信息技术新颖进展
信息技术教学论文七篇

信息技术教学论文七篇【篇一】一、前言随着社会经济的发展,科技也得到了长足进步,网络技术的应用越来越广泛,信息技术的教育越来越受到社会的重视。
在高中阶段,信息技术教育只是一门普通课程,并没有纳入高考考试的范围,因此,高中信息技术教育并未受到学校、学生的重视,目前高中信息技术课程主要有三种较为主流的教学方法,本文主要将这三种教学方法进行分析与比较,并提出相应的应对策略,即理性看待、多样采用、创新应用。
二、高中信息技术教育教学方法的应用现状高中阶段的信息技术教育并没有被列入高考考试的范围,所以学生和教师都不是很重视这门课程,另外,信息技术这门课程的内容比较复杂枯燥,导致学生更加缺少学习兴趣,学习效果不理想。
在2004年实施高中新课程改革之后,信息技术课程的重要性得到了确认,高中信息技术课程也在逐步走向规范化,现阶段最重要的问题就是要找到有效的教学方法,实现高中信息技术教育的教学目标。
信息技术课程是一门操作性和实践性很强的课程,教学方法相对较为复杂,与其他的课程教学方法相比,既有共同点,又有其独特性。
目前,信息技术教学的方法繁多复杂,分类也很复杂,本文主要讨论比较目前信息技术课程教学的主流方法即讲练结合方法、任务驱动方法和主题式教学这三种教学方法。
1.讲练结合方法在主流的三种教学方法中,讲练结合法是最常见的,也是高中信息技术教师在教学中使用频率最高的教学方法。
讲练结合法具体是指教师讲授或者演示一个操作后,再由学生进行操作,教师巡视并指导。
这种方法的侧重点在于培养信息技术的操作技能,有利于操作技能的学习和训练,其特点有:简明、快捷、操作性强。
讲练结合法也有一些缺点:过于机械化、课堂气氛不活跃,这种机械化的教学模式过分强调操作技能,导致学生只能进行技术的练习,缺乏必要的综合应用,长此以往,学生只知道进行技能的操作,盲目重视技能的掌握,却不知道学习的目的,很难在现实生活中应用信息技术,难以提高自身的综合素质。
信息与信息技术的概念

信息与信息技术的概念
信息与信息技术是紧密相关的概念,可以理解为信息是通过信息技术进行处理、传输和存储的数据。
信息是一种有意义的数据,是通过对数据进行加工和解释得到的。
它可以是事实、观点、观察结果或者指令。
信息具有价值、新颖性和可靠性。
它可以帮助人们做出决策、解决问题或者传达观点。
信息技术是指利用计算机技术和通信技术来处理、传输和存储信息的技术。
它包括计算机硬件和软件、网络技术、数据库管理系统等。
信息技术的发展和应用使得信息的获取、传输和存储变得更加高效和便捷。
信息技术的应用涵盖了几乎所有领域,如教育、医疗、金融、通信、娱乐等。
它在促进社会发展、提高生产效率、改善生活质量等方面发挥着重要的作用。
总的来说,信息与信息技术是相辅相成的,信息是通过信息技术进行处理和应用的,而信息技术则为获取、传输和存储信息提供了强有力的工具和手段。
信息技术在幼儿游戏开发中的实践研究

信息技术在幼儿游戏开发中的实践研究摘要:随着科技的快速发展,信息技术为幼儿游戏开发提供了前所未有的可能性。
虚拟现实、增强现实和人工智能等先进技术的引入,使得幼儿游戏在互动性、趣味性和教育性方面取得了显著的提升。
然而,信息技术在幼儿游戏开发中也面临着诸多挑战。
首先,技术的快速发展使得幼儿游戏开发需要不断更新和升级,这对开发者的技术能力和资源投入提出了更高的要求。
其次,信息技术在幼儿游戏中的应用需要遵循儿童发展心理学和教育学的原则,确保游戏内容符合幼儿的认知特点和兴趣爱好。
此外,信息技术在幼儿游戏开发中还面临着隐私保护、网络安全等问题,需要开发者采取有效的措施加以保障。
关键词:信息技术;幼儿;游戏开发一、信息技术在幼儿游戏开发中的现状当前,信息技术在幼儿游戏开发中的应用已经取得了显著的进展。
