现代自然科学综述

现代自然科学综述现代自然科学综述：指近一个世纪以来人类创建并迅速发展起来的众多科学技术，从无限小的基本粒子（点粒子）到无限大的宇宙，从宏观到微观，从简单的机械运动到复杂的系统演变，到处都是现代自然科学技术的萌生之地。现代自然科学思想自然科学在现代科学发展中，表现出的一些新特征：一直作为精密科学典范的物理学对整个自然科学产生了深刻影响；定量化、数字化研究方法在自然科学中得到普遍应用，甚至波及社会科学领域；熵变理论、统计思想方法的应用更为广泛；交叉与边缘学科中到处显现着移植思想的身影；复杂系统的研究使整体和综合思想得到充分发挥；基本粒子研究把人类对物质结构的认识从给一个层面不断引向更深的新层次。整体和综合思想概述化整为零：把一个复杂的系统分解成许多小的系统或单元，从而把问题大大的简化。隔离法：把系统收到的外界干扰置之不理（忽略），从而使问题可以在遐想的理想情况下得到近似处理。整体和综合思想：在分析的基础上，通过学科的系统总括，把研究对象的各个组成部分或各种要素再组合成一个有机的整体，并从整体的教读，去把握和揭示事物本质特性和发展变化的根本规律的一种科学思维方法。整体和综合思想方法的应用科学综合比科学思维更高深、更高级；综合就是创造；综合方法的运用必须和分析方法相结合；分析法和综合法是对立统一，相辅相成的，不可分割和偏废。层次结构思想层次结构概说自然界的物质系统结构具有一定的层次；自然现象和自然规律的探索，同样需要分清层次；层次结构思想实际上是要求在研究问题时按照层次进行分析，不能把不同层次的问题混为一谈。层次结构思想的应用从物质结构的层次而言，可以从大到小区划分，也可以从小到大去划分。然而人们利用层次结构思想方法认识物质世界的过程却是从中间层次开始的。人类对生物世界的认识同样是从中间层次开始的。综上所述，层次结构思想在人类的认知过程中起着重要作用，在研究物质世界的特性和变化规律时，必须首先分清层次，对不同层次的问题只能在它所属的层次中去寻找答案。移植思想（一）移植思想的内涵移植思想的应用：是指将某一学科领域的科学概念、科学原理、研究方法或技术应用于解决同一学科内其他分支学科或相近学科和技术领域中去，并发展成为其它分支或学科的理论和方法。因此，移植思想方法又称为“转域创造思维法”和“渗透法”。从思维方式而言，移植思想属于侧向思维方法，因此它通过横向、纵向联想和类比等，力求从表面上看来似乎是毫不相关的两类事物、现象或领域之间发现它们之间的联系。移植带有显著的创造性。移植需要对两个或多个学科的研究成果有较深刻的领悟，并对其进行综合研究，使认识达到一定的深度，才能移植，否则是难以移植成功的。移植思想的应用移植思想应用于技术领域，可以把某一领域的技术转移到其他领域，用以研究和解决新领域中的新问题。将移植思想应用于科学领域，可以导致新科学中新领域的诞生。不仅有技术移植、理论的移植，研究方法也同样可以移植。当今，科学技术的发展中，学科的交叉日见增多，学科间的渗透也越来越强，只有对多个学科的知识及研究动态有较多的了解和较深刻的领悟，才能真正运用移植思想，把其他学科的先进技术、先进理论成果移植到本学科中来，为本学科所用，从而取得更多的研究成果。他山之石可以攻玉，正体现了移植思想的真谛。现代自然科学研究方法科学实验法人类的三大实践活动：科学实验、生产实践和社会实践科学实验就是自然科学的源泉和检测标准。科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。科学实验的种类科学实验有两种含义；一是指探索性实验，即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验，这类实验往往是围绕前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验。二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验，如学校中安排的实验课中的实验等。