信息技术大局观
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23
软件的发展预测
目前阶段: 网络化 智能化(语音和图像识别,理解) 多媒体化(高级阶段是虚拟现实,空间影
像be there)
24
虚拟现实
25
空间影像
26
问题的回答!
信息与数字的关系 数字是表达信息的最佳媒介,几乎可以
解决一切信息问题 1.表达信息内容 2.表达信息过程(思想是一种信息过程) 3.统一的形式,单一的操作(简单)
19
数字域的三种操作
处理:CPU, DSP, ASIC, FPGA, Gate
传输:总线(CPU内部、系统总线, I/O总线), 网络(机器内部网,LAN,WAN,INTERNET, 无线网)“网络无处不在,应用无所不能”
存储:RAM,ROM,FLASH,硬盘,光盘,存 储系统(RAID,NAS,SAN)
二.如果说“数字地球”实现了“秀才不出门,能知 天下事”,那么物联网的出现就实现了“秀才不出门, 能做天下事”。物联网的出现,实现了人与人、人与 机器、机器与机器的互联互通。
在物联网时代要完成从“4A”到“4R”的转变,既从 “Anytime、 Anybody、Anywhere、Anything”转变为 “Righttime、Rightbody、Rightplace、Rightthing”。
SNS:现实社会的数字化映像(呈现)! 基于Internet的真实人际关系网络,旨在建立
各种信息形式----数字---各种信息形式 主要优点:
转换最方便,处理、存储、传输最方便
15
具有历史意义的现象: 数字化大转移
数字化是将文本|数字|声音|照片|视频转化成数 字设备可以处理的数据的过程。
世纪之交的信息技术大转移:数字化大转移 信息领域数字技术一统天下 目前正是转移的高峰期:
34
SNS:社区是什么?
社区成为网上从事某种专项事物的人群,或 者从事某种专项服务的领域,社区就是商业 圈、企业圈、娱乐圈、学术圈、业务圈、朋 友圈等等。
社区规模可大可小,社区主题可粗可细,社 区门槛有高有低,社区划分无穷无尽。
35
SNS:社区是什么?
社区的出现巧妙地解决了人工智能中无法解决 的常识知识的界定和表达问题。
18
何为软件?
软件是(可运行的)思想和内容的数字化
思想:算法、规律、办法---程序表达 (Thinking is computing)
内容:图形、图像、数据、声音、文字等 归结为:程序和数据!
(Programming is understanding!)
软件的核心: 算法
(一个好的算法可以降低硬件要求: FFT, MPEG,王选:汉 字激光照排系统 )
数字控制、数字录音、数据通讯(目前主干, 即将用户)、数字计算、数字电视、数字广播、 数字相机(为什么便宜?)、数字摄像、数字城
市、数字流域、数字地球 ……... 数字化 生存!
50年后,不是数字的信息产品很难见到.
16
数字信息技术的总轮廓
第一步:现实域--数字域 第二步:数字域三种简单的操作
信息技术大局观
单击此处添加副标题
信息技术大局观
---信息、数字、计算机
2
欢迎您们开始计算机基础 学习之旅。。。
1.认识信息与数字的关系 2.认识计算机 3.几个典型应用
3
先以广阔的视野描述一幅IT 的清明上河图吧!
