第十章信息技術(shù)

第十章信息技術(shù)第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五2.信息技術(shù)的基礎(chǔ)信息作為一種社會共享的重要資源和財富，對人類生存和社會的發(fā)展起著極為重要的作用，人類對信息的感知和掌握以及信息利用的深度和廣度關(guān)系到人類社會發(fā)展的速度?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息的采集、傳輸、處理。相應(yīng)的核心技術(shù)是傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)和計算機技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五

二．信息的獲取人類靠自身的感覺器官直接獲取的信息是有限的，為了克服人體器官的局限和自然條件的限制，各種傳感技術(shù)和遙感、遙測技術(shù)得到迅速發(fā)展，大大擴展了人們獲得信息的能力。

1.傳感器技術(shù)隨著電子計算機技術(shù)應(yīng)用的飛速發(fā)展，向計算機傳送信息的傳感器技術(shù)卻落后了。這種失衡，勢必影響科學(xué)技術(shù)的進步，因此傳感器技術(shù)已成各國競相發(fā)展的技術(shù)。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五傳感器是將各種非電量（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于處理和傳輸?shù)牧硪环N物理量（一般為電學(xué)量）的器件。根據(jù)傳感器感知外界信息的不同原理，可分為：物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。傳感器一般包括：1.敏感元件把待測的物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)換為容易轉(zhuǎn)換成電量的非電量。2.轉(zhuǎn)換元件把非電量轉(zhuǎn)換成電量。3.測量電路把轉(zhuǎn)換元件輸出的電量變成便于顯示、記錄、控制和處理的電信號。

第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五利用物理現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象、生物效應(yīng)設(shè)計制作各種用途的傳感器是傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)工作。目前以硅材料為主的半導(dǎo)體傳感器材料已十分成熟。陶瓷傳感器材料可用于高溫，克服了半導(dǎo)體材料傳感器工作溫度上限低的缺點。

2.遙感技術(shù)遙感是不接觸的測量和識別技術(shù)。它是從航空攝影開始，20世紀(jì)60年代蓬勃發(fā)展起來的一門綜合技術(shù)。涉及到物理、電子學(xué)、計算機、空間技術(shù)、地球科學(xué)等高科技領(lǐng)域。蝙蝠用超聲波作遙感測量?，F(xiàn)代的遙感測量使用的是電磁波，常用的是可見光、紅外線、微波。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五從第二章知道，不同物體吸收、反射、輻射、散射電磁波的情況不一樣，這個性質(zhì)叫做物體的光譜特性。因各種物體的光譜特征互不相同，我們只要事先用儀器收集記錄各種物體在不同情況下的各種光譜，用計算機處理分析，把信息存儲起來。然后通過安裝在地面或飛機、衛(wèi)星、航天飛機等運載工具上的各種遙感器，收集和記錄當(dāng)前目標(biāo)及其所處環(huán)境（如大氣、地表面等）的輻射或反射的電磁波信息，得到數(shù)據(jù)或圖象再經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理或人工圖像判讀，與原來存儲的相關(guān)信息進行比較，便能得到目標(biāo)及其環(huán)境的當(dāng)前的信息特征。第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五遙感技術(shù)的三部分遙感儀用來接收輻射或反射來的電磁波。運載工具把遙感儀送到與被測物體保持一定距離和角度的地點。識別設(shè)備判讀、處理由遙感儀接收到的目標(biāo)物的信息特征。

三．信息的傳輸現(xiàn)在經(jīng)常見諸報端的“信息高速公路”實際上包括：計算機控制系統(tǒng)、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)、多媒體圖像通訊系統(tǒng)和數(shù)字通訊系統(tǒng)等，其中第一個系統(tǒng)實際是信息高速公路的管理系統(tǒng)，第二、三個系統(tǒng)是通訊網(wǎng)絡(luò)，最后兩個系統(tǒng)則是訊號的收發(fā)系統(tǒng)。第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五在信息傳輸系統(tǒng)中，雖然傳統(tǒng)的通信手段：電報、郵政還不可缺少，但是從發(fā)展看衛(wèi)星通訊、光纖通訊將是兩大支柱。

