第5讲现代信息技术

1、20122012年度诺贝尔奖相继公布年度诺贝尔奖相继公布近日科近日科技热点技热点诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖解密人体感官的解密人体感官的细胞信号传导之谜细胞信号传导之谜布赖恩科比尔卡罗伯特莱夫科维茨诺贝尔生理或医学奖诺贝尔生理或医学奖细胞核重编程细胞核重编程- -我们能否再造器官？我们能否再造器官？ 日本科学家山中伸弥与英国科学家约翰日本科学家山中伸弥与英国科学家约翰- -格登格登 法国物理学家塞尔日法国物理学家塞尔日-阿罗什（左）和美国物理学家戴维阿罗什（左）和美国物理学家戴维-瓦恩兰瓦恩兰 诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖操纵单个量子粒子操纵单个量子粒子 第五讲第五讲 现代信息技术现代信息技术 徐建良

2、徐建良 内容提要内容提要一、信息技术的发展一、信息技术的发展二、微电子技术与计算机技术二、微电子技术与计算机技术 三、现代通信与网络技术三、现代通信与网络技术 四、信息技术对全球经济的影响四、信息技术对全球经济的影响 五、当前世界信息产业发展的主要特点五、当前世界信息产业发展的主要特点 六、信息技术在社会进步中的作用六、信息技术在社会进步中的作用信息技术信息技术 信息技术是以微电子技术为核心，以网络化信息技术是以微电子技术为核心，以网络化的计算机和通讯技术为代表的现代化核心技术。的计算机和通讯技术为代表的现代化核心技术。 信息技术还包括通信技术、计算机技术、多信息技术还包括通信技术、计算机技术

3、、多媒体技术、自动控制技术、微电子技术、视频技媒体技术、自动控制技术、微电子技术、视频技术、遥感技术、光电子技术、光导技术等术、遥感技术、光电子技术、光导技术等 。 主要是指信息的获取、传递、处理等技术，主要是指信息的获取、传递、处理等技术，即信息的产生、收集、交换、存储、传输、显示、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。识别、提取、控制、加工和利用等技术。 一、信息技术的发展一、信息技术的发展 信息技术至今已经历了信息技术至今已经历了三个不同的发展时期三个不同的发展时期 （一）古代的信息技术（一）古代的信息技术 语言和声光的运用、文字符号和印语言和声

4、光的运用、文字符号和印刷术的发明，可以说是人类古代信息史刷术的发明，可以说是人类古代信息史上的三次大变革，每次变革都使信息技上的三次大变革，每次变革都使信息技术得到飞跃性发展。术得到飞跃性发展。 烽火台、书信、印刷技术烽火台、书信、印刷技术（二）近代信息技术（二）近代信息技术 18731873年美国科年美国科学家莫尔斯发明学家莫尔斯发明了有线电报和电了有线电报和电码，拉开了近代码，拉开了近代信息技术革命的信息技术革命的序幕序幕。 19 19世纪中叶以后，电报、世纪中叶以后，电报、电话、收音机、传真、电电话、收音机、传真、电视等新的信息传输方式的视等新的信息传输方式的不断涌现，唱片，录音、不断涌

5、现，唱片，录音、录像磁带和光盘等各种视录像磁带和光盘等各种视觉、听觉的新的信息储存觉、听觉的新的信息储存方式的迅速发展，这些既方式的迅速发展，这些既是近代信息技术革命的结是近代信息技术革命的结果，又是推动信息技术不果，又是推动信息技术不断发展的动力。断发展的动力。（三）现代信息技术（三）现代信息技术 现代信息技术是现代信息技术是以微电子技术为基础，以微电子技术为基础，以电子计算机技术、以电子计算机技术、通信技术和控制技术通信技术和控制技术三者综合体为核心的三者综合体为核心的技术群。技术群。二、微电子技术与计算机技术二、微电子技术与计算机技术 （一）微电子技术（一）微电子技术1 1微电子技术概念

6、微电子技术概念 微电子技术是指在几平方毫微电子技术是指在几平方毫米的半导体材料上，用微米和亚米的半导体材料上，用微米和亚微米的精细加工技术，制成由万微米的精细加工技术，制成由万个以上晶体管构成的微缩单元电个以上晶体管构成的微缩单元电子电路，并应用这些电路装配成子电路，并应用这些电路装配成各种微电子设备的总称。各种微电子设备的总称。 2 2微电子技术的发展微电子技术的发展（1 1）玻璃真空管阶段）玻璃真空管阶段 真空三极管的发明者是美国科学家李真空三极管的发明者是美国科学家李德福雷斯特德福雷斯特( (Lee de ForestLee de Forest，1873- 1961)1873- 1961