随着虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和人工智能(AI)等技术的快速发展,幼儿游戏的形式和内容都发生了深刻的变化。
例如,虚拟现实技术使得幼儿能够身临其境地参与到游戏之中,通过模拟真实场景,提高幼儿的认知能力和实践能力。
据相关研究数据显示,使用虚拟现实技术的幼儿在游戏中的参与度提高了60%,同时他们的空间感知能力和手眼协调能力也得到了显著提升。
增强现实技术则通过将虚拟元素融入现实场景,为幼儿带来更加丰富多样的游戏体验。
例如,一款名为“动物世界”的增强现实游戏,通过在手机或平板电脑上展示各种动物的3D模型,让孩子们能够近距离观察并了解这些动物的生活习性。
这种游戏形式不仅激发了孩子们的好奇心,还促进了他们对自然环境的认识和保护意识的培养。
人工智能技术在幼儿游戏开发中的应用也日益广泛。
通过智能算法,游戏能够根据幼儿的兴趣和能力水平进行个性化推荐和挑战,从而提高游戏的教育价值和趣味性。
例如,一款名为“小小数学家”的游戏,通过智能分析幼儿在游戏中的表现,为他们提供适合的数学题目和挑战,帮助他们在游戏中轻松掌握数学知识。
二、信息技术在幼儿游戏开发中的重要性2.1 信息技术如何提升幼儿游戏的教育价值信息技术在幼儿游戏开发中的应用,显著提升了游戏的教育价值。
浅谈信息技术在幼儿数学教学活动中的应用

浅谈信息技术在幼儿数学教学活动中的应用摘要:在幼儿数学教学活动中,信息技术发挥着积极作用。
它创造了直观、生动、活泼的学习环境,通过多媒体技术可为幼儿提供丰富的数学教学内容,帮助幼儿更好地理解抽象概念和数学原理,使学习变得更有趣。
因此,在幼儿数学教学中应注重信息技术的应用,并培养教师的相关技能,以更好地支持幼儿的学习与发展。
关键词:幼儿教育;数学;信息技术一、引言受应试教育影响,一些幼儿园出现了小学化的趋势,在幼儿阶段就开始面向幼儿进行数学教学活动。
但此做法不尊重幼儿的年龄和认知发展规律,有可能还会降低幼儿对数学学习的兴趣,增加受挫心理的问题。
因此,幼儿教师在开展数学教育教学活动时,应明确两者之间的本质区别,并根据幼儿的特点来选择相应的方式和方法。
数学学习本身对幼儿的发展有积极的促进作用,但前提是要按照规律进行。
因此,在当前的基础教育改革背景下,幼儿园数学教育面临的问题是如何顺应时代发展的趋势,将现代信息技术融入数学教学活动中。
随着信息技术的快速发展,它在技术和学科教学融合方面不断创新,幼儿园教师应善于将新兴技术与数学教学活动巧妙结合起来,从而更好地促进幼儿的学习和发展。
二、正确认识信息技术与幼儿园数学教学相结合的意义信息技术作为教学辅助工具,幼儿教师要正确认识其价值和作用。
只有在思想上正确对待信息技术,才能更好地将其引入幼儿园的数学教学中,让技术发挥出辅助作用,并为教学活动注入更多积极的能量。
根据近年来信息技术与其他各个学段、学科教学活动的融合情况来看,信息技术和教育教学活动已经密不可分。
对于幼儿园来说,信息技术的融入在数学教学活动中发挥了突出的作用。
它不仅有利于提升幼儿参与数学活动的积极性,还有助于幼儿学习数学课程,提高数学活动的质量和效果。
在幼儿园的教学活动中,幼儿教师应占据引导地位,引导幼儿积极参与各项活动。
但有些教师为了维持秩序,盲目开展教学活动,忽视了幼儿的特点。
因此,幼儿教师需要了解幼儿的思维发展特点,并根据幼儿的认知特点组织数学教学活动。
信息技术的论文信息技术的论文2000字

信息技术的论文信息技术的论文2000字随着计算机网络的不断发展,计算机已经成为我们生活中必不可少的一部分。
制定完善的网络防护安全措施是计算机网络系统信息安全的前提。
下面是白话文整理的信息技术的论文信息技术的论文2000字【最新3篇】,希望能够给予您一些参考与帮助。
信息技术论文篇一【摘要】正随着现代科学技术的发展,特别是以计算机的发明和应用为主要标志的第三次人类科技革命浪潮的推动,人们的生活步入了信息时代。
