信息科學技術中的幾個基本概念、學科

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

基本概念（一）幾個基本概念1）信息的含義：信息是人類社會、宇宙和大自然的一切事物運動變化的表征。信息是知識，是資源，也是財富。當代社會將信息、材料和能源并列，被稱之為社會的三大支柱。1信息2材料3能源2）關于信息技術：不論何種信息，要描述它都需通過語言、文字（包括定律、數(shù)學公式和數(shù)據(jù)等書面形式）或圖像反映出來，因而信息與語言、文字和圖像密不可分，在一定程度上可以說：信息技術是關于語言、文字和圖像的技術。一、信息科學技術中的幾個

基本概念（一）幾個基本概念

信息技術

世界文明發(fā)展

語言

人類文明開始

文字

文化

印刷

文藝復興

郵政

第一次工業(yè)革命

電報和電話

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)絡技術

知識經(jīng)濟時代信息技術進步與世界文明發(fā)展密切相關！信息技術與世界文明關系表：創(chuàng)造了語言人類才由動物進化成人類。信息技術進步與世界文明發(fā)展密切相關！有了語言才能交流，才能組織社會。文字是書面語言（信息存儲的一種形式）。甲骨文像形文字一、信息科學技術中的幾個

基本概念溝通信息，交換情報的社會需求，是人類通信技術進步的源動力！古代峰火邊防海軍旗語信鴿傳書一、信息科學技術中的幾個

基本概念3）關于信息科學：信息科學是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情報的一門綜合性科學；信息科學是由信息論、通信工程、控制論、計算機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、相互結合而形成；如果從技術角度看，則可以認為：信息科學是系統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲、檢索與應用的科學，它涉及語言、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”是信息科學技術發(fā)展迅速并極具活力的一個領域，尤其是數(shù)字移動通信、光纖通信、Internet網(wǎng)絡通信使人們在傳遞信息和獲得信息方面達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，也是人才嚴重短缺的專業(yè)之一。一、信息科學技術中的幾個

基本概念（二）信息科學的廣泛含義機械信息技術：如留聲機（記錄聲音的振動波形）、手搖計算機等。留聲機手搖計算機一、信息科學技術中的幾個

基本概念光信息技術：光濾波、光放大、光信息處理等（由全光學器件實現(xiàn)）新聞出版、節(jié)目制作、圖書資料管理、媒體傳播學等都屬于信息科學技術范疇。頻譜面放置濾波器物平面細絲網(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構例：光學頻譜分析系統(tǒng)和空間濾波相干單色平行光照明一、信息科學技術中的幾個

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

1837年莫爾斯發(fā)明電報1876貝爾發(fā)明電話貝爾電話構思模型最早期打電話情形，圖中為貝爾傳送第一句語音的液體話筒最早使用的聽筒從此世界進入電子時代!弗萊明（三）通信工程是最具活力的古老而又年輕的技術領域（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、信息科學技術中的幾個

基本概念電子管原理結構電子管實物照片1946年[美]賓州大學用18800個電子管作的世界上第一臺計算機。重30噸，占地約兩間教室大，耗電174千瓦時，運算速度5000次加法/秒。一、信息科學技術中的幾個

基本概念第一只晶體管技術進步晶體管發(fā)明者：巴丁、布拉坦和肖克利電子管體積大，耗電多（一個普通電子管陰極燈絲耗電約6W）！1947年[美]貝爾實驗室三位科學家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只點接觸型鍺晶體三極管晶體管實物晶體管內部原理結構晶體管相對于電子管體積小、重量輕、耗電省，

是電子技術劃時代的發(fā)明！電子管體積大，耗電多（一個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年設計集成電路草稿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個元件，研制出了一個RC移相振蕩器。這是世界上第一塊集成電路芯片，它標志著電路制作上的一次革命性進展。

1961年仙童公司集成電路從此開創(chuàng)了微電子新時代！晶體管體積仍較大！一塊芯片內可集成10萬以上的元器件，從此電子信息技術跨入了飛速發(fā)展的新時代！電子管發(fā)明至今只約100年，集成電路發(fā)明不過50年！電子信息、通信技術是最具活力的年輕學科！當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電子系統(tǒng)！386CPU芯片芯片內部布線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、信息科學技術中的幾個

