計算機與信息技術(shù)

1、計算機與信息技術(shù)計算機與信息技術(shù)第1章下一頁上一頁停止放映第第2 2頁頁主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：了解：了解：n計算機發(fā)展歷程及中國計算機發(fā)展概況。主要內(nèi)計算機發(fā)展歷程及中國計算機發(fā)展概況。主要內(nèi)容包括計算機系統(tǒng)的概念、硬件和軟件的發(fā)展簡容包括計算機系統(tǒng)的概念、硬件和軟件的發(fā)展簡史、計算機分類等。史、計算機分類等。n信息的基本概念、內(nèi)容、特征、作用。信息的基本概念、內(nèi)容、特征、作用。n計算機在信息社會中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括應(yīng)用計算機在信息社會中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括應(yīng)用領(lǐng)域、案例、影響等。領(lǐng)域、案例、影響等。n未來計算機的發(fā)展。主要內(nèi)容包括計算技術(shù)的發(fā)未來計算機的發(fā)展。主要內(nèi)容包括計算技術(shù)的發(fā)展方向、

2、未來計算機和信息技術(shù)的展望。展方向、未來計算機和信息技術(shù)的展望。下一頁上一頁停止放映第第3 3頁頁主要知識點主要知識點n信息表示n計算機發(fā)展n未來計算機n計算機應(yīng)用領(lǐng)域下一頁上一頁停止放映第第4 4頁頁一、計算機技術(shù)的發(fā)展和展望計算機技術(shù)的發(fā)展和展望n計算機的發(fā)展歷程計算機的發(fā)展歷程n未來計算機可能的發(fā)展方向未來計算機可能的發(fā)展方向下一頁上一頁停止放映第第5 5頁頁什么是計算機計算機計算機:是一臺能存儲程序和數(shù)據(jù)，并能自動執(zhí)行程是一臺能存儲程序和數(shù)據(jù)，并能自動執(zhí)行程序的機器；是一種能對各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理，序的機器；是一種能對各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理，協(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲信息和傳遞

3、信協(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲信息和傳遞信息的工具。息的工具。下一頁上一頁停止放映第第6 6頁頁1、計算機的發(fā)展歷程、計算機的發(fā)展歷程n計算機技術(shù)的發(fā)展計算機技術(shù)的發(fā)展 算籌算籌 算盤、計算尺算盤、計算尺機械式計算機機械式計算機 電子計算機電子計算機n電子計算機的發(fā)展電子計算機的發(fā)展 電子管電子管晶體管晶體管集成電路集成電路 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路下一頁上一頁停止放映第第7 7頁頁手工到機械自動n史前時期，我們的祖先就采用史前時期，我們的祖先就采用石塊石塊和和貝殼貝殼記數(shù)；記數(shù)；n唐代時期，開始使用唐代時期，開始使用算盤算盤；n1717世紀(jì)，出現(xiàn)了世紀(jì)，出現(xiàn)了計算尺計算尺；n1642

4、1642年，法國數(shù)學(xué)家年，法國數(shù)學(xué)家pascalpascal創(chuàng)造了第一臺能完成加、減創(chuàng)造了第一臺能完成加、減運算的運算的機械計算器，機械計算器，計算稅收計算稅收；n18221822年，英國數(shù)學(xué)家年，英國數(shù)學(xué)家巴貝奇巴貝奇提出了自動計算機的基本概提出了自動計算機的基本概念，并設(shè)計出念，并設(shè)計出差分機差分機和和分析機分析機；機械計算到電動計算n18841884年，美國工程師年，美國工程師霍雷斯霍雷斯創(chuàng)造了第一臺電動計算機創(chuàng)造了第一臺電動計算機, ,用于人口普查；用于人口普查；n19441944年，美國哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)教授年，美國哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)教授霍華德霍華德阿肯阿肯提出設(shè)計提出設(shè)計思想，由思想，由ibm

5、ibm承建，設(shè)計出承建，設(shè)計出“馬克馬克1 1號號”計算機。計算機。機電全自動到電子數(shù)字n19461946年，第一臺數(shù)字式計算機年，第一臺數(shù)字式計算機eniaceniac誕生在美國，從此誕生在美國，從此人類社會進(jìn)入以計算機為主導(dǎo)的信息時代。人類社會進(jìn)入以計算機為主導(dǎo)的信息時代。下一頁上一頁停止放映第第8 8頁頁 1642年年 pascal 加法器加法器1822年年 巴貝奇巴貝奇差分機差分機18331833年年 巴貝奇巴貝奇分析機分析機唐朝唐朝下一頁上一頁停止放映第第9 9頁頁電子計算機電子計算機現(xiàn)代計算機馮諾依曼 eniaceniac晶體管計算機晶體管計算機世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機世界上

6、第一臺通用數(shù)字電子計算機eniaceniacibm7090ibm7090型晶體管計算機型晶體管計算機tradictradic晶體管計算機晶體管計算機cray-1巨型機 銀河-1向量機賓州大學(xué)賓州大學(xué)( (electronic numerical integrator and computer)（數(shù)字積分電子計算機） 重達(dá)30噸，使用18000支電子管，70000個電阻，10000支電容， 耗電150kw，占地170平方米，運算速度5000次/秒加、減法運算。(不具備在計算機內(nèi)存儲程序的特征.)下一頁上一頁停止放映第第1010頁頁第一臺個人計算機第一臺個人計算機ibm 5150 下一頁上一頁停止

