信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)基本概念、學(xué)科

現(xiàn)代通信原理李波libo@132-0889-1841云南大學(xué)信息學(xué)院一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念（一）幾個(gè)基本概念1）信息的含義：信息是人類社會(huì)、宇宙和大自然的一切事物運(yùn)動(dòng)變化的表征。信息是知識(shí)，是資源，也是財(cái)富。當(dāng)代社會(huì)將信息、材料和能源并列，被稱之為社會(huì)的三大支柱。1信息2材料3能源2）關(guān)于信息技術(shù)：不論何種信息，要描述它都需通過(guò)語(yǔ)言、文字（包括定律、數(shù)學(xué)公式和數(shù)據(jù)等書(shū)面形式）或圖像反映出來(lái)，因而信息與語(yǔ)言、文字和圖像密不可分，在一定程度上可以說(shuō)：信息技術(shù)是關(guān)于語(yǔ)言、文字和圖像的技術(shù)。一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念（一）幾個(gè)基本概念

信息技術(shù)

世界文明發(fā)展

語(yǔ)言

人類文明開(kāi)始

文字

文化

印刷

文藝復(fù)興

郵政

第一次工業(yè)革命

電報(bào)和電話

第二次工業(yè)革命

廣播和電視

第三次工業(yè)革命信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代信息技術(shù)進(jìn)步與世界文明發(fā)展密切相關(guān)！信息技術(shù)與世界文明關(guān)系表：創(chuàng)造了語(yǔ)言人類才由動(dòng)物進(jìn)化成人類。信息技術(shù)進(jìn)步與世界文明發(fā)展密切相關(guān)！有了語(yǔ)言才能交流，才能組織社會(huì)。文字是書(shū)面語(yǔ)言（信息存儲(chǔ)的一種形式）。甲骨文像形文字一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念溝通信息，交換情報(bào)的社會(huì)需求，是人類通信技術(shù)進(jìn)步的源動(dòng)力！古代峰火邊防海軍旗語(yǔ)信鴿傳書(shū)一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念3）關(guān)于信息科學(xué)：信息科學(xué)是人類了解自然、感知自然，了解社會(huì)、溝通情報(bào)的一門(mén)綜合性科學(xué)；信息科學(xué)是由信息論、通信工程、控制論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、相互結(jié)合而形成；如果從技術(shù)角度看，則可以認(rèn)為：信息科學(xué)是系統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲(chǔ)、檢索與應(yīng)用的科學(xué)，它涉及語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)（包含物理參數(shù)）、生物信息、圖像等信息形式。

“通信工程”是信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速并極具活力的一個(gè)領(lǐng)域，尤其是數(shù)字移動(dòng)通信、光纖通信、Internet網(wǎng)絡(luò)通信使人們?cè)趥鬟f信息和獲得信息方面達(dá)到了前所未有的便捷程度。通信工程具有極廣闊的發(fā)展前景，也是人才嚴(yán)重短缺的專業(yè)之一。一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念（二）信息科學(xué)的廣泛含義機(jī)械信息技術(shù)：如留聲機(jī)（記錄聲音的振動(dòng)波形）、手搖計(jì)算機(jī)等。留聲機(jī)手搖計(jì)算機(jī)一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念光信息技術(shù)：光濾波、光放大、光信息處理等（由全光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)）新聞出版、節(jié)目制作、圖書(shū)資料管理、媒體傳播學(xué)等都屬于信息科學(xué)技術(shù)范疇。頻譜面放置濾波器物平面細(xì)絲網(wǎng)格狀物（正交光柵）像面觀察到各種不同的像改變物的頻譜結(jié)構(gòu)例：光學(xué)頻譜分析系統(tǒng)和空間濾波相干單色平行光照明一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念（三）通信工程是最具活力的古老而又年輕的技術(shù)領(lǐng)域電的通信技術(shù)是從發(fā)明電報(bào)、電話開(kāi)始的

1837年莫爾斯發(fā)明電報(bào)1876貝爾發(fā)明電話貝爾電話構(gòu)思模型最早期打電話情形，圖中為貝爾傳送第一句語(yǔ)音的液體話筒最早使用的聽(tīng)筒從此世界進(jìn)入電子時(shí)代!弗萊明（三）通信工程是最具活力的古老而又年輕的技術(shù)領(lǐng)域（續(xù)）1904年弗萊明發(fā)明的電真空二極管在電燈炮中加一金屬板1906年弗雷斯特發(fā)明的電真空三極管在二極管中加一金屬網(wǎng)一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念電子管原理結(jié)構(gòu)電子管實(shí)物照片1946年[美]賓州大學(xué)用18800個(gè)電子管作的世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。重30噸，占地約兩間教室大，耗電174千瓦時(shí)，運(yùn)算速度5000次加法/秒。一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念第一只晶體管技術(shù)進(jìn)步晶體管發(fā)明者：巴丁、布拉坦和肖克利電子管體積大，耗電多（一個(gè)普通電子管陰極燈絲耗電約6W）！1947年[美]貝爾實(shí)驗(yàn)室三位科學(xué)家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只點(diǎn)接觸型鍺晶體三極管晶體管實(shí)物晶體管內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)晶體管相對(duì)于電子管體積小、重量輕、耗電省，

