飞速的发展，体积越来越小，功能越来越强；随着计算机技术的不断发展，它处理信息的能力也在不断地加强；现在计算机已经渗入到人们的社会生活的每一个方面。l计算机应用和高性能计算机计算机应用和高性能计算机 4随着网络技术发展，计算机应用方式已从集中计算、个人计算，发展到现阶段的以因特网为核心的普遍计算、移动计算。4个人高性能计算的时代，并行计算机体系结构朝着多层次、多粒度的方向发展。l网格计算技术网格计算技术4网格标准化趋势：包括全球网格论坛、对象管理组织OMG和寰球网联盟W3C，以及Globus项目组在内的诸多团体目前试图争夺网格标准的制定

32、权。4网格技术融合趋势：在OGSA出现之前，已出现很多种用于分布式计算的技术和产品。4网格大型化趋势：政府和企业非常关注网格发展，并且就网格发展进行了实质性的投入。1.3 信息技术的发展信息技术的发展传感器技术的发展传感器技术的发展n传感器技术的发展传感器技术的发展 目前，传感技术已经发展了一大批敏感元件，除了普通的照像机能够收集可见光波的信息、微音器能够收集声波信息之外，现在已经有了红外、紫外等光波波段的敏感元件，帮助人们提取那些人眼所见不到重要信息。l引入新技术发展新功能引入新技术发展新功能 l利用新材料发展新产品利用新材料发展新产品 l紧跟用户需求更易操作紧跟用户需求更易操作 lMEMS

33、MEMS技术带动传感器的发展技术带动传感器的发展 l更加适合数字化更加适合数字化1.3 信息技术的发展信息技术的发展微缩技术的发展微缩技术的发展n微缩技术的发展微缩技术的发展l近十年来，缩微技术作为信息存储、还原和传递载体的技术，随着现代技术的广泛应用得到长足发展。l缩微技术与计算机、传真、激光、多媒体、光盘、数字化技术等众多新技术结合，构成了一系列新的自动化办公系统。4其主要产品有：计算机输出缩微胶片系统（COM）、计算机输入缩微胶片系统（CIM）、计算机检索缩微胶片系统（IR）、缩微品计算机辅助检索系统（CAR）、视频缩微系统（PACAR）等等。l在未来社会里，图书馆将成为图书、光盘、缩微

34、品、数字化资料等多种信息资源动态共存的混合体，发展趋势告诉我们，不同的文献存贮载体都会在下一世纪的图书馆中找到自己的位置并产生强大能量。1.3 信息技术的发展信息技术的发展总体发展趋势总体发展趋势n总体发展趋势总体发展趋势l高速、大容量：高速、大容量：速率越来越高、容量越来越大，无论是通信还是计算机发展都是如此。l综合化：综合化：包括业务综合以及网络综合。l数字化：数字化：一是便于大规模生产，数字设备是单元式的，设计非常简单，便于大规模生产，可大大降低成本；二是有利于综合，数字电路由二进制电路组成，非常便于综合，要达到一个复杂的性能用模拟方式往往综合不起来。l个人化：个人化：即可移动性和全球性

35、，一个人在世界任何一个地方都可以拥有同样的通信手段，可以利用同样的信息资源和信息加工处理的手段。1.4 信息化的基础信息化的基础n信息化是指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。智能化工具又称信息化的生产工具。它一般必须具备信息获取、信息传递、信息处理、信息再生、信息利用的功能。与智能化工具相适应的生产力，称为信息化生产力。作为信息化基础的微电子学、软件以及光子学学科，成为推进社会信息化得保障。1.4 信息化的基础信息化的基础微电子学微电子学n微电子学微电子学l微电子学是一门极为活跃的新型学科，也是近年来非常热门的专业之一。主要研究新型电子器件及大规模

36、集成电路的设计、制造，计算机辅助集成电路分析，各种电子器件的基础理论、新型结构、制造工艺和测试技术，以及新型集成器件的开发。l微电子技术的发展，是现代工业的基础和信息化工业的基石和微电子技术的发展，是现代工业的基础和信息化工业的基石和发展动力。发展动力。l微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。l举例：4大规模集成电路指每一单晶硅片上可以集成制作一千个以上的元器件。4存贮器是具有信息存贮能力的器件。4中央处理器(CPU)是集成电路技术的另一重要方面，其主要功能是执行“指令”进行运算或数据处理。1.4 信息化的基础信息化的基础软件软件n软件软件l软件产业是

37、信息产业(IT)的核心，软件产业本身是“绿色工业”，无污染、无公害、高产出、高效益，符合中国人民和全世界各国和全人类对环境、经济和社会持续发展，及技术推动社会进步的总体要求和目标。l国产操作系统最最重要的核心技术体现在两方面：一是安全，二是代码体系。l整套操作系统软件是一个庞大的软件工程，技术上有难度，时间也紧迫。l十五期间的国家计划把软件作为很重要的研发方向。1.4 信息化的基础信息化的基础光子学光子学n光子学光子学l1970年,在一次国际高速摄影会议上,荷兰科学家Poldervaart首次提出“光子学”一词，他认为:“光子学是研究以光子作为信息载体的科学”。l其后,法国的DGRST 也提出

38、:“应与电子学相类比,广泛使用光子学的概念”。l。l近年来，随着光子技术的发展,光子以其所具有的极快响应速度、极大信息容量和极高信息效率在推动信息科学发展中显示出越来越大的竞争力。l光子学光子学是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用的科是研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用的科学。学。l光子学的前景广阔，人类已进入信息爆炸的年代,这一爆炸的导火索来自指数增长的Internet 业务。1.4 信息化的基础信息化的基础光子学光子学n光子学光子学l光子学的诸多分支学科：光子学光子学基础光子学基础光子学量子光学量子光学分子光学分子光学非线性光学非线性光学超快光子学超快光子学光子学器件光子学器件