7、放映第第1111頁頁史上第一臺筆記本電腦史上第一臺筆記本電腦osborne 1 下一頁上一頁停止放映第第1212頁頁世界上第一個鼠標(biāo)世界上第一個鼠標(biāo)下一頁上一頁停止放映第第1313頁頁第一款計算機游戲第一款計算機游戲spacewar 下一頁上一頁停止放映第第1414頁頁現(xiàn)代微型計算機現(xiàn)代微型計算機微機下一頁上一頁停止放映第第1515頁頁現(xiàn)代的家用計算機現(xiàn)代的家用計算機imac 下一頁上一頁停止放映第第1616頁頁現(xiàn)代的筆記本計算機現(xiàn)代的筆記本計算機ibook 下一頁上一頁停止放映第第1717頁頁微型計算機及微處理器微型計算機及微處理器n從從 4004 到到pentium 4 n早期的微型計算機

8、早期的微型計算機 apple 1計算機計算機 ibm pc計算機計算機 intel4004intel4004微微處理器芯片處理器芯片 pentiumpentium微處理器微處理器 例例下一頁上一頁停止放映第第1818頁頁 返回 intel4004intel4004微處理器芯片微處理器芯片包含包含23002300個晶體管，支持個晶體管，支持4545條指令，工作頻率條指令，工作頻率1mhz1mhz，尺寸規(guī)格為尺寸規(guī)格為3mm3mm4mm4mm。計算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的。計算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的eniaceniac，最初售價為，最初售價為200200美元。美元。 下一頁上一頁停止放映第第1919頁頁 “

9、奔騰（奔騰（pentiumpentium）”微處理器在微處理器在20002000年年1111月發(fā)布，起步月發(fā)布，起步頻率為頻率為1.5ghz1.5ghz，隨后陸續(xù)推出了，隨后陸續(xù)推出了1.4ghz-3.2ghz1.4ghz-3.2ghz的的p4p4處處理器，這也是目前最新型的微處理器。理器，這也是目前最新型的微處理器。返回 pentiumpentium微處理器微處理器下一頁上一頁停止放映第第2020頁頁計算機發(fā)展史計算機發(fā)展歷程下一頁上一頁停止放映第第2121頁頁中國計算機的發(fā)展中國計算機的發(fā)展n大型機及巨型機大型機及巨型機 銀河、曙光、神威銀河、曙光、神威n微型機微型機 長城、聯(lián)想、方正長城

10、、聯(lián)想、方正n中央處理器中央處理器 “龍芯龍芯”芯片芯片（2001）、曙光推出具有）、曙光推出具有中國知識產(chǎn)權(quán)中國知識產(chǎn)權(quán)“龍騰龍騰”服務(wù)器服務(wù)器（2002）。）。n軟件軟件 yhosyhos 、ccdos、wps、linuxosos、cosix64cosix64、openbaseopenbase 曙光曙光30003000超級計算機超級計算機王安磁芯存儲器王安磁芯存儲器下一頁上一頁停止放映第第2222頁頁2、計算機的未來、計算機的未來n未來電子計算機的發(fā)展方向未來電子計算機的發(fā)展方向 巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化n應(yīng)用其他技術(shù)的計算機應(yīng)用其他技術(shù)的計算機 光計算

11、機、生物計算機、分子計算機、量子光計算機、生物計算機、分子計算機、量子計算機、計算機、dna計算機計算機下一頁上一頁停止放映第第2323頁頁n摩爾定律n計算的能力每18個月翻一番n性能價格比n在過去20年里1,000,000倍增長n在未來20年里1,000,000倍的增長n摩爾定律在過去的35年里已被證實了他的準(zhǔn)確性n在未來至少35年中它還將發(fā)揮作用下一頁上一頁停止放映第第2424頁頁 微型化就是進(jìn)一步提高集成度，利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制質(zhì)量更加可靠、性能更加優(yōu)良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機。例如，腕式計算機。 400440041010微米芯片微米芯片 奔騰奔騰4 40.1

12、80.18微米芯片微米芯片晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目23002300420,000,000420,000,000圖片圖片下一頁上一頁停止放映第第2525頁頁n智能化是指讓計算機具有模擬人的感覺、智能化是指讓計算機具有模擬人的感覺、行為、思維過程的機理，使計算機具備邏行為、思維過程的機理，使計算機具備邏輯推理、學(xué)習(xí)等能力。輯推理、學(xué)習(xí)等能力。n目前，已研制出各種目前，已研制出各種“機器人機器人”，有的能，有的能代替人從事各種復(fù)雜、危險的勞動，有的代替人從事各種復(fù)雜、危險的勞動，有的能與人下棋等。能與人下棋等。n例如，例如，ibmibm公司研制的公司研制的“深藍(lán)深藍(lán)”計算機，計算機，每秒能執(zhí)行每秒能執(zhí)行

13、5050100100億次運算，每秒能計億次運算，每秒能計算出算出200 200 300300萬步棋。萬步棋。19961996年年2 2月月1010日，日，超一流國際象棋大師卡斯帕羅夫以三勝兩超一流國際象棋大師卡斯帕羅夫以三勝兩和一負(fù)的成績戰(zhàn)勝了和一負(fù)的成績戰(zhàn)勝了“深藍(lán)深藍(lán)”。但在。但在19971997年年5 5月月1212日，這位歷史上最偉大的人類旗日，這位歷史上最偉大的人類旗手卻敗在手卻敗在“更深的藍(lán)更深的藍(lán)”計算機手下。計算機手下。智能機器人智能機器人下一頁上一頁停止放映第第2626頁頁二、計算機與信息處理計算機與信息處理n信息及信息科學(xué)信息及信息科學(xué)n基于計算機的信息處理過程基于計算機的

