电子信息工程导论

1、中南大学信息科学与工程学院：主讲人信息科学导论，信息科学与技术导论，第一章，信息科学与技术概述，介绍了基础课程理念的发展现状和趋势，以及信息相关学科的产业化、自动化、信息化和现代化。1.1在课程方面，要更好地贯彻按专业分类统一招生的精神。信息科学、技术和工程的入门和指导课程由七章和一个附录组成，分为六个部分。讲座由相关专业的教授准备。相关专业教授将就相关部分进行讲座：信息科学与技术概述微电子与信号处理通信科学与技术控制科学与工程计算机科学与技术数字图像处理大科学观：科学的任务是研究自然界的客观规律，人类与社会的发展规律，以及科学自身发展的规律(为什么会这样？这是怎么发生的？如何发展？科学和人之

2、间是什么关系？科学、技术、经济和社会之间是什么关系？科学发展的社会后果是什么？小科学观：科学的任务是研究和理解自然规律。只有把握大科学观，我们才能真正把握科学。1.2科学的基本概念“大科学观”，是一个关于自然和社会(包括人类自身)及其运动规律的开放的理论知识体系，它是人们在长期的社会实践过程中发现、提炼和抽象出来的，经过长期的社会实践检验后逐步确立和更新的。1.2基本概念科学技术，技术是人类创造的关于如何认识自然和如何改造自然的技术系统。它是在长期的社会实践中总结出来的，或者是在科学理论的指导下发明出来的，经过实践的验证后得到证实和应用。人类生物进化(器官功能分化和强化)、人类文明进化(利用资

3、源、制造工具和强化能力)、科学技术不断萌芽和成长、1.2基本概念科学技术起源、现有功能水平。1.2基本概念看不见的手： D4模型，辅助人类法则：科学技术的本质功能是帮助人，拟人法则：科学技术的发展轨迹是拟人的，共生法则：人是主要的引擎，能力是互补的，1.2基本概念科学技术发生和发展的三大法则，科学技术的辅助机制：生产力配置，生产工具，劳动对象，劳动者，科学技术，人的需要，对象自然，1.2基本概念辅助机制， 辅助-拟人化实现奥秘：能力-资源智力、权力、实体、工具功能、资源类型、人的能力、体力、智力、体质，1.2基本概念-辅助人与拟人化，辅助人-拟人化顺序：文明划分的标准，古代、现代、材料科学与技

4、术、能源科学增强体质、扩展体力、扩展智力、物质资源、时代、资源、科学技术、工具、功能、文明、能源、信息资源、物质能源信息：从相对直观到相对抽象，1.2基本概念-辅助人与拟人化人， 前苏联心理学家斯米尔诺夫认为，能力是那些成功完成某些活动的条件，是这些人的心理特征。 鲁宾斯坦指出，能力是个体心理活动的一个固定的、广义的系统。目前，人们普遍认为，能力是人们成功完成某项活动所必须具备的人格和心理特征，并直接影响活动的效率。根据心理学，人的能力有很多种，可以根据不同的标准来分类，如：一般能力和特殊能力根据倾向；根据功能，它可以分为认知能力、操作能力和社会能力。1.2基本概念人的能力，2除了心理学，人们

5、也有不同的看法，例如，能力总是与某种人类活动相联系并在其中表现出来。一方面，能力是在活动中形成、发展和展示的；另一方面，从事某些活动必须基于某些能力。能力是一个人综合素质的实际能力、能量和熟练程度，它体现在实际行动中。能力是实现人的价值的有效途径，也是控制和主宰人生命运的主导积极力量。从生存和适应的角度来看，人类有嗅觉、听觉和视觉能力；从活动的角度来看，人类具有创造力、思维、决心、适应性、执行力、组织、沟通、表达和自我控制能力；1.2基本概念人的能力，从宏观上看，人的能力可以分为三个基本方面：体能、体能、智能，人的能力的进化，呈现出明显的阶段性特征：体能首先成为发展的重点和基础；然后身体能力在

