《大学信息技术导论》第章

《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．因因特网网的用用途检索(查找找信息息)交流(包括括E-MAIL)主页3．E时时代代的高高速路路信息高高速路路即信息息高速速公路路计划划，美美国副副总统统戈尔尔和商商务部部长布布朗于于1993年提提出的的新思思路，，指出出美国国将实实施一一项““永久久改变变美国国人生生活、、工作作和互互相沟沟通方方式””的全全国资资讯基基本建建设计计划。。现有的的宽带带接入入网概概括起起来可可以分分为5类：1)地地面固固定，，即有线线电信信接入入网2)地地面移移动，，即无线线电信信接入入网3)近近地轨轨道，，即静止止同步步卫星星通信信网4)有有线电电视广广播网网，包括MMDS（（微波波多路路电视视传输输系统统）、、LMDS（本本地多多点分分布系系统））、DTH（卫卫星直直播电电视））5)地地面电电视广广播网网信信息息产业业及信信息技技术的的发展展趋势势1.信信息产产业及及其发发展特特点信息产产业是建立立在信信息科科学和和高、、精、、尖技技术基基础之之上的的产业业，信信息技技术的的发展展不仅仅为信信息产产业部部门开开发高高附加加值的的信息息和开开展经经济、、可靠靠、快快捷、、方便便的信信息服服务提提供了了技术术保障障，而而且其其本身身也是是信息息市场场的交交易对对象，，包括括微电电子、、计算算机、、网络络通信信、多多媒体体技术术的产产业化化。1．信信息产产业及及其发发展特特点从我国国的信信息业业发展现现状出发，，有学学者把把信息息产业业分为为信息息工业业、信信息技技术业业、信信息服服务业业和非非信息息产业业内部部信息息业，，其中中信息息技术术业是是信息息工业业的重重要基基础，，是信信息服服务业业开展展的前前提条条件，，即信信息技技术业业是整整体信信息产产业的的先导导。广义的信息息产业业包括括信息息技术术业（（或称称信息息产品品与设设备制制造业业）、、信息息传输输流通通业和和信息息服务务业。。从专业角度看看，分分为通通信业业、计计算机机业和和声像像业。。1．信信息产产业及及其发发展特特点信息产产业发发展特特点1)合合并与与分离离并存存，既既有大大量的的合并并，又又有不不少的的分离离。2)竞竞争与与垄断断并存存。2．信信息技技术的的发展展趋势势高速、、大容容量综合化化,包包括业业务综综合以以及网网络综综合数字化化个性化化中中国国“金金”系系列工工程“三金”工程程1)金金桥2)金金关3)金金卡金税、、金财财、金金审、、金农农、金金水、、金质质、金金盾、、金保保、金金智、、金宏宏、金金旅、、金贸贸、金金卫、、金版版、金金叶7.2信信息息技术术与现现代军军事信息技技术不仅在在民事事部门门而且且在军事领领域也得到到广泛泛应用用。在在1991年的的海湾湾战争争中，，以美美国为为首的的多国国部队队以情情报信信息优优势为为基础础，以以指挥挥自动动化系系统为为核心心，采采取陆陆海空空一体体化的的电子子战和和精确确打击击，仅仅以6周的的时间间和极极小的的代价价，打打败了了拥有有120万万兵力力、5800辆辆坦克克、770余架架飞机机的伊伊拉克克军队队。人人们形形容这这场战战争是是用““芯片片打败败了钢钢铁””。信信息技技术不不仅成成为提提高军军队作作战效效能的的“倍倍增器器”，，而且且在改改变现现代战战争形形态，，对现现代军军事的的发展展起到到巨大大的推推动作作用。。科科学学技术术是军军事的的第一一战斗斗力1．信信息技技术是是军队队的第第一战战斗力力（1））信息息已成成为影影响战战争全全局的的极其其重要要的战战略资资源（2））信息息技术术是武武器作作战效效能及及部队队战斗斗力的的倍增增器（3））军队队信息息人才才的数数量和和素质质的高高低决决定着着部队队战斗斗力的的强弱弱（4））信息息保障障是夺夺取现现代战战争胜胜利的的关键键（5））信息息技术术导致致战场场日益益透明明2．精精确制制导和和信息息化武武器的的空前发发展（1））信息息化弹弹药花花样翻翻新（2））电磁磁脉冲冲武器器能力力不凡凡（3））新机机理信信息作作战武武器跃跃跃欲欲试（4））反卫卫星作作战武武器将将登上上舞台台（5））太空空攻击击武器器咄咄咄逼人人（6））隐形形武器器装备备性能能更强强（7））智能能化制制导武武器异异军突突起（8））无人人作战战系统统的智智能化化炸弹之之母F-117A2．精精确制制导和和信息息化武武器的的空前发发展3.现代军军事应应确立立的信信息观观人仍然然是未未来信信息战战中的的主体体，是是战争争胜负负的决决定因素，，是战战争信信息化化的根根本动动力。。