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第一章信息社会与计算机§1.1信息科学与信息社会(一)教学目的：了解计算机的发展简史；了解计算机的输入输出等硬件系统；了解系统软件与应用软件；了解信息的标识与存储方式；了解多媒体计算机的组成(二)教学内容：信息及其主要特点；信息科学的几位理论奠基者与图灵奖；信息科学及其发展；信息技术与计算机科学；信息处理工具的演变；信息化社会的特征；信息产业与人才培养；我国信息化的发展历程；走有中国特色的信息化道路信基本要求：了解信息科学和社会的发展简史和计算机的发展简史和组成．(三)教学建议：1.1.1信息及其主要特点1)信息的定义信息的来源：Information信息的定义：一般意义:信息可理解为消息、情报、见闻、通知、报告、知识、事实、赋予某种意义的数据。广义上:信息是人类一切生存活动和自然经济在所传达的信号和消息，是人类社会所创造的全部知识的总和。基于不同的研究目的和不同的角度,信息的理解不同。从计算机科学的角度研究，信息包含两个基本意义：①经过计算机技术处理的资料和数据（文字、声音、影像和图形）。②经过科学收集、存储、分类、检测等处理后的信息产品集合。1对信息的几点认识：①信息是用数据做为载体来描述和表示的客观现象②信息可以用数值、文字、声音、图形、影像等多种形式表现③信息对数据加工处理提炼的结果。是对人类有用的知识④信息是具有含义的符号或消息，数据是计算机内信息的载体1信息和数据存在区别数据是原始的、广义的、可鉴别的抽象符号，用来描述事物的属性、状态、程度、方式等。数据符号单独表示是没有意义的，只有放如特定场合进行解释和加工才有意义并升华为信息。2)信息的主要特征①信息具有不灭性。②信息具有可采集性和可存储性③信息具有可传递性和可共享性④信息具有可加工处理性1.1.2信息科学的几位理论奠基者与图灵奖1)信息论的创始人——香农史劳德埃尔伍德香农（ClaudeElwoodShannon，1916-2001）是美国数学家，信息论的创始人，1940年获麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位，1941年进入贝尔实验室数学部工作。1938年他首次使用“比特”概念；1948年发表《通信的数学理论》，提出负熵概念；1949年发表《噪声中的通信》，从而奠定了信息论的基础，同年发表《保密系统的通信理论》，使他成为密码学的先驱。1956年他与J.麦卡锡合编《自动机研究》（论文集），是自动机理论方面的重要文献。他曾获电气和电子工程师学会(IEEE)的诺贝尔奖等多项世界性科学大奖，于1956年当选美国科学院院士，并是多个学会的资深会员。2)计算机科学的奠基人—图灵艾伦图灵（A.M.Turing，1912—1954）是英国数学家，计算机科学的创始人。1936年因发表的论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》而获得史密斯奖。该文提出了一种描述计算过程的数学模型，即著名的理论计算机抽象模型，可以把推理化作一些简单的机械动作，后来人们把这个模型称之为图灵机。图灵机的分类：非确定型图灵机和确定型图灵机图灵机的组成：一条可无限伸延的带子一个有限状态控制器一个读写磁头图灵机工作情况的决定因素：①机器的内部状态②读写磁头扫描在磁带的哪个方格上③读写磁头扫描着的方格上有什么信息图灵机如何工作：（如图1-3）1950年图灵发表《计算机和智能》论文,它阐明了计算机可以有智能的思想。图灵测试：一个人提出一个问题，分别由其他人和机器来回答；如果辨别不出回答者是人类还是机器，则认为这部机器有智能。图灵奖：是计算机科学界的第一个奖项3)存储程序式计算机之父—冯诺依曼冯诺依曼（JohnvonNeuman，1903—1957）是匈牙利的美籍数学家，存储程序式计算机的创始人。1946年提出了更加完善的计算机设计报告《电子计算机逻辑设计初探》，并开始研制存储程序式的计算机EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticCalclator）该机在宾夕法尼亚大学的莫尔学院研制成功。