信息时代的到来,给现代教育提出了新的要求,那就是要想真正适应社会的发展和需要,必须要掌握信息技术。
【关键词】信息技术教学;信息技术的课程;课堂教学过程;计算机信息技术教学总目标是通过各种形式的教育,使学生将信息的获取、分析、加工、利用等能力,内化为自身的思维习惯和行为方式,从而形成影响人的一生的品质。
通过几年的教学实践,本人获得几点心得体会,与大家交流。
一、信息技术教学过程中最常用的教学方法有以下几种(一)直观感知法。
虽然在一些小学已开设信息技术课程,但对学生来说,还是一门新兴的、新颖的课程,因而对计算机更是充满着一种神秘感,很想知道计算机是怎么工作的,主机箱内到底有些什么东西,它们各有什么用途?对此,我常通过现场实物展示来让学生看一看、摸一摸、做一做,认识一下什么是硬盘、主板、内存、显卡等,然后再简单地解释其作用。
通过直觉的感官认识,学生就会对心中的疑团有所解开,并在脑海里建立起一个对计算机基本结构的模型,这样学生就能对教材中基础知识部分很轻松地掌握了。
(二)对比、类比讲解法。
比如在讲Windows基础知识时,经常用到对比教学方法。
如讲授资源管理器,可通过观察“我的电脑”窗口来进行对比,比较两者窗口界面的不同,来加强学习的效果。
再比如讲“复制”、“移动”文件或文件夹时,运用对比教学法,教学效果不错。
另外,在信息技术知识方面有许多“相似”的知识点,在备课过程中,我注意对教学内容进行分类,善于归纳知识要点。
信息技术收获与心得体会(通用8篇)

信息技术收获与心得体会(通用8篇)信息技术收获与心得体会篇1本学期我担任七年级信息技术教学工作。
现阶段信息技术课的教学目标主要培养学生掌握计算机操作技能,着眼于使学生掌握信息科学、信息技术的基本知识,注重培养学生信息采集、加工、发布等信息处理的基本技能,促进和提高学生主动利用信息技术和信息资源解决实际问题的本事,并用于学习和生活,当然最重要的还在于中考的信息技术会考,完成相关的教学任务及教学要求。
本学期教学资料包括信息技术基础、办公软件的操作。
现将工作总结如下:一、不断学习提高个人素养进取参加学校组织的政治学习,提高自我的政治素质和理论素养,注重自我思想道德水平的提高。
平时进取参加教研活动,在工作之余,学习与农远工作和信息技术教学及计算机维护的相关知识,努力提高个人的业务水平,为信息技术教学工作打下良好的基础。
二、扎实细致地做好教学工作备课对于每门课程的教学而言,都是必不可少的环节,信息技术学科教学也不例外。
在备课的过程中,我首先对所要教授的知识进行全面的研究、归纳、总结,并根据教授对象的不一样特点找到教授的方法与方式。
在此基础上将所备资料在计算机上进行逐一推敲、验证、演练,以使一些空洞的知识具有可操作性;同时,还将每个知识点构造成一个操作性实例,经过对实例的演练让学生对知识点产生准确、完整的认识,由此得出相关的结论。
从而做到对人、书、机三者进行有机结合的备课,备课不只是在教案本上备课,而是把工作重点放在电子备课上。
根据信息技术学科的基本特点,我在教学过程中当坚持以学生为主体,即在教师为主导、学生为主体的双主教学模式下进一步强调学生的主体地位。
因为计算机课程操作性强、更新速度快、创造性强的特点都要求我们必须强调学生在教学活动中的主体地位。
学生仅有经过自主地学习,才能在掌握基础知识的基础上,发现问题,解决问题,从而提高自我的操作水平,跟上知识的发展更新并进一步发挥自我的创造力。
如果单纯地依靠教师教授,他们所掌握的知识将总是有限的。
2024年七年级信息技术教学计划(五篇)
2024年七年级信息技术教学计划一、学生背景分析本课程面向全体七年级学生设计,学生在上一年度中对如Word、E____cel等办公软件已有一定基础。
由于每学期信息技术课程时数有限,每周仅一节课,导致学生遗忘率较高,大部分学生未进行有效的复习巩固,掌握情况参差不齐。