14、信息處理過程信息的表示和采集信息的表示和采集信息的存儲和組織信息的存儲和組織信息的傳輸和檢索信息的傳輸和檢索下一頁上一頁停止放映第第2727頁頁1、信息科學(xué)與技術(shù)、信息科學(xué)與技術(shù)n信息：信息： 區(qū)別于物質(zhì)與能量的第三類資源區(qū)別于物質(zhì)與能量的第三類資源 n信息科學(xué)：信息科學(xué)： 以信息為主要研究對象的科學(xué)以信息為主要研究對象的科學(xué) n信息技術(shù)：信息技術(shù)： 有效應(yīng)用信息資源的技術(shù)體系有效應(yīng)用信息資源的技術(shù)體系n信息產(chǎn)業(yè)信息產(chǎn)業(yè) 下一頁上一頁停止放映第第2828頁頁n數(shù)據(jù)n對現(xiàn)實世界中客觀事物的符號表示n可以是數(shù)值數(shù)據(jù)，也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)，如聲音、圖像等n計算機中數(shù)據(jù)n能輸入計算機，并能為其處理的符號

15、序列下一頁上一頁停止放映第第2929頁頁n例，一幅黑白圖象n數(shù)據(jù)黑白點陣000011110000001100001100110000000010100110011001100110011001100000000001100000000001101100011001011011110110001111111100000000000000000000000000信息臉譜下一頁上一頁停止放映第第3030頁頁n信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系n數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱載體n信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋n數(shù)據(jù)是符號化的信息n信息是語義化的數(shù)據(jù)下一頁上一頁停止放映第第3131頁頁2、基于計算機的信息處理過程、基于

16、計算機的信息處理過程n信息的表示方法信息的表示方法n信息的采集信息的采集n信息的存儲信息的存儲n信息的組織信息的組織n信息的傳輸和檢索信息的傳輸和檢索下一頁上一頁停止放映第第3232頁頁n計算機最主要的功能就是處理信息，而信息在計算機中如何表示、存放、傳遞？這是首先要解決的問題。n基本要求是：信息的表示、存放和傳遞要方便、可靠、易處理。n顯然，在計算機內(nèi)部，信息只有經(jīng)過數(shù)字化編碼后才能表示、存放和傳遞。n所謂編碼，就是用少量的基本符號，根據(jù)簡單的組合規(guī)則，以表示大量復(fù)雜的信息。n二進(jìn)制是一種最簡單的編碼系統(tǒng)。下一頁上一頁停止放映第第3333頁頁n計算機中的信息采用二進(jìn)制編碼來表示。n二進(jìn)制表示

17、數(shù)字容易實現(xiàn)（只有0、1）。n二進(jìn)制運算規(guī)則簡單（逢二進(jìn)一）。n二進(jìn)制編碼在物理上最容易實現(xiàn)；自然界中具有兩個固定狀態(tài)的物理量很多，例如：電流的有無、電壓的高低等。下一頁上一頁停止放映第第3434頁頁信息的常用單位有“位”、“字節(jié)”、“字”三種：位（bit）表示一位二進(jìn)制信息（最小單位）字節(jié)（byte）一個字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)字組成（是信息的基本存儲單位）字（word）是位的組合，在計算機中作為一個獨立的信息單位處理。不同的機器類型，字長是不同的，常用的字長有8位、16位、32位等。如某個字由4個字節(jié)組成，則它的字長是32位，相應(yīng)的計算機稱為32位機。位（位（bitbit）b7 b6 b5 b4

18、b3 b2 b1 b0字節(jié)（字節(jié)（bytebyte）字（字（wordword）下一頁上一頁停止放映第第3535頁頁n計算機是美國人發(fā)明的，因此計算機的字符集中自然包含了英文的26個字母。n計算機要在全世界通用，必須采用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)格式對字符、符號進(jìn)行編碼。n常用的字符編碼有ascii碼、bcd碼、西文字符編碼和ebcdic碼。下一頁上一頁停止放映第第3636頁頁n漢字要比英文字母多得多，如何解決漢字的編漢字要比英文字母多得多，如何解決漢字的編碼問題，這是用計算機處理漢字首先要解決的碼問題，這是用計算機處理漢字首先要解決的一個最大難題。一個最大難題。n漢字處理又包括兩方面：漢字輸入和漢字識別。漢字

19、處理又包括兩方面：漢字輸入和漢字識別。英文的英文的2626個字母在鍵盤上都有，但上萬個漢字個字母在鍵盤上都有，但上萬個漢字是無法放在一個鍵盤中。是無法放在一個鍵盤中。n處理漢字就要解決漢字的輸入、編碼、在計算處理漢字就要解決漢字的輸入、編碼、在計算機中保存、漢字轉(zhuǎn)換識別等一系列問題機中保存、漢字轉(zhuǎn)換識別等一系列問題。下一頁上一頁停止放映第第3737頁頁多媒體信息表示多媒體信息表示n采集采集量化量化編碼編碼下一頁上一頁停止放映第第3838頁頁信息的采集信息的采集n傳統(tǒng)的信息采集方法傳統(tǒng)的信息采集方法n多媒體信息的采集多媒體信息的采集n聲音采樣率采樣精度聲音采樣率采樣精度n圖形分辨率像素位深度圖形

