第十章 信息技术.ppt

1、第十章 信息技术,信息技术以微电子技术为核心，以网络化的计算机和通讯技术为代表。以微电子和计算机发明为起点的信息化革命，促使信息产业的诞生和人类社会的信息化。目前世界正经历着一场新的科学技术革命，信息技术在这场革命中处于核心和先导地位，信息产业已列入国家重点发展的产业。,一信息和信息技术基础,1. 信息,在第三章我们已经讨论过信息的特征在于消除事物的不确定性。,2. 信息技术的基础,信息作为一种社会共享的重要资源和财富，对人类生存和社会的发展起着极为重要的作用，人类对信息的感知和掌握以及信息利用的深度和广度关系到人类社会发展的速度。,现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输、处理。相应的核心技

2、术是传感器技术、通讯技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。,二信息的获取,人类靠自身的感觉器官直接获取的信息是有限的，为了克服人体器官的局限和自然条件的限制，各种传感技术和遥感、遥测技术得到迅速发展，大大扩展了人们获得信息的能力。,1. 传感器技术,随着电子计算机技术应用的飞速发展，向计算机传送信息的传感器技术却落后了。这种失衡，势必影响科学技术的进步，因此传感器技术已成各国竞相发展的技术。,传感器是将各种非电量（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换为便于处理和传输的另一种物理量（一般为电学量）的器件。根据传感器感知外界信息的不同原理，可分为：物理传感

3、器、化学传感器和生物传感器。,传感器一般包括： 1. 敏感元件 把待测的物理量、化学量、生物量等转换为容易转换成电量的非电量。2.转换元件 把非电量转换成电量。3. 测量电路 把转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的电信号。,利用物理现象、化学现象、生物效应设计制作各种用途的传感器是传感器技术的基础工作。目前以硅材料为主的半导体传感器材料已十分成熟。陶瓷传感器材料可用于高温，克服了半导体材料传感器工作温度上限低的缺点。,2. 遥感技术,遥感是不接触的测量和识别技术。它是从航空摄影开始，20世纪60年代蓬勃发展起来的一门综合技术。涉及到物理、电子学、计算机、空间技术、地球科学等高科技

4、领域。,蝙蝠用超声波作遥感测量。现代的遥感测量使用的是电磁波，常用的是可见光、红外线、微波。,从第二章知道，不同物体吸收、反射、辐射、散射电磁波的情况不一样，这个性质叫做物体的光谱特性。因各种物体的光谱特征互不相同，我们只要事先用仪器收集记录各种物体在不同情况下的各种光谱，用计算机处理分析，把信息存储起来。然后通过安装在地面或飞机、卫星、航天飞机等运载工具上的各种遥感器，收集和记录当前目标及其所处环境（如大气、地表面等）的辐射或反射的电磁波信息，得到数据或图象再经过计算机数据处理或人工图像判读，与原来存储的相关信息进行比较，便能得到目标及其环境的当前的信息特征。,遥感技术的三部分,遥感仪用来接

5、收辐射或反射来的电磁波。,运载工具把遥感仪送到与被测物体保持一定距离和角度的地点。,识别设备判读、处理由遥感仪接收到的目标物的信息特征。,三信息的传输,现在经常见诸报端的“信息高速公路”实际上包括：计算机控制系统、卫星传输系统、光纤传输系统、多媒体图像通讯系统和数字通讯系统等，其中第一个系统实际是信息高速公路的管理系统，第二、三个系统是通讯网络，最后两个系统则是讯号的收发系统。,在信息传输系统中，虽然传统的通信手段：电报、邮政还不可缺少，但是从发展看卫星通讯、光纤通讯将是两大支柱。,1. 卫星通讯,是利用卫星作为中继站， 地面卫星站向卫星发送微波信号，微波能穿透电离层，卫星收到信号后，把信号放

6、大发回地面。地面卫星覆盖地区的另外卫星地面站就能接收到信号。,卫星绕地球作无动力飞行。,通讯卫星,运动通讯卫星,静止通讯卫星 由地球同步卫星担任,卫星通讯有明显的优点：视野大，覆盖面广，通讯距离远，越洋通讯无需铺设电缆，不受地理条件限制，不受线路制约，组网灵活、迅速，但是又有明显的缺点。由于通讯卫星距地球约3.6万公里，因此卫星通讯至少会有0.24秒的时间延迟，而且电磁波要通过16公里厚的大气层以及地球上空的云层，会受到干扰。另外卫星通讯使用微波通讯，易被窃听，保密性差，且卫星造价高，寿命短。光纤通讯的出现是通讯史上的一场革命。,2. 光纤通讯,上一章谈到激光的单色性好，是光通讯的理想载波。光

7、纤是传播激光的介质，在第二章中介绍光的全反射时已对光纤作过介绍。1966年英籍华人高锟提出光纤作为光波传输手段的可能性，但当时制作的光纤的损耗高达1000db/km，实际上无法使用。1970年美国康宁玻璃公司拉出第一根可实用的光纤，1980年日本生产出损耗仅为0.2db/km的石英光纤，使光纤通讯获得飞速的发展。,3. 数字信号,信息的采集、传输、处理，要求有一种表达和交流信息的工具，这种工具就是数据。,数据是信息的具体表示，数据不仅包括数值数据，还包括语言、文字、图形、声音等非数值数据。,在传统的信息技术中，如通过电话传送声音（数据）时，是用话筒之类的声电传换器把声信号转换成电信号，且电信号

