中国信息科学技术发展现状及未来趋势(上)45518.pptx
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1、信息科学技术信息科学技术发展现状及未来趋势发展现状及未来趋势南京工业大学南京工业大学白光伟白光伟 博士博士/教授教授3/13/20231信息科学技术发展现状及未来趋势报告目录报告目录信息科学技术领域发展现状信息科学技术领域发展现状信息科学技术发展历程回顾信息科学技术发展历程回顾信息科学技术未来发展趋势信息科学技术未来发展趋势3/13/20232信息科学技术发展现状及未来趋势一种技术主导一个世纪一种技术主导一个世纪n18世纪:大机械系统伴随着工业革命;世纪:大机械系统伴随着工业革命;n19世纪:蒸汽机的时代;世纪:蒸汽机的时代;n20世纪:信息技术时代(电子、计算机、世纪:信息技术时代(电子、计
2、算机、通讯);通讯);n21世纪世纪。?。?3/13/20233信息科学技术发展现状及未来趋势信息与通讯技术信息与通讯技术(ICT)n信息与通讯技术信息与通讯技术(ICT:Information andCommunications Technology)以计算机为核以计算机为核心,凭借通信网络的飞速发展,渗透到社心,凭借通信网络的飞速发展,渗透到社会生活的各个领域。会生活的各个领域。nICT产生的背景是行业间的融合以及对信息产生的背景是行业间的融合以及对信息社会的强烈诉求。社会的强烈诉求。3/13/20234信息科学技术发展现状及未来趋势微纳技术正在重构集成电路产业体系微纳技术正在重构集成电路
3、产业体系n传统微电子技术临近极限;传统微电子技术临近极限;n集成电路技术集成电路技术十年内十年内仍可能按摩尔定律增长;仍可能按摩尔定律增长;n集成器件由单纯追求性价比正在转向追求功耗集成器件由单纯追求性价比正在转向追求功耗比的技术创新。比的技术创新。3/13/20235信息科学技术发展现状及未来趋势Small isbeautifulPCWorkStationClusters阵列机阵列机SuperComputerComputationalGrids计算网格计算网格Laptop?Bigger is betterComputer Revolution?3/13/20236信息科学技术发展现状及未来趋
4、势软件技术发展需要新思想应对新需求软件技术发展需要新思想应对新需求n软件的运行环境已经从传统的单机环境发软件的运行环境已经从传统的单机环境发展为网络环境,用户数量和复杂程度剧增;展为网络环境,用户数量和复杂程度剧增;n需要解决可信性问题、多核计算环境下的需要解决可信性问题、多核计算环境下的“软件执行效能墙软件执行效能墙”问题、基于语义的信问题、基于语义的信息资源聚合和互操作;息资源聚合和互操作;3/13/20237信息科学技术发展现状及未来趋势软件技术发展需要新思想应对新需求软件技术发展需要新思想应对新需求n下一代互联网、网格技术、软件中间件技下一代互联网、网格技术、软件中间件技术、术、Age
5、nt技术、本体技术和云计算异军突技术、本体技术和云计算异军突起;起;n软件加速向开源化、智能化、高可信和服软件加速向开源化、智能化、高可信和服务化方向发展;务化方向发展;3/13/20238信息科学技术发展现状及未来趋势软件技术发展需要新思想应对新需求软件技术发展需要新思想应对新需求n2006年年卡内基卡内基梅隆大学梅隆大学(CMU:Carnegie Mellon University)一份研究报告认为:一份研究报告认为:“目目前的软件工程理论、方法和实践将无法应前的软件工程理论、方法和实践将无法应对对ULS系统增长的规模和复杂度系统增长的规模和复杂度我们需我们需要转变视角,需要新的思想来应对
6、遇到的要转变视角,需要新的思想来应对遇到的问题。问题。”nULS:城市地下物流系统或地下货运系统是城市地下物流系统或地下货运系统是一种新兴的运输物流系统一种新兴的运输物流系统3/13/20239信息科学技术发展现状及未来趋势通信传输技术的换代发展通信传输技术的换代发展3/13/202310信息科学技术发展现状及未来趋势通信传输技术的换代发展通信传输技术的换代发展3/13/202311信息科学技术发展现状及未来趋势智能手机推动移动互联网发展智能手机推动移动互联网发展3/13/202312信息科学技术发展现状及未来趋势互联网流量继续高速增长互联网流量继续高速增长n1998年年Google只有只有2
7、600万页搜索结果,现万页搜索结果,现在是在是1万亿页;万亿页;n目前全球每天有目前全球每天有2100亿件亿件emails,其中,其中73%是垃圾邮件;是垃圾邮件;n2008年全球发出年全球发出1 3 万亿条万亿条SMS(中国近(中国近7000亿条占全球亿条占全球53.8)。)。3/13/202313信息科学技术发展现状及未来趋势报告目录报告目录信息科学技术领域发展现状信息科学技术领域发展现状信息科学技术发展历程回顾信息科学技术发展历程回顾信息科学技术未来发展趋势信息科学技术未来发展趋势3/13/202314信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术n回顾回顾20世