是電子技術(shù)劃時(shí)代的發(fā)明！電子管體積大，耗電多（一個(gè)普通電子管陰極燈絲耗電約6W）！世界第一片集成電路（1958）1971年世界上第一個(gè)商用微處理器：英特爾4004，晶體管數(shù)目：2300，速度：108kHz基爾比1958年設(shè)計(jì)集成電路草稿1958年[美]德州儀器公司工程師杰克·基爾比在一塊6.45平方毫米硅片上集成了12個(gè)元件，研制出了一個(gè)RC移相振蕩器。這是世界上第一塊集成電路芯片，它標(biāo)志著電路制作上的一次革命性進(jìn)展。

1961年仙童公司集成電路從此開(kāi)創(chuàng)了微電子新時(shí)代！晶體管體積仍較大！一塊芯片內(nèi)可集成10萬(wàn)以上的元器件，從此電子信息技術(shù)跨入了飛速發(fā)展的新時(shí)代！電子管發(fā)明至今只約100年，集成電路發(fā)明不過(guò)50年！電子信息、通信技術(shù)是最具活力的年輕學(xué)科！當(dāng)今集成電路的制造水平：線寬45納米，一片集成電路就是一個(gè)電子系統(tǒng)！386CPU芯片芯片內(nèi)部布線1906年第一只電真空三極管誕生至2006年電子管發(fā)明100周年！為紀(jì)念電子管發(fā)明100周年制作的電子管、晶體管、集成電路混裝PC主板一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念工程：工程是將自然科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門(mén)中去而形成各學(xué)科的總稱。通信：通信指人與人或人與自然之間通過(guò)某種行為或媒介進(jìn)行的信息交流與傳遞。從廣義上指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況下無(wú)論采用何種方法，使用何種媒質(zhì)，將信息從某方準(zhǔn)確安全傳送到另一方。通信工程：(也稱電信工程，舊稱遠(yuǎn)距離通信工程、弱電工程)是電子工程的一個(gè)重要分支，同時(shí)也是其中一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。該學(xué)科關(guān)注的是通信過(guò)程中的信息傳輸和信號(hào)處理的原理和應(yīng)用。技術(shù):泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。產(chǎn)業(yè)：產(chǎn)業(yè)是指生產(chǎn)物質(zhì)產(chǎn)品的集合體，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、郵電通信業(yè)等部門(mén)，一般不包括商業(yè)。有時(shí)專指工業(yè)，如產(chǎn)業(yè)革命。有時(shí)泛指一切生產(chǎn)物質(zhì)產(chǎn)品和提供勞務(wù)活動(dòng)的集合體。一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個(gè)