部分学生因家中或父母单位有电脑,有更多实践机会,操作相对熟练;而另一部分学生仅限于课堂学习,课后缺乏练习,对所学知识遗忘严重,操作显得生疏。
尽管如此,学生对信息技术课程的学习积极性总体较高,因为相较于语文、数学的枯燥,历史、政治的记忆要求,信息技术显得更为新颖。
问题在于学生更感兴趣的是游戏和网络社交,而非学习本身。
因此,需要进一步引导学生正确认识和使用计算机。
二、教材概述本学期采用的是湖南师范大学出版社的《信息技术》上册,内容全新。
教材中“计算机基础知识”占据了大约____%的篇幅,显现出这一部分既是本学期学习的重点,也是难点。
关键知识点包括:收集信息、计算机与系统安全、文件管理、网络基础知识、文本处理以及设置文字与段落等。
三、教学理念遵循学校工作计划,参照中学信息技术《课程指导意见》,并结合学生实际,明确信息技术课程的目标:激发学生对信息技术的兴趣,理解并掌握基本知识和技能,培养学生获取、传输、处理信息及应用信息技术工具的能力,形成良好的信息素养,为适应信息社会的学习、工作和生活奠定基础。
四、教学目标1. 增强学生对计算机的直观认识,理解信息技术在日常生活中的应用,激发学习和使用计算机的兴趣和意识。
2. 使学生了解信息的基本概念、信息技术的内涵,以及信息交流的常见方式和载体。
3. 初步掌握使用计算机处理文字的技能,能熟练运用其中的关键功能。
4. 培养良好的计算机使用习惯。
5. 通过教学,引导学生掌握有效的学习方法和技巧,激发学习的积极性和主动性,鼓励学生间的交流与创新实践。
五、教学策略六、教学进度详细安排如下表课时内容第一课时:收集信息的实践、介绍学习信息技术的策略及本学期课程安排第二课时:信息技术的快速发展第三课时:综合实践活动第四课时:计算机与系统安全第五课时:运用资源管理器第六课时:初步使用画图程序第七课时:初识互联网第八课时:网络基础知识概览第九课时:综合实践活动第十课时:输入与保存文档第十一课时:设置文字与段落第十二课时:插入图片与文本框第十三课时:创建简单表格第十四课时:图文混排第十五课时:综合实践活动第十六课时:复习与总结2024年七年级信息技术教学计划(二)在本学年度,我承担了七年级两个班级的英语教学任务。
信息技术运用评课语(通用6篇)
信息技术运用评课语(通用6篇)第一篇: 信息技术运用评课语一、在任务中学习“在任务中学习”是这堂课设计的核心。
从一开始的“比较自己作品与教师作品的异同”探索如何利用剪贴画来使自己的作品更加丰富,到“观察教师作品的播放,小结教师作品的特点”激起学生为自己的作品设置动画的强烈欲望,以及后来的“调整动画的次序”这些环节,始终将操作方法简化成一个个具体的任务,始终坚持让学生在兴趣中自己找任务的理念,这种设计理论,对课堂的动态生成体现得很少,往往是以教师的预设为主,以激起学生的兴趣为主,如果学生对学习内容不感兴趣,那这种教学方法也是无从下手的。
上述任务的设立,就是让学生在一个个具体的实例中激发学习的兴趣,由简到繁,由易到难,循序渐进地完成一系列任务,从而得到清晰的思路、方法和知识脉络,在完成任务的过程中,培养分析问题,解决问题的能力。
在这个过程中,学生还会不断地获得成就感,可以更大地激发他们求知和欲望,逐步形成一个感知心智活动的良性循环。
在进行“动画设计”这个环节,当学生自己完成教师交给的任务时,当学生发现自己的作品也能动起来时,那此起彼伏地响起在教室里的欢呼声,那满脸惊讶、欣喜、兴奋、激动的表情,令人印象深刻,我觉得,如果这些问题不是靠一个个具体的任务去解决,学生会有这种愉悦的情感体验吗?学生会有积极主动的思考吗?他们的探索欲望会强烈吗?二、教师成为任务学习活动的引领者、组织者、参与者在这节课任务设计时教师精心准备了每个环节,课堂上深入到学生当中去和孩子交流,认真倾听孩子的发言,针对课堂上出现的突发情况,冷静应变。