1.衛(wèi)星通訊是利用衛(wèi)星作為中繼站，地面衛(wèi)星站向衛(wèi)星發(fā)送微波信號，微波能穿透電離層，衛(wèi)星收到信號后，把信號放大發(fā)回地面。地面衛(wèi)星覆蓋地區(qū)的另外衛(wèi)星地面站就能接收到信號。

衛(wèi)星繞地球作無動力飛行。通訊衛(wèi)星運動通訊衛(wèi)星靜止通訊衛(wèi)星由地球同步衛(wèi)星擔(dān)任第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五衛(wèi)星通訊有明顯的優(yōu)點：視野大，覆蓋面廣，通訊距離遠，越洋通訊無需鋪設(shè)電纜，不受地理條件限制，不受線路制約，組網(wǎng)靈活、迅速，但是又有明顯的缺點。由于通訊衛(wèi)星距地球約3.6萬公里，因此衛(wèi)星通訊至少會有0.24秒的時間延遲，而且電磁波要通過16公里厚的大氣層以及地球上空的云層，會受到干擾。另外衛(wèi)星通訊使用微波通訊，易被竊聽，保密性差，且衛(wèi)星造價高，壽命短。光纖通訊的出現(xiàn)是通訊史上的一場革命。第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五

2.光纖通訊上一章談到激光的單色性好，是光通訊的理想載波。光纖是傳播激光的介質(zhì)，在第二章中介紹光的全反射時已對光纖作過介紹。1966年英籍華人高錕提出光纖作為光波傳輸手段的可能性，但當(dāng)時制作的光纖的損耗高達1000db/km，實際上無法使用。1970年美國康寧玻璃公司拉出第一根可實用的光纖，1980年日本生產(chǎn)出損耗僅為0.2db/km的石英光纖，使光纖通訊獲得飛速的發(fā)展。第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五3.數(shù)字信號

信息的采集、傳輸、處理，要求有一種表達和交流信息的工具，這種工具就是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的具體表示，數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)值數(shù)據(jù)，還包括語言、文字、圖形、聲音等非數(shù)值數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的信息技術(shù)中，如通過電話傳送聲音（數(shù)據(jù)）時，是用話筒之類的聲電傳換器把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，且電信號的波動形式和聲信號完全一樣。電信號通過電話線傳到接收方再通過揚聲器之類的電聲轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換還原成聲音信號。這種用電信號波動模擬聲音波動的方式稱為模擬方式，這樣的電信號稱為模擬信號。由于傳輸過程的干擾，信號往往失真。第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五

聲信號電信號與聲信號波動形式一致——模擬信號通訊線路

聲信號傳統(tǒng)的聲電轉(zhuǎn)換技術(shù)第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五70年代發(fā)展起數(shù)字傳輸技術(shù)。這種技術(shù)是把數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。數(shù)字信號是一種間斷的脈沖信號，由一些矩形波組成，有矩形的地方用二進制數(shù)字“1”代表，沒有矩形的地方用二進制數(shù)“0”代表，這樣原始信號就轉(zhuǎn)為一連串由“0”、“1”組成的編碼——數(shù)字信號。數(shù)字信號有很強的抗干擾能力，因為它只有“0”“1”兩個狀態(tài)。由于計算機都是用二進01制處理數(shù)據(jù)，所以很方便地與數(shù)字通訊接口。第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五

四．信息的處理信息處理是對收集來的信息進行整理、分類、統(tǒng)計、加工、存儲、利用、傳播等一系列活動，目的是提取有價值信息。因為信息是用數(shù)據(jù)表示的，所以對信息的處理又具體表現(xiàn)為對數(shù)據(jù)的處理上。計算機處理數(shù)據(jù)快、存貯量大、輸入輸出方便、手工操作降到最低，因而使人類對信息的占有和處理能力呈幾何級數(shù)上升。第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五世界上幾乎80%的計算機用于信息處理。現(xiàn)代信息分析處理技術(shù)主要包括：管理信息系統(tǒng)，

