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1、第五章 信息技术,5.1 信息技术与社会发展5.2 信息技术的体系结构5.3 信息管理的主体技术5.4 信息技术的发展趋势,5.1 信息技术与社会发展,信息技术促进社会生产力的发展信息技术促进经济的网络化和全球化信息技术促进教育的发展信息技术有助于提高人们的生活质量,5.1 信息技术与社会发展,信息技术促进社会生产力的发展生产力是指人类改造和协调自然的能力生产力三大要素:劳动者、劳动工具、劳动对象,此外还包括科技、管理等要素 信息技术通过影响生产力的诸要素来推动生产力的发展 可使劳动者获取、传递、处理和运用信息的能力空前增强 可使劳动工具网络化、智能化 可使生产力中起革命性作用的科学技术如虎添
2、翼 可使组合、协调生产力要素的管理作用更加强大,5.1 信息技术与社会发展,信息技术促进经济的网络化和全球化信息技术改变经济的运作模式电子商务已成为企业商务活动的重要组成部分Internet及其相关技术是电子商务的技术平台信息技术的发展有利于经济全球化通信技术和网络技术可使信息交流更加方便、快捷企业可以利用全球的资源进行优化配置,取得最佳的经济效益,5.1 信息技术与社会发展,信息技术促进教育的发展教育理念、教学内容、教学工具和手段都会因信息技术的介入而变化 信息技术是解决信息时代教育问题的基本工具,5.1 信息技术与社会发展,信息技术有助于提高人们的生活质量高技术产品可影响人们的生活习惯和工
3、作方式高清晰度电视、智能卡、掌上电脑等使知识财富和信息资源能得到更快速更方便的共享和交流网上论坛、专家会诊等,5.2 信息技术的体系结构,现代信息技术的4个层次:信息基础技术 信息系统技术 信息应用技术 信息安全技术,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术微电子技术电子产品大都是在微电子技术的基础上生产的,如通讯设备、电脑、自动控制设备、电台、电视微电子技术是信息技术的基础和支柱 微电子技术本身也是一种综合技术,包括微细加工技术、材料制造技术、集成电路和集成系统测试技术、质量控制和生产自动化技术等 微电子技术的发展:光刻技术越来越先进、集成度越来越高,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术
4、光子技术与光电子技术光子是物质存在和运动的基本形态之一,它能深刻反映出物质的微观结构信息和量子化运动特性运用光子作为信息和能量的载体,效果要优于电子光通信、光盘存取、光雷达、红外遥感等已把光子用作传送与获取信息的载体,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术光子技术与光电子技术光子技术包括光子发生技术、光子存储技术、光子调制和开关技术、光子显示技术、光子通信技术、光子探测技术 光子技术对信息领域的影响:运算速度更快的光子计算机存储量更大的光存储设备光通信,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术光子技术与光电子技术光电子技术是光子技术与电子技术之间的交叉技术。与光子和电子不同,光电子本身不是一
5、个物理实体,只是一个概念,是从光子与电子的相互作用、光子与电子能量的相互转换这个角度来说的。目前很多的仪器设备都是光电并存,是光子技术和电子技术的结合体。如太阳能电池、半导体光电探测器、半导体激光器、半导体发光二极管等,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术分子电子技术许多生物分子也具有开关特性,一个生物分子相当于一个开关,能用来表示信息或状态分子电子技术是一种以生物分子为载体、在分子水平上实现电子学的信息处理和存储过程的仿生技术,其目标是探索有关分子电子器件的制造方法、研制由分子器件构造的并行分布式仿生智能信息处理系统,5.2 信息技术的体系结构,信息基础技术分子电子技术利用具有某种特性的
6、蛋白质分子可以制作逻辑元器件,并在此基础上生产生物芯片(生物集成电路)、光学存储器和生物分子电脑,这些生物分子器件和分子电脑具有如下特征:体积小、集成度高、存储容量大、数据保存稳定 速度快 具有自我组织、自我复制等再生能力,可靠性高 阻抗低、耗能低、功效高 与生物体同质,具有生物活性,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术 信息系统技术建立在信息基础技术之上,实现信息的获取、传输、处理和控制,具体包括信息获取技术、信息传输技术、信息处理技术及信息控制技术,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息获取技术传感技术又称传感器技术,是关于传感器的设计、制造、测试和应用的综合技术与通信技术、计算
7、机技术构成信息产业的3大支柱传感器是接受被测物体的温度、湿度、压力、流量等物理量并按照一定规律转换成可以输出信号的器件或装置,是构成信息系统、自动化系统、通信系统的最基础的器件,其作用就是收集、获取各种自然信息传感器的类型较多,磁敏传感器、温度传感器(热敏传感器)、湿度传感器、气敏传感器、光敏传感器、压力传感器、深度传感器、速度传感器、位移传感器、流量传感器、物性量传感器,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息获取技术遥感技术从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线从而对目标进行探测和识别的技术 主要包括远方目标信息的获取、传输、存储和处理等环节遥感器的种类很多,主要有照相