20、分辨率像素位深度 下一頁上一頁停止放映第第3939頁頁未經(jīng)壓縮的信息容量未經(jīng)壓縮的信息容量信息源信息源大致比特率大致比特率電話電話（2002003400hz3400hz）80008000樣本數(shù)樣本數(shù)/ /秒秒1212比特比特/ /樣本樣本 = 96kbps= 96kbps寬帶語音寬帶語音(50(507000hz)7000hz)1600016000樣本數(shù)樣本數(shù)/ /秒秒1414比特比特/ /樣本樣本 = 224kbps= 224kbps寬帶音頻寬帶音頻(20(2020000hz)20000hz)4410044100樣本數(shù)樣本數(shù)/ /秒秒2 2信道信道1616比特比特/ /樣本樣本 = 1.412

21、mbps= 1.412mbps圖像圖像512512512512像素色彩圖像像素色彩圖像2424比特比特/ /像素像素 = 6.3mb= 6.3mb圖像圖像視頻視頻640640480480像素色彩圖像像素色彩圖像2424比特比特/ /像素像素3030圖像圖像/ /秒秒= =221mbps221mbps下一頁上一頁停止放映第第4040頁頁信息的組織信息的組織n信息組織的層次結(jié)構(gòu)信息組織的層次結(jié)構(gòu) 位、字節(jié)、域、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫位、字節(jié)、域、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫 n文件的結(jié)構(gòu)和特點文件的結(jié)構(gòu)和特點n數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)下一頁上一頁停止放映第第4141頁頁信息的傳輸信息的傳輸n信息傳輸?shù)闹饕緩叫畔?/p>

22、輸?shù)闹饕緩?互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 局域網(wǎng)局域網(wǎng)/ /城域網(wǎng)城域網(wǎng)/ /廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)下一頁上一頁停止放映第第4242頁頁信息的檢索信息的檢索n早期的檢索方式早期的檢索方式n網(wǎng)絡(luò)化、智能化檢索網(wǎng)絡(luò)化、智能化檢索n搜索引擎搜索引擎下一頁上一頁停止放映第第4343頁頁計算科學(xué)體系計算科學(xué)體系n構(gòu)造性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)構(gòu)造性數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 包括數(shù)理邏輯、代數(shù)系統(tǒng)、圖包括數(shù)理邏輯、代數(shù)系統(tǒng)、圖論、集合論等；論、集合論等；n計算的數(shù)學(xué)理論計算的數(shù)學(xué)理論 包括計算理論、高等邏輯、形包括計算理論、高等邏輯、形式語言與自動機、形式語義學(xué)等；式語言與

23、自動機、形式語義學(xué)等；n計算機組成原理、器件與體系結(jié)構(gòu)計算機組成原理、器件與體系結(jié)構(gòu) 包括數(shù)字邏包括數(shù)字邏輯與數(shù)字集成電路、計算機原理與設(shè)計、計算機輯與數(shù)字集成電路、計算機原理與設(shè)計、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微機原理與接口技術(shù)等；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微機原理與接口技術(shù)等；n計算機應(yīng)用平臺計算機應(yīng)用平臺 包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯系包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯系統(tǒng)原理、分布式系統(tǒng)等；統(tǒng)原理、分布式系統(tǒng)等；n計算機應(yīng)用基礎(chǔ)計算機應(yīng)用基礎(chǔ) 包括程序設(shè)計、軟件工程、算包括程序設(shè)計、軟件工程、算法基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等；法基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等；n計算機應(yīng)用技術(shù)計算機應(yīng)用技術(shù) 包括多媒體、計算機可視化與包括多媒體、計算機可

24、視化與虛擬現(xiàn)實、人工智能、圖形學(xué)與圖像處理、輔助虛擬現(xiàn)實、人工智能、圖形學(xué)與圖像處理、輔助設(shè)計等。設(shè)計等。下一頁上一頁停止放映第第4444頁頁三、計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用了解計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 計算機典型應(yīng)用領(lǐng)域介紹科學(xué)與工程計算科學(xué)與工程計算信息管理信息管理電子商務(wù)電子商務(wù)人工智能人工智能計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計下一頁上一頁停止放映第第4545頁頁計算機到底能干什么？計算機到底能干什么？ 計算器？打字機？玩游戲？還有？下一頁上一頁停止放映第第4646頁頁例例 計算機和現(xiàn)代生活計算機和現(xiàn)代生活 n當(dāng)代大學(xué)生的一天（ic、atm、201卡）n多媒體教學(xué)（作業(yè)提交、答疑、考試）n通訊n娛樂n

25、家用電器n信息管理（學(xué)籍、圖書館、oa）n信息檢索下一頁上一頁停止放映第第4747頁頁一、計算機主要應(yīng)用領(lǐng)域一、計算機主要應(yīng)用領(lǐng)域 n科學(xué)與工程計算 n信息處理 n過程控制 n計算機輔助系統(tǒng) n多媒體技術(shù)應(yīng)用 n計算機通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 n人工智能 下一頁上一頁停止放映第第4848頁頁二、計算機典型應(yīng)用領(lǐng)域介紹二、計算機典型應(yīng)用領(lǐng)域介紹n科學(xué)與工程計算科學(xué)與工程計算n信息管理信息管理n電子商務(wù)電子商務(wù)n人工智能人工智能n計算機輔助設(shè)計與制造計算機輔助設(shè)計與制造下一頁上一頁停止放映第第4949頁頁= ？n例：的求值，古老的計算問題= 周長/直徑下一頁上一頁停止放映第第5050頁頁公元前250年，古希

