信息通信技术辉煌依旧课件

1、信息科学与技术概述杨虎1The Importance of Communications是现代生活中的主要通信方式邮政：正在萎缩电话：很大发展，形形色色的电话及通信方式网络技术：正在兴起现代社会是信息社会每时每刻有海量的信息需要传递信息具有价值信息学科是现代科学技术的前沿学科信息技术是当今科学技术的先导技术信息产业是优先发展的支柱产业信息行业是就业形势良好，收入较高的行业2从信息技术获益大众传媒广播、电视、报纸、新闻文化娱乐网吧、电视科学技术离不开电子信息技术（含通信技术）工农业生产改造传统产业，建立新型工农业生产体系战争军事空军、海军、导弹、坦克3从我们的身边看电话的普及程度网络的普及程度电

2、子邮件和手机短信的使用电子商务，需要解决：网络通信技术物流传递技术社会信用保障体系4The Development of NetworksNetworksTelecommunication networks早期以语音通信为主，模拟信号，网络和交换比较简单目前可以多媒体通信，模拟数字，与计算机密切结合Computer networks早期，计算机互连，局域网现代计算机网络主要特点规模大（遍布全球，跨越大洋）信息资源丰富速度高，几乎可以达到实时可靠性高5通信网与计算机网的互相渗透通信计算机计算机通信6现代科学技术的最新进展信息通信技术 辉煌依旧现代生物技术 风光无限能源技术 推陈出新新材料技术 日

3、新月异空间技术 更上一层楼7信息通信技术 辉煌依旧（1）Network and Optical Fiber Communications (网络与光纤通信技术)无线通信的历史：1901年12月12日，意大利工程师马可尼首次实现跨越大西洋的无线电通信。容量：几bit/s（bps）。100年后的今天，骨干光纤传输的容量：10Gbps。网络通信的广泛应用：电子商务，电子政务，网上医疗，网上教学，。网络成为现代生活的重要媒体。全世界有4.14亿人经常上网。技术发展：窄带宽带；有线无线；固定移动最后1km和接入问题：ISDN，ADSL，Cable Modem，光纤瓶颈：光电转换。最终有可能导致光学信息处

4、理技术代替电子信息处理技术8Mobile Communications第一代模拟的第二代数字的第三代无线与互联网等多媒体通信相结合第四代100MB，动画、音乐等第五代多媒体，3D会议，3D游戏910 problems faced by the internet身份识别保护知识产权;保护个人隐私;新一代网络通信协议;新一代互联网技术;无线上网技术;传统电话线路与网络融合技术;更有效的网络视频传输技术;垃圾邮件的过滤技术;网络安全技术10网络交换系统和CDMA系统示意图 11信息通信技术 辉煌依旧（2）计算机技术2001年出现了分子电路由晶体管、开关、导线等构成分子电路，可以进行计算；科学杂志将其

5、列为年度十大科技进展的榜首；意义：最终将导致运算速度最快的计算机的诞生（目前的运算速度：12万亿次/秒，国产的4千亿次/秒）。2001年出现了生物计算机由DNA分子（软件）和酶分子（硬件）构成尺寸：1万亿个这样的生物计算机只有一滴水那么大运算能力惊人12计算机芯片2002年计算机芯片的最新进展2002年1月，P4，f=4GHz；2002年4月，Motorola, Philips, ST Micro-electronics组建战略联盟；2002年8月，IBM， SONY， TOSHIBA联合研制新型计算机芯片；2002年9月，SAMSUN 推出512M，1G动态RAM，突破纳米级（100nm）；

6、2002年6月，贝尔推出1-2nm的晶体管13超级计算机2002年超级计算机最新进展2002年4月，NEC采用5120个处理器，峰值计算能力40万亿次浮点运算；2002年8月，PRIMPOWER16384个处理器，85.1万亿次浮点运算；2002年8月，加拿大阿尔伯特大学，1200台计算机连接，超级虚拟计算机；2002年11月，IBM公司投资2.9亿美元运算速度100万亿次（用于大规模核试验）；运算速度367万亿次（研究全球气候变化和环境污染）14生物计算机图示15银河计算机图示16信息通信技术 辉煌依旧（3）集成电路技术第一片IC芯片诞生于1958年40多年来经历了几个阶段：小规模、中规模：

7、对应于老式的大型计算机；大规模：对应于PC机；超大规模：对应于超级计算机、网络计算机；特大规模：每个芯片上刻1亿个逻辑单元高智能机器人美国加州大学发明机器苍蝇，与苍蝇尺寸相似，重100mg，长3cm,可用于战场侦察、大气测量等17机器苍蝇图示18机器人举例19信息技术的明天计算机大众化出现电视计算机，电话计算机，计算机更易使用。包括可以用自然语言对话、手写输入、傻瓜化，而且更符合人的习惯。计算机与无线通信广泛结合笔记本计算机可以随时随地与办公室或数据库相联系，计算机可与各种家电互联，计算机成为家庭信息中心和控制中心。计算机作为个人助理计算机作为个人秘书与助手，管理个人帐目、安排日程等，把个人从

8、各种事务中解放出来20现代生物技术 风光无限（1）基因（Gene）工程基因是反映、表征、决定物种本质特征的东西。内容：在基因水平上采用与工程设计类似的方法，按照人类的需要进行设计和创建具有新的性状的生物新品种，并使之稳定地遗传给后代。基因工程是现代生物技术大核心。意义：突破物种间的遗传障碍，大跨度地超越物种间的不亲和性。转基因（Mutation）已经有许多品种：大豆、玉米等；褒贬不一21转基因试管牛22现代生物技术 风光无限（2）基因组研究Human genome project 得到人类基因的完整的谱图（2003年）；对于破解人类遗传密码，基因诊断治疗有重要意义复旦大学的进化遗传学研究揭示了

