信息科学技术概论课程报告

信息科学技术概论课程报告 姓 名: 专 业: 11电子信息工程2班 学 号: 日 期 2012 年 月 日——2012 年 月 日

华侨大学信息科学与工程学院 13

一．研究内容 信息科学技术是主要研究信息的获取（收集）、表示（组织）、存储、处理、传输（包括发送、路由、接收）、利用及其数学物理/生物学理论的一门科学技术。它是一门集数学、物理学、电子学、通信技术、计算机科学技术、智能科学技术以及控制理论与技术等于一体的交叉学科。[1] 信息科学技术概论是我系开设的一门旨在为刚入系的同学们建立对电子学和信息科学宏观、系统的认识的讲座式课程。课程的目的与任务是通过不同研究方向导师对各自研究领域的介绍，使同学们在入系之初就对电子与信息学科有一个宏观的认识，广泛了解电子学研究方向，开阔视野，增强对电子学科的学习兴趣。课程内容主要涉及信息科学技术的概览以及不同研究方向的介绍，如计算机科学与技术、电磁波与微波技术、微电子技术、生物电子技术、天线技术等。

二．发展现状 人类正处在信息社会，而信息科学技术是信息社会的基石。信息科学技术的发展改变了人们的生产、生活方式，真正实现了“天涯若比邻”的理想。它使社会的各个部分通过网络系统连接成一个整体，由高速大容量光线和通讯卫星群以光速和宽频带地传送信息，从而使社会信息化、网络化和数字化。[1] 从1906年电子管的发明开启了电子时代，无线广播、无线通信随之诞生到1964年激光的发明开启了光电子时代，大规模集成电路、卫星、个人电脑、互联网随之产生进而我们进入知识经济时代。信息技术革命正迅猛改变人们所生存的社会，如今信息技术已经成为科学技术前沿，人类开始从工业社会进入信息时代，信息技术在世界新技术革命中，不仅作为一项独立的技术而存在，还广泛渗透于各个高技术领域，以及生产、经营、管理等过程，成为它们发展的基本依据和重要手段。可以说如果没有电子信息技术，人类只能停留在工业化时期。 信息技术对传统产业的渗透与带动作用。几乎所有的传统产业都与信息技术结合。用信息技术进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春：例如全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等信息技术进行改造，每年即可节电500亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量(157亿度/年)。对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚弯核电站的发电量(139亿度/年)。[1] 信息技术对国家安全与国防建设有着重要作用。信息化条件下的现代战争是一个需要我们深入研究的全新的事物。信息是战斗力，同时也是新兴战略资源。信息化战争是一种战争形态，是在信息时代信息化军队运用信息化武器装备在陆、海、空、天、电等全维空间中，以信息战为主导，展开的一体化的战争。美军于1998年就制定了《联合信息战条令》，目前正在着手制定信息化战争战略而信息化的武器装备系统是以计算机技术为核心、以信息技术为基础的一体化的武器装备系统。其构成主要包括信息攻防武器系统、单兵数字化装备和指挥控制系统即C4ISR。这些成果成功地应用于海湾战争、科索沃战争和阿富汗战争实践，推动了美军信息化战争理论的发展和军队信息化建设的进程，使美军走在了世界各国军队的前面。[2] 信息技术的巨大进步是人类在科学上取得的最具有历史意义的成就之一， 人类文明将越 来越多地通过信息技术被创造和发展。无线通讯与电子技术的飞速发展使世界从大哥大时代迅速过渡到Iphone智能手机时代。多媒体 技术的应用和交互式界面的采用为文化、艺术、科技的普及开辟了广阔前景。网络技术的发展使地球村的设想成为了现实。 电子出版 以光盘、磁盘和网络出版等多种形式，打破了以往信息媒体纸介质一统天下的局面。信息技术改变着人与人之间的交往方式， 改变着人们的工作方式和生活方式， 也就必然会对文化 的发展产生深远的影响，一种新的适应网络时代和信息经济的先进文化将逐渐形成。 信息技术的广泛应用，早已经引起了社会各个方面，各个领域的深刻变革，加快了社会生产力的发展和人们的生活质量的提高。我们通信交流的方式、我们处理信息的方式、我们学习、工作和研究的方式、我们设计和建造事物的方式、商业、政府运作的方式等等，都随着信息科学的发展而不断改变。信息资源成为继物质，能源之后将成为信息化社会的主要支柱产业之一。信息技术的发展使得世界变成一个地球村，如今人们能够及时分享社会进步带来的成果，减少地域差别和经济发展造成的差异，这样不仅促进了不同国家，不同民族之间的文化交流与学习，还使文化更加开放化和大众化。

