1、第一章信息與信息技術【思考與交流】1你知道什么是信息嗎？2你知道信息技術主要研究什么嗎？第一節(jié)認識信息信息技術，顧名思義，研究與信息有關的技術及應用。問題1：信息從哪兒來，長得什么樣？問題2：信息是看得見摸得著的嗎？問題3：信息究竟是什么？一信息的內(nèi)涵例1凌晨朦朧的睡夢中，聽到了鬧鈴響，向人們傳達了該起床的信息。例2過馬路時，看到了馬路對面的紅綠燈呈現(xiàn)綠色信號，向人們傳達了此時可以通行的信息。論點1：信息源于事物。問題：信息是事物的什么？例3：燒水時，看到了容器中熱氣騰騰，水面翻滾，向人們傳達了水已到沸點的信息。論點2：信息反映了相關事物或現(xiàn)象所包含的內(nèi)容。論點3：信息是信息，不是物質(zhì)，也不是

2、能量。維納（控制論的創(chuàng)始人）論點4：信息即為消息，用于消除人們認識上不確定的東西。香農(nóng)（信息論的創(chuàng)始人）歸納：只要有物質(zhì)的運動，就有信息的存在。不過站在不同角度，信息就有不同的理解，目前比較容易接受的解釋是：信息是客觀存在的，反映相關事物、現(xiàn)象、消息、情報、數(shù)據(jù)等所包含的內(nèi)容。討論：（1）信息能獨立存在么？若信息不能被人們所感知，其有意義嗎？（2）探討數(shù)據(jù)、信息與知識、智慧的關系信息的主要特征信息與物質(zhì)、能量一起，構(gòu)成了當今世界人類社會的三大資源，它與物質(zhì)、能量不同,具有以下靈活多樣的主要特征。1、載體依附性信息不能獨立存在，必須依賴于某種載體而存在。2、可量度。信息可采用某種度量單位進行度量

3、，并進行信息編碼。如現(xiàn)代計算機使用的二進制。3、可識別。信息可采取直觀識別、比較識別和間接識別等多種方式來把握。4、可轉(zhuǎn)換。信息可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種形態(tài)。如自然信息可轉(zhuǎn)換為語言、文字和圖像等形態(tài)，也可轉(zhuǎn)換為電磁波信號或計算機代碼。5、可存儲。信息可以存儲。大腦就是一個天然信息存儲器。人類發(fā)明的文字、攝影、錄音、錄像以及計算機存儲器等都可以進行信息存儲。6、可處理。人腦就是最佳的信息處理器。人腦的思維功能可以進行決策、設計、研究、寫作、改進、發(fā)明、創(chuàng)造等多種信息處理活動。計算機也具有信息處理功能。7、可傳遞。信息的傳遞是與物質(zhì)和能量的傳遞同時進行的。語言、表情、動作、報刊、書籍、廣播、電視

4、、電話等是人類常用的信息傳遞方式。8、可再生。信息經(jīng)過處理后，可以其他形式等方式再生成信息。輸入計算機的各種數(shù)據(jù)文字等信息、可用顯示、打印、繪圖等方式再生成信息。9、可壓縮。信息可以進行壓縮，可以用不同的信息量來描述同一事物。人們常常用盡可能少的信息量描述一件事物主要特征。10、可利用。信息具有一定的實效性和可利用性。11、可共享。信息具有擴散性，因此可共享。第二節(jié)信息技術概述信息只有被主體感知才能體現(xiàn)其意義,而主體感知外界主要靠主體的各種信息感知器官來實現(xiàn)（如下圖）從技術的本質(zhì)意義上講，信息技術就是能夠擴展人的信息器官功能（特別是其中智力功能）的一類技術，具體而言，信息技術被定義為能夠完成信

5、息的獲取、傳遞、加工、再生和施用等功能的一類技術，也被定義為感測、通信、計算機和智能以及控制等技術的整體。1.感測技術感測技術是現(xiàn)代科技的前沿技術，是制造業(yè)自動化和信息化的基礎，涉及到各種物理、化學、生物信息量的測量、變換和處理。以傳感器為核心的檢測系統(tǒng)就象神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認識自然、改造自然的工具?？梢赃@么說，沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學技術。【應用例舉】例4.應用于紅綠燈違章拍照紅綠燈電子眼的工作過程：電子眼采用感應線來感應路面上的汽車傳來的壓力，通過傳感器將信號采集到中央處理器，以此決定是否啟動攝像頭拍照違章車輛，即在同一個時間間隔內(nèi)（紅燈