7、)（2 2）半导体晶体管阶段）半导体晶体管阶段 19471947年：年：1212月月2323号，贝尔号，贝尔实验室的肖克利实验室的肖克利( (William William B. Shockley)(B. Shockley)(左左) )，布拉，布拉顿顿( (John Bardeen)John Bardeen)（中），中），巴丁巴丁( (Walter H. Walter H. Brattain)Brattain)创造出了世界创造出了世界上第一只半导体放大器件上第一只半导体放大器件 （3 3）集成电路的产生阶）集成电路的产生阶段段 19581958年，美国年年，美国年轻的工程师轻的工程师杰克杰克.

8、基基尔尔比比研制成功研制成功世界上第世界上第1 1个小规个小规模半导体集成电模半导体集成电路。路。荣荣获获2000年年诺贝尔诺贝尔物理学物理学奖奖 基尔比的发明不仅改变了电子产业，还改变了整个世界基尔比的发明不仅改变了电子产业，还改变了整个世界。 （4 4）集成电路的迅速发展阶段）集成电路的迅速发展阶段 Pentium 4Pentium 4奔腾处理器，奔腾处理器，Pentium 4Pentium 4的功能模块图的功能模块图（5 5）量子微处理器芯片时代）量子微处理器芯片时代 利用量子力学原理设计，利用量子力学原理设计，由量子元件组装的量子计算由量子元件组装的量子计算机，不仅运算速度快，存储机，

9、不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积会量大、功耗低，而且体积会大大缩小大大缩小 。 3 3、微电子技术的应用、微电子技术的应用（1 1）微电子技术引起计算机技术的巨大变革）微电子技术引起计算机技术的巨大变革 19461946年年2 2月月1414日，日，世界上第一台电脑世界上第一台电脑ENIACENIAC在美国宾夕在美国宾夕法尼亚大学诞生。法尼亚大学诞生。（2 2）微电子技术带来广播电视）微电子技术带来广播电视和通信事业的巨大发展和通信事业的巨大发展 （3 3）微电子技术促进日常用品的电子化）微电子技术促进日常用品的电子化 微电子技术应用的分布大微电子技术应用的分布大致是：计算机及数据处

10、理约致是：计算机及数据处理约3939；家用电器、照相机、；家用电器、照相机、缝纫机、数字仪表等日常生缝纫机、数字仪表等日常生活用电子产品约活用电子产品约3030；工业；工业及自动控制设备约及自动控制设备约1111；国；国防军事约防军事约9 9；其他领域约；其他领域约1111。 （二）电子计算机技术（二）电子计算机技术 1.1.电子计算机技术的发展电子计算机技术的发展2.2.计算机的特点及发展趋势计算机的特点及发展趋势 （1 1）计算机的特点）计算机的特点 计算速度快计算速度快 具有记忆能力具有记忆能力具逻辑判断能力具逻辑判断能力 精确度高，可靠性强精确度高，可靠性强 （2 2）计算机的发展趋势

11、）计算机的发展趋势 性能更好、速度更快、价格更低性能更好、速度更快、价格更低大型化或巨型化大型化或巨型化 微型化或小型化微型化或小型化 网络化网络化智能化智能化生物化生物化 三、现代通信与网络技术三、现代通信与网络技术 （一）二十世纪（一）二十世纪1010大通讯技术大通讯技术1.1.无线电技术无线电技术无线电通讯奠基人马可尼无线电通讯奠基人马可尼 2.2.载波通信技术载波通信技术 1918 1918年，架空明线年，架空明线4 4路载波路载波电话机问世。载波通信的出现，电话机问世。载波通信的出现，改变了一对传送一路电话的局改变了一对传送一路电话的局面，能够在同一物理介质上传面，能够在同一物理介质

12、上传送多个音频电话信号，因而打送多个音频电话信号，因而打破了通信传输的瓶颈，为话音破了通信传输的瓶颈，为话音通信发展铺平了道路。通信发展铺平了道路。 3.3.电视技术电视技术 英国发明家电子工程师约翰英国发明家电子工程师约翰贝尔德贝尔德在在19261926年制造出机械电视系统年制造出机械电视系统电视机发展部分主要事件电视机发展部分主要事件1.19261.1926年贝尔德发明了世界上第一台机械电视机。年贝尔德发明了世界上第一台机械电视机。2.2.世界上第一家电视台是世界上第一家电视台是19361936年的英国广播公司（年的英国广播公司（BBCBBC）3.3.第一位在电视上出现的总统，是美国总统罗

