计算机与信息技术2.ppt

第1章 计算机与信息技术,第1章,南邮专转本培训,第2页,1.3信息与信息处理,信息及信息科学 基于计算机的信息处理过程,信息的表示和采集 信息的存储和组织 信息的传输和检索,第3页,1、信息科学与技术,信息： 区别于物质与能量的第三类资源 信息科学： 以信息为主要研究对象的科学 信息技术： 有效应用信息资源的技术体系 信息产业,第4页,数据 对现实世界中客观事物的符号表示 可以是数值数据，也可以是非数值数据，如声音、图像等 计算机中数据 能输入计算机，并能为其处理的符号序列,第5页,例，一幅黑白图象 数据黑白点阵,信息脸谱,第6页,信息与数据的联系 数据是信息的符号表示，或称载体 信息是数据的内涵，是数据的语义解释 数据是符号化的信息 信息是语义化的数据,第7页,2、基于计算机的信息处理过程,信息的表示方法 信息的采集 信息的存储 信息的组织 信息的传输和检索,第8页,计算机最主要的功能就是处理信息，而信息在计算机中如何表示、存放、传递？这是首先要解决的问题。 基本要求是：信息的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。 显然，在计算机内部，信息只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。 所谓编码，就是用少量的基本符号，根据简单的组合规则，以表示大量复杂的信息。 二进制是一种最简单的编码系统。,第9页,计算机中的信息采用二进制编码来表示。 二进制表示数字容易实现（只有0、1）。 二进制运算规则简单（逢二进一）。 二进制编码在物理上最容易实现；自然界中具有两个固定状态的物理量很多，例如：电流的有无、电压的高低等。,第10页,信息的常用单位有“位”、“字节”、“字”三种： 位（Bit）表示一位二进制信息（最小单位） 字节（Byte）一个字节8位二进制数字组成（是信息的基本存储单位） 字（Word）是位的组合，在计算机中作为一个独立的信息单位处理。不同的机器类型，字长是不同的，常用的字长有8位、16位、32位等。如某个字由4个字节组成，则它的字长是32位，相应的计算机称为32位机。,第11页,计算机是美国人发明的，因此计算机的字符集中自然包含了英文的26个字母。 计算机要在全世界通用，必须采用公认的标准格式对字符、符号进行编码。 常用的字符编码有ASCII码、BCD码、西文字符编码和EBCDIC码。,第12页,汉字要比英文字母多得多，如何解决汉字的编码问题，这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。 汉字处理又包括两方面：汉字输入和汉字识别。英文的26个字母在键盘上都有，但上万个汉字是无法放在一个键盘中。 处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算机中保存、汉字转换识别等一系列问题。,第13页,多媒体信息表示,采集量化编码,第14页,信息的采集,传统的信息采集方法 多媒体信息的采集 声音 采样率采样精度 图形 分辨率像素位深度,第15页,未经压缩的信息容量,第16页,信息的组织,信息组织的层次结构 位、字节、域、记录、文件和数据库 文件的结构和特点 数据库技术,第17页,信息的传输,信息传输的主要途径 互联网络 网络技术 网络设备 网络的层次结构 网络协议 局域网/城域网/广域网,第18页,信息管理,数据处理系统 办公自动化（OA）系统 管理信息系统,第19页,计算机时代的信息管理,管理信息系统 （MIS） 发展 电子数据处理系统（EDPS）工资计算 管理信息系统（MIS）酒店管理 决策支持系统（DSS）市场预测,第20页,决策支持系统（DSS）,DSS是用以辅助各级管理者进行正确决策的系统。 DSS具有对话、数据存取和模型化三大功能，因此，它是由对话子系统、数据子系统和模型子系统组成。 DSS还需要各种各样的模型，包括永久性模型、特别模型、用户构造模型等。 DSS在诸如投资决策、布局决策、销售决策、发展战略决策等方面帮助人们选择最佳的方案。 正是由于DB、知识库、专家系统和DSS给OA系统赋予“智慧”和“灵感”，给“自动办公”带来巨大的生机。