6、必要时得到加强；最后，智力有了很大的进步。1.2基本概念-人的能力，1.2基本概念-身体能力的扩展，生物进化：人类生理器官功能的分化和增强。这一时期人类能力发展的主要内容是体能的提高。主要是通过使用外部材料来制造和使用工具来扩大人类的体能。1.2基本概念扩展体能蒸汽机、电和内燃机是划时代的新生产工具。人类生产方式已经从手工生产转变为机器生产。从农业社会到工业社会的成功跨越。人类开始进入工业文明发展阶段。英国物理学家焦耳在自然科学研究领域开展了前所未有的活动，他发现了电流通过导体时产生热量的规律，并测量了热量的机械当量。俄罗斯化学家门捷列夫发现了化学元素的周期定律；德国生理学家施万发现糖和淀粉是

7、生命过程的结果，这为食品工业奠定了理论基础。英国博物学家达尔文发表了物种起源，提出了基于自然选择的进化论；1.2基本概念体能的扩展，科学研究的新成果迅速转化为生产力，社会生产取得了前所未有的增长。电机、电灯、电话、电报、电焊、电钻、火车、轮船、汽车尿素、尼龙、橡胶、农药、除草剂等。各种药物动力工具不再需要人力来驱动，还需要人来控制它们。与前一时期相比，人类不仅提高了用物质材料制造工具的能力，而且学会了使用各种新能源和动力资源来帮助和代替人类劳动，从而使人类对世界有了更好的了解。1.2基本概念智力的拓展自20世纪40年代以来，计算机、原子能和空间科学技术发展迅速，并开始在电子、能源和材料三个基础

8、技术领域发展，人类开始进入信息社会。随着现代信息技术的发展和广泛应用，以信息技术为核心的高科技产业发展迅速。随着信息革命，人类的消费模式从物质消费向信息消费转变，从工业社会向信息社会转变，人类进入了信息文明发展阶段。1.2基本概念智能的扩展，更先进的工具机器人1959年，德瓦尔和美国发明家约瑟夫恩格尔伯格共同生产了第一个工业机器人。专家系统1965年，费根鲍姆等人开发了世界上第一个能够推断化学分子结构的专家系统树突。网络个人计算机数字通信网络“地球村”，1.2基础概念信息成为资源，科学技术的发展为人类征服和改造自然创造了前所未有的巨大生产力。现代人的能力发展迅速。在身体素质进一步提高的同时，智

9、力也最终登上了历史舞台，成为人类发展的主要内容从两种资源(物质和能量)的开发和综合利用到三种资源(物质、能量和信息)的开发和综合利用，标志着人类认识和改造世界的能力有了更大的进步。1.2智能工具的基本概念，即综合利用物质资源、能源和信息资源，可以制造出既动态又智能的先进工具。智能工具不需要人类驾驶或驾驶自主仿人机器来全面扩展人类的体质、体力和智能。1.2人的能力扩展的基本概念和科学技术的发展，科学技术的发展方向真正遵循人的能力扩展的需要，并始终贯彻执行，从宏观上从未离开这条轨道。外部资源、科技、先进工具、产能扩张。拓展体能的物质资源、利用材料科学技术和材料工具拓展体能的能源、利用能源科学技术和

10、动力工具拓展智能的信息资源、信息科学技术和智能工具，正如人类能力的发展一样，都表明“体能的发展首先开始，然后体能增长，然后智能发展”，科技的发展也是“材料科学技术的首先开始，然后能源科学技术的增长，然后信息科学技术的发展”。1.2基本概念人类能力的拓展和科学技术的发展，作为“万物之灵”的“灵性”体现，在人类的三大体能、体能和智能中，智能相对最为复杂和先进，体能相对简单和基本，体能介于二者之间；从制造工具与资源的发展过程来看，在物质资源、能源资源和信息资源之间，物质资源相对直观，信息资源相对抽象，能源资源介于两者之间。古代人类使用的表征资源是物质资源，表征科学技术是物质科学技术，表征工具是物质工