26、臘，阿基米德，3.14 1973年，cdc 7600，1,001,250位小數(shù)1949年，eniac，2,037位小數(shù)公元480年，祖沖之，3.1415926 3.1415927求值的歷史求值的歷史1609年，德國，ludolph van ceulen，35位小數(shù)1874年，william shanks，707位小數(shù)(527位正確)1958年，ibm 704，10,000位小數(shù)1961年，ibm 7090，100,265位小數(shù)1999年，hitachi sr8000，206,158,430,000位小數(shù) 下一頁上一頁停止放映第第5151頁頁 計算機應(yīng)用領(lǐng)域：計算機應(yīng)用領(lǐng)域： 科學(xué)科學(xué)和工程和工

27、程計算計算n計算數(shù)學(xué)+計算機 科學(xué)計算n計算數(shù)學(xué)：研究數(shù)值計算方法n計算機：計算數(shù)學(xué)強有力的工具n科學(xué)計算是第三種科學(xué)手段n理論研究：無法求得理論解n科學(xué)實驗：難以應(yīng)用實驗手段n可以進(jìn)行計算 n計算機是人類計算能力的延伸下一頁上一頁停止放映第第5252頁頁科學(xué)和工程計算的應(yīng)用科學(xué)和工程計算的應(yīng)用 n大氣科學(xué)研究： 數(shù)值天氣預(yù)報n油氣資源勘探： 地震波數(shù)據(jù)處理n核武器模擬試驗n空氣動力學(xué)計算n有限元方法計算下一頁上一頁停止放映第第5353頁頁數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)值天氣預(yù)報n例：天氣預(yù)報，與計算有什么關(guān)系？n運用數(shù)學(xué)方法，通過數(shù)值計算進(jìn)行天氣預(yù)報的方法和相關(guān)的理論 n將已有的觀測值作為初值，通過求解大氣

28、動力學(xué)和熱力學(xué)方程組，從而客觀、定量地作出天氣預(yù)報。n1950年4月，eniac成功地作出世界上第一次正確的數(shù)值天氣預(yù)報。數(shù)值天氣預(yù)報。 下一頁上一頁停止放映第第5454頁頁地震波數(shù)據(jù)處理地震波數(shù)據(jù)處理n人工制造強烈的震動，在巖石中傳播的彈性遇著巖層的分界面產(chǎn)生反射波或折射波；n記錄返回地面的反射波或折射波；n分析地震波在地層中傳播的運動學(xué)和動力學(xué)信息，根據(jù)波的傳播路線和時間，確定發(fā)生反射波或折射波的巖層界面的埋藏深度和形狀，反推出地下的巖層和巖性構(gòu)造。n地震資料處理計算量大，處理周期長 下一頁上一頁停止放映第第5555頁頁信息管理信息管理 n數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)n辦公自動化（oa）系統(tǒng)n管理信息系統(tǒng)

29、n例：沃爾瑪下一頁上一頁停止放映第第5656頁頁零售業(yè)霸主沃爾瑪零售業(yè)霸主沃爾瑪n福布斯全球富豪排行榜占據(jù)了前十名的半壁江山n全世界最大的企業(yè)n1974年運用計算機進(jìn)行庫存控制n1983年，使用條形碼掃描系統(tǒng)n19851987年，安裝專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，4000家沃爾瑪分店都能夠通過自己的終端與總部進(jìn)行實時聯(lián)系詳解詳解下一頁上一頁停止放映第第5757頁頁計算機時代的信息管理計算機時代的信息管理 n管理信息系統(tǒng) （mis）n發(fā)展n電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（edps）工資計算n管理信息系統(tǒng)（mis）酒店管理n決策支持系統(tǒng)（dss）市場預(yù)測下一頁上一頁停止放映第第5858頁頁決策支持系統(tǒng)（dss）ndss是用

30、以輔助各級管理者進(jìn)行正確決策的系統(tǒng)。ndss具有對話、數(shù)據(jù)存取和模型化三大功能，因此，它是由對話子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)子系統(tǒng)和模型子系統(tǒng)組成。ndss還需要各種各樣的模型，包括永久性模型、特別模型、用戶構(gòu)造模型等。ndss在諸如投資決策、布局決策、銷售決策、發(fā)展戰(zhàn)略決策等方面幫助人們選擇最佳的方案。n正是由于db、知識庫、專家系統(tǒng)和dss給oa系統(tǒng)賦予“智慧”和“靈感”，給“自動辦公”帶來巨大的生機。下一頁上一頁停止放映第第5959頁頁mis概念要點概念要點n人-機系統(tǒng)n技術(shù)手段+現(xiàn)代管理思想n計算機技術(shù)n信息技術(shù)n管理技術(shù)n決策技術(shù)n輔助管理和決策下一頁上一頁停止放映第第6060頁頁企業(yè)信息系統(tǒng)的分類

31、企業(yè)信息系統(tǒng)的分類n技術(shù)信息系統(tǒng)ncad (computer aided design)ncam (computer aided manufacturing)ncnc (computer numeric control)n管理信息系統(tǒng)nmrp (material requirement planning)nmrp-ii (manufacturing resources planning)ncaq (computer aided quality control)n綜合信息系統(tǒng)ncims (computer integrated manufacturing systems)nerp (enterp