39、信息光子学信息光子学纤维光子学与技术纤维光子学与技术光通信技术光通信技术光子信息处理技术光子信息处理技术光子存储技术及显示技术光子存储技术及显示技术集成光子学集成光子学微结构光子学微结构光子学生物医学光子学生物医学光子学生物光子学生物光子学医学光子学医学光子学1.5 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n工业化工业化l工业化工业化是指现代工业在是指现代工业在国民经济国民经济占主要地位的进程。占主要地位的进程。l国民经济由三个产业组成：第一产业、第二产业、第三产业。第一产业主要是农业；第二产业是制造业，是工业的主要构成；第三产业是服务业，包括工业的一部分。l目前，我国国民

40、经济大致构成为：农业低于20%，制造业大于50%，服务业大约占30%左右。l世界范围内工业化发展的三个阶段：1.5 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化 n工业化表示现代工业在国民经济占主要地位的进程工业化表示现代工业在国民经济占主要地位的进程l几个典型的阶段几个典型的阶段4机械化，也就是在各种生产中大规模的使用各种机器，来取代人的体力劳动。4电气化，它的动力从原来的蒸汽机、机械，热功的动力，发展到用电作为主要的动力，也就是电动机、发电机、电力网大量的应用。4基础自动化阶段，就是在机电系统中加入各种各样的控制器。1.5 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息

41、化、现代化 n自动化自动化l自动化是国家现代化的一个很重要的内容。l自动化指在无人或较少人的情况下，按照人的要求，对设备、过程或者系统进行控制和管理，以完成其承担的任务。l自动化要代替人的体力劳动或者脑力劳动，全部代替人是不可能的，但是部分地、越来越高级地代替人的智力劳动是可能的。实现自动化的手段，最早也是用机械技术。l自动化的主要手段是信息技术。1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n自动化自动化l自动化原理示意图控制器控制器设备、过程系统设备、过程系统人的要求人的要求控制作用控制作用完成人的要求完成人的要求(a)(a)控制器控制器设备、过程系统设备、过程系统人

42、的要求人的要求控制作用控制作用完成人的要求完成人的要求(c)(c)干扰干扰传感器传感器控制器控制器设备、过程系统设备、过程系统人的要求人的要求控制作用控制作用完成人的要求完成人的要求(b)(b)干扰干扰1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n信息化信息化 l指用信息技术推动经济发展和社会进步的进程。l信息获取信息获取4各个传感器就是为了获取各种各样的信息。例如，温度、压力、流量、成分等信息，位置、速度、加速度等信息。l信息传输信息传输4获取信息之后要把它送出去。有线、无线、网络等各种渠道都可以把信息传递到目的地。通信是一个发展非常快的领域。l信息处理信息处理4接收

43、到传递过来的信息以后要进行处理。声音信息的处理就是把传输来的电信号再还原成声音。脸、指纹、图形、图像、文字，这些都要处理。处理离不开计算机。l自动化自动化4自动化在信息技术中属于综合应用。1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n信息化信息化 l信息技术的应用示意图1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n信息化信息化 l信息化的阶段划分1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n现代化现代化l世界上第一次现代化进程是伴随着工业化、城市化进行的。l第二次现代化进程是当前的信息化、知识化。资本是劳动生产要素，而现在

44、知识也是劳动生产要素了。4作为工业现代化（也就是发达国家进入的后工业化阶段，不是前面的初级工业化），它经历了机械化、电气化、基础自动化、计算机化（使用计算机）、网络化（互联网）以及智能化、系统化。4大规模工业系统的智能化、集成化与优化便是先进自动化。1.6 工业化、自动化、信息化、现代化工业化、自动化、信息化、现代化n现代化现代化l工业化与工业“信息化”的关系本章小结本章小结n基本概念n信息时代n信息技术发展n信息化基础n工业化、自动化、信息化、现代化作业作业搜索最新的Internet相关数据如全球上网人数、使用电子邮件人数、服务器个数？并搜索我国最新的统计数据。列举信息家电，其中哪部分与信息

45、直接相关？列举信息技术发展的2-3个典型趋势，并预测可能有的突破性进展。信息化的基础有哪些？依你所见，最有可能突破的是哪些基础，其将信息化带来什么样的影响？n任选其中二个任选其中二个,可交电子稿到可交电子稿到shirhshirh的邮箱的邮箱(请写清学请写清学号号,班级班级,姓名姓名),),或由学习委员收齐后交到主校区计算或由学习委员收齐后交到主校区计算机楼机楼108108,deadline:,deadline:下星期三之前。下星期三之前。进一步阅读的建议进一步阅读的建议nA.参考文献l冯秉铨，现代科学技术中的信息科学，百科知识，第48页，1980l蔡长年，信息论学会年会讲话，信息论与Walsh函数论文集，第1页，1980l周炯槃，关于信息科学，信息论与Walsh函数会议录，第10页，1980l钟义信，信息科学，自然杂志，No3，1979l钟义信，信息学漫谈，科学普及出版社，1984l钟义信，信息科学基础，中国和平出版社，1986l钟义信，现代信息技术，人民邮电出版社，1986l钟义信，信息科学原理（第三版），北京邮电大学出版社，2002l钟义信，周延泉，李 蕾，信息科学教程，北京邮电大学出版社，2005l钟义信等，智能科学技术导论，北京邮电大学出版社，2006nB.后续课程l科技史与方法学。