8、纪科学技术的辉煌发展时,不能世纪科学技术的辉煌发展时,不能不提及不提及20世纪最杰出的几位科学家。世纪最杰出的几位科学家。n2040年代是信息科学发展的爆发期,涌年代是信息科学发展的爆发期,涌现了图灵、冯现了图灵、冯诺依曼、香侬等一批奠基诺依曼、香侬等一批奠基性的大科学家。性的大科学家。3/13/202315信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术n英国数学家英国数学家A.M.图灵图灵提出的一种抽象计算提出的一种抽象计算模型,用来精确定义模型,用来精确定义可计算函数。图灵机可计算函数。图灵机作为计算机的理论模作为计算机的理论模型,在有关计算理论型,在有关计算理论和
9、计算复杂性的研究和计算复杂性的研究方面得到广泛的应用。方面得到广泛的应用。艾伦艾伦麦席森麦席森图灵图灵(Alan Mathison Turing)1912.06.231954.06.073/13/202316信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术n1923年关于集合论中超限序数的年关于集合论中超限序数的论文,显示了冯论文,显示了冯诺依曼处理集诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格;合论问题所特有的方式和风格;n1925年的一篇论文中,冯年的一篇论文中,冯诺依诺依曼就指出了任何一种公理化系统曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题中都存在着无法判定的命
10、题约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼John Von Nouma,19031957冯冯诺依曼在数学的诸多领域都进诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大行了开创性工作,并作出了重大贡献。贡献。3/13/202317信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术n1933年,冯年,冯诺依曼证明了局部诺依曼证明了局部欧几里得紧群是李群欧几里得紧群是李群n冯冯诺依曼创立了博奕论这一现诺依曼创立了博奕论这一现代数学的又一重要分支代数学的又一重要分支1944年年发表了奠基性的重要论文博奕发表了奠基性的重要论文博奕论与经济行为论与经济行为约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼John Von
11、 Nouma,19031957冯冯诺依曼在数学的诸多领域都进诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大行了开创性工作,并作出了重大贡献。贡献。3/13/202318信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术n1945年,发表了一个全新的年,发表了一个全新的存存储程序通用电子计算机方案储程序通用电子计算机方案-EDVAC(Electronic Discrete Variable AutomaticComputer)约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼John Von Nouma,19031957冯冯诺依曼在数学的诸多领域都进诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并
12、作出了重大行了开创性工作,并作出了重大贡献。贡献。3/13/202319信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术nEDVAC方案明确奠定了新机器方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系职能和相互关系约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼John Von Nouma,19031957冯冯诺依曼在数学的诸多领域都进诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大行了开创性工作,并作出了重大贡献。贡献。3/13/2
13、02320信息科学技术发展现状及未来趋势20世纪的信息科学技术世纪的信息科学技术nEDVAC机两个非常重大的改进:机两个非常重大的改进:(1)数据与指令采用二进制;数据与指令采用二进制;(2)建立了存储程序,指令和数建立了存储程序,指令和数据便可一起放在存储器里,并作据便可一起放在存储器里,并作同样处理简化了计算机的结构,同样处理简化了计算机的结构,大大提高了计算机的速度大大提高了计算机的速度 约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼John Von Nouma,19031957冯冯诺依曼在数学的诸多领域都进诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大行了开创性工作,并作出了重大贡献。贡献。3/13
14、/202321信息科学技术发展现状及未来趋势Shannons theorem香农定理香农定理Claude E.Shannon1916-2001In 1948,Claude E.Shannon published a research paper at Bell System Technical Journal,i.e.“A Mathematical Theory of Communication通信中的数通信中的数学原理学原理”.3/13/202322信息科学技术发展现状及未来趋势Shannons theorem香农定理香农定理Claude E.Shannon1916-2001香农定理描述了有
