电子信息工程导论.ppt
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1、信息学科导论,主讲人:张祖平中南大学信息科学与工程学院,Introduction of Information Science and Technology,第1章 信息科学与技术概述,关于课程基本概念发展现状发展趋势与信息相关的学科基础工业化、自动化、信息化、现代化,1.1 关于课程,更好地贯彻按大类统一招生的精神 信息科学、技术及工程的入门和导引性质的课程“通识性”和“概论性”共七章,一个附录,分六个部份讲授,由相关专业教授编写讲义,由相关专业教授主讲相关部分内容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:科学的任务是要研究
2、 自然界的客观规律,人类和社会的发展规律,科学自身发展的规律(为什么会发生?怎样发生?怎样发展?)科学与人的关系是什么?科学、技术、经济、社会之间存在什么关系?科学发展的社会后果是什么?,小科学观:科学的任务就是研究和认识自然规律。,只有把握了大科学观,才能真正把握科学。,1.2 基本概念-“大科学观”,科学是人类创建的一种关于自然和社会(因而也包括人类自身)的本质以及他们的运动规律的开放理论知识体系,它在长期的社会实践过程中被人们发现、提炼和抽象出来,又经过长期社会实践的检验而逐渐得到确立和更新。,1.2 基本概念-科学与技术,技术是人类创造的一种关于如何认识自然和如何改造自然的工艺方法体系
3、,它在长期的社会实践过程中被人们总结出来,或者在科学理论指导下发明出来,经过实践检验证实而得到确认和应用。,人类的生物学进化(器官功能分化与强化),没有科学,没有技术,人类的文明进化(利用资源,制造工具,强化能力),科学技术由此萌生,并不断成长,1.2 基本概念-科学技术发生学,已有的功能水平,差距,实践过程,科学,技术,更高的功能水平,更高的 生存 目标,(Difference Driven and Directed Development Model),1.2 基本概念-看不见的手:D4 Model,辅人律:科学技术的本质功能是辅人,拟人律:科学技术的发展轨迹是拟人,共生律:人主机辅,能力
4、互补,1.2 基本概念-科学技术发生发展三定律,科学技术的辅人机理:生产力构型,生产工具,劳动对象,劳动者,科学技术,资源,人的需求,对象性质,1.2 基本概念-辅人机理,辅人-拟人的实现奥秘:能力-资源-工具,利用外部资源,创制生产工具,扩展人的能力,物质,能量,信息,智能,动力,实体,工具功能,资源类型,人类能力,体力,智力,体质,1.2 基本概念-辅人与拟人,辅人-拟人的序:“文明划分”准则,古代,近代,现代,材料科学技术,能量科学技术,信息科学技术,人力工具,动力工具,智能工具,农业文明,工业文明,信息文明,增强体质,扩展体力,扩展智力,物质资源,时代,资源,科技,工具,功能,文明,能
5、量资源,信息资源,物质能量 信息:由相对直观到相对抽象,1.2 基本概念-辅人与拟人,1心理学研究前苏联心理学家斯米尔诺夫认为:能力是作为成功地完成某种活动的条件的那些个性心理特征。鲁宾斯坦提出:能力是在个体中固定下来的、概括化了的心理活动的系统。目前较为综合的观点认为,能力是人们顺利完成某种活动所必须具备的,并直接影响活动效率的那些个性心理特征。心理学认为,人的能力种类很多,可以根据不同的标准进行分类,如:按照倾向性可以划分为一般能力和特殊能力;按照功能可以划分为认知能力、操作能力和社交能力;。,1.2 基本概念-人的能力,2心理学以外,人们也有不同的见解,如:能力总是同人的某种活动相联系并
6、表现在活动之中。一方面能力是在活动中形成、发展并表现出来的;另一方面,从事某种活动又必须以一定的能力为前提。能力是人的综合素质在现实行动中表现出来的,正确驾驭某种活动的实际本领、能量和熟练水平。能力是实现人的价值的一种有效方式,也是左右与支配人生命运的一种主导性的积极力量。从生存与适应角度来看,人类有嗅觉、听觉、视觉等能力;从活动角度来看,人类有创造力、思维力、决断力、应变力、执行力、组织力、交际力、表达力、自制力;。,1.2 基本概念-人的能力,从宏观角度来考察,人类能力可分为三个基本方面体质能力体力能力智力能力人类能力的进化历程,呈现出明显的阶段特征:体质能力首先成为发展的重点和基础;接着