11、具。现代人类使用的表征资源是能源，表征科学技术是能源科学技术，表征工具是动力工具。现代人类使用的代表性资源是信息资源。因此，表征科学技术是信息科学技术，表征工具是智能工具。1.2信息时代的基本概念表征随着信息科学技术的出现和迅速发展，人类对信息资源的认识也在不断加深，信息资源的开发利用取得了新的进展。人类正在学习如何充分利用各种信息资源，将它们转化为相应的知识，进而将知识转化为智能，并与优秀的材料和高效的力量有机结合，创造出各种精彩的智能工具。信息科技革命给社会和经济带来了根本性的变化：信息成为最重要的资源；信息产业已经成为最大的工业部门；脑力劳动已经成为创造社会财富的重要来源；社会经济将实现

12、信息网络化。因此，人们往往把信息科技及其产业的发展水平视为一个国家科技、经济和军事实力的重要标志之一；我们把一系列高新技术和信息科技的发展视为新工业革命即将到来的标志。思维器官、问题/约束、获取信息、策略执行、信息传递、策略传递、信息处理、策略生成、原始信息、智能策略、智能行为、目标、信息认知、知识、1.2信息科学与技术的基本概念原型系统、感觉器官、神经系统、效应器官、神经系统等智能行为、1.2信息科学与技术的基本概念学科结构、问题/约束、信息获取、策略执行、信息传递、策略传输、信息处理、策略生成、原始信息、智能策略、目标、信息认知、知识、传感、通信、计算智能控制、通信、有序信息，情报学以信息

13、为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机技术为主要研究工具，以拓展人类信息功能为主要目标。 它是信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程和人工智能相互渗透和结合的产物。信息与控制是情报学的基础和核心。信息人类对自然界认识的物化形式数据、信息、知识和智慧数据是未经加工的“信息”信息。知识是通过将事实与给定的背景联系起来而获得的。智慧是从完全不同的知识中衍生出来的普遍原则。1.2基本概念信息科学技术与信息产业信息科学技术：主要研究信息的产生、获取、存储、传输、处理和应用，以微电子、计算机、软件和通信技术为主导。微电子是基础，计算机和通讯设施是载体，而软件是核心。信息产

14、业是计算机的灵魂：信息的收集、分类、存储、传输、处理和应用服务产业已经成为世界上最大的产业。信息技术革命正在迅速改变人们生活的社会，人类已经开始从工业社会进入信息时代。在世界新技术革命中，信息技术不仅作为一种独立的技术存在，而且广泛渗透到各种高科技领域和生产、经营、管理过程中。它已成为他们发展的基本基础和重要手段。信息科学技术的特点可以概括为发展迅速、影响深远、需求迫切、淘汰迅速。1.2情报学研究的基本概念情报学正在迅速形成和发展，人们对其研究内容的范围没有统一的认识。目前，主要研究课题集中在以下六个方面：信息源理论与信息获取，自然信息源与社会信息源的研究，从信息源中提取信息的方法与技术；信息

15、的传输、存储、检索、转换和处理；信号的测量、分析、处理和显示；模式信息处理，研究文字、图像、声音等信息的处理、分类和识别，开发机器视觉系统和语音识别装置；知识信息处理，研究知识的表示、获取和利用，建立具有推理和自动解决问题能力的知识信息处理系统，即专家系统；决策和控制，基于对信息的收集、分析、处理、识别和理解，做出判断、决策或控制，从而建立各种控制系统、管理信息系统和决策支持系统。1.2信息社会的基本概念，信息社会是指以信息技术为基础，以信息产业为支柱，以信息价值生产为中心，以信息产品为标志的社会。信息社会的特征：信息已成为一种重要的资源；信息和知识是促进社会发展的重要驱动力；知识以“加速”的形式积累(知识爆炸)；提供给各种感官的各种形式的信息。信息是国民经济和国防建设的巨大推动力。各行各业的信息是国防建设的推动力。信息前沿，信息战，1.3发展现状，互联网信息业务蓬勃发展。1969年，阿帕网由阿帕网建立。1984年，互联网处于研究和实验阶段，1992年，互联网处于实际发展阶段，进入商业化发展阶段。1993年1月，因特网上有131.3万台计算机，1997年1月急剧增加到1614.6万台。2008年，全球用户将使用超过15亿台互联网设备，包括电脑、手机和支持互联网的游戏机。到2008年，中国互联网人口将达到2.75亿，居世界第一，1.3发展状况2，移动