从另一个角度，科学实验可分为：定性试验定量试验验证性试验结构及成分分析实验对照比较试验相对比较试验析因实验判决性试验科学实验的意义和作用科学实验在自然科学中的一般性作用科学实验在自然科学中的特殊作用数学方法数学方法：它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开研究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的变化及各种量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言（即数学工具）对符号进行逻辑推导、运算、验算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从而从量的方面解释研究对象的规律性。运用数学方法的基本过程先将研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是转化为科学概念；在此基础上，对理想化的的物理模型进行数学科学抽象，使研究对象的有关科学概念采用符号形式的量化，达到初步建立起数学模型，即形成理想化了的数学方程式或具体的计算公式；对数学模型进行验证，及将其略加修正后运用到原型中去，对其进行数学解释，看其近似的程度如何：近似程度高，说明这是一个较好的数学模型；反之，则是一个较差的的数学模型，需要重新提炼数学模型。数学方法的特点高度的抽象性高度的清晰性严密的逻辑性充满辩证特征具有广泛的应用性随机性（三）数学方法的种类1、自然事物和现象的分类第一类：必然性的自然事物和自然现象第二类：随机的自然失误和自然现象第三类：模糊的自然失误和自然现象第四类：突变的自然失误和自然现象数学方法的分类常量数学方法变量数学方法必然性数学方法随机性数学方法突变的数学方法模糊性数学方法公式化方法（四）提炼数学模型的一般步骤第一步：根据研究对象的特点，确定研究对象属于哪类自然事物或自然现象；第二步：确定几个基本量和基本的科学概念，用以反映研究对象的状态；第三步：抓住主要矛盾进行科学抽象；第四步：对简化后的基本量进行标定，给出它们的科学内涵；第五步：按数学模型求出结果；第六步：验证数学模型。数学方法在科学中的作用数学方法是现代可严重的主要研究方法之一数学方法为多门科研提供了简明精确的定量分析和理论计算方法数学方法是为了多门科学研究提供逻辑推理、辩证思维和抽象思维的方法系统科学方法系统科学是关于系统及其演化规律的科学。它包括：一般系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、一般生命系统论、社会系统论、泛系分析、灰色系统理论等分支。系统科学有两个基本特点：其一是它与工程技术、经济建设、企业管理、环境科学等联系密切，具有很强的应用性；其二是它的理论基础不仅是系统论，而且还依赖于各有关的专门学科，与现代一些数学分支学科有密切的关系。系统科学方法的特点和原则系统科学方法的特点和原则整体化特点和原则综合性特点和原则动态性特点和原则模型化特点和原则最优化原则常用的几种系统科学方法简介功能分析法功能分析法是通过分析系统与要素、结构、环境的关系来研究系统功能的系统科学方法，分为要素—功能分析和环境—功能分析等方法。黑箱方法所谓“黑箱”，亦成为黑盒子，它是指一个系统的内部结构因某些条件的限制还不大清楚们只能通过外部观测和试验去认识其功能和特性的物质系统。信息方法信息的特点和内涵信息的内涵概括起来有三种：①信息是负熵，即消除了不确定性；②信息是系统状态的组织程序或有序程序的标志；③信息是物质和能量在空间和时间中分布的不均匀程度，是伴随着宇宙中的一切过程发生的。信息的特点①信息的普遍性②信息的可录存性③信息的扩张性④信息的可扩充性⑤信息的可转折性。（二）信息论和信息方法信息论指研究信息传传递和信息交换的规律的一门科学。信息论主要研究的内容是：信息的本质、计量、获取、存储、加工处理、交换和信息的传播等信息作业的基本原理。信息论有三类，狭义信息论、广义信息论和一般信息论。信息论方法（简称信息方法）：任何系统，都包括物质流、能量流和信息流。可以通过各种流的过程，对系统进行研究。信息方法是指从信息和信息论的观点出发，抓住系统的信息流，而撇开它的物质流和能量流，把系统的过科学抽象为信息的过程来研究，这种方法称为信息方法。