《大学信息技术导论》之数字化生存

《大学信息技术导论》

第7章2004年8月

半个世纪以来，计算机像一个神奇的精灵，以人类历史上其它任何一种学科都无法与之比拟的发展速度改变着我们的生活方式和思维方式。计算机作为一种工具、一种手段正无孔不入地进入人们生产和生活的各个方面，并将成为一种知识、一种技能进入人们的智力结构，像读书、写字一样成为现代文明社会不可缺少的组成部分。同自然界一样，适者生存依然是信息社会必须遵循的法则。但古人云：“人之生也，与忧患俱来”。所以说，惟有惶者才能生存！天道酬勤，惟有强者才能生存！我们正进行着一项“顶天立地”的伟业，这个“天”，是计算学科的理论；而“地”，就是信息技术的应用。计算机的生命在于应用！“天书”一样的计算机科学理论，让它脚踏实地落在“应用”这块广阔土地上，是我们教育工作者神圣的职责。

第三部分应用篇第7章数字化生存

本章标题来自1995年尼葛洛庞帝（美）所写的《数字化生存》一书的书名，借以强调“计算不再只和计算机有关，它决定我们的生存”。信息已是现代文明的血液，而计算机，为了生存我们已离不开它了。第7章数字化生存

7.1信息环境与信息社会因特网的发展与信息社会的形成

1.NII与NGI

2.因特网的用途

3.e时代的高速路信息产业及信息技术的发展趋势

1．信息产业及其发展特点

2．信息技术的发展趋势

7.1.3中国“金”系列工程第7章数字化生存7.2信息技术与现代军事科学技术是军事的第一战斗力

1．信息技术是军队的第一战斗力

2．精确制导和信息化武器的空前发展

3.现代军事应确立的信息观数字化部队与数字化装备

1．数字化部队

2．数字化部队的基本装备构成信息技术在军事上的主要功能

1．一体化的信息作战和非程序化指挥

2．集中与分散指挥紧密互动

3．获取战场上的制信息权

4．数字化模拟战术演习和常规训练

5．“嵌入式”改造激活主战武器第7章数字化生存7.3计算机美术与计算机音乐计算机美术

7.3.2计算机音乐

1.计算机音乐的研究内容

2.计算机音乐与MIDI音乐的区别

3.使计算机音乐人性化的七点提示计算机色音转换

1.计算机色音转换研究的意义

2.色音类比转换的实现7.4机读身份证——中国信息化之契机7.4.1.机读身份证概况7.1信息环境与信息社会

7.1.1因特网的发展与信息社会的形成

英特尔公司奠基人之一戈登·摩尔在20世纪70年代发现，集成电路每十八个月集成度提高一倍，性能提高一倍，价格下降一倍。这个经验定律被其后数十年芯片发展的实际情况所验证，并被人们称为信息产业中的“摩尔定律”。按摩尔定律计算，到2010年，一个芯片上晶体管的数量将超过100亿。

摩尔定律让我们可以预料到未来CPU发展的大致情况。毫无疑问，高性能、低能耗、高速度和低成本是未来的发展方向。

7.1.1因特网的发展与信息社会的形成1.NII与NGINII(NationalInformationInfrastructure):国家信息基础设施”计划。它包括三个要点：

1.敷设覆盖特定地域的光纤网络。2.用光纤网络连接所有通信系统、数据库、电信消费设施。3.让光纤网络能传输视频、声频、数字、图像等多媒体。

1.NII与NGINGI(NextGenerationInternet):下一代Internet初期行动计划

针对第一代Internet现存的问题，NGI的主要任务之一是开发、试验先进的组网技术、研究网络的可靠性、多样性、安全性、业务实时能力（如广域分布式计算）、远程操作及远程控制等问题。