存储程序式的计算机EDVAC的最大优点：①把计算机要执行的指令和要处理的数据都用二进制表示；②把指令和数据均按顺序变成程序存储到计算机内部让它自动执行。EDVAC解决的问题：内部存储和自动执行。EDVAC是第一台使用二进制数、能存储程序的计算机。计算机的工作模式：存储程序，顺序控制计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备存储程序式计算机又叫冯诺依曼计算机。4)计算机科学界的诺贝尔奖---图灵奖DouglasEngelbart，1952年生，美国俄勒冈州人，1964年发明鼠标器，他推出的另一核心技术是OHS（开放的超文档系统）。姚期智，1946年生，中国台湾人，他对计算机科学的主要贡献是计算理论。是第一次授予的华裔学者。1.1.3信息科学及其发展有限状态控制器q1q2·q3q4q5DATABD······读写磁头磁带图1-3图灵机示意图经典信息论的开始：1948年香农的《通信的数学原理》狭义信息论：是指经典信息论，它是以数学方法研究通信技术中关于信息的传输和变换规律。一般信息论：主要研究仍是通信问题，但侧重如何使接收端获得可靠信息，增加噪声理论和信号滤波检测等内容。广义信息论：由科学的交叉发展而逐渐形成，超出了通信技术范畴来研究信息问题。研究对象是各学科领域中的信息。信息不同于物质，也不同于能量，但又与物质和能量密切联系并相互作用。三个大型的信息科学交叉研究报告：1)美国普林斯顿大学马克鲁普1983年著《信息研究：学科之间的讯息》2)德国科特布斯技术大学肯沃奇1994年著《信息：多学科概念中的问题》3)奥地利维也纳科技大学霍夫克奇纳1999年著《探寻统一信息理论》这些报告均指出，信息科学中的信息范围不应该局限于某些特定领域而应该是多元化的，只有统一的信息科学才是真正的信息科学。信息科学研究的内容有：哲学信息论、基本信息论、识别信息论、通信理论、智能理论、决策理论、控制理论、系统理论信息科学的出发点和最终归宿：扩展人类的信息器官功能，提高人类对信息的接收和处理能力，实质上就是扩展和增强人们认识世界和该改造世界的能力。1.1.4信息技术与计算机科学1)信息技术信息技术:是人类开发和利用信息的方法和手段,既包括信息的产生、收集、存储、表示、检测和处理方面的技术，也包括信息的变换、传递、提取、显示、识别、控制和利用等方面的技术。信息技术包括的内容：计算机技术、软件开发技术、通信网络技术、微电子技术、信息处理技术和多媒体技术等。现代信息技术包括如下四类技术：①电子信息技术②量子信息技术③激光信息技术④生物信息技术主要信息技术和产品范围包括：①多媒体技术②数据存储和处理技术③传输技术信息技术的核心技术是计算机技术、微电子技术和现代通信技术。2)计算科学随着计算技术已成为促进世界各国经济增长的主要因素之一，计算领域也成为最活跃的领域。计算科学的定义：计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包括对其理论、分析、设计、效率、实现和应用等进行的系统研究。计算学科的根本问题是“能行性”问题：即什么能被有效地自动进行。能行性决定了计算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，许多连续型的问题也必须在转化成为离散型问题之后才能计算机所处理。计算学科极其重要的数学基础是：离散数学。计算机科学研究的领域有：计算机系统结构，程序设计科学与方法论，软件工程基础理论，人工智能与知识处理，网络、数据库及各种计算机辅助技术，理论计算机科学，计算机科学史等。现代计算机科学与技术学科可分为：①应用层：主要包括计算机应用的各个应用方向②专业基础层：为应用层提供技术与环境③基础层：主要包括计算的数学理论、逻辑理论等1.1.5信息处理工具的演变20世纪90年代以国际互联网为代表的网络技术，最大限度实现了全球众多微型计算机资源的共享。