4
人为万物之灵 豹的速度! 熊的力量! 鹰的眼睛! 狼的耳朵。。。
在万物生灵之中,我们的力量、速度、敏感性
测与分析、基于图形和基于空天地一体化实景影像的可视化和可 测量以及基于Web Severice的空间信息共享与智能服务都已经实 现。
例如,研究人员通过照相机对敦煌莫高窟实地拍照后,将照片信 息输入电脑,再经过特定的软件就能还原制作出敦煌莫高窟三维 影像图,把不可再生也不可永生的文化遗产在电脑中“数字化保 存”,如果遇到灾害破坏,文物工作者就可以依据电脑中的数据, 及时并准确恢复莫高窟的原貌;
还有汶川地震灾区三维地理信息系统、云南干旱过程时空分析、 数字泰州三维数字模型、影像城市等,这些成果不仅能够帮助决 策层在最短的时间内做出正确的判断,也可以为老百姓的衣食住 行提供实际帮助。
30
物联网
“物联网”是一种物际互联的智能信息网络,通过装置 在各类物体上的智能传感器(如RFID、光纤传感器、 微机械传感器、二维码等),经过接入系统与互联网 相连,从而给物体赋予智能,实现人与物、物与物、 物与人的沟通和对话。
信息时代,人人都在社区之中,人人都在有差 异的多个社区之中。
36
社会化网络 -互联网应用服务Social
Networking Services
SNS理论基础包括: Six Degrees Of Separation,Rule Of 150,Weak Ties
SNS专指旨在帮助人们建立社会化网络(人与人之间 的关系网络)的互联网应用服务。人类社会因为信 息化网络有组成复杂的相互连接的架构的倾向。
22
怎一个快字了得! ---硬件发展的6大规律
1. Moore定律:微处理器内晶体管数每十八个月翻一
番; 2. Bell定律:如果保持计算能力不变,微处理器的价
格每十八个月减少一半; 3.Gilder定律:未来25年里,主干网的带宽将每6个月
增加一倍;[通信发展的吉尔德速度是微电子发展的摩 尔速度的2-3倍] 4.Metcalfe定律:网络价值同网络用户数的平方成正 比。 5. 半导体存储器发展规律:DRAM的密度每年增加60%, 每三年翻四倍。 6。硬盘存储技术发展规律:硬盘的密度每年增加约一 倍
邱奇-图灵论题
9
理论基础:图灵机
Tape divided in to Infinite cells
R/W Head
Finite Control Symbols S = {s1,s2,…,sn} States Q = {q0,q1,q2,…,qm} q0 Q, F Q,
Move M= { L,R,N }
31
智慧地球
三.“智慧地球”就是“数字地球”加 上物联网,它支持人与人、人与机器、 机器与机器的参与和沟通,提供面向IP 的新服务。
在不久的未来,“智慧地球”,智能交 通、远程医疗、户外流媒体、数字家庭、 车载娱乐信息及远程信息服务都会实现。
32
互联网是什么?
互联网成为人人感知和认知不可或缺的装备,使 得人的感知能力和认知能力挣脱了时间和距离的 束缚,得到极大地延伸;
控制器按照程序顺序,逐条把 指令和数据从存储器中取出并 加以执行,自动完成由程序所 描述的处理工作。
冯·诺依曼(1903-1957)
13
数字的力量到底有多大?从原子到比特!
只要对bit(0,1)进行处理、传输、存储, 就能解决一切信息问题!
只要处理和传输的速度足够快,存储的容量足 够大,一切信息问题都能解决!(存在着这样 的可能性)
27
计算机为什么重要?
“有了电多方便,电的用处说不完”! 电脑呢? “电脑不是万能的,没有电脑是
万万不能的”。 娱乐 工具价值 沟通价值 知识与教育 。。。
28
从数字地球到智慧地球
29
数字地球
“一个新的地理信息时代来临了”---李德仁 在“数字地球”,从二维到三维的技术、对地球进行多时态的观
图灵机的动作由五元组确定 : < q, b, a, m, q’ > 其中,q和q’为控制器的当前状态和下一状态;
b和a为方格中的原有符号和修改后的符号, m指示磁头移动方向,或左或右或停。 由状态和符号确定的工作过程称图灵机程序。
图灵论题:凡是可计算的函数都可以用图灵机计算。 邱奇论题:任何计算,如果存在一有效过程,它就 能够被图灵机实现。
等数据加工处理的能力。
控制程序执行的控制器 输出处理结果的输出设备
4.能够根据需要控
制程序走向,并能根据指
令控制机器的各部件协调
操作。
5.能够按照要求将
处理结果输出给用户。
12
冯·诺伊曼结构的计算机
计算机由控制器、运算器、存 储器、输入设备和输出设备组 成。
基本原理:存储程序(stored program)并按地址顺序执行。
21
所有的硬件都是相似的, 软件则各有各的不同
各种硬件在数字域都有相同或相似的内 脏(只有三个部分:处理、传输、存储)
今后的各种信息工具和设备外部虽然千 变万化,内部都是一样的(统一性)
软件是思想和内容的数字化,各个领域 都有自己的软件,所以是各不相同的
但也有共性软件:计算机行业的人要干 的事,系统软件:OS,数据库,普遍使 用的应用软件)
现代科学发展的基石就是数学! Is God a Mathematician?