信息方法中的反馈与反馈方法信息论中的反馈指“回输”而言，所谓信息反馈，是控制论的重要概念之一，它是指控制系统将输入的信息通过信息交换，转化为输出信息，并把输出信息中的部分分量回到输入端，以实现某种控制。反馈有正反馈和负反馈之分。信息反馈的目的是使信息变换过程受到某种控制。信息方法的作用和意义信息方法在多个领域得到广泛应用，是科学研究中的重要方法之一。信息方法可以充分发挥人的主观能动性。信息方法可以揭示出复杂系统的规律性。控制论方法控制、控制论和控制论方法控制是指在一个有组织的物质系统内，根据内部和外部条件的变化进行调整，以克服系统的不稳定性，这就如同在收音机中加入音量自动控制电路后，使得收音机的输出音量相对稳定一些。控制论则是研究系统调节与控制的一般规律的科学理论系统。控制论方法，则是指研究各种物质系统中的控制过程的规律性和实现控制过程的一般方法。控制论方法的六大特点可调控物质系统的有组织性是实施控制论方法的必要条件。通过对系统实行有效的调控，可以保持系统的稳定，完成一定的程序，跟踪和捕捉一定目标，选择最佳功能和适应一定的环境变化，以达到控制目的。信息量和信息的选择是控制的基础。信息反馈是实现调控（调节控制）的重要机制，反馈方法是控制方法的重要组成部分。控制论方法是在研究被调控系统的运动状态时，必须考察系统周围环境对系统的影响。运用控制论方法的步骤运用控制泛发的四个组成部分分为控制器、被控系统、执行机构和测量装置，它们共同构成控制系统。其中测量装置用来测量被控制系统输出中所蕴含的信息；控制器可根据侧量装置测得的信息和有关的目标值进行决策；执行机构可根据控制器所做出的决策，按一定的方式或规律对系统进行调整或改变被控制系统的运行状态。（四）控制论方法在科研中的作用（1）它是现代科学方法研究中常用的方法之一，为我们研究生物、人体系统等目的性领域的规律提供了有效工具。（2）它为人们研究和解决系统问题提供了新的研究方法和手段，使人们把生物、人体系统的高级控制性功能赋予机器成为可能。（3）它是实现科学技术、生产经营管理现代化的有效手段。（4）他是为人工智能的研究和创造人工智能机械器提供了有效的方法。六、复杂性科学研究方法普利高津于1969年建立的耗散结构理论揭开了复杂性科学的序幕哈肯的协同学、艾根的超循环理论复杂性科学研究的主要对象是远离平衡态的开放系统以及这种系统通过自发组合演化为有组织的状态的可能性及演化规律。耗散结构理论耗散结构理论是由比利时化学家普利高津和他所领导的布鲁塞尔学派经过长期的研究，与1969年提出的。两类有序结构和自组织现象自然界中有两类有序结构：一类是像晶体中出现的有序结构，他是在分子水平上定义的有序，并可在孤立的环境中和在平衡的条件下维持其有序，且不需要与外界环境交换能量和物质。另一类是有序结构是在非平衡条件下的开放系统中呈现的时空有序性，而且需要与外界环境进行物质和能量的交换才能维持。自组织现象是指一个系统内部有无需自动变为有序，即自动使其中大量分子按一定的规律运动的现象。从孤立到开放，从部分到整体隔离法和分解法都是西方文明发展中使用的重要思维方法。隔离法的关键是把研究对象从其环境中孤立出来，以便使问题大大简化。分解法是化整为零的方法。熵流和非平衡定态在线性系统所处的状态被称为非平衡状态。（二）协同学20世纪60年代正是大量自组织现象开始被揭示出来的时候，激光是一个典型范例。德国物理学家哈肯通过对激光产生机理的深入研究和综合分析，于1970年首次引入了协同学的概念。他著的《协同学导论》标志了复杂性科学一个新的分支学科—协同学的创立。混沌理论混沌现象的研究是法国数学家、物理学家庞加莱在研究了受到引力相互作用的三个星体的轨道问题时开始的。混沌学是一门直接以复杂现象为研究对象的科学。（四）分形理论分形理论是复杂性科学的另一分支。它被应用于研究客观物体的另一类复杂性，如物体粗糙、破碎或不规则的程度。自然几何分形理论为人们讨论自然界物体形状的复杂性提供了一些崭新的概念和语言，对某些问题的研究会使你感到惊奇和耳目一新。非整数维曼德布罗特提出了分数维概念。用它来定义客体的某些性质，如粗糙、破碎或不规则的程度。分数维的形态对于混沌运动的描述方面有非常重要的应用。