《信息科学技术导论》课件第1章 专业介绍.pptx
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1、第第1章章 专业介绍专业介绍第1章 随着信息化在全球的快速推进,世界对信息的需求急剧增长,信息产品和信息服务对于各个国家、地区、企业、单位、家庭、个人都不可缺少。信息技术已成为支撑当今经济活动和社会生活的基石,代表着当今先进生产力的发展方向。本章概述了信息技术,介绍了电子信息与电气类专业设置和相关专业的培养目标、人才培养要求、核心课程、就业方向和前景以及考研方向,探讨了大学学习的特点、方法、问题和解决思路。要求学生了解信息技术的发展历程和发展趋势,了解电子信息与电气类相关专业涉及的基础理论、专业知识和专业技能,明确未来学习的方向和目标。第1章第1章1.1 1.1 信息技术概述信息技术概述1.2
2、 1.2 信息技术与社会发展信息技术与社会发展1.3 1.3 电子信息与电气类专业设置电子信息与电气类专业设置1.4 1.4 电子信息类专业知识体系和课程设置电子信息类专业知识体系和课程设置1.5 1.5 电子信息科学与技术专业简介电子信息科学与技术专业简介1.6 1.6 通信工程专业简介通信工程专业简介1.7 1.7 集成电路设计与集成系统专业简介集成电路设计与集成系统专业简介1.8 1.8 物联网工程专业简介物联网工程专业简介1.9 1.9 大学学习的特点、方法、问题和解决思路大学学习的特点、方法、问题和解决思路本章小结本章小结本章目录本章目录 1.1 1.1 信信 息息 技技 术术 概概
3、 述述 信息技术(Information Technology,IT)是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。信息技术也常被称为信息和通信技术(Information and Communications Technology,ICT),主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。第1章1.1.1 信息技术的概念 人们对信息技术的定义,因其使用的目的、范围、层次不同而有如下不同的表述:(1)凡是能扩展人的信息功能的技术,都可以称作信息技术。(2)信息技术包含通信、计算机与计算机语言、计算机游戏、电子技术、光纤技术等。(
4、3)现代信息技术以计算机技术、微电子技术和通信技术为特征。(4)信息技术是指在计算机和通信技术支持下用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像以及声音信息,包括提供设备和提供信息服务两大方面的方法与设备的总称。(5)信息技术是人类通过生产斗争和科学实验,在认识自然和改造自然的过程中将所积累起来的获取信息、传递信息、存储信息、处理信息以及使信息标准化的经验、知识、技能,和体现这些经验、知识、技能的劳动资料有目的地结合起来的过程。第1章1.1.1 信息技术的概念 (6)信息技术是管理、开发和利用信息资源的有关方法、手段与操作程序的总称。(7)信息技术是指能够扩展人类信息器官功能的一类技
5、术的总称。(8)信息技术是指应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧,是实现计算机与人、机器的相互作用的技术;信息技术涉及社会、科技、经济、文化等诸多方面。(9)信息技术包括信息传递过程中的各个方面,即信息的产生、收集、交换、存储、传输、显示、识别、提取、控制、加工和利用等技术。第1章1.1.1 信息技术的概念 “信息技术教育”中的“信息技术”,可以从广义、中义、狭义三个层面来定义。广义而言,信息技术是指能充分利用与扩展人类信息器官功能的各种方法、工具及技能的总和。该定义强调的是从哲学上阐述信息技术与人的本质关系。中义而言,信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达
6、的各种技术之和。该定义强调的是人们对信息技术功能与过程的一般理解。狭义而言,信息技术是指利用计算机、网络、广播电视、手机等各种硬件设备及软件工具与科学方法,对文、图、声、像等各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。该定义强调的是信息技术的现代化与高科技含量。第1章1.1.2 信息技术的发展历程 信息技术的发展历程中经历了五次革命,如图1-1所示。图图1-1 信息技术的五次革命信息技术的五次革命 第1章1.1.2 信息技术的发展历程 (1)第一次信息技术革命是语言的使用,发生在距今约35 000年50 000年前。语言的使用是从猿进化到人的重要标志。(2)第二次信息技术革命是文字的创