,第21页,MIS概念要点,人-机系统 技术手段+现代管理思想 计算机技术 信息技术 管理技术 决策技术 辅助管理和决策,第22页,企业信息系统的分类,技术信息系统 CAD (computer aided design) CAM (computer aided manufacturing) CNC (computer numeric control) 管理信息系统 MRP (material requirement planning) MRP-II (manufacturing resources planning) CAQ (computer aided quality control) 综合信息系统 CIMS (computer integrated manufacturing systems) ERP (enterprises resources planning),第23页,企业信息系统,产生背景：现代化的大生产给机械制造业带来了许多困难 原材料不能准时供应 零部件生产不配套 产品生产周期过长，劳动率下降 资金积压严重，周转期长 市场和客户的要求多变，使企业经营计划系统难以适应,第24页,企业信息系统和现代管理方法,MRP (Material Requirement Planning) MRP-II (Manufacturing Resources Planning) CIMS (Computer Integrated Manufacturing Systems) ERP (Enterprises Resources Planning),第25页,MRP制造资源规划系统,物料需求计划：主生产调度(MPS)、物料用量清单(BOM)、库存、未交货单等资料，计算未来的物料需求。 闭环式MRP：增加反馈，修改计划，动态控制。,第26页,MRP-II,除材料外，人力、资金、设备和时间也看成企业的资源，并加以控制。 除生产外，还包括销售、财务、成本的处理。 满足制造业所有的经营及生产活动。,第27页,ERP：管理+IT（企业资源规划）,集组织模型、企业规范和信息技术、实施方法为一体的综合管理应用体系。 企业的管理核心从“在正确的时间制造和销售正确的产品”，转移到了“在最佳的时间和地点，获得企业的最大利润”。 具有智能化的管理控制系统。 能够适应互联网，可以支持跨平台、多组织的应用，并和电子商务的应用具有广泛的数据、业务逻辑接口。,第28页,什么是电子商务,基础：计算机、Internet 目标：经济活动 借助计算机网络进行网上的交易活动 通过Internet进行的各种商务活动,第29页,电子商务的主要内容,企业内部电子商务 企业间的电子商务 企业与消费者之间的电子商务,第30页,人工智能的产生和发展,什么是人工智能 机器能够执行人类的活动 主要目标：研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能,第31页,人工智能研究的基本内容,机器感知 机器思维 机器学习 机器行为 智能系统及智能计算机构造技术,第32页,人工智能的应用领域,问题求解 逻辑推理与自动定理证明 自然语言处理 自动程序设计 专家系统 机器学习 人工神经网络 机器人学 模式识别 智能决策支持系统,第33页,计算机辅助设计与制造,企业信息系统中的技术信息系统 例：汽车设计 油泥模型价值上千万元 CAD草图可以在电脑屏幕上模拟油泥模型和一切测试 研发成本下降了1/3,第34页,CAX技术,CAD（Computer Aided Design：计算机辅助设计） CAM（Computer Aided Manufacturing：计算机辅助制造） CAPP（Computer Aided Process Planning：计算机辅助工艺规划） CAE（Computer Aided Engineering：计算机辅助工程）,第35页,CAD,利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果,第36页,CAM,计算机辅助制造 通过计算机分级控制和管理制造过程的多方面工作 。,第37页,CAPP,计算机辅助工艺规划 通过向计算机输入被加工零件的几何信息（图形）和加工工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程,第38页,CAE,计算机辅助工程 用计算机来帮助设计人员和工程生产管理人员进行工程生产计划、管理、设计和控制的技术,第39页,自然语言处理,自然语言处理是人工智能的早期研究领域之一。如果能让计算机“听懂”、“看懂”人类自身的语言，那么更多的人可以使用计算机，大大提高了计算机的利用率。 自然语言处理就是研究如何能让计算机理解并生成人们日常所使用的语言，使得计算机懂得自然语言的含义，从而建立起一种人与机器之间的密切而友好的关系，使之能进行高度的信息传递与认知活动。 要达到以下三个目标： （1）计算机能正确理解人们用自然语言输入的信息，并回答输入信息中的有关问题； （2）计算机对得到的信息能自动产生相应的摘要，用不同的词语复述信息的内容； （3）计算机能够把用某一种自然语言的信息自动地翻译为另一种自然语言，即机器翻译的问题。,返回,第40页,自动程序设计,自动程序设计包括程序综合和程序正确性检验两个方面，分别实现自动编程和证明程序的正确性。 