爱达是世界上第一位程序员，其主要贡献是指出分析机可以编程，发现了编程的基本要素循环和子程序，建议分析机用二进制存储。1.1.6信息化社会的特征信息高速公路：是指建立一个能提供超量信息的、由通信网络和多媒体联机数据库以及网络计算机组成的一体化高速网络，向人们提供快速的图文声像信息传输服务，并实现信息资源的高度共享。信息化社会的特征：①在经济领域方面②在社会、文化、生活方面③在社会观念方面信息化社会的主要特点：①~⑨1.1.7信息产业与人才培养1)信息产业及其特点信息产业的定义信息产业结构划分信息产业的特点:①信息产业是战略性先导产业②科技创新含量高③知识含量高④高投入、高风险、高回报⑤高渗透性和高带动性2)信息产业对人才的需求与培养信息技术人才的合理结构：金字塔状图1-5金字塔状信息技术人才结构信息素养的九大标准：①能够有效地、高效地获取信息②能够熟练地、批判性地评价信息总策划、总设计师、市场总监、项目经理等复合型高级管理人才和高级技术人才。系统分析师、系统设计师和中级管理人员软件开发人员（程序员、软件工人等蓝领阶层）和应用人员金领白领蓝领③能够精确地、创造性地使用信息④独立学习，并能探求与个人兴趣有关的信息⑤独立学习，并能欣赏作品和其他对信息进行创造性表达的内容⑥独立学习，并能力争在信息查询和知识创新中做到最好⑦对社会有积极贡献，并能认识信息对民主化社会的重要性⑧对社会有积极贡献，并能实行与信息和信息技术相关的符合伦理道德的行为⑨对社会有积极贡献，并能积极参与小组的活动探求和创建信息1.1.8我国信息化的发展历程1)我国计算机技术的发展华罗庚教授是我国计算机技术发展的重要奠基人和第一台电子计算机的创始人之一。1958年：第一台电子管计算机103机1965年到1966年间：109乙机、411B机、108机和X-2机、121机和112机的研制成功标志着我国进入晶体管计算机时代。1974年：DJS-130机是采用小规模集成电路制造的1979年：DJS-140机是采用中规模集成电路制造的1982年：DJS-150机是采用大、中规模集成电路制造的16位机1983年：757大型向量机以及其后的KJ8290大型机1983年：银河Ⅰ号，每秒亿次1992年：银河Ⅱ号，每秒10亿次1996年：银河Ⅲ号，每秒百亿次1995年：大规模并行计算机曙光1000中国网上第一人：钱天白于1987年9月20日向联邦德国卡尔斯鲁厄大学发出了第一封“越过长城，走向世界”的电子邮件。2)IT业成为支柱产业“三金工程”：金桥工程、金关工程、金卡工程互联网经历的三个阶段：接入为王、内容为王、应用为王2002年9月中国科学院宣布“龙芯1号”研制成功，这是我国拥有自主知识产权的第一款商品化通用性能高的CPU芯片，它标志着我国已打破国外垄断，初步掌握CPU的关键技术，结束信息产业“无芯”历史。2002年12月推出“方舟2号”32位嵌入式微处理器，达到目前国际最先进水平。3)软件业的发展状况我国软件发展的优势:①通信和计算机产业基础较好②软件技术和产品研发能力比较好,有大量的软件产品尚未市场化和产业化。③国内软件市场相当广阔,外商进入尚有一定的语言障碍,中文软件市场方面有得天独厚的优势。④国家十分重视软件产业的发展,政策和环境适宜软件产业发展和各类人才创业。新型软件企业运作模式：①以市场导向走国际合作之路；②以联合为纽带建立软件出口队伍，形成一个利益共享的软件合作联盟；③以质量为中心建立国际标准的质量管理体系，普及和推广CMM技术规范和标准，尽快取得国际软件市场的通行证；④发展嵌入式系统和嵌入式软件，开拓国内外市场；⑤建立国家软件人才培养体系，把软件人才结构由橄榄形改造为金字塔形。1.1.9走有中国特色的信息化道路1)我国信息化建设的方针国家信息化的定义：就是在国家统一规划和组织下，在农业、工业、科学技术、国防及社会生活各个方面应用现代信息技术，深入开发、广泛利用信息资源,加速实现国家现代化的进程。国家信息化定义的四层含义：①实现四个现代化离不开信息化，信息化要服务于四个现代化；②国家要统一规划＆统一组织信息化建设；③各个领域要广泛应用现代化信息技术，深入开发利用信息资源；④信息化是一个不断发展的过程。国家信息化体系中包括