基本概念二、信息與通信技術(shù)研究的主要技術(shù)問(wèn)題（一）信息獲?。ǘ┬畔鬏敚ㄈ┬畔⑻幚恚ㄋ模┬畔⒌拇鎯?chǔ)（五）信息利用45二、信息與通信技術(shù)研究的主要技術(shù)問(wèn)題5（一）信息獲取1）語(yǔ)音是人類使用最頻繁、使用最多的交流信息的工具。語(yǔ)音獲取使用最多。語(yǔ)音獲取方法獲取的語(yǔ)音波形4磁體線圈紙盒送話器二、信息與通信技術(shù)研究的主要技術(shù)問(wèn)題（一）信息獲取（續(xù)1）2）圖像信息獲取方法：光電攝像、CCD成像、紅外成像、微波成像、X光醫(yī)學(xué)圖像等。光電攝像管CCD成像器件多光譜地面成像照片X光醫(yī)學(xué)圖像二、信息與通信科學(xué)技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（一）信息獲?。ɡm(xù)2）3）物理參數(shù)：如溫度、壓力、張力、變形、流量（液體或氣體）、流速等。采用相應(yīng)的參數(shù)傳感器，廣泛用于各工業(yè)、工程和國(guó)防控制系統(tǒng)中。溫度傳感器壓力傳感器流量傳感器傳感器是將物理參數(shù)變成電信號(hào)。（二）信息傳輸通信系統(tǒng)的模型電話、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)，都是信息傳輸系統(tǒng)，也稱通信系統(tǒng)。消息：指語(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)或圖像非電信號(hào)二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題何謂通信？通信指人與人或人與自然之間通過(guò)某種行為或媒介進(jìn)行的信息交流與傳遞，從廣義上指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情況下無(wú)論采用何種方法，使用何種媒質(zhì)，將信息從某方準(zhǔn)確安全傳送到另一方。信息的傳遞即通信。二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題5（二）信息傳輸（續(xù)1）4單工雙工通信系統(tǒng)類型半雙工無(wú)線集群通信固定電話移動(dòng)電話廣播電視注：廣播、電視數(shù)字化后，用戶可上傳信息（如點(diǎn)播節(jié)目），但這是利用上傳通道（另一通道）實(shí)現(xiàn)的。這不叫雙工，互聯(lián)網(wǎng)有類似情況。二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（二）信息傳輸（續(xù)2）信息傳輸?shù)闹饕碚摼幋a理論調(diào)制理論檢測(cè)理論在大學(xué)“通信原理”課程中講授信息傳輸?shù)钠渌n程提示：信息傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)在信息與通信技術(shù)中占有很大比重，但有待優(yōu)化。移動(dòng)通信鎖相技術(shù)程控交換通信系統(tǒng)通信網(wǎng)微波技術(shù)及天線通信軟件數(shù)字視頻技術(shù)通信系統(tǒng)仿真（等）電視原理二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（三）信息處理語(yǔ)音信息處理語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音合成主要用于智能機(jī)器人、翻譯機(jī)和智能玩具等從64千比/秒（固定電話）己降至1.2kbit/s（CDMA移動(dòng)電話）數(shù)字圖像處理圖像數(shù)據(jù)壓縮圖像增強(qiáng)圖像復(fù)原圖像重建圖像分割主要用于機(jī)器視覺(jué)、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控、公安交通、醫(yī)療衛(wèi)生、資源勘探、武器制導(dǎo)、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災(zāi)害評(píng)估等等。（詳見(jiàn)第十二章）評(píng)：數(shù)字圖像處理技術(shù)己應(yīng)用十分廣泛！二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（三）信息處理（續(xù)1）印刷體漢字識(shí)別漢字識(shí)別聯(lián)機(jī)手寫(xiě)體漢字識(shí)別脫機(jī)手寫(xiě)體漢字識(shí)別手寫(xiě)體漢字識(shí)別尚在發(fā)展中。用于手機(jī)、計(jì)算機(jī)漢字輸入。已較成熟。語(yǔ)義識(shí)別（自然語(yǔ)言處理、自然語(yǔ)言理解）基于推理、人工智能；用作不同語(yǔ)言的翻譯機(jī)。正迅速發(fā)展。二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（三）信息處理（續(xù)2）信息處理相關(guān)技術(shù)數(shù)字圖像處理數(shù)字語(yǔ)音處理模式識(shí)別與人工智能自然語(yǔ)言理解二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題（四）信息存儲(chǔ)硬盤(pán)光盤(pán)閃存/SD卡1.5英寸——攝像機(jī)中使用。2.5英寸——筆記本電腦使用。3.5英寸——臺(tái)式機(jī)使用。主流硬盤(pán)容量為120～500GB，已有1000GB產(chǎn)品。DVD容量：4.7~8.3GB納米存儲(chǔ)器容量可達(dá)16GB（USB移動(dòng)存儲(chǔ)器）、SD卡容量更大。21世紀(jì)新的存儲(chǔ)器件（正大力研究）信息存儲(chǔ)器件硬盤(pán)光盤(pán)USB閃存、SD卡45SD二、信息與通信技術(shù)研究的

主要技術(shù)問(wèn)題45（五）信息利用信息利用能力：信息無(wú)處不在，它既存在于網(wǎng)絡(luò)，也存在于人們的周圍。

是否善于利用外部信息資源，對(duì)外部信息的利用效率與質(zhì)量，

反映了一個(gè)人的信息利用能力，它決定了一個(gè)人的發(fā)展空間

與成就大小。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代：給信息傳播和人們獲取信息提供了前所未有的優(yōu)越條件。

網(wǎng)絡(luò)信息檢索是介紹從網(wǎng)絡(luò)中獲取信息的方法。信息利用領(lǐng)域：電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、影視制作、各類信息服務(wù)業(yè)等。三、信息與通信領(lǐng)域各學(xué)科

之間的關(guān)系和分工各學(xué)科之間關(guān)系控制科學(xué)與工程電子科學(xué)與技術(shù)信息與通信工程計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)光電信息技術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)：承擔(dān)電子材料與元器件的研究