13、斯福。第一位在电视上出现的总统，是美国总统罗斯福。4.19544.1954年美国正式播出彩色电视节目，成为世界上第一年美国正式播出彩色电视节目，成为世界上第一个播出彩色电视的国家。个播出彩色电视的国家。5.19695.1969年年7 7月月2020日，美国宇宙飞船日，美国宇宙飞船“阿波罗阿波罗1111号号”到达到达月球，世界上共有月球，世界上共有7.27.2亿人通过卫星转播收看了这一人亿人通过卫星转播收看了这一人类的壮举。类的壮举。4.4.电子计算机技术电子计算机技术 19461946年年2 2月月1414日，日，世界上第一台电脑世界上第一台电脑ENIACENIAC在美国宾夕在美国宾夕法尼亚大

14、学诞生。法尼亚大学诞生。5.5.集成电路技术集成电路技术 19651965年年9 9月月3030日，日，我国第一块集成电我国第一块集成电路板路板- -DTLDTL集成电路集成电路芯片诞辰芯片诞辰中国工程院院士中国工程院院士微电子技术奠基人之一微电子技术奠基人之一徐元森徐元森6.6.卫星通信技术卫星通信技术 19571957年年1010月月4 4日日，原苏，原苏联发射了第一颗人造地球卫联发射了第一颗人造地球卫星，地球上第一次收到了来星，地球上第一次收到了来自人造卫星的电波自人造卫星的电波 19651965年年4 4月月6 6日日美国发射美国发射了一颗实用静止轨道通信卫了一颗实用静止轨道通信卫星：

15、国际通信卫星星：国际通信卫星1 1号号“晨鸟晨鸟”（Early BirdEarly Bird）中国的第一颗静止轨道通信卫星中国的第一颗静止轨道通信卫星 中国的第一颗静止轨道通信卫星中国的第一颗静止轨道通信卫星是是19841984年年4 4月月8 8日日发射的，叫发射的，叫东方东方红二号红二号，至今已发射成功了，至今已发射成功了5 5颗。颗。 这些卫星先后承担了这些卫星先后承担了3030路对外广路对外广播，中央电视台一，二套节目传播，中央电视台一，二套节目传输，两套电视教育节目的传输，输，两套电视教育节目的传输，开通了开通了80008000多路卫星电话以及国多路卫星电话以及国内广播节目的传输，创

16、造直接经内广播节目的传输，创造直接经济效益济效益2020多亿元。多亿元。7.7.程控交换技术程控交换技术 年月年月，美国开通了世界上第美国开通了世界上第一部程控电话交换机一部程控电话交换机。 年年，法国开，法国开通了世界上第一部程控通了世界上第一部程控数字电话交换机。数字电话交换机。 8.8.光纤通信技术光纤通信技术 年，美国研制出年，美国研制出第一根损耗为每公里分第一根损耗为每公里分贝的光纤贝的光纤 “ “光光纤纤之父之父” ”-高高锟锟2009年年诺贝尔诺贝尔物理学物理学奖奖得者。得者。 曾任香港中文大学校曾任香港中文大学校长长， ，中国、美国、英国、瑞典、中国、美国、英国、瑞典、台湾及香

17、港科学院院士台湾及香港科学院院士9.9.蜂窝移动通信技术蜂窝移动通信技术 蜂窝移动通信是采蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之在终端和网络设备之间通过无线通道连接间通过无线通道连接起来，进而实现用户起来，进而实现用户在活动中可相互通信在活动中可相互通信 10. 10. 因特网技术因特网技术 1969 1969年，美国国防部国防高级研究年，美国国防部国防高级研究计划署计划署 资助建立了一个名为资助建立了一个名为ARPANETARPANET（即（即“阿帕网阿帕网”）的网络，网络把位的网络，网络把位于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣

18、芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机联接起来学的计算机主机联接起来。 截至截至20201212年年1 1月，月，我国网民人数达到了我国网民人数达到了5 5亿亿人，人，微博注册用微博注册用户增至户增至3 3亿亿 。（二）目前通讯技术的热点（二）目前通讯技术的热点1 1光孤子技术光孤子技术光孤子传输信息的新光孤子传输信息的新一代光纤通信系统，一代光纤通信系统，真正做到全光通信，真正做到全光通信，无需光、电转换，可无需光、电转换，可在超长距离、超大容在超长距离、超大容量传输中大显身手，量传输中大