学生在“自主反馈”这一环节提出了一些有价值的问题,在组织学生交流和引导分析得出结论这方面教师的能力还显得不足,引领学生展开讨论的面不够宽,深度还不够深,学生思维卷入不够。
在这一点上尚需磨练!另外,在进行本堂课的教学活动时,对学生学习习惯的培养方面做得还是不错的,从上课时播放屏幕广播时要求学生不能抱有埋怨的态度到完成任务时碰到问题该如何请教老师和同学的方法上,都能很好地体现培养学生良好的信息素养这一新课程理念。
浅谈“互联网+”背景下高中信息技术教学的创新
浅谈“互联网+”背景下高中信息技术教学的创新1. 引言1.1 背景介绍在互联网高度发达的当今社会,信息技术已经深入到我们的生活和工作中的每一个角落,尤其对于教育领域的影响更是深远。
随着“互联网+”时代的到来,高中信息技术教学也面临着前所未有的挑战和机遇。
随着移动互联网、大数据、人工智能等技术的快速发展,信息技术教学要顺应时代潮流,不断进行创新和改革,以适应数字化、智能化的教学需求。
在“互联网+”时代,高中信息技术教学要借助互联网技术的力量,积极探索创新教学模式,提高教学效率和质量,培养学生的创新精神和实践能力。
教师也需要不断提升自身的信息技术能力,拓宽教学视野,灵活运用多种教学手段和工具,提升教学水平和教学体验。
本文将从“互联网+”背景下高中信息技术教学的现状入手,探讨如何利用互联网+推动高中信息技术教学创新,并分析基于互联网+的高中信息技术教学改革方向,同时结合实践案例和国际化视角,探讨未来高中信息技术教学的发展趋势与方向。
希望通过本文的研究,可以为高中信息技术教学的创新和发展提供一些启示和借鉴。
1.2 目的在“互联网+”背景下,高中信息技术教学的创新已经成为当前教育领域的热点话题。
本文旨在探讨如何利用互联网+技术推动高中信息技术教学的创新发展,提升学生的信息素养和创新思维能力。
具体目的包括:1. 分析当前互联网+时代下高中信息技术教学存在的问题和挑战,寻找突破口和创新点;2. 探讨如何利用互联网+技术,优化高中信息技术课程设置和教学模式,提高教学效果;3. 探讨基于互联网+的高中信息技术教学改革方向,为教师和学生提供更多的教学资源和机会;4. 分享互联网+时代下高中信息技术教学的实践案例,激发更多教育工作者的创新意识和实践动力;5. 探讨如何结合“互联网+”推动高中信息技术教学国际化,提升我国高中信息技术教育水平与国际接轨。
通过本文的探讨和分析,旨在为高中信息技术教学的创新提供理论指导和实践参考,促进我国高中信息技术教学水平的不断提升和发展。
信息技术课评价方案模版(3篇)
信息技术课评价方案模版一、导言信息技术课程在当代教育体系中占有举足轻重的地位。
学生通过学习,可发展创新思维、增强问题解决技巧,以及提升技术运用和理解能力。
因此,建立一个全面且科学的评价方案对于信息技术课程至关重要,旨在有效促进学生技术能力的提升。
二、评价目标1. 创新思维:评估学生在课程中展示的创新思维,包括问题解决、创造性思维和设计技能。
2. 技术应用:评价学生应用所学信息技术知识和技能解决实际问题的能力。
3. 信息素养:衡量学生处理、获取、分析和评估信息的能力,以及在日常生活中合理使用信息技术的技能。
4. 协作沟通:评估学生在团队合作、交流和分享中的表现,以及利用信息技术支持协作和沟通的效能。
三、评价内容与方法1. 课堂表现:评价学生的自主学习和课堂活动参与度。
方法:通过观察和记录学生的参与度、提问和小组合作情况。
2. 作业评估:评估作业的完成情况和质量。
方法:评价作业的创新性、准确性、全面性和专业性。
3. 项目评估:评价学生独立或团队完成的项目。
方法:评估项目的设计、实施、测试和结果分析,以及创新性、技术应用和问题解决能力。
4. 考试评估:考察学生对信息技术知识的掌握程度和应用能力。
方法:设计涵盖选择题、解答题和实际应用题的综合考试。
5. 平时表现:评估学生在课堂讨论、思考和参与中的表现。
方法:通过学生的日常发言、提问、小组合作等进行评估并记录。