希尔伯特问:存不存在一个解决所有数学问 题的一般算法?
图灵答道:有!
7
图灵命题
图灵1936年的传世论文《论可计算数及其在判定问题中的应 用》主要是回答德国大数学家希尔伯特在1900年提出的著名 的“23个数学难题”之中的第10个,问题涉及逻辑的完备性, 即是不是所有的数学问题在逻辑上都是可解的。这篇论文说, 有些数学问题是不可解的。
自动计算机的理论模型是在该论文中提出的,这种抽象模型 可以把推理化作一系列简单的机械动作,被称作为图灵机的模 型,有许多等价描述。歪打正着,图灵机模型到上世纪60年代 却转变成用来说明可计算能力的模型。
8
图灵机
一条双向可无限延长的、被分成一 个个方格的磁带, 格里写有符号
一个有限状态控制器
一个读写磁头
由冯氏体系结构构成 的计算机须有的功能:
1.把需要的程序和
为完成上述功能,计算机须具备 五大基本组成部件:
数据送至计算机中。
输人数据和程序的输入设备
2.必须具有长期记 忆程序、数据、中间结果
及最终运算结果的能力。
记忆程序和数据的存储器 完成数据加工处理的运算器
3.能够完成各种算 术、逻辑运算和数据传送
互联网成为人与人之间沟通的不可或缺的装备, 使得人与人之间、人与社会之间沟通质量和效率 得到极大地提升;
互联网正在向物联网渗透(CPS)。
33
互联网是什么?
互联网是人类二十世纪最伟大的发明,它改变了 人类的生活方式、工作方式和休闲方式,改变了 社会的民主、教育、经济、商务、健康与娱乐机 制,已经成为推动新的技术发明和社会变革的最 强大的发动机。
10
图灵理论之俗解
图灵理论的俗解: 如果不考虑时间,只要按某种规律对
bit(0/1)进行处理、传输、存储三种 简单操作,就能在理论上解决any数学计 算问题! 这个理论指明了bit的强大功能,也包含 了计算机的设计思想。
11
冯诺依曼体系结构要点:
数字计算机的数制采用二进制;
计算机应该按照程序顺序执行
信息科学给与我们的终极信念 本质:数字具有强大的信息表达能力 结论:信息统一于数字!
数字化信息世界一定能实现!
14
能量媒介与数字媒介
电:人类找到的最佳能量媒介。“有了电,多方
便” 各种能量形式---电---各种能量形式 主要优点: 转换最方便,传输最方便
数字:人类找到的最佳信息媒介。 “一切皆数”
处理(计算),传输,存储 第三步:数字域--现实域
( One world, One dream!)
17
何为硬件?
硬件:对数字操作的机器系统
不论多么复杂的硬件系统,基本原理 极为简单
硬件即:操作数字!
数字硬件:对数字进行处理、传输、和存 储的硬件
转换硬件:将各种形式的信息转换为数字 信息,或者将数字信息转换为各种形式的硬件 (图像、声音、文字输入输出设备,目前重要 的设备是显示器)
都不是最优秀的,但是…感谢上帝!他给 予我们人类伟大的创造力!
5
人类的需要
大自然赋予我们的处理能力太优秀,而通讯 和存储能力不足;
在电脑发明前,几乎所有的信息工具发明都 集中在通讯和存储。
人类需要创造能量工具,信息工具来提升 自身的能力
何谓信息能力:
通讯能力、存储能力、 处理能力(智能)
6
这个真还有! 数学是上帝书写宇宙的语言!
硬件的核心技Fra Baidu bibliotek:IC---集成电路技术
20
什么是计算机?
操作数字的机器系统! 计算机是一种在存储的指令集控制下,接受输入,处
理数据,存储数据并产生输出的多用途设备。
目标 1. 使操作数字的速度更快!(原理要求,高性能计算) 处理更快! 传输更快! 存储更多\存取更快! 2. 价格更低\性价比更高(应用要求) 3.功耗低(移动计算的要求) 4. 可靠\可靠\更可靠!(服务器的要求) 由软硬件共同实现
软件的发展预测
目前阶段: 网络化 智能化(语音和图像识别,理解) 多媒体化(高级阶段是虚拟现实,空间影
像be there)
24
虚拟现实
25
空间影像
26
问题的回答!