基本概念工程：工程是將自然科學原理應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門中去而形成各學科的總稱。通信：通信指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進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論采用何種方法，使用何種媒質，將信息從某方準確安全傳送到另一方。通信工程：(也稱電信工程，舊稱遠距離通信工程、弱電工程)是電子工程的一個重要分支，同時也是其中一個基礎學科。該學科關注的是通信過程中的信息傳輸和信號處理的原理和應用。技術:泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學原理而發(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)物質產(chǎn)品的集合體，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)、郵電通信業(yè)等部門，一般不包括商業(yè)。有時專指工業(yè)，如產(chǎn)業(yè)革命。有時泛指一切生產(chǎn)物質產(chǎn)品和提供勞務活動的集合體。一、信息科學技術中的幾個

基本概念二、信息與通信技術研究的主要技術問題（一）信息獲?。ǘ┬畔鬏敚ㄈ┬畔⑻幚恚ㄋ模┬畔⒌拇鎯Γㄎ澹┬畔⒗?5二、信息與通信技術研究的主要技術問題5（一）信息獲取1）語音是人類使用最頻繁、使用最多的交流信息的工具。語音獲取使用最多。語音獲取方法獲取的語音波形4磁體線圈紙盒送話器二、信息與通信技術研究的主要技術問題（一）信息獲?。ɡm(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)學圖像二、信息與通信科學技術研究的

主要技術問題（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。采用相應的參數(shù)傳感器，廣泛用于各工業(yè)、工程和國防控制系統(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。（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：指語音、文字、數(shù)據(jù)或圖像非電信號二、信息與通信技術研究的

主要技術問題何謂通信？通信指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進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論采用何種方法，使用何種媒質，將信息從某方準確安全傳送到另一方。信息的傳遞即通信。二、信息與通信技術研究的

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

主要技術問題（二）信息傳輸（續(xù)2）信息傳輸?shù)闹饕碚摼幋a理論調制理論檢測理論在大學“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在信息與通信技術中占有很大比重，但有待優(yōu)化。移動通信鎖相技術程控交換通信系統(tǒng)通信網(wǎng)微波技術及天線通信軟件數(shù)字視頻技術通信系統(tǒng)仿真（等）電視原理二、信息與通信技術研究的

主要技術問題（三）信息處理語音信息處理語音數(shù)據(jù)壓縮語音識別語音合成主要用于智能機器人、翻譯機和智能玩具等從64千比/秒（固定電話）己降至1.2kbit/s（CDMA移動電話）數(shù)字圖像處理圖像數(shù)據(jù)壓縮圖像增強圖像復原圖像重建圖像分割主要用于機器視覺、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、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、災害評估等等。（詳見第十二章）評：數(shù)字圖像處理技術己應用十分廣泛！二、信息與通信技術研究的

主要技術問題（三）信息處理（續(xù)1）印刷體漢字識別漢字識別聯(lián)機手寫體漢字識別脫機手寫體漢字識別手寫體漢字識別尚在發(fā)展中。用于手機、計算機漢字輸入。已較成熟。語義識別（自然語言處理、自然語言理解）基于推理、人工智能；用作不同語言的翻譯機。正迅速發(fā)展。二、信息與通信技術研究的

主要技術問題（三）信息處理（續(xù)2）信息處理相關技術數(shù)字圖像處理數(shù)字語音處理模式識別與人工智能自然語言理解二、信息與通信技術研究的

主要技術問題（四）信息存儲硬盤光盤閃存/SD卡1.5英寸——攝像機中使用。2.5英寸——筆記本電腦使用。3.5英寸——臺式機使用。主流硬盤容量為120～500GB，已有1000GB產(chǎn)品。DVD容量：4.7~8.3GB納米存儲器容量可達16GB（USB移動存儲器）、SD卡容量更大。21世紀新的存儲器件（正大力研究）信息存儲器件硬盤光盤USB閃存、SD卡45SD二、信息與通信技術研究的

主要技術問題45（五）信息利用信息利用能力：信息無處不在，它既存在于網(wǎng)絡，也存在于人們的周圍。

是否善于利用外部信息資源，對外部信息的利用效率與質量，

反映了一個人的信息利用能力，它決定了一個人的發(fā)展空間

與成就大小。網(wǎng)絡時代：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)絡信息檢索是介紹從網(wǎng)絡中獲取信息的方法。信息利用領域：電子商務、網(wǎng)絡經(jīng)濟、遠程教育、遠程醫(yī)療、影視制作、各類信息服務業(yè)等。三、信息與通信領域各學科

之間的關系和分工各學科之間關系控制科學與工程電子科學與技術信息與通信工程計算機科學與技術光電信息技術電子科學與技術：承擔電子材料與元器件的研究