6、周期內(nèi)），汽車前輪過線了，而后輪子沒出線，則只產(chǎn)生了一個脈沖，則不拍照；若此期間后輪子也過線了，則將連續(xù)產(chǎn)生兩個脈沖信號，此時中央處理器將發(fā)出指令，啟動電子眼拍照，記錄違章車輛。力ytt.Mmna覚優(yōu)例5.在海嘯預報中的應用通過海底壓力傳感器，能感應到1厘米以上的海浪通過，通過無線通信手段，能將壓力傳感器感應到的數(shù)據(jù)傳送出去，起達到實時預警。問題：你還能例舉出生活中應用【知識拓展】感測技術發(fā)展趨勢感測技術的例子嗎？（1）不斷提高檢測系統(tǒng)的測量準確度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性。（2）應用新技術和新的物理效應，擴大檢測領域。（3）發(fā)展集成化、功能化的傳感器（如左圖：應用生物傳感器，檢測乳

7、酸-葡萄糖的儀器）。（4）采用計算機技術，使檢測技術智能化，如面部識別技術。（5）發(fā)展網(wǎng)絡化傳感器及檢測系統(tǒng)。如物聯(lián)網(wǎng)：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。2. 通信技術現(xiàn)代通信技術主要包括數(shù)字通信、衛(wèi)星通信、微波通信、光纖通信等。3. 計算機和智能技術計算機和智能技術是信息技術的核心及支撐技術，在日常生活中用得非常普遍。4. 控制技術【應用體驗】觀察自動水位控制器的實驗裝置及正常工作時的效果,結(jié)合電路圖分析自動水位控制器的實現(xiàn)過程。資料卡

8、片1繼電器電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而Hit帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”;處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。例7.光控實驗動手體驗光控實驗的效果：用手遮

9、住光敏電阻，會出光敕電陽的實抬例6自動水位控制器現(xiàn)什么現(xiàn)象；松開手又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？資料卡片2：光敏電阻光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。問題：你還能例舉出生活中應用控制技術的例子嗎？【知識拓展】智能控制技術是當前控制技術研究的重心，其主要包括模糊控制技術、專家控制技術、機器學習技術。智能機器人就是其典型的應用案例。小結(jié)：信息技術研究信息的獲?。ㄊ占?、表示（組織）、存儲、處理、傳輸（包括發(fā)送、路由、接收）、利用的一門技術。它是一門集數(shù)學、物理學、電子學、通信技術、計算機科學技術、智能科學技術以及控制理論與技術

10、等于一體的交叉學科。其中微電子技術和軟件技術是信息技術的核心。資料卡片3：常見的與信息技術相關的專業(yè)計算機科學與技術（含計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機軟件與理論、計算機應用技術等專業(yè)）；電子科學與技術（含物理電子學、電路與系統(tǒng)、微電子學與固體電子學、電磁場與微波技術等專業(yè)）；信息與通信工程（含通信與系統(tǒng)、信號與信息處理等專業(yè)）；控制科學與工程（含控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置、模式識別與智能系統(tǒng)、導航制導與控制等專業(yè)）；第三節(jié)變革中的信息技術一日新月異的信息技術【自主學習】閱讀下列參考材料，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)相關資料，整理出當前信息技術發(fā)展概況、主要熱點及發(fā)展趨勢，并列舉一兩個新技術應用體驗的案例。

11、參考材料1：信息技術發(fā)展現(xiàn)狀信息技術推廣應用的顯著成效，促使世界各國致力于信息化，而信息化的巨大需求又驅(qū)使信息技術高速發(fā)展。當前信息技術發(fā)展的總趨勢是以互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和應用為中心，從典型的技術驅(qū)動發(fā)展模式向技術驅(qū)動與應用驅(qū)動相結(jié)合的模式轉(zhuǎn)變。微電子技術和軟件技術18個月翻一番的是信息技術的核心。集成電路的集成度和運算能力、性能價格比繼續(xù)按每速度呈幾何級數(shù)增長，支持信息技術達到前所未有的水平?，F(xiàn)在每個芯片上包含上億個元件，構(gòu)成了“單片上的系統(tǒng)”（SOC）,模糊了整機與元器件的界限，極大地提高了信息設備的功能，并促使整機向輕、小、薄和低功耗方向發(fā)展。軟件技術已經(jīng)從以計算機為中心向以網(wǎng)絡為中心轉(zhuǎn)變

12、。軟件與集成電路設計的相互滲透使得芯片變成“固化的軟件”，進一步鞏固了軟件的核心地位。軟件技術的快速發(fā)展使得越來越多的功能通過軟件來實現(xiàn)，“硬件軟化”成為趨勢，出現(xiàn)了“軟件無線電”“軟交換”等技術領域。嵌入式軟件的發(fā)展使軟件走出了傳統(tǒng)的計算機領域，促使多種工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的智能化。軟件技術已成為推進信息化的核心技術。三網(wǎng)融合和寬帶化是網(wǎng)絡技術發(fā)展的大方向。電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)的三網(wǎng)融合是指它們都在數(shù)字化的基礎上在網(wǎng)絡技術上走向一致，在業(yè)務內(nèi)容上相互覆蓋。電話網(wǎng)和電視網(wǎng)在技術上都要向互聯(lián)網(wǎng)技術看齊，其基本特征是采用IP協(xié)議和分組交換技術；在業(yè)務上要從現(xiàn)在的話音為主或單向傳輸發(fā)展成交互式