信息与数字的关系 数字是表达信息的最佳媒介,几乎可以
解决一切信息问题 1.表达信息内容 2.表达信息过程(思想是一种信息过程) 3.统一的形式,单一的操作(简单)
19
数字域的三种操作
处理:CPU, DSP, ASIC, FPGA, Gate
传输:总线(CPU内部、系统总线, I/O总线), 网络(机器内部网,LAN,WAN,INTERNET, 无线网)“网络无处不在,应用无所不能”
存储:RAM,ROM,FLASH,硬盘,光盘,存 储系统(RAID,NAS,SAN)
二.如果说“数字地球”实现了“秀才不出门,能知 天下事”,那么物联网的出现就实现了“秀才不出门, 能做天下事”。物联网的出现,实现了人与人、人与 机器、机器与机器的互联互通。
在物联网时代要完成从“4A”到“4R”的转变,既从 “Anytime、 Anybody、Anywhere、Anything”转变为 “Righttime、Rightbody、Rightplace、Rightthing”。
SNS:现实社会的数字化映像(呈现)! 基于Internet的真实人际关系网络,旨在建立
各种信息形式----数字---各种信息形式 主要优点:
转换最方便,处理、存储、传输最方便
15
具有历史意义的现象: 数字化大转移
数字化是将文本|数字|声音|照片|视频转化成数 字设备可以处理的数据的过程。
世纪之交的信息技术大转移:数字化大转移 信息领域数字技术一统天下 目前正是转移的高峰期:
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SNS:社区是什么?
社区成为网上从事某种专项事物的人群,或 者从事某种专项服务的领域,社区就是商业 圈、企业圈、娱乐圈、学术圈、业务圈、朋 友圈等等。
社区规模可大可小,社区主题可粗可细,社 区门槛有高有低,社区划分无穷无尽。
35
SNS:社区是什么?
社区的出现巧妙地解决了人工智能中无法解决 的常识知识的界定和表达问题。
18
何为软件?
软件是(可运行的)思想和内容的数字化
思想:算法、规律、办法---程序表达 (Thinking is computing)
内容:图形、图像、数据、声音、文字等 归结为:程序和数据!
(Programming is understanding!)
软件的核心: 算法
(一个好的算法可以降低硬件要求: FFT, MPEG,王选:汉 字激光照排系统 )
数字控制、数字录音、数据通讯(目前主干, 即将用户)、数字计算、数字电视、数字广播、 数字相机(为什么便宜?)、数字摄像、数字城
市、数字流域、数字地球 ……... 数字化 生存!
50年后,不是数字的信息产品很难见到.
16
数字信息技术的总轮廓
第一步:现实域--数字域 第二步:数字域三种简单的操作
信息技术大局观
单击此处添加副标题
信息技术大局观
---信息、数字、计算机
2
欢迎您们开始计算机基础 学习之旅。。。
1.认识信息与数字的关系 2.认识计算机 3.几个典型应用
3
先以广阔的视野描述一幅IT 的清明上河图吧!