7、造。大约在公元前3500年出现了文字,文字的创造使得信息的存储和传递第一次超越了时间和地域的限制。(3)第三次信息技术革命是印刷术的发明。大约在公元1040年,我国开始使用活字印刷技术(欧洲人1451年开始使用印刷技术)。印刷术的发明为知识的积累和传播提供了更为可靠的保证。第1章1.1.2 信息技术的发展历程 (4)第四次信息技术革命是电报、电话、广播和电视的发明与普及。实现了用金属导线上的电脉冲来传递信息以及通过电磁波来进行无线通信。电报、电话、广播、电视的发明与普及,进一步突破了信息传递时间与空间的限制。(5)第五次信息技术革命始于20世纪60年代,其标志是电子计算机的普及及计算机与现代通
8、信技术的有机结合,将人类社会推到了万物互联的数字化信息时代,使得信息的传递更加快捷,这是人类历史上最为重要的科技成果之一。计算机的广泛使用、通信卫星发射升空、移动信息技术的无限演进以及计算机网络系统遍布全球,这些使信息的收集、处理、存储、传递、应用等方面都达到了空前发达的程度。现在,全球正在成为一个信息共享的网络村。第1章1.1.3 信息技术的分类 信息技术从不同的角度可作如下分类:(1)按表现形态的不同,信息技术可分为硬技术(物化技术)与软技术(非物化技术)。硬技术指各种信息设备及其功能,例如,显微镜、电话机、通信卫星、多媒体计算机等。软技术指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能,例如,
9、语言文字技术、数据统计分析技术、规划决策技术、计算机软件技术等。(2)按工作流程中基本环节的不同,信息技术可分为信息获取技术、信息传递技术、信息存储技术、信息加工技术及信息标准化技术。第1章 信息获取技术包括信息的搜索、感知、接收、过滤等,例如,显微镜、望远镜、气象卫星、温度计、钟表、Internet搜索器中的相关技术等。信息传递技术指跨越空间共享信息的技术,又可分为不同类型,例如,单向传递与双向传递技术,单通道传递、多通道传递与广播传递技术等。信息存储技术指跨越时间保存信息的技术,例如,印刷术、照相术、录音术、录像术、缩微术、磁盘术、光盘术等。第1章 信息加工技术是对信息进行描述、分类、排序
10、、转换、浓缩、扩充、创新等的技术。信息加工技术的发展已有两次突破,第一次是从靠人脑进行信息加工到使用机械设备(如算盘、标尺等)进行信息加工,第二次是从使用机械设备进行信息加工发展为使用计算机与网络进行信息加工。信息标准化技术是指使信息的获取、传递、存储、加工各环节有机衔接,以提高信息交换共享能力的技术,例如,信息管理标准、字符编码标准、语言文字的规范化等。第1章1.1.3 信息技术的分类 (3)按使用的信息设备不同,信息技术可分为电话技术、电报技术、广播技术、电视技术、复印技术、缩微技术、卫星技术、计算机技术、网络技术等。(4)按信息的传播模式不同,信息技术可分为传者信息处理技术、信息通道技术
11、、受者信息处理技术、信息抗干扰技术等。第1章1.1.3 信息技术的分类 (5)按技术的功能层次不同,可将信息技术体系分为基础层次的信息技术(如新材料技术、新能源技术),支撑层次的信息技术(如机械技术、电子技术、激光技术、生物技术、空间技术等),主体层次的信息技术(如感测技术、通信技术、计算机技术、控制技术),应用层次的信息技术(如文化教育、商业贸易、工农业生产、社会管理中用以提高效率和效益的各种自动化、智能化、信息化应用软件与设备)。传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术是信息技术的四大基本技术,其主要支柱是通信(Communication)技术、计算机(Computer)技术和控制(Con
12、trol)技术,即“3C”技术。第1章1.1.4 信息技术的特征 信息技术的特征应从以下两个方面来理解:(1)信息技术具有技术的一般特征技术性,具体表现为方法的科学性、工具设备的先进性、技能的熟练性、经验的丰富性、作用过程的快捷性和功能的高效性等。(2)信息技术具有区别于其他技术的特征信息性,具体表现为信息技术的服务主体是信息,核心功能是提高信息处理的效率与利用的效益。信息的内涵决定了信息技术还具有普遍性、客观性、相对性、动态性、共享性、可变换性等特性。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 信息技术是当代世界范围内新技术革命的核心,信息科学和技术是现代科学技术的先导,是人类进行高效率、高效益、
13、高速度社会活动的理论、方法与技术,是国家现代化的一个重要标志。自1946年第一台计算机诞生以来,仅仅半个多世纪,信息技术以它广泛的影响和巨大的生命力风靡全球,成为科技发展史上业绩最辉煌、发展最迅速、对人类影响最广泛和最深刻的科技领域。可以预见,21世纪将是信息的时代,信息技术将成为最活跃、与人们生活最密切相关的科技领域。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 21世纪,信息技术将会朝着以下几个方面发展:(1)微电子与光电子向着高效能方向发展。微电子与光电子技术是信息技术的核心。集成电路的集成度和运算能力、性能价格比将继续按每18个月翻一番的速度呈几何级数增长,支持信息技术达到前所未有的水平。每片