现代基础科学的若干重大理论或前沿领域现代科学发展中呈现的一些新的特征：一直作为精密科学典范的物理科学是最基本的科学，因而起着基础作用，对整个科学系统产生了深刻的影响；在20世纪中叶，现代科学的学科重心开始转向生命科学，正在导致新的科学革命；横断科学，如信息科学、材料科学、能源科学、空间科学、系统科学、认知科学等迅速形成，各门科学间的相互交叉、融合不断加强，从而使得科学系统主要向综合性、整体化方向发展。相对论相对论是关于物质运动与时间和空间关系的理论，与量子力学合称现代物理学的两大支柱。相对论的革命不仅大大推动了自然科学和技术的发展，而且在哲学上也具有非常重大的意义，成为辩证唯物主义时空观的科学依据。相对论是由德国著名物理学家爱因斯坦创立的，分狭义相对论和广义相对论两大部分。相对论的孕育和诞生经典物理学的完善统一和思想禁锢危机牛顿奠定了力学基础，牛顿运动定律和万有引力定律深刻的揭示了自然界的运动规律，并通过精确的数学计算，惊人地预见了海王星、冥王星的轨道，并导致了他们的发现。法拉第嗲按定了电磁学的基础。麦克斯韦对电磁学的进一步发展做出了重大贡献。他的天才，不仅表现在他给出了已有实验结果的数学表述—麦克斯韦方程组，而且体现了他理论思维方面的天才，即提出了电场变化也产生磁场的假设。赫兹用实验证明了电磁波的存在，有力的证明了麦克斯韦的理论假设，并为电磁现象的应用开辟了广阔的前景。绝对时空观牛顿指出：“绝对的、真的和数学的时间，它的等速流动本身如此，并且以其本身就是这样，与外界任何事物无关。它的另一名称叫绵延。”“绝对空间，因其与外在的任何事物无关，所以其本质总是一样的和不动的。”爱因斯坦的观念性变革抛弃“绝对静止和绝对运动”的观点，即抛弃旧的时空观，放弃以太假设，爱因斯坦这种顿悟，使他从时空观变革的方向找到了一个突破口，从而建立了既适用于低速运动，也适用于高速运动的“新运动学”。狭义相对论1905年，爱因斯坦在否定了“以太”和“绝对时空观”后，提出了两条狭义相对论基本原理：①狭义相对论原理—一切彼此做匀速直线运动的参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的。②光速不变原理—在彼此相对做匀速直线运动的任一参考系中，所测得的光速都是相同的。原理一是“力学相对性原理”的推广。原理二说明在所有惯性系中，光速与光源、光的接受者的运动状态无关。爱因斯坦由其相对论原理导得质能关系E=mc2广义相对论在狭义相对论中，自然定律在所有惯性系中都保持着不变的形式。然而这种理论中仍留有两个疑难：①引力定律不能被纳入狭义相对论的体系之中；②惯性系不是宇宙中真实存在。在1916年完善的建立了“广义相对论”，并在他的《广义相对论原理》一书中提出了著名的引力场方程，给出了对一切参考系都适用的原理。广义相对论体系中的主要原理有以下三点：①等效原理。②引力场中的时空是思维的。③引力场中质点沿曲线运动。相对论的建立，深刻的揭示了时间、空间、物质和运动之间存在着密切联系，及时了物质与能量之间的本质联系，并为众多实验事实所证实。结论一般人不能理解的两方面的原因：一方面是由于我们平常所直接感知的现象都是低速运动现象，因而都符合相对论的低速极限理论—经典力学理论。另一方面则是由于广义相对论涉及的数学相当抽象和艰深，这种高度抽象的数学理论造成了一般人理解上的困难。量子理论1895年发现X射线，1896年发现放射性物质，1897年发现了比原子还小的电子，这三大发现揭开了量子力学的序幕。经典物理学的困难与量子论的诞生物理学天空的乌云微观世界的规律性与宏观世界的规律性是不同的，不能用同一模式加以描述。黑体辐射和光电效应1893年德国的维恩发现了一条重要的规律“物体发光，其中最强的波长与物体的温度成反比。”用数学语言可表述为λmaxT=常数λMax是最强光的波长,T为绝对温度。光电效应指的是，光照射金属时，金属中的电子可能会从金属表面逸出而成为光电子的现象。原子光谱与德布罗意假设物理的不连续性和粒子的波粒二现象性都是微观体系最显著的特征。量子理论的诞生普朗克的能量子假说是量字力学的启明星，并引入了一个“量子化”的新概念。爱因斯坦光量子假说与德布罗意物质波假说指出了实例粒子除了具有粒子性之外，还具有波动性这一与经典物理学理论相悖的特征。德国科学家海登堡在玻儿的原子结构量子化轨道模型遇到困难的时候，另辟蹊径，提出了全新的解决放方法。