8、的波动形式和声信号完全一样。电信号通过电话线传到接收方再通过扬声器之类的电声转换器转换还原成声音信号。这种用电信号波动模拟声音波动的方式称为模拟方式，这样的电信号称为模拟信号。由于传输过程的干扰，信号往往失真。,声信号,电信号 与声信号波动形式一致模拟信号,通讯线路,声信号,传统的声电转换技术,70年代发展起数字传输技术。这种技术是把数值数据和非数值数据都转化为数字信号。数字信号是一种间断的脉冲信号，由一些矩形波组成，有矩形的地方用二进制数字“1”代表，没有矩形的地方用二进制数“0”代表，这样原始信号就转为一连串由“0”、“1”组成的编码数字信号。,数字信号有很强的抗干扰能力，因为它只有“0”

9、“1”两个状态。由于计算机都是用二进,0,1,制处理数据，所以很方便,地与数字通讯接口。,四信息的处理,信息处理是对收集来的信息进行整理、分类、统计、加工、存储、利用、传播等一系列活动，目的是提取有价值信息。因为信息是用数据表示的，所以对信息的处理又具体表现为对数据的处理上。计算机处理数据快、存贮量大、输入输出方便、手工操作降到最低，因而使人类对信息的占有和处理能力呈几何级数上升。,世界上几乎80%的计算机用于信息处理。现代信息分析处理技术主要包括：,管理信息系统， 人工智能(AI)与专家系统， 办公自动化(OA)系统， 计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)，,图形处理与多媒体技术，,数

10、据库技术等。,管理信息系统是以各基础业务部门的作业系统和事物处理系统为基础，把来自这些系统的信息进行加工分析，最后向管理者提供生产计划、管理、作业控制、市场预测等方面的信息产品。,人工智能（AI）与专家系统是计算机科学的一个分支，是指用计算机和工程的方法来理解人的智能行为，使计算机具有智能和模拟人的智能行为的能力。说通俗些，人工智能就是模仿智能活动的程序。人工智能理论自1956年诞生以后，经历了博弈、自然语言理解、知识工程和目前的机器学习阶段，如包括语言识别、手写体和印刷体的识别、人机接口、机器翻译、机器推理专家系统的应用等。,办公自动化（OA）是利用计算机及其它电子机械设备辅助办公室进行工作

11、，以提高办公室的效率和质量。,计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）主要服务于机械、电子、宇航、建筑、纺织、化工等产品的总体设计、造型设计、结构设计、运动机构模拟设计、工艺过程设计、数控加工与控制等环节。应用CAD/CAM技术可缩短产品开发周期，提高产品设计质量，增加产品种类，提高产品的应变能力。,图形处理与多媒体技术：早期的计算机的显示器和打印机只能输出纯文本形式。随着硬件的发展，计算机可以输出图形，在此基础上逐渐增加了对音频、视频、语音等信息处理的能力，形成了计算机多媒体技术。计算机处理图形时要附加一些特殊硬件设备。,图形输出设备包括显示器、绘图仪、打印机等。计算机与显示器通过显卡连接

12、。鼠标、图形输入笔、扫描仪等是图形输入设备。,数据库技术：数据库是存储在计算机内的有结构的数据的集合。数据库中的数据按一定的形式存储，形成彼此相关的整体，能被许多用户共同使用。数据库实现了数据的集中管理，维护了数据的一致性，对数据实行了保护，也实现了数据共享。,五. 信息的快捷交换计算机网络,计算机网络是一组计算机及设备用通信线路连接构成一个完整的新计算机系统。是通讯技术和计算机技术结合的产物。,系统中包含了各种计算机、数据通讯设备、通讯线路以及实现和控制计算机之间联络的软件系统。通过网络实现各计算机间的信息交换和处理、资源共享、协同计算等，使单台计算机的能力外延，拥有小型计算机的用户可以通过

13、网络使用大型计算机。,网络分为广域网和局域网。广域网是覆盖地理范围很广的网，如因特网；局域网是覆盖局部范围的网。,因特网又称互联网，是一个将世界各国的网络群都连接起来的大网络，它不为任何个体所有，是人类共享的资源。,从网络应用的角度看，因特网的发展经历了三个阶段：一是从1970年代开始的以电子邮件为主的通信阶段；二是从1995年开始的信息发布和浏览阶段；三是网上业务，如电子商务、网上银行、网上学校等。,六.计算机网络系统的安全,计算机网络系统近二 、三十年的发展表明，计算机活动在社会发展中占有重要地位。计算机信息系统的建立是发展国民经济的物质条件之一，而且是国民经济发展的主导；计算机信息系统的建立使国民经济生产体制和生产方式得以改变；计算机信息系统及 拥有