四、评价结果的处理与应用1. 数据分析:对各项评价数据进行统计和分析,得出学生在不同领域的表现结果。
2. 强化优势:针对学生的薄弱环节提供改进建议和辅导,以促进其进一步提升。
3. 奖励与认可:对在不同评价指标中表现出色的学生给予奖励和认可,以激发他们的学习动力。
4. 结果反思:对评价结果进行总结和反思,不仅关注学生评价,还应调整和优化教学方案,以提升教学质量。
五、评价方案的实施与优化1. 落实方案:在教育机构的教学管理中,将评价方案纳入课程评价体系,确保评价的科学性和公正性。
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实用标准文案 文档大全 信息技术的最新进展
一、什么是新一代信息技术产业 新一代信息技术产业的本质内涵是“新一代”,必须明白“新一代”究竟“新”在哪里。信息领域的各个分支——集成电路、计算机、通信、软件等都在进行代际转移。 集成电路制造已进入“后摩尔”时代; 计算机系统开始进入“云计算”时代; 无线通信正在从3G(3rd generation,即第三代移动通信)走向4G(4th generation,即第四代移动通信)时代; 软件行业已进入端到端设计(也有人称之为跨界垂直整合)时代。 从传统电子信息产业到新一代信息技术产业是产业的“代际变迁”。IDC公司(全球著名的咨询公司)把新一代信息技术产业称为“第三平台”。该公司认为,1985年以前普遍采用的大型主机是第一代IT(information technology,即信息技术)平台;1985-2005年流行的是以个人计算机、互联网和服务器为主的第二代IT架构(computers as networks);从2005年开始,以云计算、移动互联网、大数据、社交网络为特征的新一代IT架构(被称为第三代IT平台, computers as datacenters)正在蓬勃发展之中。2013年全球IT支出约37万亿美元。IDC公司预测,至2020年,第三代IT平台的市场规模将达到53万亿美元。2013-2020年,IT部门90%的增长将由第三平台驱动。 信息技术产业的发展趋势是从制造业为主转向软件和服务业;从inside到outside(从重视产品到重视生态环境);从scale up(纵向扩展)到scale out(横向扩展);从关注设备、软件到更关注数据;从赛博空间(cyberspace)到人机物三元融合世界。新一代信息产业的热点不是以加工为主的制造业,而是以制造业为基础的自主设计的软件和服务业,即构建新的端到端设计的产业生态环境。信息产业发展的基本模式面临重大转折:软件和应用创新取代器件设备的技实用标准文案 文档大全 术进步,已成为主导整个IT产业未来发展的核心力量。 新一代信息产业的主要特点是,以围绕云计算和移动互联网的新产品为基础,通过丰富的服务,为客户创造新的价值。如果说过去20年信息产业的重点是生产和销售计算机、通信和电视设备,信息化的主要工作是推进数字化,那么未来的新一代信息技术产业的重点是网络化和智能化,将更加关注数据和信息内容本身,从制造加工回归到“信息”产业本来的轨道。 新一代信息技术产业不仅重视信息技术本身的创新进步和商业模式的创新,而且强调信息技术渗透融合到社会和经济发展的各个行业,推动其他行业的技术进步和产业发展,新一代信息技术产业发展的过程,实际上也是信息技术融入社会经济发展各个领域创造新价值的过程。近年来蓬勃兴起的产业互联网是过去20年消费互联网的升级,各行各业都将演变成互联网产业。