13、的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務為主。三網(wǎng)融合不能簡單地理解為把三個網(wǎng)合成一個網(wǎng)，但它的確打破了原有的行業(yè)界限，將引起產(chǎn)業(yè)的重組與政策的調(diào)整。隨著互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)流量的迅猛增加，特別是多媒體信息的增加，對網(wǎng)絡帶寬的要求日益提高。增大帶寬，是相當長時期內(nèi)網(wǎng)絡技術發(fā)展的主題。在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)上，以密集波分復用技術（DWDM）為代表的全光網(wǎng)絡技術引人注目，帶動了光信息技術的發(fā)展。寬帶接入網(wǎng)技術多種方案展開了激烈的競爭，鹿死誰手尚難見分曉。無線寬帶接入技術和建立在第三代移動通信技術之上的移動互聯(lián)網(wǎng)技術，正向信息個人化的目標前進?；ヂ?lián)網(wǎng)的應用開發(fā)也是一個持續(xù)的熱點。一方面電視機、手機、個人數(shù)字助理（PDA）等家用電器和個人

14、信息設備都向網(wǎng)絡終端設備的方向發(fā)展，形成了網(wǎng)絡終端設備的多樣性和個性化，打破了計算機上網(wǎng)一統(tǒng)天下的局面；另一方面，電子商務、電子政務、遠程教育、電子媒體、網(wǎng)上娛樂技術日趨成熟，不斷降低對使用者的專業(yè)知識要求和經(jīng)濟投入要求；互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC），網(wǎng)門服務等技術的提出和服務體系的形成，構(gòu)成了對使用互聯(lián)網(wǎng)日益完善的社會化服務體系，使信息技術日益廣泛地進入社會生產(chǎn)、生活各個領域，從而促進了網(wǎng)絡經(jīng)濟的形成。參考材料2：信息技術發(fā)展的三駕馬車-物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)隨著微電子技術和網(wǎng)絡技術等的發(fā)展，信息技術的發(fā)展已經(jīng)逐步呈現(xiàn)出新的特征，今天的“物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)”可以稱為是信息技術發(fā)展的熱

15、點并逐步成為推動信息技術發(fā)展的三駕馬車，這三個熱點發(fā)展領域既有關聯(lián)，又各有側(cè)重，還具有相互融合發(fā)展的趨勢，并以各種具體應用逐步呈現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)可以認為是互聯(lián)網(wǎng)的最后一公里，其基本特點是互聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡的細節(jié)化、豐富化，以感知、影響末端環(huán)境信息為主要特征。大量低成本、低精度具有感知能力和組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)能力的Smartobjects的出現(xiàn)，使我們有可能對周圍的環(huán)境實現(xiàn)更細致化、真正實時的感知和探測，聯(lián)網(wǎng)可以增大區(qū)域覆蓋，信息匯集與處理為影響環(huán)境帶來更加科學、準確的決策。而依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的物體識別和定位，物體移動和距離不再成為網(wǎng)絡虛擬物體存在的障礙。物聯(lián)網(wǎng)使我們對環(huán)境（居住、生產(chǎn)、生活等）和環(huán)境中存在的物體知道

16、得更多，控制得更好，從而可以提高我們的生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量。云計算從分布式計算、并行計算、網(wǎng)格計算，網(wǎng)絡存儲等走到今天，并將伴隨著互聯(lián)網(wǎng)上Smartthings的劇增而迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的互通共享給云計算帶來了商機。各種云的出現(xiàn)不僅僅是數(shù)據(jù)的處理方式、傳輸方式的改變，更需要對應著信息時代數(shù)據(jù)聚合所帶來的觀念的改變。數(shù)據(jù)流動、共享與處理，在安全的前提下必然要求打破原有社會分割管理的界限，信息融合流動帶來的價值反過來會推動社會伴隨著信息化產(chǎn)生新的變革。移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為信息社會一股巨大的推動力量，隨著微電子、嵌入式軟件技術和智能技術的發(fā)展，智能終端越來越像過去的電腦，移動的便利和寬帶無線網(wǎng)絡的飛速發(fā)展以及無窮無盡創(chuàng)新式應用的出現(xiàn)，移動互聯(lián)網(wǎng)正日漸影響著我們?nèi)粘Ｉ畹姆绞?。借助智能傳感器，作為物?lián)網(wǎng)的一種新應用，移動互聯(lián)網(wǎng)還可以使我們?nèi)俗鳛橐粋€個移動的節(jié)點，從而帶來更多意想不到的新的應用，并進一步改變我們的生活內(nèi)容和質(zhì)量。