研究的重点是网络扩展设计、端到端服务质量（QOS）和安全性三个方面。1.NII与NGI数字地球的核心内容是全球信息数字化。数字地球主要是指应用地理信息系统、遥感、全球定位系统等技术，以数字的方式获取、处理和应用关于地球自然和人文因素的空间数据，并在此基础上解决全球各种问题。与地球有关的大量多分辨、三维动态数据将按地理坐标集成起来，形成一个数字地球。图片来自:NASA2．因特特网的用用途检索(查查找信息息)交流(包包括E-MAIL)主页3．E时代代的高速速路信息高速速路即信息高高速公路路计划，，美国副副总统戈戈尔和商商务部长长布朗于于1993年提提出的新新思路，，指出美美国将实实施一项项“永久久改变美美国人生生活、工工作和互互相沟通通方式””的全国国资讯基基本建设设计划。。现有的宽宽带接入入网概括括起来可可以分为为5类：1)地面面固定，，即有线电电信接入入网2)地面面移动，，即无线电电信接入入网3)近地地轨道，，即静止同同步卫星星通信网网4)有线线电视广广播网，，包括MMDS（（微波多多路电视视传输系系统）、、LMDS（本本地多点点分布系系统）、、DTH（卫星星直播电电视）5)地面面电视广广播网信信息产产业及信信息技术术的发展展趋势1.信息息产业及及其发展展特点信息产业是建立在信信息科学和和高、精、、尖技术基基础之上的的产业，信信息技术的的发展不仅仅为信息产产业部门开开发高附加加值的信息息和开展经经济、可靠靠、快捷、、方便的信信息服务提提供了技术术保障，而而且其本身身也是信息息市场的交交易对象，，包括微电电子、计算算机、网络络通信、多多媒体技术术的产业化化。1．信息产产业及其发发展特点从我国的信信息业发展现状出发，有学学者把信息息产业分为为信息工业业、信息技技术业、信信息服务业业和非信息息产业内部部信息业，，其中信息息技术业是是信息工业业的重要基基础，是信信息服务业业开展的前前提条件，，即信息技技术业是整整体信息产产业的先导导。广义的信息产业业包括信息息技术业（（或称信息息产品与设设备制造业业）、信息息传输流通通业和信息息服务业。。从专业角度看，分分为通信业业、计算机机业和声像像业。1．信息产产业及其发发展特点信息产业发发展特点1)合并与与分离并存存，既有大大量的合并并，又有不不少的分离离。2)竞争与与垄断并存存。2．信息技技术的发展展趋势高速、大容容量综合化,包包括业务综综合以及网网络综合数字化个性化中中国“金金”系列工工程“三金”工程1)金桥2)金关3)金卡金税、金财财、金审、、金农、金金水、金质质、金盾、、金保、金金智、金宏宏、金旅、、金贸、金金卫、金版版、金叶7.2信信息息技术与现现代军事信息技术不仅在民事事部门而且且在军事领域也得到广泛泛应用。在在1991年的海湾湾战争中，，以美国为为首的多国国部队以情情报信息优优势为基础础，以指挥挥自动化系系统为核心心，采取陆陆海空一体体化的电子子战和精确确打击，仅仅以6周的的时间和极极小的代价价，打败了了拥有120万兵力力、5800辆坦克克、770余架飞机机的伊拉克克军队。人人们形容这这场战争是是用“芯片片打败了钢钢铁”。信信息技术不不仅成为提提高军队作作战效能的的“倍增器器”，而且且在改变现现代战争形形态，对现现代军事的的发展起到到巨大的推推动作用。。7.2.1科学学技术是军军事的第一一战斗力1．信息技技术是军队队的第一战战斗力（1）信息息已成为影影响战争全全局的极其其重要的战战略资源（2）信息息技术是武武器作战效效能及部队队战斗力的的倍增器（3）军队队信息人才才的数量和和素质的高高低决定着着部队战斗斗力的强弱弱（4）信息息保障是夺夺取现代战战争胜利的的关键（5）信息息技术导致致战场日益益透明2．精确制制导和信息息化武器的的空前发展（1）信息息化弹药花花样翻新（2）电磁磁脉冲武器器能力不凡凡（3）新机机理信息作作战武器跃跃跃欲试（4）反卫卫星作战武武器将登上上舞台（5）太空空攻击武器器咄咄逼人人（6）隐形形武器装备备性能更强强（7）智能能化制导武武器异军突突起（8）无人人作战系统统的智能化化炸弹之母F-117A2．精确制制导和信息息化武器的的空前发展3.现代军事应应确立的信信息观人仍然是未未来信息战战中的主体体，是战争争胜负的决决定因素，是战战争信息化化的根本动动力。(2)信信息将是未未来战争中中支配物资资和能量的的关键要素素。(3)完完全“拼钢钢铁”的时时代已经过过去——““拼硅片””。(4)信信息保障以以及信息质质量将是夺夺取信息战战胜利的关关键。(5)信信息安全是是军事部门门目前的重重点也是难难点，应当当确立信息攻防防手段均衡衡发展的观观念。(6)确确立“信息息＋火力””战威并重重的观念。。(7)信信息战的准准备要有开开放意识，，树立全方方位准备观观念。(8)发发展基于信信息技术的的作战理论论。7.2.2数字字化部队与与数字化装装备数字化部队队(ＤＩＧＩＩＴＡＬＡＡＲＭＭＹ)1．