(2)信信息将将是未未来战战争中中支配配物资资和能能量的的关键键要素素。(3)完完全““拼钢钢铁””的时时代已已经过过去———““拼硅硅片””。(4)信信息保保障以以及信信息质质量将将是夺夺取信信息战战胜利利的关关键。。(5)信信息安安全是是军事事部门门目前前的重重点也也是难难点，，应当当确立信息息攻防防手段段均衡衡发展展的观观念。。(6)确确立““信息息＋火火力””战威威并重重的观观念。。(7)信信息战战的准准备要要有开开放意意识，，树立立全方方位准准备观观念。。(8)发发展基基于信信息技技术的的作战战理论论。数数字字化部部队与与数字字化装装备数字化化部队队(ＤＩＩＧＩＩＴＡＡＬＡＡＲＭＭＹ)1．数数字化化部队队所谓数字化化部队队，即以以数字字化技技术、、电子子信息息装备备和作作战指指挥系系统以以及智智能化化武器器装备备为基基础，，具有有通讯讯、定定位、、情报报获取取和处处理、、数据据存储储与管管理、、战场场态势势评估估、作作战评评估与与优化化、指指挥控控制、、图形形分析析等能能力，，实现现指挥挥控制制、情情报侦侦察、、预警警探测测、通通讯和和电子子对抗抗一体体化，，适应应未来来信息息作战战要求求的新新一代代作战战部队队。２０００１年年美国国成立立了世世界第第一支支数字字化部部队。。目前我我军正正按照照中央央的要要求，，努力力完成成机械械化、、信息息化建建设的的双重重历史史任务务，力力争实实现跨跨越式式发展展，强强军固固防，，不辱辱使命命。2．数数字化化部队队的基基本装装备构构成基本装装备构构成（1））数字字化作作战指指挥系系统（2））数字字化作作战平平台系系统（3））单兵兵数字字化系系统数字化化部队队在数数字化化战场场进行行的信信息战战称为为数字化化战争争。信信息息技术术在军军事上上的主主要功功能1．一一体化化的信信息作作战和和非程程序化化指挥挥信息系系统和和武器器装备备系统统是部部队战战斗力力的两两大重重要组组成部部分，，现代代信息息技术术本身身所具具有的的“联联通””和““聚合合”功功能，，为实实现信信息系系统和和武器器装备备系统统的互互联、、互通通、互互操作作提供供了技技术支支撑，，从而而奠定定了一体化作战战的物质基础础。指挥自动化化系统的发发展，为指指挥员进行行非程序化指指挥创造了条件件。2．集中与与分散指挥挥紧密互动动在未来信息息化战争中中，由于每每个作战单单元对战场场形势都有有着较为详详尽的了解解，因此他他们可以参参与到本来来由指挥机机关进行的的指挥活动动中去。随随着越来越越多的信息息设备、新新型后勤装装备及后勤勤保障（包包括信息化化物资补给给系统、远远程医疗系系统和远程程维修系统统）装备到到低级别的的作战单元元中，分散散指挥的现现象将加剧剧，从而使使得集中指指挥与分散散指挥的紧紧密互动达达到一个更更高水平.数字化部队队能够以前前所未有的的速度、准准确度和精精确度，对对计划进行行预测、修修改、调整整和大幅度度变更3．获取战战场上的制制信息权干扰敌方的的信息设施施以及切断断敌方信息息网络内的的信息系统统，制信息息权将是信信息化战场场上的第一一“制高点”。制信息权将将是夺取制制空权、制制海权、制制陆权即整整个战场主主动权的先先决条件。。因此，如如何及时地地获取信息息和有效地地利用信息息即掌握制制信息权是是信息化战战场的关键键所在，掌掌握了这一一点也就掌掌握了信息息化战场之之“魂”。战斗力＝（（人员＋物物质＋能量量）×信息4．数字化化模拟战术术演习和常常规训练模拟系统利利用电子计计算机模拟拟人类的学学习与推理理、问题求求解、环境境适应等，，可用来对对已战场自自动进行态态势评估、、武器分配配和辅助决决策。解决了传统统战术演习习不能解决决或难以解解决的问题题更接近实战战，实现真真正的对抗抗实现连续性性和可重复复性更照顾全面面，更突出出重点开创了“勤勤俭练兵””的新路路子有较强的通通用性5．“嵌入式””改造激活活主战武器器信息技术的的发展及其其在武器装装备制造和和改进中的的应用，使使得传统主主战武器的的作战性能能产生了质质的飞跃，，其作战能能力的提高高已不仅仅仅依赖于机机械性能的的提高，而而是转为目目标搜索与与识别、反反应速度、、对目标精精确定位和和打击等方方面能力的的全面提高高7.3计计算算机美术与与计算机音音乐计算机美术术是科学与艺艺术相结合合的一门新新兴的交叉叉学科，对对改变、更更新传统的的设计思想想和方法，，提高产品品设计质量量，缩短设设计周期，，提高设计计的艺术性性和科学性性，加速产产品更新换换代都有重重要意义。。