32、rises resources planning)下一頁上一頁停止放映第第6161頁頁企業(yè)信息系統(tǒng)企業(yè)信息系統(tǒng)n產(chǎn)生背景：現(xiàn)代化的大生產(chǎn)給機械制造業(yè)帶來了許多困難n原材料不能準(zhǔn)時供應(yīng)n零部件生產(chǎn)不配套n產(chǎn)品生產(chǎn)周期過長，勞動率下降n資金積壓嚴(yán)重，周轉(zhuǎn)期長n市場和客戶的要求多變，使企業(yè)經(jīng)營計劃系統(tǒng)難以適應(yīng)下一頁上一頁停止放映第第6262頁頁企業(yè)信息系統(tǒng)和企業(yè)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代管理方法現(xiàn)代管理方法 nmrp (material requirement planning)nmrp-ii (manufacturing resources planning)ncims (computer integrate

33、d manufacturing systems)nerp (enterprises resources planning)下一頁上一頁停止放映第第6363頁頁mrp制造資源規(guī)劃系統(tǒng)制造資源規(guī)劃系統(tǒng)n物料需求計劃：主生產(chǎn)調(diào)度(mps)、物料用量清單(bom)、庫存、未交貨單等資料，計算未來的物料需求。n閉環(huán)式mrp：增加反饋，修改計劃，動態(tài)控制。下一頁上一頁停止放映第第6464頁頁mrp-iin除材料外，人力、資金、設(shè)備和時間也看成企業(yè)的資源，并加以控制。n除生產(chǎn)外，還包括銷售、財務(wù)、成本的處理。n滿足制造業(yè)所有的經(jīng)營及生產(chǎn)活動。下一頁上一頁停止放映第第6565頁頁erp：管理：管理+it（企業(yè)

34、資源規(guī)劃）（企業(yè)資源規(guī)劃）n集組織模型、企業(yè)規(guī)范和信息技術(shù)、實施方法為一體的綜合管理應(yīng)用體系。n企業(yè)的管理核心從“在正確的時間制造和銷售正確的產(chǎn)品”，轉(zhuǎn)移到了“在最佳的時間和地點，獲得企業(yè)的最大利潤”。n具有智能化的管理控制系統(tǒng)。n能夠適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)，可以支持跨平臺、多組織的應(yīng)用，并和電子商務(wù)的應(yīng)用具有廣泛的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯接口。下一頁上一頁停止放映第第6666頁頁電子商務(wù)電子商務(wù) n例：亞馬遜的奇跡例：亞馬遜的奇跡n1995年年車庫車庫中誕生中誕生n19971997年營業(yè)收入達(dá)年營業(yè)收入達(dá)1.481.48億美元，億美元，19981998年猛增到年猛增到5.45.4億美元億美元n提供了提供了3103

35、10萬個可方便查找的書目萬個可方便查找的書目n16001600名員工人均創(chuàng)收名員工人均創(chuàng)收37.537.5萬美元萬美元n網(wǎng)上書店每平方米的銷售量是傳統(tǒng)書店的網(wǎng)上書店每平方米的銷售量是傳統(tǒng)書店的800800n如果按傳統(tǒng)書店所需的營業(yè)面積來計算的話，它如果按傳統(tǒng)書店所需的營業(yè)面積來計算的話，它的規(guī)模約占好幾平方英里，顧客達(dá)的規(guī)模約占好幾平方英里，顧客達(dá)500500萬人以上。萬人以上。你得開著汽車，才能瀏覽完它所提供的書目。你得開著汽車，才能瀏覽完它所提供的書目。下一頁上一頁停止放映第第6767頁頁電子商務(wù)的產(chǎn)生背景電子商務(wù)的產(chǎn)生背景n商業(yè)自動化完善和發(fā)展nposn企業(yè)內(nèi)部的商務(wù)活動大量使用oa和m

36、isn金融業(yè)步入電子化，大量采用自動服務(wù)系統(tǒng)ninternet技術(shù)的飛速發(fā)展“最震撼人心的消息莫過于早上一最震撼人心的消息莫過于早上一覺醒來，發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的使用量正以覺醒來，發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的使用量正以每年每年2300的速度增長的速度增長”。 杰夫杰夫-貝索斯貝索斯 下一頁上一頁停止放映第第6868頁頁什么是電子商務(wù)什么是電子商務(wù) n基礎(chǔ)：計算機、internetn目標(biāo)：經(jīng)濟活動n借助計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)上的交易活動n通過internet進(jìn)行的各種商務(wù)活動下一頁上一頁停止放映第第6969頁頁電子商務(wù)的主要內(nèi)容電子商務(wù)的主要內(nèi)容 n企業(yè)內(nèi)部電子商務(wù) n企業(yè)間的電子商務(wù) n企業(yè)與消費者之間的電子商務(wù) 下一頁上