19、显身手，是光通信技术上的一是光通信技术上的一场革命。场革命。 18341834年英国力学家年英国力学家RussellRussell在海边发现的孤立海波在海边发现的孤立海波2 2无源光网技术无源光网技术 3 3 数字用户线路技术数字用户线路技术4 4“蓝牙蓝牙”（bluetoothbluetooth）技术技术 “蓝牙蓝牙”取自取自1010世纪丹麦国王哈拉尔世纪丹麦国王哈拉尔德的别名。蓝牙技术是一种用于替代便携德的别名。蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。距离无线连接技术。 1998 1998年年5 5月，瑞典爱立信、

20、芬兰诺基亚、日月，瑞典爱立信、芬兰诺基亚、日本东芝、美国本东芝、美国IBMIBM和英特尔公司五家著名厂商，和英特尔公司五家著名厂商，在联合拓展短程无线通信技术的标准化活动时提在联合拓展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术。出了蓝牙技术。 蓝牙耳机蓝牙耳机 5 5语音识别技术语音识别技术 金立金立350350语音王手机语音王手机6 6数字电视技术数字电视技术: :DTVDTV技术技术移动数字电视移动数字电视 7 73 3G G技术技术 3G 3G的全称为的全称为3rd3rd GenerationGeneration，随着随着科技和经济的发展，目前的手机的品种科技和经济的发展，目前的手机的

21、品种和型号也是多的让人目不暇接，从第一和型号也是多的让人目不暇接，从第一代模拟制式手机到第二代的代模拟制式手机到第二代的GSMGSM、TDMATDMA等等数字手机，再到现在的第三代手机，手数字手机，再到现在的第三代手机，手机已经成了集语音通信和多媒体通信相机已经成了集语音通信和多媒体通信相结合，并且包括图像、音乐、网页浏览、结合，并且包括图像、音乐、网页浏览、电话会议以及其它一些电话会议以及其它一些信息服务信息服务等增值等增值服务的新一代服务的新一代移动通信系统移动通信系统。 7 73 3G G技术技术 3G 3G的全称为的全称为3rd3rd GenerationGeneration，中文，中

22、文含义就是指第三代数字通信含义就是指第三代数字通信. . 第三代与第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。信息服务。iPhoneiPhone是结合照相手机、个人是结合照相手机、个人数码助理、媒体播放器以及无线数码助理、媒体播放器以及无线通信设备的掌上设备，由苹果公通信设备的掌上设备，由苹果公司（司（Apple, Inc.Apple, Inc.）首席

23、执行官）首席执行官史蒂夫史蒂夫乔布斯乔布斯。iPhone4iPhone4支持支持802.11n)802.11n)，支持电邮、移动通话、，支持电邮、移动通话、短信、网络浏览以及其他的无线短信、网络浏览以及其他的无线通信服务。通信服务。iPhoneiPhone没有键盘，而没有键盘，而是创新地引入了多点触摸是创新地引入了多点触摸（Multi-touchMulti-touch）触摸屏界面，）触摸屏界面，在操作性上与其他品牌的手机相在操作性上与其他品牌的手机相比占有领先地位。比占有领先地位。 8 81010Gbit/sGbit/s以太网技术以太网技术 一种传输距离在数十公里一种传输距离在数十公里范围内的

24、短距离网络技术范围内的短距离网络技术. 四、信息技术对全球经济的影响（一）促进了经济全球化的发展（一）促进了经济全球化的发展 经济全球化经济全球化是指各国经济的高度开是指各国经济的高度开放和国际市场联结为一个共同市场的进放和国际市场联结为一个共同市场的进程，也可以认为经济全球化是一种新的程，也可以认为经济全球化是一种新的国际经济关系体制。国际经济关系体制。 （二）带动了全球经济结构的调整（二）带动了全球经济结构的调整 兴起于兴起于2020世纪世纪8080年代的信息技术产业，以年代的信息技术产业，以其特有的高度创新性、渗透性、倍增性和带动其特有的高度创新性、渗透性、倍增性和带动性，不仅催生一批新

25、兴产业，促进光学电子、性，不仅催生一批新兴产业，促进光学电子、汽车电子等边缘产业的发展，而且能通过对传汽车电子等边缘产业的发展，而且能通过对传统产业的改造，在提升传统产业过程中拓展自统产业的改造，在提升传统产业过程中拓展自己的发展空间。为此有人把信息产业的发展比己的发展空间。为此有人把信息产业的发展比做是世界经济结构调整的发动机。做是世界经济结构调整的发动机。 1.1.自年以来，美国经济增长中自年以来，美国经济增长中 约约来自信息技术产业的贡献。来自信息技术产业的贡献。2.2.今年信息技术产业将占美国国内生产今年信息技术产业将占美国国内生产 总值总值的的。 信息技术产业已成为信息技术产业已成为