7、是体力能力得到必要的强化;最后才是智力能力实现长足的进步。,1.2 基本概念-人的能力,1.2 基本概念-体质能力的扩展,生物进化:人类自身生理器官功能分化和强化。这一时期人类能力发展的主要内容是体质能力的增强。主要通过利用外界物质材料制造和使用工具来扩展人类自身的体质能力。,1.2 基本概念-体力能力的扩展,蒸汽机、电和内燃机是划时代的新的生产工具。人类生产方式从手工生产变成机器生产。从农业社会向工业社会的成功跨越。人类开始进入工业文明发展阶段。自然科学研究空前活跃英国物理学家焦耳发现了电流通过导体时产生热量的规律,并测定了热功当量;俄国化学家门捷列夫发现了化学元素周期律;德国生理学家施万发
8、现糖和淀粉都是生命过程的结果,为食品工业奠定了理论基础;英国博物学家达尔文出版了物种起源,提出了以自然选择为基础的进化学说;。,1.2 基本概念-体力能力的扩展,科学研究的新成果迅速转化为生产力,使社会生产得到了前所未有的增长。电动机、电灯、电话、电报、电焊、电钻火车、轮船、汽车尿素、尼龙、橡胶、农药、除草剂各种药品 动力工具不再需要人力驱动但还需要人来驾驭 具有了比人力工具高得多的劳动生产率与上一时期相比,人类不仅增强了利用物质材料制造工具的能力,而且学会了利用各种新的能量动力资源来帮助和替代人力劳动,从而使得人类获得了更好的认识世界和改造世界的能力。,1.2 基本概念-智力能力的扩展,20
9、世纪40年代至今,计算机、原子能和空间科技飞速发展,并在电子、能源、材料三大基本技术领域展开,人类开始迈入信息社会。随着现代信息技术的开发与广泛应用,以信息技术为核心的高新技术产业迅猛发展起来。信息革命,使人类消费模式从物质消费型转向信息消费型,是从工业社会向信息社会的转变,人类进入了信息文明发展阶段。,1.2 基本概念-智力能力的扩展,更先进的工具 机器人1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫英格伯格联手制造出第一台工业机器人。专家系统1965年,费根鲍姆等人研制了世界上第一个专家系统dendral,可以推断化学分子结构。网络个人计算机数字通信网络“地球村”,1.2 基本概念信息成为资源,科技的
10、发展造就了人类前所未有的征服和改造自然的巨大生产力。现代人类的能力得到了快速的发展。在体质和体力能力得到进一步完善的同时,智力能力终于登上了历史舞台,开始成为人类能力发展的主要内容。人类开始学会利用一种崭新的资源信息。从两种资源(物质和能量)的开发和综合利用进步到三种资源(物质、能量和信息)的开发和综合利用,标志着人类认识世界和改造世界能力的一个更加伟大的进步。,1.2 基本概念智能工具,综合利用物质资源、能量资源和信息资源,可以制造不仅具有动力、而且具有智能的高级工具 智能工具:不需要人的驱动也不需要人的驾驭自主的类人机器 综合扩展了人类的体质、体力和智力能力,1.2 基本概念人类能力扩展与
11、科学技术发展,科学技术的发展方向确实跟随着人类能力扩展的需求亦步亦趋,贯彻始终,宏观上从来没有脱离这个轨道。外部资源 科学技术 先进工具 能力扩展。扩展体质能力的物质资源、材料科学技术和质料工具扩展体力能力的能量资源、能量科学技术和动力工具扩展智力能力的信息资源、信息科学技术和智能工具 正像人类能力的发展呈现出“体质能力的发展最先起步,接着是体力能力的成长,然后是智力能力的发展”,科学技术的发展也是“材料科学技术最先起步,接着是能量科学技术成长,然后是信息科学技术的发展”。,1.2 基本概念人类能力扩展与科学技术发展,在人类的体质、体力和智力能力这三者之间,作为“万物之灵”的“灵性”体现,智力
12、能力相对而言最为复杂最为高级,体质能力相对而言较为简单较为基础,体力能力则介于二者之间;从利用资源制造工具的发展过程来说,在物质资源、能量资源、信息资源之间,物质资源相对比较直观,信息资源相对比较抽象,能量资源介于两者之间。古代人类所利用的表征性资源是物质资源,表征性科学技术是材料科学技术,表征性的工具是质料工具。近代人类所利用的表征性资源是能量资源,表征性的科学技术是能量科学技术,表征性工具是动力工具。现代人类所利用的表征性资源则是信息资源,与此相应,表征性的科学技术是信息科学技术,表征性的工具是智能工具。,1.2 基本概念信息时代的表征,随着信息科学技术的产生和迅速成长,人类对信息资源的认
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