15、限带香农定理描述了有限带宽,带有随机热噪声信宽,带有随机热噪声信道的最大传输速率与道的最大传输速率与“信道带宽信道带宽H”和和“信号噪信号噪声功率比声功率比S/N”之间的关之间的关系系.3/13/202323信息科学技术发展现状及未来趋势Fibers光纤 everywhere?officescampusresidentialsISPmetro ringISPCore40+GbpsInternetDataCenter2.5Gbps1GbpsGiga Ethernet10Gbps10Gbps2.5GbpsxDSLWiFiWiMaxCommunication revolution3/13/20232
16、4信息科学技术发展现状及未来趋势摩尔定律摩尔定律Moores law n摩尔定律:集成电路上可容纳摩尔定律:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔的晶体管数目,约每隔18个月个月便会增加一倍,性能也将提升便会增加一倍,性能也将提升一倍,当价格不变时;或者说,一倍,当价格不变时;或者说,每一美元所能买到的电脑性能,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔将每隔18个月翻两倍以上。这个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的一定律揭示了信息技术进步的速度。速度。3/13/202325信息科学技术发展现状及未来趋势摩尔定律摩尔定律Moores law n戈登戈登摩尔摩尔(Gordon Moore)-Int
17、el创始人之一;创始人之一;n加州大学伯克利分校获得化学加州大学伯克利分校获得化学和物理学博士学位;现为美国和物理学博士学位;现为美国国家工程院院士,国家工程院院士,1990年获得年获得国家科技奖章,国家科技奖章,2002年布什总年布什总统授予他国家最高市民荣誉统授予他国家最高市民荣誉-自由勋章。自由勋章。3/13/202326信息科学技术发展现状及未来趋势摩尔定律摩尔定律Moores law 3/13/202327信息科学技术发展现状及未来趋势197420043/13/202328信息科学技术发展现状及未来趋势How fast does the CPU work?2x/18 months全球
18、人均拥有全球人均拥有晶体管数:晶体管数:20042004年年500500个个20102010年年1010亿个亿个3/13/202329信息科学技术发展现状及未来趋势信息科学技术面临重大突破信息科学技术面临重大突破n上世纪上世纪4070年代是信息技术发展的黄金季节,年代是信息技术发展的黄金季节,很多今天仍在使用的信息技术都是在那个时段很多今天仍在使用的信息技术都是在那个时段取得关键性的突破:例如:集成电路的硅平面取得关键性的突破:例如:集成电路的硅平面工艺、光纤通信、计算机体系结构、高级编程工艺、光纤通信、计算机体系结构、高级编程语言、数据库、人工智能、互联网、图形界面语言、数据库、人工智能、互
19、联网、图形界面等。等。3/13/202330信息科学技术发展现状及未来趋势Historical Eventsl1948:first commercial computer installed UNIVAC Il1958:first U.S.communication satellitel1969:ARPANET+,the first packet-switched network developed by DARPA+DARPA:Defense Advanced Research Projects Agency国防部高级研究计划局国防部高级研究计划局美国美国3/13/202331信息科学技术发
20、展现状及未来趋势Historical Eventsl1971:first computer chip(芯片芯片)4 bit,2,300 transistorsl1972:Ethernet specifications formulatedl1974:IBM introduces SNAl1975:Bill Gates formed Microsoftl1976:Woznaik and Jobs formed Apple Computer Company3/13/202332信息科学技术发展现状及未来趋势Historical Eventsl1981:IBM*introduced IBM PC,o
21、ne floppyl1983:TCP/IP becomes the official protocol on ARPANET l1984:Apple introduced GUI with Apple Macintoshl1986:first laptop*IBM:International Business Machines Corp.国际商用机器公司国际商用机器公司(美国美国)3/13/202333信息科学技术发展现状及未来趋势Historical Events*CERN:European laboratory for particle physics欧洲粒子物理研究所欧洲粒子物理研究所3
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