数字化化部队所谓数字化部队队，即以数字字化技术、、电子信息息装备和作作战指挥系系统以及智智能化武器器装备为基基础，具有有通讯、定定位、情报报获取和处处理、数据据存储与管管理、战场场态势评估估、作战评评估与优化化、指挥控控制、图形形分析等能能力，实现现指挥控制制、情报侦侦察、预警警探测、通通讯和电子子对抗一体体化，适应应未来信息息作战要求求的新一代代作战部队队。２００１年年美国成立立了世界第第一支数字字化部队。。目前我军正正按照中央央的要求，，努力完成成机械化、、信息化建建设的双重重历史任务务，力争实实现跨越式式发展，强强军固防，，不辱使命命。2．数字化部部队的基本装装备构成基本装备构成成（1）数字化化作战指挥系系统（2）数字化化作战平台系系统（3）单兵数数字化系统数字化部队在在数字化战场场进行的信息息战称为数字化战争。信信息技术术在军事上的的主要功能1．一体化的的信息作战和和非程序化指指挥信息系统和武武器装备系统统是部队战斗斗力的两大重重要组成部分分，现代信息息技术本身所所具有的“联联通”和“聚聚合”功能，，为实现信息息系统和武器器装备系统的的互联、互通通、互操作提提供了技术支支撑，从而奠奠定了一体化作战的物质基础。。指挥自动化系系统的发展，，为指挥员进进行非程序化指挥挥创造了条件。。2．集中与分分散指挥紧密密互动在未来信息化化战争中，由由于每个作战战单元对战场场形势都有着着较为详尽的的了解，因此此他们可以参参与到本来由由指挥机关进进行的指挥活活动中去。随随着越来越多多的信息设备备、新型后勤勤装备及后勤勤保障（包括括信息化物资资补给系统、、远程医疗系系统和远程维维修系统）装装备到低级别别的作战单元元中，分散指指挥的现象将将加剧，从而而使得集中指指挥与分散指指挥的紧密互互动达到一个个更高水平.数字化部队能能够以前所未未有的速度、、准确度和精精确度，对计计划进行预测测、修改、调调整和大幅度度变更3．获取战场场上的制信息息权干扰敌方的信信息设施以及及切断敌方信信息网络内的的信息系统，，制信息权将将是信息化战战场上的第一一“制高点”。制信息权将是是夺取制空权权、制海权、、制陆权即整整个战场主动动权的先决条条件。因此，，如何及时地地获取信息和和有效地利用用信息即掌握握制信息权是是信息化战场场的关键所在在，掌握了这这一点也就掌掌握了信息化化战场之“魂”。战斗力＝（人人员＋物质＋＋能量）×信息4．数字化模模拟战术演习习和常规训练练模拟系统利用用电子计算机机模拟人类的的学习与推理理、问题求解解、环境适应应等，可用来来对已战场自自动进行态势势评估、武器器分配和辅助助决策。解决了传统战战术演习不能能解决或难以以解决的问题题更接近实战，，实现真正的的对抗实现连续性和和可重复性更照顾全面，，更突出重点点开创了“勤俭俭练兵”的的新路子有较强的通用用性5．“嵌入式”改改造激活主战战武器信息技术的发发展及其在武武器装备制造造和改进中的的应用，使得得传统主战武武器的作战性性能产生了质质的飞跃，其其作战能力的的提高已不仅仅仅依赖于机机械性能的提提高，而是转转为目标搜索索与识别、反反应速度、对对目标精确定定位和打击等等方面能力的的全面提高7.3计计算机美美术与计算机机音乐计算机美术是科学与艺术术相结合的一一门新兴的交交叉学科，对对改变、更新新传统的设计计思想和方法法，提高产品品设计质量，，缩短设计周周期，提高设设计的艺术性性和科学性，，加速产品更更新换代都有有重要意义。。计算机音乐是利用计算机进进行音乐信息息处理的技术术。计计算机美美术计算机美术（（ComputerArt）是利利用计算机辅辅助创作美术术作品的方法法和技术从技术角度看看，目前计算算机美术研究究的主要内容容可以包括以以下三部分：：（1）绘画形形式模拟（2）图的艺艺术处理与图图像编辑技术术（3））图画画综合合专家家系统统计计算算机音音乐音乐信信息具具有不不同的的层次次，粗粗略地地可分分为1)信号层层上的的音乐乐信息息是符符合一一定标标准的的数字字指令令，可可以被被配有有MIDI接口口的任任何电电子乐乐器接接受并并实时时转换换成具具有听听觉效效果的的声音音；2)内内部部表表示示层层上上的的音音乐乐信信息息按按某某种种计计算算机机可可读读的的格格式式储储存存并并接接受受处处理理；；3)人人机机界界面面层层上上的的音音乐乐信信息息则则表表现现为为人人类类可可读读的的乐乐谱谱。。1.计算算机机音音乐乐的的研研究究内内容容（1））乐谱谱识识别别（2））乐乐谱谱生生成成（（显显示示或或打打印印））（3））计计算算机机记记谱谱（4））计计算算机机作作曲曲（5））计计算算机机音音乐乐合合成成（6））计计算算机机音音乐乐作作品品分分析析（7））计计算算机机音音乐乐文文档档管管理理2．．计计算算机机音音乐乐与与MIDI音音乐乐的的区区别别项目