澳大利亚物理学家薛定谔与海森堡同时建立起另一套等价的量子理论。狄拉克把量子体系的状态抽象为一种函数矢量空间的态矢量，创造性的定义了右矢和左矢，这种右矢和左矢特称为狄拉克符号。量子力学基本原理量子力学是研究有关量子现象的物理学理论体系。量子力学的规律不仅支配着微观世界，也支配着宏观世界。几种主要的量子现象力学量取值的量子化现象在涉及微观结构的研究中，微观体系的稳定状态中的束缚态能级为断续谱，所谓断续谱就是指体系的能量本征值是不连续的，即只能取一系列特定值。这种现象称为能量的量子化。量子隧道效应量子隧道效应是微观粒子所特有的一种效应。对于微观粒子而言，即使粒子的能量不足够大，甚至远小于类似墙壁的势垒（即越过阻挡层的能量），按经典理论，粒子无论如何都是无法穿过阻挡层的，这正如电子要穿过绝缘层而导电一样。然而当阻挡层足够薄（微观尺寸）时，奇异的现象将发生，对粒子而言就如同阻挡层具有隧道一样可供粒子穿过。实验结果同样证实了这种可能，这种现象便被称为量子隧道效应。超导现象超导现象实际上是一种宏观量子现象。某种材料在温度降低到很低的某一温度时，其电阻突然迅速地降为0，这种现象边被称为超导现象。自旋粒子自旋，电子在原子中的运动可以简单地解释为，电子既绕原子核公转，又绕自身自转，后者便称为电子的自旋。量子力学的应用与发展量子力学建立于20世纪初，它揭示了微观领域中物质的运动规律，可以毫不夸张地说，量子力学是所有试图从微观结构层次上了解物质的一切性质和现象所必须应用的理论基础。相对论和量子理论的创立，给物理学带来了暂新的局面，这便是被统称为现代物理学的各种理论体系的产生和发展。由于量子力学在多领域中的应用也同时促进了量子力学向更深刻和更广泛的方向发展。作为自然科学工作者都应该把量子力学作为一门必修课进行学习而作为社会科学工作者也应该对量子力学有所了解。粒子物理学粒子物理学是研究最深层次微观物质的存在形式、性质、转化和运动规律的学科。到20世纪末，普遍认为通常理解的物质是由夸克和轻子两类基本粒子构成。分子生物学20世纪中期至今，以分子生物学的兴起为主体的生物学革命是现代生物学革命的主旋律。分子生物学可以说是20世纪初兴起的现代遗传学的直接继续和发展，而物理学和化学向生物学中的全面渗透无疑是分子生物学兴起的直接条件。而美国遗传学家艾弗里在事实上已经以DNA是基因的重要载体这一重大发为分子生物学的兴起打下基础。德尔布吕克等首创了同位素标记的实验技术，用同位素硫和磷分别标记噬菌体的蛋白质外壳和其中的DNA分子，然后让噬菌体感染大肠杆菌，发现蛋白质外壳留在大肠杆菌的菌体之外而只有DNA分子才能进入菌体之内进行繁殖，噬菌体的DNA分子不仅能进行自我复制而且带有合成蛋白质外壳的全部信息。更为重要的是遗传信息的物质载体DNA得到确证，分子生物学革命的火炬也就被正式点燃了。此后，研究DNA分子结构问题便成了分子遗传学的一个中心课题。在这一中心课题上，美国遗传学家沃森和英国晶体学家克里克最先取得突破性进展，他们在其他科学家对DNA结构已有初步认识的基础上，于1953年提出了DNA双螺旋结构模型的基本理论。遗传密码就是指DNA分子中的四种核苷酸以什么样的排列组合方式来构成蛋白质分子中的20种氨基酸的编码问题。伽莫夫通过对四种核苷酸与20种氨基酸的关系的分析，提出每种氨基酸的密码都是四种核苷酸中某三种构成的三联体，这一假说通常被称为遗传密码的三联体假说。伦贝格发现苯丙氨酸在核糖核酸上的密码是UUU，在RNA分子中有一种碱基与DNA分子中不同以鸟嘧啶（U）取代了DNA分子中的胸腺嘧啶。遗传密码的破译是自分子生物学诞生以来所取得的最重大的实验成果，它具有十分重要的科学意义。首先，在分子生物学方面，它大大加深了人们对基因的理论认识，此前人们认为对基因本身就是决定遗传的最小物质单元，遗传密码破译之后人们才认识到基因是DNA大分子上的一段多核苷酸序列，基因的突变、重组及其表达功能都是核苷酸序列变化的结果。其次，在生物起源方面遗传密码的破译进一步揭示了生命物质的统一性，从而为生命起源的研究提供了分子生物学基础。第三，在生物化学方面，遗传密码的破译使得蛋白质的起源和结构之谜终于被揭示出来。基因通过什么途径来调节和控制遗传？克里克提出遗传中心法则的假说。后来可立刻又发展了这一假说，认为作为模板的RNA可能是中间受体。