37、一頁停止放映第第7070頁頁人工智能人工智能 n科幻片中的機器人n例：“深藍(lán)”戰(zhàn)勝人類智慧？n19971997年年5 5月月1111日，卡斯帕洛夫以日，卡斯帕洛夫以2.52.5：3.53.5的比的比分?jǐn)≡谝慌_電腦（分?jǐn)≡谝慌_電腦（ibm-as/6000ibm-as/6000）手下！）手下！n智慧輸?shù)袅?，人類還剩些什么？智慧輸?shù)袅?，人類還剩些什么？ “這是一部像人的機器和這是一部像人的機器和 一個像機器的人之間的決斗一個像機器的人之間的決斗”！下一頁上一頁停止放映第第7171頁頁人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展 n什么是人工智能n機器能夠執(zhí)行人類的活動 n主要目標(biāo)：研究用機器來模仿和執(zhí)行

38、人腦的某些智能功能 n圖靈測試 n麥卡錫（mccarthy）發(fā)起人工智能研討會 下一頁上一頁停止放映第第7272頁頁人工智能研究的基本內(nèi)容人工智能研究的基本內(nèi)容 n機器感知機器感知 n機器思維 n機器學(xué)習(xí) n機器行為 n智能系統(tǒng)及智能計算機構(gòu)造技術(shù) 下一頁上一頁停止放映第第7373頁頁人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域 n問題求解問題求解 n邏輯推理與自動定理證明邏輯推理與自動定理證明 n自然語言處理自然語言處理 n自動程序設(shè)計自動程序設(shè)計 n專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) n機器學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí) n人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) n機器人學(xué)機器人學(xué) n模式識別模式識別 n智能決策支持系統(tǒng)智能決策支持系統(tǒng) 下一頁上

39、一頁停止放映第第7474頁頁計算機輔助設(shè)計與制造計算機輔助設(shè)計與制造 n企業(yè)信息系統(tǒng)中的技術(shù)信息系統(tǒng)n例：汽車設(shè)計n油泥模型價值上千萬元 ncad草圖可以在電腦屏幕上模擬油泥模型和一切測試 n研發(fā)成本下降了1/3 下一頁上一頁停止放映第第7575頁頁cax技術(shù)技術(shù) ncad（computer aided design：計算機輔助設(shè)計）ncam（computer aided manufacturing：計算機輔助制造）ncapp（computer aided process planning：計算機輔助工藝規(guī)劃）ncae（computer aided engineering：計算機輔助工程） 下

40、一頁上一頁停止放映第第7676頁頁cad n利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果 下一頁上一頁停止放映第第7777頁頁cam n計算機輔助制造 通過計算機分級控制和管理制造過程的多方面工作 。下一頁上一頁停止放映第第7878頁頁capp n計算機輔助工藝規(guī)劃 通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和加工工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程 下一頁上一頁停止放映第第7979頁頁cae n計算機輔助工程 用計算機來幫助設(shè)計人員和工程生產(chǎn)管理人員進(jìn)行工程生產(chǎn)計劃、管理、

41、設(shè)計和控制的技術(shù) 下一頁上一頁停止放映第第8080頁頁cad/cam系統(tǒng)的基本功能系統(tǒng)的基本功能 n計算機輔助繪圖 n幾何建模 n有限元分析n優(yōu)化設(shè)計 n處理數(shù)控加工信息 n統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理 下一頁上一頁停止放映第第8181頁頁cad/cam系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹nautocad ntango/protel 下一頁上一頁停止放映第第8282頁頁進(jìn)一步學(xué)習(xí)指導(dǎo)進(jìn)一步學(xué)習(xí)指導(dǎo) n科學(xué)計算軟件 nmatlabnscilab n計算機應(yīng)用的綜合化 下一頁上一頁停止放映第第8383頁頁例例4 n新華網(wǎng)巴黎2002年7月4日電。法國原子能委員會軍事應(yīng)用局日前宣布，該局正在進(jìn)行一項核武器模擬試驗計劃（投資51億歐元

42、）。n根據(jù)物理機理，造成核爆條件的過程與核反應(yīng)的過程都是高溫高壓下進(jìn)行；高達(dá)幾百個大氣壓、幾千萬攝氏度、巨大能量是在微秒級時間內(nèi)釋放。n描述核反應(yīng)的物理過程的數(shù)學(xué)模型是一組非定常的非線性偏微分方程。它可給出核爆炸各個細(xì)節(jié)的圖像、定量的數(shù)據(jù)和運動的全過程。但該組方程是無法求出解析解的。因此只有求助大規(guī)?？茖W(xué)計算。n核武器設(shè)計中，從摸清規(guī)律、調(diào)整各種參數(shù)到方案的優(yōu)選等等，需要計算成千上百個模型。由于進(jìn)行核試驗耗資大、周期長，所以不能只通過核試驗來設(shè)計和改進(jìn)產(chǎn)品。在計算機上選擇一套參數(shù)設(shè)計一個模型，在一定意義上相當(dāng)于進(jìn)行一次核試驗。在計算機上花費幾百萬元進(jìn)行計算，可以節(jié)省以億計的試驗經(jīng)費。n模擬核爆

43、試驗可以減少試驗次數(shù)，大大降低研制成本。因此，世界各國在核武器的研制設(shè)計中都大量采用了科學(xué)計算的方法。 返回返回下一頁上一頁停止放映第第8484頁頁沃爾瑪：利用信息技術(shù)成全其零售業(yè)霸主地位n沃爾瑪計算機系統(tǒng)可以追蹤每一件商品的進(jìn)銷全過程。通過采用最新的信息技術(shù)，沃爾瑪能夠以最低的成本、最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、最快速的管理反應(yīng)進(jìn)行全球運作。n管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用使沃爾瑪有關(guān)各方可以迅速得到所需的貨品層面數(shù)據(jù)，觀察銷售趨勢、存貨水平和訂購信息甚至更多。n 美國通過運用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的國際競爭力得以快速提升。返回返回下一頁上一頁停止放映第第8585頁頁藍(lán)博基尼跑車藍(lán)博基尼跑車n藍(lán)博基尼是世界最