三．发展趋势与展望 从2000年开始，电子信息产业已经为世界第一大产业。而至少在今后50年，信息科学技术及其产业仍会高速发展，现代化要依靠信息化的驱动。 信息科学还是一门年轻的科学，近40年信息技术走在信息科学的前面。目前的信息科学只相当于1905年以前的理论物理研究，信息科学还处在伽利略时代。近20年来集成电路和网络技术的飞速发展对信息科学提出了若干挑战性的理论问题：如何对付信息系统的巨大复杂性（多核CPU芯片、大型系统软件和应用软件，Internet)？如何保证信息系统的可靠性？如何将信息系统的功耗降低几个数量级。20世纪的后半世纪是以技术发明和技术创新为标志的时代。21世纪上半叶，将兴起一场以汇聚科学和计算思维为特征的新的信息科学革命，其结果可能导致21世纪下半叶新的技术革命。 信息科学技术面临新的革命。在过去几十年中，信息技术一直走在信息科学的前面，无论是图灵机理论、冯·诺依曼计算机模型，还是香侬信息论，都是 在20世纪30—40年代建立起来的。半个多世纪过去了，尽管信息技术飞速发展，但许多重要的信息科学基本理论问题仍没有得到解决。根据前苏联经济学家康德拉季耶夫提出的经济长波理谢”。我们预计2l世纪上半叶信息科学将取得突破性发展，而下半叶将出现一次基于科学突破的新的信息技术革命。中国科学院信息领域战略研究组通过一年多的战略研究工作，做出的最基本的判断是： 第一、信息技术经过半个世纪的高速发展以后，不会变成以增量改进为主的传统产业技术，而是面临一次新的信息科学革命；在整个2l世纪，信息科学技术将与 生物、纳米、认知等科学技术交织在一起，继续焕发出蓬勃的生机，引领和 支撑国民经济的发展，改变人们的生活方式。 第二，不论是集成电路、高性能计算机，还是互联网和存储器，2020年前后 都会遇到只靠延续现有技术难以逾越的障碍(信息技术墙)，孕育着新的重大 科学问题的发现和原理性的突破。所谓信息技术墙是指：挖掘并行性和可扩 展的困难，信息处理的高功耗，复杂信息系统安全可靠性低。到2020年左右， 摩尔定律将不再有效，集成电路正在逐步进入“后摩尔时代”，我们必须更 多地从“Beyond CMOS”中寻找新的出路。计算机也正逐步进入“后PC时代”， 终端设备将从“高大全”向“低小专”(“专”指个性化)转变，降低功耗是 首要目标。 2020年以后。超级计算机的“千倍定律”将失效，只在现有的技术基础上做 改进，到2030年将无法制造出Zettaflops级(1021flops)水平的计算机。进 入“后IP”时代是不可避免的发展过程，可能需要15—20年时间才能真正突 破TCP／IP协议的局限。 信息领域的技术在以下三个方向必须有革命性的突破：在扩展性方面，要可扩展到亿级甚至百亿千1Z级并行度，惠及数十亿用户；在低功耗方面，性能功耗比要提高几个数量级；在可靠安全方面，要致力于研制自检测、自诊断、自修复的高可信系统。[3] 另外，物联网与云计算将成为信息产业的重要发展领域。传感网络是数字世界与物理世界的桥梁，将实现人与机器，机器与机器之间的信息交互，数字物理系统（CPS），又称物联网是数字世界与物理世界交互的网络系统，具有监视与控制功能。传感器和CPS是典型的多学科交叉，涉及通信、光学、微机械、化学、生物等诸多领域。随着大量的嵌入式设备和传感器纳入信息系统，网络边缘设备与服务器之比将增大几百倍，每个服务器的客户端设备数量将达到几万个之多，对这些嵌入式设备和传感器发送的海量信息进行存储、搜索、校对、汇总和分析，将是21世纪信息领域新的挑战任务。关于云计算，其安全性是不容忽视的问题。

四．课程体会总结 通过对这个学期信息科学技术概论课的学习，我觉得自己收获颇丰：自己对电子与信息学科建立起了一个宏观初步的认识，广泛地了解电子学的主要研究方向，对电子学科的学习兴趣也得到了增强。 老师们对各自领域深入浅出的讲解，让我们了学习基础概念，又了解了前沿知识。李国刚老师的‘课程总体介绍’让我们对信息科学及电子工程专业有了整体的了解，对物联网的概念有了初步的认识；汤炜老师的‘电磁场与微波技术’结合了他的研究经历为我们展示了电磁场与微波在民用、军用上的广泛应用；莫冰老师的‘微电子技术与微机电系统’向我们介绍了ic的制作工艺及微机电系统的概览，令人受益匪浅；阎铮老师的‘生物电子’带我们走入了脑电的世界；葛悦禾老师的‘天线技术’让我们了解了各式各样的天线及其工作原理的概览。 总之，通过一学期的学习，信息技术概论课令我获益匪浅。

参考文献： [1] 《09级导论课-第2讲-信息科学与技术概论》 湖南大学 2009 http://wenku.baidu.com/view/9e8eef4de518964bcf847c68.html [2] 《信息技术与国防教育课程整合研究》 全国第六届普通高等学校国防教育科研论文报告会 http://wenku.baidu.com/view/8e8bd60d79563c1ec5da7132.html [3] 《信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向》.李国杰.中国工程院.2010.