4
人为万物之灵 豹的速度! 熊的力量! 鹰的眼睛! 狼的耳朵。。。
在万物生灵之中,我们的力量、速度、敏感性
测与分析、基于图形和基于空天地一体化实景影像的可视化和可 测量以及基于Web Severice的空间信息共享与智能服务都已经实 现。
例如,研究人员通过照相机对敦煌莫高窟实地拍照后,将照片信 息输入电脑,再经过特定的软件就能还原制作出敦煌莫高窟三维 影像图,把不可再生也不可永生的文化遗产在电脑中“数字化保 存”,如果遇到灾害破坏,文物工作者就可以依据电脑中的数据, 及时并准确恢复莫高窟的原貌;
还有汶川地震灾区三维地理信息系统、云南干旱过程时空分析、 数字泰州三维数字模型、影像城市等,这些成果不仅能够帮助决 策层在最短的时间内做出正确的判断,也可以为老百姓的衣食住 行提供实际帮助。
30
物联网
“物联网”是一种物际互联的智能信息网络,通过装置 在各类物体上的智能传感器(如RFID、光纤传感器、 微机械传感器、二维码等),经过接入系统与互联网 相连,从而给物体赋予智能,实现人与物、物与物、 物与人的沟通和对话。
信息时代,人人都在社区之中,人人都在有差 异的多个社区之中。
36
社会化网络 -互联网应用服务Social
Networking Services
SNS理论基础包括: Six Degrees Of Separation,Rule Of 150,Weak Ties
SNS专指旨在帮助人们建立社会化网络(人与人之间 的关系网络)的互联网应用服务。人类社会因为信 息化网络有组成复杂的相互连接的架构的倾向。
22
怎一个快字了得! ---硬件发展的6大规律
1. Moore定律:微处理器内晶体管数每十八个月翻一
番; 2. Bell定律:如果保持计算能力不变,微处理器的价
格每十八个月减少一半; 3.Gilder定律:未来25年里,主干网的带宽将每6个月
增加一倍;[通信发展的吉尔德速度是微电子发展的摩 尔速度的2-3倍] 4.Metcalfe定律:网络价值同网络用户数的平方成正 比。 5. 半导体存储器发展规律:DRAM的密度每年增加60%, 每三年翻四倍。 6。硬盘存储技术发展规律:硬盘的密度每年增加约一 倍
邱奇-图灵论题
9
理论基础:图灵机
Tape divided in to Infinite cells
R/W Head
Finite Control Symbols S = {s1,s2,…,sn} States Q = {q0,q1,q2,…,qm} q0 Q, F Q,
Move M= { L,R,N }
31
智慧地球
三.“智慧地球”就是“数字地球”加 上物联网,它支持人与人、人与机器、 机器与机器的参与和沟通,提供面向IP 的新服务。
在不久的未来,“智慧地球”,智能交 通、远程医疗、户外流媒体、数字家庭、 车载娱乐信息及远程信息服务都会实现。
32
互联网是什么?
互联网成为人人感知和认知不可或缺的装备,使 得人的感知能力和认知能力挣脱了时间和距离的 束缚,得到极大地延伸;
控制器按照程序顺序,逐条把 指令和数据从存储器中取出并 加以执行,自动完成由程序所 描述的处理工作。
冯·诺依曼(1903-1957)
13
数字的力量到底有多大?从原子到比特!
只要对bit(0,1)进行处理、传输、存储, 就能解决一切信息问题!
只要处理和传输的速度足够快,存储的容量足 够大,一切信息问题都能解决!(存在着这样 的可能性)
27
计算机为什么重要?
“有了电多方便,电的用处说不完”! 电脑呢? “电脑不是万能的,没有电脑是
万万不能的”。 娱乐 工具价值 沟通价值 知识与教育 。。。
28
从数字地球到智慧地球
29
数字地球
“一个新的地理信息时代来临了”---李德仁 在“数字地球”,从二维到三维的技术、对地球进行多时态的观
图灵机的动作由五元组确定 : < q, b, a, m, q’ > 其中,q和q’为控制器的当前状态和下一状态;
b和a为方格中的原有符号和修改后的符号, m指示磁头移动方向,或左或右或停。 由状态和符号确定的工作过程称图灵机程序。
图灵论题:凡是可计算的函数都可以用图灵机计算。 邱奇论题:任何计算,如果存在一有效过程,它就 能够被图灵机实现。
等数据加工处理的能力。
控制程序执行的控制器 输出处理结果的输出设备
4.能够根据需要控
制程序走向,并能根据指
令控制机器的各部件协调
操作。
5.能够按照要求将
处理结果输出给用户。
12
冯·诺伊曼结构的计算机
计算机由控制器、运算器、存 储器、输入设备和输出设备组 成。
基本原理:存储程序(stored program)并按地址顺序执行。
21
所有的硬件都是相似的, 软件则各有各的不同
各种硬件在数字域都有相同或相似的内 脏(只有三个部分:处理、传输、存储)
今后的各种信息工具和设备外部虽然千 变万化,内部都是一样的(统一性)
软件是思想和内容的数字化,各个领域 都有自己的软件,所以是各不相同的
但也有共性软件:计算机行业的人要干 的事,系统软件:OS,数据库,普遍使 用的应用软件)
现代科学发展的基石就是数学! Is God a Mathematician?