计算机音乐乐是利用计算机机进行音乐乐信息处理理的技术。。7.3.1计算算机美术计算机美术术（ComputerArt）是利利用计算机机辅助创作作美术作品品的方法和和技术从技术角度度看，目前前计算机美美术研究的的主要内容容可以包括括以下三部部分：（1）绘画画形式模拟拟（2）图的的艺术处理理与图像编编辑技术（3）图画画综合专家家系统7.3.2计算算机音乐音乐信息具具有不同的的层次，粗粗略地可分分为1)信号层上的的音乐信息息是符合一一定标准的的数字指令令，可以被被配有MIDI接口口的任何电电子乐器接接受并实时时转换成具具有听觉效效果的声音音；2)内部表表示层上的的音乐信息息按某种计计算机可读读的格式储储存并接受受处理；3)人机界界面层上的的音乐信息息则表现为为人类可读读的乐谱。。1.计算机音乐乐的研究内内容（1）乐谱识别（2）乐谱谱生成（显显示或打印印）（3）计算算机记谱（4）计算算机作曲（5）计算算机音乐合合成（6）计算算机音乐作作品分析（7）计算算机音乐文文档管理2．计算机机音乐与MIDI音音乐的区别别项目

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．使计算机音音乐人性化化的七点提提示（1）不要要上来就对对乐曲进行行完全量化化（除非特特殊需要））。（2）特别别注意不要要对悬钹、、钹、开-闭镲及音音尾较长的的打击乐声声部进行量化化（3）对时时间点进行行随机量化化并不能使使音乐听起起来更像真真人在演奏奏。（4）尽量量避免将所所有打击乐乐都放在一一个轨上。。（5）速度度的改变就就如在文章章中加标点点符号，可可使音乐听听起来张弛弛有度。（6）如果果条件许可可，一定要要让真正的的乐手，利利用有关的的MIDI控制器来输入相相应的声部部。（7）当编编制打击乐乐声部时，，如果可能能，考虑使使用真钹。。7.3.3计算算机色音转转换计算机色音音转换（或或称色音构构成）可形形成音色合合一的视听听综合艺术术，即现代代派画家们们所说的““色彩的音音响”。1979年年，美国人人道•霍夫夫斯塔特出出版了获普普利策大奖奖的名作《《GEB───一一条永恒的的金带》。。书中曾描描述了音乐乐和绘画中中的同构，，并称“图图形的平移移是有音称称差的'卡卡农'，图图形的镜象象变换则是是倒影'卡卡农'”。。如果说，，这种同构构思想仅仅仅是当年一一个数学家家奇妙的想想象而已，，那么，今今天的计算算机多媒体体技术将使使绘画与音音乐实现美美术意义上上真正的同同构并相互互构成成为为现实。1.计算机机色音转换换研究的意意义计算机色音音转换为我我国近年美美术教学引引进了新课课题，为美美术基础教教学中三大大构成之一一的“色彩彩构成”的的教学与研研究开辟了了新途径，，引入了极极为有利的的工具───计算机，，填补了计计算机色音音构成研究究的空白。。计算机色音音转换可以以成为一种种视听合一一的独立艺艺术。计算机色音音转换开辟辟了计算机机图像处理理的又一应应用领域。。2．色音类类比转换的的实现色音类比转转换的实现现，除用计计算机为核核心将图像像处理和音音乐录放设设备连接起起来之外，，最主要的的是应用专专家系统理理论，建立立色音类比比转换知识识库，进行行色彩、调调式、纯度度等转换处处理。而在初期，，可以从色色彩音响图图谱入手，，应用计算算机图像与与图形处理理的基本理理论，深入入挖掘色音音类比关系系，找出具具有规律性性的类比规规则，为建建立知识库库打下良好好的基础。。（1）色音音类比转换换专家系统统通常用于艺艺术的专家家系统主要要的研究内内容是：艺术创作专专家系统的的结构美术知识的的表达和知知识库的构构成图画的综合合方法协调色彩的的规划方法法艺术创新的的模拟形象思维的的推理及其其计算机模模拟乐谱识别计算机记谱谱和作曲音乐合成音乐作品分分析（1）色音音类比转换换专家系统统用于色音类类比转换的的专家系统统的规则构构成可如下下定义:①色音属属性的类比比转换规则则②调式与与色调的类类比转换规规则③节律的的类比转换换规则④历代艺艺术思潮和和派生与音音乐绘画风风格的类比比转换规则（2）色音音类比转换换处理子程程序库的功功能模块色音类比转转换处理子子程序库的的功能主要要涉及绘画画图像的处处理。其中中包括绘画画形式模拟拟和绘画的的艺术处理理与图像编编辑技术。。如：各种画笔（（毛笔、刷刷子、铅笔笔、钢笔、、喷枪等））各种线条（（方形、圆圆形、骨法法用笔等））各种画种（（水彩、油油画、木刻刻、国画等等）网格变形、、图像变形形、图像剪剪贴、纹理理效果、字字画编辑艺术文档管管理（