44、著名的跑車之一。n1999年初，意大利制造商想將它出口到美國，按照美國的安全法規(guī)，所有的車必須裝有氣囊。因此藍(lán)博基尼需要做氣囊的匹配碰撞。n按傳統(tǒng)方法，該項測試至少要撞10輛以上的樣車。以一輛藍(lán)博基尼400萬500萬元人民幣（30萬40萬英鎊）計，僅碰撞的樣車損失費用就將在5000萬元以上。歐洲的一家設(shè)計公司用cad測試方法只用了十分之一的費用，就解決了問題。n該公司先把氣囊在計算機里模擬裝到車上，再模擬各種路況并對車進(jìn)行了調(diào)整，最后只碰了一輛真實的實物車就順利地通過了驗證測試。返回返回下一頁上一頁停止放映第第8686頁頁邏輯推理與自動定理證明n對數(shù)學(xué)中臆測的定理尋找一個證明或反證，不僅需要有

45、根據(jù)假設(shè)進(jìn)行演繹的能力，而且需要某些直覺技巧。n借助計算機來證明數(shù)學(xué)猜想或定理，這是一項難度極大的人工智能應(yīng)用，也已取得一些成果。n四色猜想的證明四色猜想的證明。四色猜想是圖論中的一個世界級的難題，它的內(nèi)容是：用四種顏色就可繪制任何地圖，三種顏色不夠，而五種顏色多余。n這個猜想經(jīng)過無數(shù)次的驗證，結(jié)論都是千真萬確的，但卻一直無法在理論上給出證明，所以有人認(rèn)為，證明這個猜想的難度絲毫不亞于哥德巴赫猜想。n1976年7月，美國數(shù)學(xué)家哈根和阿貝爾用計算機成功地證明了四色猜想。這個猜想的證明需要進(jìn)行一百億次（1010次）邏輯判斷，這個天文數(shù)字的工作量如果用人工來完成，則需兩萬年時間，這就是計算機問世以前

46、，任何人都無法證明或推翻這個猜想的原因。返回返回下一頁上一頁停止放映第第8787頁頁自然語言處理 n自然語言處理是人工智能的早期研究領(lǐng)域之一。如果能讓計算機“聽懂”、“看懂”人類自身的語言，那么更多的人可以使用計算機，大大提高了計算機的利用率。n自然語言處理就是研究如何能讓計算機理解并生成人們?nèi)粘Ｋ褂玫恼Z言，使得計算機懂得自然語言的含義，從而建立起一種人與機器之間的密切而友好的關(guān)系，使之能進(jìn)行高度的信息傳遞與認(rèn)知活動。n要達(dá)到以下三個目標(biāo)：（1）計算機能正確理解人們用自然語言輸入的信息，并回答輸入信息中的有關(guān)問題；（2）計算機對得到的信息能自動產(chǎn)生相應(yīng)的摘要，用不同的詞語復(fù)述信息的內(nèi)容；（3

47、）計算機能夠把用某一種自然語言的信息自動地翻譯為另一種自然語言，即機器翻譯的問題。返回返回下一頁上一頁停止放映第第8888頁頁自動程序設(shè)計 n自動程序設(shè)計包括程序綜合和程序正確性檢驗自動程序設(shè)計包括程序綜合和程序正確性檢驗兩個方面，分別實現(xiàn)自動編程和證明程序的正兩個方面，分別實現(xiàn)自動編程和證明程序的正確性。確性。n對自動程序設(shè)計的研究不僅可以促進(jìn)半自動軟對自動程序設(shè)計的研究不僅可以促進(jìn)半自動軟件開發(fā)系統(tǒng)的發(fā)展，而且也使通過修正自身代件開發(fā)系統(tǒng)的發(fā)展，而且也使通過修正自身代碼進(jìn)行學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)得到發(fā)展。碼進(jìn)行學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)得到發(fā)展。n目前已經(jīng)研制出能夠以各種不同的目的描述來目前已經(jīng)研制出

48、能夠以各種不同的目的描述來編寫計算機程序的系統(tǒng)，但這方面的進(jìn)展依然編寫計算機程序的系統(tǒng)，但這方面的進(jìn)展依然非常局限。非常局限。返回返回下一頁上一頁停止放映第第8989頁頁機器學(xué)習(xí)n學(xué)習(xí)是人類智能的主要標(biāo)志和獲得知識的基本手段，只有讓計算機具有類似于人的學(xué)習(xí)能力，自動獲取新的事實及新的推理算法，才能使計算機真正具有智能。n機器學(xué)習(xí)的低級階段是機械式學(xué)習(xí)和教師指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)。前者通過簡單地記住推理和解答的結(jié)果，來強化將來的推理和問題求解能力；后者則由教師傳授知識，或在教師的指導(dǎo)下歸納和抽取知識。n機器學(xué)習(xí)的高級階段是知識發(fā)現(xiàn)，即計算機系統(tǒng)在無須教師幫助的情況下，能自行發(fā)現(xiàn)蘊涵在客觀規(guī)律中的知識。n上個世紀(jì)90s，kdd（數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)