希尔伯特问:存不存在一个解决所有数学问 题的一般算法?
图灵答道:有!
7
图灵命题
图灵1936年的传世论文《论可计算数及其在判定问题中的应 用》主要是回答德国大数学家希尔伯特在1900年提出的著名 的“23个数学难题”之中的第10个,问题涉及逻辑的完备性, 即是不是所有的数学问题在逻辑上都是可解的。这篇论文说, 有些数学问题是不可解的。
自动计算机的理论模型是在该论文中提出的,这种抽象模型 可以把推理化作一系列简单的机械动作,被称作为图灵机的模 型,有许多等价描述。歪打正着,图灵机模型到上世纪60年代 却转变成用来说明可计算能力的模型。
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图灵机
一条双向可无限延长的、被分成一 个个方格的磁带, 格里写有符号
一个有限状态控制器
一个读写磁头
由冯氏体系结构构成 的计算机须有的功能:
1.把需要的程序和
为完成上述功能,计算机须具备 五大基本组成部件:
数据送至计算机中。
输人数据和程序的输入设备
2.必须具有长期记 忆程序、数据、中间结果
及最终运算结果的能力。
记忆程序和数据的存储器 完成数据加工处理的运算器
3.能够完成各种算 术、逻辑运算和数据传送
互联网成为人与人之间沟通的不可或缺的装备, 使得人与人之间、人与社会之间沟通质量和效率 得到极大地提升;
互联网正在向物联网渗透(CPS)。
33
互联网是什么?
互联网是人类二十世纪最伟大的发明,它改变了 人类的生活方式、工作方式和休闲方式,改变了 社会的民主、教育、经济、商务、健康与娱乐机 制,已经成为推动新的技术发明和社会变革的最 强大的发动机。
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图灵理论之俗解
图灵理论的俗解: 如果不考虑时间,只要按某种规律对
bit(0/1)进行处理、传输、存储三种 简单操作,就能在理论上解决any数学计 算问题! 这个理论指明了bit的强大功能,也包含 了计算机的设计思想。
11
冯诺依曼体系结构要点:
数字计算机的数制采用二进制;
计算机应该按照程序顺序执行
信息科学给与我们的终极信念 本质:数字具有强大的信息表达能力 结论:信息统一于数字!
数字化信息世界一定能实现!
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能量媒介与数字媒介
电:人类找到的最佳能量媒介。“有了电,多方
便” 各种能量形式---电---各种能量形式 主要优点: 转换最方便,传输最方便
数字:人类找到的最佳信息媒介。 “一切皆数”
处理(计算),传输,存储 第三步:数字域--现实域
( One world, One dream!)
17
何为硬件?
硬件:对数字操作的机器系统
不论多么复杂的硬件系统,基本原理 极为简单
硬件即:操作数字!
数字硬件:对数字进行处理、传输、和存 储的硬件
转换硬件:将各种形式的信息转换为数字 信息,或者将数字信息转换为各种形式的硬件 (图像、声音、文字输入输出设备,目前重要 的设备是显示器)
都不是最优秀的,但是…感谢上帝!他给 予我们人类伟大的创造力!
5
人类的需要
大自然赋予我们的处理能力太优秀,而通讯 和存储能力不足;
在电脑发明前,几乎所有的信息工具发明都 集中在通讯和存储。
人类需要创造能量工具,信息工具来提升 自身的能力
何谓信息能力:
通讯能力、存储能力、 处理能力(智能)
6
这个真还有! 数学是上帝书写宇宙的语言!
硬件的核心技Fra Baidu bibliotek:IC---集成电路技术
20
什么是计算机?
操作数字的机器系统! 计算机是一种在存储的指令集控制下,接受输入,处
理数据,存储数据并产生输出的多用途设备。
目标 1. 使操作数字的速度更快!(原理要求,高性能计算) 处理更快! 传输更快! 存储更多\存取更快! 2. 价格更低\性价比更高(应用要求) 3.功耗低(移动计算的要求) 4. 可靠\可靠\更可靠!(服务器的要求) 由软硬件共同实现