对自动程序设计的研究不仅可以促进半自动软件开发系统的发展，而且也使通过修正自身代码进行学习的人工智能系统得到发展。 目前已经研制出能够以各种不同的目的描述来编写计算机程序的系统，但这方面的进展依然非常局限。,返回,第41页,机器学习,学习是人类智能的主要标志和获得知识的基本手段，只有让计算机具有类似于人的学习能力，自动获取新的事实及新的推理算法，才能使计算机真正具有智能。 机器学习的低级阶段是机械式学习和教师指导下的学习。前者通过简单地记住推理和解答的结果，来强化将来的推理和问题求解能力；后者则由教师传授知识，或在教师的指导下归纳和抽取知识。 机器学习的高级阶段是知识发现，即计算机系统在无须教师帮助的情况下，能自行发现蕴涵在客观规律中的知识。 上个世纪90s，KDD（数据库中的知识发现）迅速崛起成为机器学习的一个重要分支，如何从数据仓库包含的大量数据中发现和获取隐含的知识，既是机器学习领域面临重大挑战，也给机器学习技术的实用化带来了新的机遇。 此外，机器学习还有助于发现人类学习的机理和揭示人脑的奥秘。,返回,第42页,专家系统,专家系统是依赖于适用于特殊应用领域的知识规则的计算机系统。专家系统借助知识获取工具从应用领域专家或其它知识源（如法典、训练手册、数据库等）抽取专门知识，转变为适合于推理机解释性使用的形式存放于知识库，以实现类似于人的逻辑思维和问题求解能力。专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。 专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导和控制等。高性能的专家系统也已经从学术研究开始进入实际应用研究。随着人工智能整体水平的提高，专家系统也获得发展。正在开发的新一代专家系统有分布式专家系统和协同式专家系统等。在新一代专家系统中，不但采用基于规则的方法，而且采用基于模型的原理。专家系统已发展为人工智能的最有实用前景和影响力的一个分支，在科技、工程、交通、运输、医疗、探矿、气象、商业、金融、军事、行政和管理等领域都有广泛的应用。,返回,第43页,人工神经网络,人工神经网络是一个用大量简单处理单元经广泛连接而组成的网络，用来模拟大脑神经系统的结构和功能。 神经生理学家、心理学家与计算机科学家的共同研究得出的结论是：人脑是一个功能特别强大、结构异常复杂的信息处理系统，其基础是神经元及其互联关系。 研究结果已经证明，用神经网络处理直觉和形象思维信息具有比传统处理方式好得多的效果。 20世纪80年代，霍普菲尔德（Hopfield）提出用硬件实现神经网络，鲁梅尔哈特（Rumelhart）等提出多层网络中的反向传播（BP）算法，有力地推动了人工神经网络的研究。现在，神经网络已在模式识别、图像处理、组合优化、自动控制、信息处理、机器人学和人工智能的其它领域获得日益广泛的应用。,返回,第44页,模式识别,模式识别是通过抽取被识别对象的特征，与存放在计算机内的已知对象的特征进行比较及判别，从而和出结论的一种人工智能技术，也就是使一个计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、识别和理解周围环境的感知能力。指纹辨别、手写汉字的识别、语音识别都是模式识别的应用实例。 至今，在模式识别领域，神经网络方法已经成功地用于手写字符的识别、汽车牌照的识别、指纹识别、语音识别等方面。,返回,第45页,1.4 通信技术,通信（广义的角度）指各种信息的远距离传递。现代通信技术是使用电波或光波双向传递信息的技术。 通信有三个要素：信源（信息的发送者）、信宿（信息的接受者）和信道（信息的载体与传播媒介）。 通信系统由终端设备、传输设备、交换设备等组成。 通信系统有多种分类： 按传输媒介分为：有线（电缆、光缆）、无线（短波、微波、红外等）； 按信息的信号形式分为：模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等； 按业务种类分为：电话网、电报网、数据通信网等； 按服务范围分为：本地电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。,第46页,1.4 通信技术,调制与解调 调制（Modulation）：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成模拟信号） 解调（Demodulation）：将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成数字信号）,第47页,多路复用,1.4 通信技术,时分多路复用（TDM）：各终端设备以事先规定的顺序轮流使用同一传输线路进行信号的传输