二、未来10年全球信息技术发展总体趋势 全球电子信息科学技术将进入一个转折期,可能出现重大的技术变革,主要的征兆为:集成电路技术正在步入“后摩尔时代”(Post Moore’s Law Era)。集成电路技术与产业在继续沿着“延续摩尔定律”(More Moore)前行,获得更高片上集成度的同时,也沿着“拓展摩尔定律”(More Than Moore)发展,将多样化的器件通过封装进行集成,并通过两者的结合,将人类和自然环境产生的信息进行数字化处理,以产生更高效、更廉价、更节能的解决方案。未来几年,新型信息功能材料、器件和工艺将不断涌现,推动集成电路技术和产业的持续进步。 计算机逐步进入“后PC(personal computer,即个人计算机)时代”,“Wintel”(微软+Intel)平台独霸天下的格局正在瓦解,多开放平台正在形成,新型终端已步入百姓生活;互联网进入“后IP(Internet protocol,即互联网络协议)时代”已成为不可避免的发展趋势,发展新一代互联网技术,突破TCP/IP(transmission control protocol/Internet protocol,即传输控制协议/互联网络协议)协议的局限是网络科学家努力的方向;物联网、云计算等技术的兴起促使信息技术渗透方式、处理方法和应用模式发生变革;大数据(big data)成为科学家和企业关注的焦点,正在改变科研方式和产业模式;网络与信息安全成为不可回避的重大技术和政治问题;人脑智能机理的发掘与智能信息科技的发展实用标准文案 文档大全 进一步促进对人类智能的深刻认识。与以往相比,当代信息科技创新更加活跃,信息技术的“云—网—端”领域的创新技术层出不穷。 未来5-10年的信息领域科技发展表现的新趋势和新特点,值得我们关注。 一是人机物三元融合将促进信息服务进入普惠计算(computing for the masses,或e-People)时代; 二是数据密集型研究成为继实验科学、理论分析和计算机模拟之后的科研第四范式; 三是移动通信正在向“移动宽带”演化,移动互联网、物联网、云计算将成为未来发展的主题; 四是得益于脑与认知科学的发展,人工智能技术重新兴起,类脑计算机、类人机器人、脑机接口、人脑仿真技术发展迅速。
1变革性的信息功能器件是新一代信息产业的基础 信息系统的性能、功耗、成本和可靠性很大程度上取决于所采用的器件。只有基础器件不断取得突破,才能逾越信息技术发展所面对的可扩展墙、功耗墙和可靠性墙等障碍。 目前,集成电路的主流技术——互补型金属氧化物半导体(complementary mental oxide semiconductor,CMOS)晶体管的特征尺寸为65-22纳米。据《国际半导体技术发展路线图》(The International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)预测,到2024年,晶体管的最小线宽将达到7纳米左右。全球产业界普遍认为,22纳米是一个关键技术节点。从22纳米开始,集成电路的基本器件结构和材料都将会出现巨大变革,但哪种技术会最终成为主导,国际上还正在积极探索之中。Intel公司在这一领域的进步最快,目前已掌握了3D晶体管技术,并用于22纳米工艺,其他企业还在努力追赶之中。 2007年的ITRS正式将以系统级封装(System in Package,SiP)为代表的功能多样化道路列为半导体技术的新发展方向,被称为“拓展摩尔定律”道路。其核心思想是将数字和非数字集成电路、硅和非硅材料与器件、CMOS和非CMOS电路以及传感器、执行器等集成在一个封装内,实现传统的系统芯片(System on Chip,SoC)无法实现的复杂功能。集成异质器件和电路的SiP技术,面向新型存实用标准文案 文档大全 储和逻辑器件、互联、封装的新材料,超低功耗设计、可制造性设计、成品率设计、可靠性设计和可恢复性器件设计等技术将成为集成电路发展的热点。 石墨烯是一种新型半导体材料。理论上,采用石墨烯制备的晶体管应比硅基晶体管的功耗更低、运行速度更快,有望做出性能更优良的半导体器件。英国曼彻斯特大学两位科学家海姆和诺沃肖洛夫2004年制备出石墨烯,2010年就获得诺贝尔物理学奖(集成电路发明后42年才获得诺贝尔奖)。