9、“东亚现代人的非洲起源”生物芯片（Bio-Chips）已经出现各种芯片，包括基因芯片，蛋白质芯片，药物芯片，生物传感器芯片等；广泛用于疾病诊断，例如遗传病，高血压等；用于新药筛选和司法鉴定等；克隆（Clone）即无性繁殖，已克隆出牛、猴、鼠、猪等多种动物；已经克隆出人类胚胎，超越了人类禁区23克隆技术的最新进展2002年是克隆年；2002年，美国得克萨斯大学，第一只克隆猫；2002年，美国开发出大量克隆动物胚胎的芯片，可以大批量克隆出优质奶牛和肉用牲畜；2002年，美国国家科学院宣布，克隆动物食品不影响安全性；2002年，美国佐治亚大学，克隆鸡，其鸡蛋含有人体所需的蛋白质；2002年，美国克隆

10、猪，为人类移植用器官带来了希望2002年末，法国克隆女婴诞生；24克隆山羊和克隆兔25生物芯片（基因芯片，加工，CCD荧光扫描）基因芯片是指将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过杂交信号的强弱判断靶分子的数量。用该技术可将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可对大量核酸分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、效率低等不足。它能在同一时间内分析大量的基因，使人们准确高效地破译遗传密码。这将是继大规模集成电路后又一次意义深远的科技革命。 26生物制药和医疗的最新进展2002年6月，美国识别了6个与乳腺癌有关部门的基因，有助

11、于生物制药的研究；2002年7月，发现智力迟钝的基因，A GTR2；并发现与哮喘有关的基因，A DAM33；2002年，美国食品医药管理局（FDA）受到了370个生物技术药物的申请；2002年，发现了与记忆有关的基因，研制治疗记忆力减退的药物、治疗艾滋病和癌症的药物；2002年，研制出可穿带式电击复苏器，生物心脏起搏器等27癫痫与伽玛刀（Gammaknife）28伽玛刀简介癫痫刀（伽玛刀）是脑电图机配了一个软件，学术名称为：全数字化偶极子定位、三维图像融合长程视频脑电监测系统。是一套由普通脑电图、24小时脑电Holter、128导全数字化视频脑图、术中全数字化脑电系统及偶极子定位系统、三维图像

12、融合系统等组成的一套完整的癫痫术前、术中定位和术后评估系统，是癫痫的外科治疗的有刀设备，所以俗称癫痫刀。癫痫刀的适应症颅内有占位性病变、脑血管畸形等器质性疾病；经充分而合理的抗癫痫药物治疗达2年以上，仍然频繁发作，明显影响患者生活质量者；对只有单个局限的小癫痫灶又不累及重要生理功能的病例效果最好。29脑信息检测的结果图示30生物磁场计31能源技术 推陈出新（1）太阳能是未来社会能源的希望所在；太阳每年到达地球的能量是目前主要能源探明储量的1万倍；太阳能清洁、经济、可再生，可以用于发电风能可再生、无污染，属于绿色能源；成本较高32太阳能灯图示33能源技术 推陈出新（2）核电安全、经济，目前已经占

13、全球供电量的16%；据美国统计：核电成本：1.83美分/千瓦时；其它：46美分/千瓦时燃料电池原理：氢气和氧气反应产生电能和少量的水；效率：高达50%；应用：航天、汽车，许多公司已经研制出燃料电池的汽车，预计2004年投放市场，2050年全部更新换代。问题：成本高，汽车用燃料电池发动机为3万美元。（Hodda Accord Accord, TOYOTA Camery）预期：2004年投放市场（2002年的预计），2050年取代目前的燃油汽车34燃料电池的工作原理燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等是类

14、似的。但是，它工作时需要连续地向其供给活物质（起反应的物质）-燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种发电机。35燃料电池及燃料电池汽车和摄像机36新材料技术 日新月异纳米技术（Nanometer）纳米材料的研究引起一次技术革命，使仪器、设备的微型化成为可能纳米晶体管，只

15、有针尖的1000万分之一超导技术（Superconductor）若用超导材料制造电机，其输出量可增大一倍，重量减轻90%；研究的关键：是高温超导问题目前已经研究出-221C和-156C的高温超导材料最新报道（2003.9.13.）：美国MIT创造接近绝对零度的新记录：高于绝对零度20亿分之一度37显微镜下的纳米材料38纳米国旗和纳米抗菌陶瓷39空间技术 更上一层楼（1）1957年，第一颗人造卫星空间站和平号轨道空间站：1986年2月20日升空进入轨道，原计划5年寿命；2001年3月23日在控制下成功坠入南太平洋；实际运行15年，绕地球8万多圈，行程35亿km，104名宇航员做了31200次科学

16、实验。人造卫星广泛应用于通信领域（80%的洲际通信，100%的洲际电视转播）；小卫星：美国2002年发射首颗“皮型”卫星，仅重245克；小卫星星座，达到5个W：whoever, wherever, whenever, whomever, whatever40和平号轨道空间站及其坠落41空间技术 更上一层楼（2）深空探测美国“奥德赛”火星探测器：2001年4月7日，升空；2001年10月23日，进入火星轨道；带有一个热成像系统和一个Gamma射线光谱仪美国“起源”号航天器2001年8月升空；计划历时3年，行程3200万km，到达距地球160km的地方；运行2.5年，2004年9月返回地球；捕捉太风中时速高达160km的太阳粒子42航天飞机组图1（待发射，发射，施放卫星)43航天飞机组图2（飞行，施放卫星，施放天空望远镜）44宇航员在工作45星际公路图示46火星探测47新型飞机