人工智能(AI)與專家系統(tǒng)，

辦公自動化(OA)系統(tǒng)，

計算機輔助設(shè)計與輔助制造(CAD/CAM)，圖形處理與多媒體技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。管理信息系統(tǒng)是以各基礎(chǔ)業(yè)務(wù)部門的作業(yè)系統(tǒng)和事物處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，把來自這些系統(tǒng)的信息進行加工分析，最后向管理者提供生產(chǎn)計劃、管理、作業(yè)控制、市場預(yù)測等方面的信息產(chǎn)品。第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五人工智能（AI）與專家系統(tǒng)是計算機科學(xué)的一個分支，是指用計算機和工程的方法來理解人的智能行為，使計算機具有智能和模擬人的智能行為的能力。說通俗些，人工智能就是模仿智能活動的程序。人工智能理論自1956年誕生以后，經(jīng)歷了博弈、自然語言理解、知識工程和目前的機器學(xué)習(xí)階段，如包括語言識別、手寫體和印刷體的識別、人機接口、機器翻譯、機器推理專家系統(tǒng)的應(yīng)用等。辦公自動化（OA）是利用計算機及其它電子機械設(shè)備輔助辦公室進行工作，以提高辦公室的效率和質(zhì)量。第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五計算機輔助設(shè)計與輔助制造（CAD/CAM）主要服務(wù)于機械、電子、宇航、建筑、紡織、化工等產(chǎn)品的總體設(shè)計、造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動機構(gòu)模擬設(shè)計、工藝過程設(shè)計、數(shù)控加工與控制等環(huán)節(jié)。應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，增加產(chǎn)品種類，提高產(chǎn)品的應(yīng)變能力。圖形處理與多媒體技術(shù)：早期的計算機的顯示器和打印機只能輸出純文本形式。隨著硬件的發(fā)展，計算機可以輸出圖形，在此基礎(chǔ)上逐漸增加了對音頻、視頻、語音等信息處理的能力，形成了計算機多媒體技術(shù)。計算機處理圖形時要附加一些特殊硬件設(shè)備。第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五圖形輸出設(shè)備包括顯示器、繪圖儀、打印機等。計算機與顯示器通過顯卡連接。鼠標(biāo)、圖形輸入筆、掃描儀等是圖形輸入設(shè)備。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)：數(shù)據(jù)庫是存儲在計算機內(nèi)的有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的形式存儲，形成彼此相關(guān)的整體，能被許多用戶共同使用。數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，維護了數(shù)據(jù)的一致性，對數(shù)據(jù)實行了保護，也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。五.信息的快捷交換——計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)是一組計算機及設(shè)備用通信線路連接構(gòu)成一個完整的新計算機系統(tǒng)。是通訊技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)中包含了各種計算機、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、通訊線路以及實現(xiàn)和控制計算機之間聯(lián)絡(luò)的軟件系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各計算機間的信息交換和處理、資源共享、協(xié)同計算等，使單臺計算機的能力外延，擁有小型計算機的用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)使用大型計算機。網(wǎng)絡(luò)分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。廣域網(wǎng)是覆蓋地理范圍很廣的網(wǎng)，如因特網(wǎng)；局域網(wǎng)是覆蓋局部范圍的網(wǎng)。

因特網(wǎng)又稱互聯(lián)網(wǎng)，是一個將世界各國的網(wǎng)絡(luò)群都連接起來的大網(wǎng)絡(luò)，它不為任何個體所有，是人類共享的資源。第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度看，因特網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：一是從1970年代開始的以電子郵件為主的通信階段；二是從1995年開始的信息發(fā)布和瀏覽階段；三是網(wǎng)上業(yè)務(wù)，如電子商務(wù)、網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上學(xué)校等。

六.計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近二、三十年的發(fā)展表明，計算機活動在社會發(fā)展中占有重要地位。計算機信息系統(tǒng)的建立是發(fā)展國民經(jīng)濟的物質(zhì)條件之一，而且是國民經(jīng)濟發(fā)展的主導(dǎo)；計算機信息系統(tǒng)的建立使國民經(jīng)濟生產(chǎn)體制和生產(chǎn)方式得以改變；計算機信息系統(tǒng)及擁有的信息資源是國家的重要資源；計算機信息系統(tǒng)在