MIDI

计算机

使用电脑可以不使用必须发声方式硬件软件声音制作能力弱极强方便度简便、快捷繁复、缓慢实时能力强较弱系统构成复杂简单运行成本较高较低3．．使计计算算机机音音乐乐人人性性化化的的七七点点提提示示（1））不不要要上上来来就就对对乐乐曲曲进进行行完完全全量量化化（（除除非非特特殊殊需需要要））。。（2））特特别别注注意意不不要要对对悬悬钹钹、、钹钹、、开开-闭闭镲镲及及音音尾尾较较长长的的打打击击乐乐声声部进进行行量量化化（3））对对时时间间点点进进行行随随机机量量化化并并不不能能使使音音乐乐听听起起来来更更像像真真人人在在演演奏奏。。（4））尽尽量量避避免免将将所所有有打打击击乐乐都都放放在在一一个个轨轨上上。。（5））速速度度的的改改变变就就如如在在文文章章中中加加标标点点符符号号，，可可使使音音乐乐听听起起来来张张弛弛有度度。。（6））如如果果条条件件许许可可，，一一定定要要让让真真正正的的乐乐手手，，利利用用有有关关的的MIDI控控制制器来来输输入入相相应应的的声声部部。。（7））当当编编制制打打击击乐乐声声部部时时，，如如果果可可能能，，考考虑虑使使用用真真钹钹。。计计算机机色音转转换计算机色色音转换换（或称称色音构构成）可可形成音音色合一一的视听听综合艺艺术，即即现代派派画家们们所说的的“色彩彩的音响响”。1979年，美美国人道道•霍夫夫斯塔特特出版了了获普利利策大奖奖的名作作《GEB───一一条永恒恒的金带带》。书书中曾描描述了音音乐和绘绘画中的的同构，，并称““图形的的平移是是有音称称差的'卡农'，图形形的镜象象变换则则是倒影影'卡农农'”。。如果说说，这种种同构思思想仅仅仅是当年年一个数数学家奇奇妙的想想象而已已，那么么，今天天的计算算机多媒媒体技术术将使绘绘画与音音乐实现现美术意意义上真真正的同同构并相相互构成成成为现现实。1.计算算机色音音转换研研究的意意义计算机色色音转换换为我国国近年美美术教学学引进了了新课题题，为美美术基础础教学中中三大构构成之一一的“色色彩构成成”的教教学与研研究开辟辟了新途途径，引引入了极极为有利利的工具具──计计算机，，填补了了计算机机色音构构成研究究的空白白。计算机色色音转换换可以成成为一种种视听合合一的独独立艺术术。计算机色色音转换换开辟了了计算机机图像处处理的又又一应用用领域。。2．色音音类比转转换的实实现色音类比比转换的的实现，，除用计计算机为为核心将将图像处处理和音音乐录放放设备连连接起来来之外，，最主要要的是应应用专家家系统理理论，建建立色音音类比转转换知识识库，进进行色彩彩、调式式、纯度度等转换换处理。。而在初期期，可以以从色彩彩音响图图谱入手手，应用用计算机机图像与与图形处处理的基基本理论论，深入入挖掘色色音类比比关系，，找出具具有规律律性的类类比规则则，为建建立知识识库打下下良好的的基础。。（1）色色音类比比转换专专家系统统通常用于于艺术的的专家系系统主要要的研究究内容是是：艺术创作作专家系系统的结结构美术知识识的表达达和知识识库的构构成图画的综综合方法法协调色彩彩的规划划方法艺术创新新的模拟拟形象思维维的推理理及其计计算机模模拟乐谱识别别计算机记记谱和作作曲音乐合成成音乐作品品分析（1）色色音类比比转换专专家系统统用于色音类比比转换的专家家系统的规则则构成可如下下定义:①色音属性性的类比转换换规则②调式与色色调的类比转转换规则③节律的类类比转换规则则④历代艺术术思潮和派生生与音乐绘画画风格的类比比转换规则（2）色音类类比转换处理理子程序库的的功能模块色音类比转换换处理子程序序库的功能主主要涉及绘画画图像的处理理。其中包括括绘画形式模模拟和绘画的的艺术处理与与图像编辑技技术。如：各种画笔（毛毛笔、刷子、、铅笔、钢笔笔、喷枪等））各种线条（