14、芯片上包含上亿个元件,构成“片上系统”(SoC),模糊了整机与元器件的界限,极大地提高了信息设备的功能,并促使整机向轻、小、薄和低功耗方向发展。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 (1)微电子与光电子向着高效能方向发展。集成系统是微电子设计领域的一场革命,21世纪将是其真正快速发展的时期。微电子技术与其他学科的结合,将会产生一系列崭新的学科和经济增长点,除了系统级芯片外,量子器件、生物芯片、真空微电子技术、纳米技术、微机电系统等都将成为21世纪的新型技术,预计应用电子自旋、核自旋、光子技术和生物芯片的功能强大的计算机将问世,它可以模拟人的大脑,用于传感认识和进行思维加工。第1章1.1.5 信
15、息技术的发展趋势 (2)现代通信技术向着网络化、高速宽带化、融合化、智能化和个人化方向发展。通信技术属于信息传输技术,随着计算机的普及及计算机技术的日趋完善,通信网络的发展也必将紧随其后。而大容量存储器的使用以及海量数据的传输必然要求网络向高速化及智能化方向发展。其总趋势是各种数据业务和各种技术的融合。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 三网融合和宽带化是网络技术发展的大方向。电话网、有线电视网和计算机网的三网融合是指它们都以数字化为基础,在网络技术上走向一致,在业务内容上相互覆盖。电话网和电视网在技术上都要向互联网技术看齐,其基本特征是采用IP协议和分组交换技术;在业务上要从以话音为主或从
16、单向传输发展成为以交互式的多媒体数据业务为主。随着互联网上数据流量的迅猛增加,特别是多媒体信息的增加,对网络带宽的要求日益提高。增大带宽,是相当长时期内网络技术发展的主题。在广域网和城域网方面,以密集波分复用技术(DWDM)为代表的全光网络技术引人注目,带动了光信息技术的发展。而无线宽带接入技术和建立在第四代与第五代移动通信技术之上的移动互联网技术,正向着信息智能化和个人化的目标前进。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 图1-2给出了信息网络技术的发展趋势。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 (3)互联网将朝着平台化方向发展。互联网发展到今天,已经从Web 1.0时代走向Web 2.0时代
17、,Web 3.0时代,互联网的信息更加开放。Web 1.0的主要特点是用户通过浏览器获取信息。Web 2.0更注重用户的交互作用,用户既是网站内容的浏览者,也是网站内容的制造者。目前国际上典型的Web 2.0网站有Twitter、Facebook、维基百科以及著名的Google AdSense系统、个人博客,国内的有新浪微博、豆瓣网以及论坛等。这些网站已经从内容的提供转变成一个供人们分享的平台,因此其信息的来源更加丰富及多元化,也更加实时化。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 互联网技术日新月异,互联网不断深入人们的生活,Web 3.0已经悄然兴起。Web 3.0更加凸显网络的三大功能:信息
18、共享、网络传播和电子商务。Web 3.0网络访问速度非常快,网站更加开放,信息关联通过语义来实现,信息的可搜索性会达到一个新的高度。与此同时,互联网的应用开发也是一个持续的热点。一方面,电视机、手机、个人数字助理(PDA)等家用电器和个人信息设备都向网络终端设备的方向发展,形成了网络终端设备的多样性和个性化,打破了计算机上网一统天下的局面;另一方面,电子商务、电子政务、远程教育、电子媒体、网上娱乐技术日趋成熟,不断降低对使用者的专业知识要求和经济投入要求,互联网数据中心(IDC)、网门服务等技术的提出和服务体系的形成,构成了使用互联网日益完善的社会化服务体系,使信息技术日益广泛地进入社会生产、
19、生活的各个领域,从而促进了网络经济的形成。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 (4)物联网的异军突起。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网的本质是架起了物与物之间的沟通桥梁,它是多网融合时代的必然产物,它将人与人之间的沟通连接扩展到了人与物、物与物之间的沟通连接,智能化、网络化的生活将让人们工作、生活更加便捷和人性化。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 物联网的本质是架起了物与物之间的沟通桥梁,它是多网融合时代的必然产物,它将人与人之间的沟通连接扩展到了人与物、物