2011年4月7日,IBM宣布研制成功主频155吉赫兹的石墨烯晶体管。石墨烯的出现有望将半导体从硅时代引向碳时代。但目前石墨烯的研究主要不是做集成电路,开发过程中的功耗和污染等问题也有待解决。也有学者认为,石墨烯成为主流半导体材料还需要很长的时间,CMOS甚至可以维持到2050年。 在通信领域,光子集成器件将取代传统分立元器件,将多个光模块集成在一个光子集成芯片中,有望解决现有光通信器件中速度、稳定性等诸多问题,同时能耗可以降为原来的1/10。短距离有线通信将依赖于光子集成技术的发展,USB(universal serial bus,即通用串行总线)、DSI(display serial interface,即显示串行接口)、DisplayPort、HDMI(high definition multimedia interface,即高清晰度多媒体接口)等将被光传输线取代。硅光子技术可将电子芯片和光子纳米器件集成在一块基片上,提高电子芯片之间信息传输速率同时有效改善电互联能耗限制,使计算机芯片之间通过光脉冲(而不是电子信号)进行通信,突破了芯片之间不能很快传输大量数据这一瓶颈。通过嵌入处理器芯片的光通信,建立艾次级(1018)超级计算机的愿景将在不远的未来变成现实。由于最新技术将芯片的集成密度提高了10倍,使用这种技术制造出的单芯片交换服务器大小仅为0.5平方毫米,只有目前产品的十分之一,成为未来研制功能强大的艾次超级计算机的新期望。HP公司最新研究显示,这一技术在2017-2019年将成为计算领域不可或缺的技术。 半导体存储器诞生30多年来,为信息技术进步做出了不可替代的贡献,形成了数百亿美元的庞大市场,我国存储器市场也达到1800亿元人民币。到今天为止,尚未出现能够替代半导体存储器的技术,且在未来可以预见的很长一段时间内,也不太会出现能够替代半导体存储器的其他存储器。近年来,各种新型非挥发性存储器(nonvolatile memory,NVM)得到了迅速发展,如铁电存储器实用标准文案 文档大全 (ferroelectric random access memory,FRAM)、磁存储器(magnetic random access memory,MRAM)、相变存储器(phase change random access memory,PCRAM)和阻变存储器(resistive random access memory,ReRAM)。其中PCRAM、ReRAM及3D Nand Flash的研发尤为活跃。新型存储器的突破将为未来5-10年研制更高能效的计算机和类似人类大脑信息处理方式的模拟计算机铺平道路。因此,持续支持并加强新型存储器的研究对我国新一代信息产业的发展意义重大。
2普惠计算引领人机物三元融合世界的范式变革 未来30年,信息技术的长远发展方向是普惠计算。普惠计算需要让计算进入广大民众生产生活的业务价值层面,这意味着计算需要从赛博空间进入人机物三元世界,综合利用人类社会(人)、信息空间(机)、物理世界(物)的资源,通过云计算、物联网、移动通信、光子信息等技术支撑,协作进行个性化大数据计算。这是21世纪信息领域基本性的范式变革。在面向三元世界的计算中,计算过程不再局限于使用计算机与网络的硬件、软件和服务,而是综合利用物理世界、赛博空间、人类社会的资源,通过人机物融合协作完成任务。 人机物融合与普惠计算已经出现一些科研、技术和应用实例,如个人作坊利用信息系统和增材制造技术设计制造物理产品等。我国正在开展的“智慧城市”建设也体现了人机物三元融合的趋势。未来10年内,人机物三元融合将使得信息科技沉浸式地渗透到实体经济和社会服务活动中。传统计算机科学将演变为人机物三元计算信息科学,传统信息技术将升级为“端—网—云”信息网络技术,出现新的硬件、软件、应用模式、协议和标准。