法国分子生物学家雅可布和莫诺证实了DNA与蛋白质之间的第一种中间受力体实为信使RNA。特明和巴尔蒂摩又发现从DNA到NDA的逆转录过程，从而使遗传中心法则更加完善。在遗传密码破译问题提出后不久，柯拉那即开始进行人工合成DNA的研究并与20世纪60年代相继合称了四种核苷酸的三联体的64种可能的遗传密码。柯拉那等在合成了含有77个核苷酸酵母丙氨酸tRNA的基因之后有第一次成功合成了具有生物活性的基因—含有206个核苷酸的大肠杆菌酪氨酸tRNA基因。中国科学家在生物大分子人工合成领域也做出了令人瞩目的工作。他们在20世纪60年代中期最先合成了一种具有生命活性的蛋白质，即含有51个氨基酸的牛胰岛素。80年代初又成功地进行了酵母丙氨酸tRNA的人工合成。目前分子生物学已经渗透到生物学各个分支学科之中，DNA测序技术的发展所提供的大量的分子信息以及基于聚合酶链式反应（PCR）技术的各种DNA分子标记在各个领域都得到广泛的应用。现代技术的前沿领域现代技术已经发展成为一个庞大的复杂系统，主要有三大基本技术：即物质变化技术、能量转换技术和信息控制技术。物质、和能量和信息构成了世界的三大要素，由此考察技术活动则可以从纷繁复杂的技术类别中发现其主要脉络。迄今尚无公认的技术分类标准，因而此处仅就一些与日常生产和生活及人类的未来密切相关的现代技术前沿领域加以论述。这些技术主要有：信息技术（包括电子技术、光电子技术和计算机技术）、材料技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环境工程技术、海洋技术、空间技术等。信息技术信息技术概论信息技术创始于20世纪40年代后期。N.维纳指出：“信息既不是物质、又不是能量，信息就是信息”，即提出了“信息”是存在于客观世界的第三要素的著名论断。美国学者C.E.仙农创造了不同于先前所有物质单位体系的信息单位“比特”（Bit），从而第一次系统地给出了信息的定量描述，并用数学公式把信息传递过程中的物质、能量和信息之间的相互作用和依存关系统一起来。维纳和仙农在物理性空间之外，又揭示出一个信息空间，这是人类认识史上一次重大的飞跃。在信息论中，信息的定义则为信源的不确定度。他的意思是如果某一信源只能产生一个消息，且始终不变，则说它发出的信息量等于零，实际上这便是从信息量的角度给信息的一种定义。“信息技术”是指获取、传递、处理和利用信息的技术。如果从信息学的角度则可把信息技术分为信息获取技术、信息传递技术、信息处理技术、信息利用技术和信息技术的支撑技术。信息获取技术它是包括信息测量、感知、采集和存储技术，特别是直接获取自然信息的技术。信息传递技术它包括各种信息的发送、传输、接交、显示、记录技术，特别是“人-机”信息交换技术,这门技术的主体是通信技术。信息处理技术它包括各种信息的转换、加工、放大、增值、滤波、提取和压缩技术，特别是数字信息处理与知识信息处理技术。信息利用技术它包括利用信息进行控制、管理、指挥、决策等，特别是“人-机”协调的智能自动控制和管理技术。信息技术的支撑技术这是指实现信息技术所涉及的技术。由于信息的获取、传递和利用及支撑技术都与计算机技术、电子技术、光电子技术等密切相关，下面我们将对这三种技术分别予以阐述。计算机技术计算机技术泛指计算机领域中所运用的技术，如计算机系统与网络技术，软、硬件技术等。由于计算机已被广泛应用，这里仅做简单论述。计算机的基本构成据算计有硬件和软件两大部分组成。硬件包括输入、输出系统、存储系统、处理机子系统和通信子系统。软件部分包括操作系统、数据库管理系统、网络软件等各应用软件。计算机的分类在计算机中存在着两类信息流，即“指令流”和“数据流”。由此，计算机可分为：单指令流—单数据流SISD系统，个人用PC机就属此类；单指令流—多数据流SIMD系统，此列计算机系统主要用于专门数据处理（如科学计算等）；多指令流—多数据流MIMD系统，这类MIMD最简单的形式是主机—外围机系统，复杂形式是计算机网络系统。计算机硬件系统计算机硬件系统包括输入设备、输出设备、存储器、处理机四大部分。计算机软件技术计算机软件技术是指计算机系统中的程序和有关的文件。它可以分为三类：系统软件、支援软件和应用软件。光电技术光电技