20、与物之间的沟通连接,智能化、网络化的生活将让人们工作、生活更加便捷和人性化。物联网技术的重点应用领域包括智能电网、交通运输、物流产业、医疗健康、智能家居、环境与安全检测、精细农牧业、工业与自动控制、金融与服务业、公共安全、国防军事以及智慧城市等。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,根据美国研究机构Forrester预测,物联网所带来的产业价值将比互联网大30倍,它将成为下一个万亿元级别的信息产业业务。第1章1.1.5 信息技术的发展趋势 (5)信息处理的智能化。智能化是信息技术发展的永恒追求,实现这一追求的主要途径是发展人工智能技术。人工智能技术诞生60多年来,虽历经三起两落,但
21、还是取得了巨大成就。19591976年是基于人工表示知识和符号处理的阶段,产生了在一些领域具有重要应用价值的专家系统;19762007年是基于统计学习和知识自表示的阶段,产生了各种各样的神经网络系统;近些年开始的基于环境自适应、自博弈、自进化、自学习的研究,正在形成一个人工智能发展的新阶段元学习或方法论学习阶段,这构成了新一代人工智能。新一代人工智能主要包括大数据智能、群体智能、跨媒体智能、人机混合增强智能和类脑智能等。第1章 (5)信息处理的智能化。目前,新一代人工智能的热潮已经来临,人工智能学科与认知科学的结合,使得计算机系统处理信息更智能化。一般来说,智能信息处理分为两大类,一类为基于传
22、统计算机的智能信息处理,另一类为基于神经计算的智能信息处理。智能信息处理是模拟人与自然界其他生物处理信息的行为,建立处理复杂系统信息的理论、算法和技术,基础理论包括信息和知识处理的数学理论、复杂系统的算法设计和分析、并行处理理论与算法、量子计算和生物计算等新型计算模式以及机器学习理论和算法、生物信息和神经信息处理等。智能信息处理主要面对的是不确定性系统和不确定性现象的处理问题。智能信息处理在复杂系统建模、系统分析、系统决策、系统控制、系统优化和系统设计等领域具有广阔的应用前景。第1章1.1.6 信息技术的相关产业 信息技术以其高度的创新性、渗透性、倍增性和带动性,在国民经济发展中起着不可替代的
23、作用,给传统产业的改造升级注入了新的活力。信息技术的发展催生了一批新兴产业,形成了微电子、互联网、计算机、软件、通信等关联产业的协同发展;加速了生物工程与生命科学、新材料与能源、航空航天等高新技术产业的成长;促进了光电子、汽车电子等产业的兴起。同时信息技术使传统的劳动密集型产业、资本密集型产业、服务业日趋信息化和知识化。第1章1.1.6 信息技术的相关产业 信息技术涉及的产业如图1-3所示。第1章图1-3 信息技术涉及的产业1.1.6 信息技术的相关产业 我国的“十二五”规划中明确了战略性新兴产业是国家未来重点扶持的对象,其中新一代信息技术被确立为七大战略性新兴产业之一,将被重点推进。新一代信
24、息技术分为六个方面,分别是下一代通信网络、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路和以云计算为代表的高端软件。发展新一代信息技术产业的主要内容是:加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施,推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化;加快推进三网融合,促进物联网、云计算的研发和示范应用;着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业;提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力,加快重要基础设施智能化改造;大力发展数字虚拟等技术,促进文化创意产业发展。第1章1.1.6 信息技术的相关产业 “十三五”规划中提出:实施网络强国战略,加快建设“数字中国”
25、,推动物联网、云计算和人工智能等技术向各行业全面融合渗透,构建万物互联、融合创新、智能协同、安全可控的新一代信息技术产业体系。“十四五”规划和2035远景目标建议:加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业;加快第五代移动通信(5G)、工业互联网、大数据中心等建设。“十四五”仍然是信息技术发展的黄金时期。在“十四五”期间,5G与IPv6、光纤通信、云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术融合,并与产业技术深度融合,腾云驾雾融智赋能;而互联网作为通用技术也将通过数字化、网络化、智能化服务于其他高新技术及产业的发展,
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