26、美国经济增长的第一大推动力美国经济增长的第一大推动力3.3. 美国信息技术产业就业人员总数达到万，美国信息技术产业就业人员总数达到万， 占美国全部就业人员的占美国全部就业人员的。4.4. 年以来，美国的劳动生产率年增幅平均年以来，美国的劳动生产率年增幅平均 达到达到，比到年间的比到年间的 提高了倍提高了倍5.5.年，美国企业对信息技术设备和软年，美国企业对信息技术设备和软 件的实际投资达到亿美元，比件的实际投资达到亿美元，比 年的亿美元年的亿美元增加了倍多增加了倍多. .6.6. 年信息技术产业的研究与开发投资年信息技术产业的研究与开发投资 达亿美元，占美国公司全部研究与开达亿美元，占美国公司

27、全部研究与开 发投资的发投资的近三分之一近三分之一。（三）促进了跨国公司的发展（三）促进了跨国公司的发展 信息技术飞速发展，特别是互联网信息技术飞速发展，特别是互联网的出现的出现 , ,不仅不仅有利于跨国公司在全球范有利于跨国公司在全球范围内使人才、资金、信息、技术和自然围内使人才、资金、信息、技术和自然资源有效地结合起来，资源有效地结合起来，而且而且将有利于跨将有利于跨国公司结成广泛的国际联盟，实行分工国公司结成广泛的国际联盟，实行分工合作，形成优势互补，使生产经营最优合作，形成优势互补，使生产经营最优化、经济利益最优化。化、经济利益最优化。 （四）带动了劳动生产率的提高（四）带动了劳动生产

28、率的提高 据美国商务部的报告，凡积据美国商务部的报告，凡积极利用极利用ITIT的产业领域的劳动生的产业领域的劳动生产率年均增长产率年均增长2.4%2.4%，而对，而对ITIT利利用不够积极的领域劳动生产率用不够积极的领域劳动生产率年均仅增长年均仅增长1.1%1.1%。 （五）强力拉动各国经济的增长（五）强力拉动各国经济的增长1.1.美国连续美国连续1010年经济持续高速增长，主要得益于年经济持续高速增长，主要得益于 信息产业的高速发展。信息产业的高速发展。 2. 19992. 1999年美国信息产业创造了年美国信息产业创造了52405240亿美元的收亿美元的收 益和新增益和新增230230万个

29、就业机会，占美国内生产总万个就业机会，占美国内生产总 值的值的8.3%8.3%，就业人数超过，就业人数超过970970万。万。3.3.在过去在过去1010年中，世界各国信息设备制造业和服年中，世界各国信息设备制造业和服 务业的增长率，是相应的国民生产总值增长率务业的增长率，是相应的国民生产总值增长率 的两倍，从而有力地拉动了各国经济的增长的两倍，从而有力地拉动了各国经济的增长。 五、五、当前世界信息产业当前世界信息产业 发展的主要特点发展的主要特点（一）（一）产业规模大，增长速度快产业规模大，增长速度快（二）（二）国际化与多极化国际化与多极化（三）数字化与网络化（三）数字化与网络化（四）关联性

30、与带动性（四）关联性与带动性（五）政府主导性（五）政府主导性六、信息技术在六、信息技术在 社会进步中的作用社会进步中的作用（一）信息技术加速了社会的现代化（一）信息技术加速了社会的现代化1.1.加速社会信息化加速社会信息化2.2.加速社会经济的发展加速社会经济的发展（二）信息技术推进军事的发展二）信息技术推进军事的发展 自自2020世纪世纪9090年代以来，美军在四年代以来，美军在四次战争中美军使用的精确制导武器数量次战争中美军使用的精确制导武器数量所占比例分别为：所占比例分别为： 19911991年海湾战争占年海湾战争占7 76 6； 1999 1999年科索沃战争占年科索沃战争占3535；

31、 2001 2001年阿富汗战争占年阿富汗战争占6060； 2003 2003年伊拉克战争占年伊拉克战争占68683 3。 1.武器装备智能化2.作战指挥自动化 3.作战方式的多维化 美军美军“杰达姆杰达姆”(JDAM) (JDAM) 制导炸弹制导炸弹 （三）信息技术改变生活方式（三）信息技术改变生活方式1.1.信息家庭的出现信息家庭的出现 家用电器通过电话线与因特家用电器通过电话线与因特网相连，并能彼此网相连，并能彼此配合工作配合工作。某些家电发生故障时，可以自某些家电发生故障时，可以自动通过因特网向主人告警或直动通过因特网向主人告警或直接通适维修部门，而维修部门接通适维修部门，而维修部门则可以进行