8、机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息传输技术 信息传输技术包括通信技术和广播技术,其中通信技术是信息传输技术的主流。现代通信技术包括移动通信技术、数据通信技术、卫星通信技术、微波通信技术和光纤通信技术等,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息传输技术移动通信发展历程通信方式通信范围通信内容,以AMPS技术为代表的第一代模拟移动通信以GSM技术为代表的第二代数字移动通信以IMT2000技术为代表的第三代移动通信,蜂窝移动集群调度无绳电话寻呼系统卫星系统,本地国家地区全球,语音数据图像,5.2 信息技术的体系结构,
9、信息系统技术信息传输技术数据通信是以传输和交换数据为业务的新型通信方式,是计算机技术与通信技术相结合的产物数据通信网络的类型,公共电话网(PSTN)综合业务数字网(ISDN)数字数据网(DDN)X.25网帧中继异步传输模式(ATM)非对称数字用户环线网(ADSL),5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息传输技术卫星通信类型:卫星通信系统可分为静止轨道卫星系统、中轨道卫星系统和低轨道卫星系统。静止轨道卫星系统技术成熟,成本相对较低;低轨道卫星系统具有传输延时短、路径损耗小、易实现全球覆盖和避免了静止轨道的拥挤等优点;而中轨道卫星系统则兼有上述两种系统的优缺点 特点:高带宽的数据传输、覆盖面
10、广、存在一定的延时,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息处理技术 信息处理技术是利用计算机硬件、软件以及网络对信息进行存储、整理、加工、输出和利用的技术,包括计算机硬件技术、软件技术、网络技术和存储技术等,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息处理技术计算机硬件技术是有关计算机内部元器件、系统及外部设备等硬件的研制、设计和生产的技术包括硬件体系结构设计、硬件器件制造技术、总线技术等几个方面,计算机体系结构又称计算机系统结构,指的是机器语言或汇编语言程序员所看到的计算机的属性。,计算机硬件器件可以分为处理器、存储器、系统逻辑电路器件、印刷电路板(PCB)和输入输出设备5个部分,总线
11、是计算机系统的神经中枢,其发展方向是开放式总线结构、动态高速宽数据和地址总线,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息处理技术计算机软件技术计算机系统中的程序和有关的文档资料总称为软件 软件的功能软件的分类软件的发展阶段,管理硬件资源,提高利用率;扩充硬件功能;提供对计算机硬件进行测试、诊断和维护所需要的工具;提供开发工具和环境,提高软件开发效率;向用户提供方便、灵活的使用界面;提供完成特定应用的专用程序,系统软件:泛指为整个计算机系统配置的、不依赖于具体应用的软件,例如操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统和一些常用的实用软件等应用软件是指用于特定应用领域的专用软件,计算机软件大致经
12、历了4个发展阶段,各阶段的标志性软件分别是汇编语言处理程序、高级语言处理程序、操作系统、网络软件,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息处理技术计算机网络技术网络操作系统:是网络系统的软件核心,负责网络资源管理和网络访问控制等网络拓扑结构:是抛开网络电缆的物理连接来讨论网络系统的连接形式,指网络电缆构成的几何形状通信子网:按一定的网络数据交换方式,利用各种结点机把各种材质的线缆连接到一起形成通信子网 网络协议:是关于计算机之间通信的各种规定,只有通信双方遵循同样的协议才能进行信息的发送和接收,常用的网络操作系统主要有Windows NT、Unix、Novell NetWare、Linux
13、等,网络拓扑结构可分为5种类型:星型、环型、总线型、树型及网状拓扑结构,常用的网络协议主要有Internet协议和应用于局域网的IPX协议、NetBEUI协议等,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息处理技术存储技术可存储信息的机读设备:软磁盘、硬磁盘、光盘、磁带、缩微胶卷(片)等,其中硬磁盘和光盘是最常用的大容量存储设备 硬盘技术:包括磁头磁盘技术、接口技术、电机技术、数据缓存及保护技术等 光盘技术:CD-ROM、CD-R、CD-RW和MO,5.2 信息技术的体系结构,信息系统技术信息控制技术控制:是一个有组织的系统根据内部和外部的各种变化进行调整,不断克服系统的不确定性,使系统保持某
14、种特定状态的行为一个典型的信息控制系统是由控制器、控制通路、效应器、反馈器、反馈通路通过信息流通而形成的系统信息控制技术就是制造信息控制系统的功能部件并能使信息流通顺利进行的技术,5.2 信息技术的体系结构,信息应用技术 信息应用技术大致可分为两类:一类是管理领域的信息应用技术,主要代表是管理信息系统(MIS)技术和利用这一技术开发的各种各样的MIS;另一类是生产领域的信息应用技术,主要代表是计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,CIMS)技术和利用这一技术开发的各种计算机集成制造系统。,5.2 信息技术的体系结构,信息应用技术M
15、IS技术MIS是一个由人和计算机等组成的能进行信息收集、传输、加工、保存、维护和使用的系统MIS技术理论包括管理信息系统的分析、简要设计与系统详细设计、系统实施、系统评价等诸多环节 MIS的特点:数据集中统一,采用数据库;广泛应用数学模型;有预测和控制能力;面向决策,5.2 信息技术的体系结构,信息应用技术CIMS技术CIMS是将制造类企业中的全部生产活动,包括设计、制造、管理统一起来,形成一个最优化的产品生产大系统 CIMS由管理信息系统、产品设计与制造工程设计自动化系统、制造自动化系统及质量保证系统等功能子系统组成,CIMS技术的关键是将各功能子系统有机地集成在一起,而集成的重要基础是信息
16、共享,5.2 信息技术的体系结构,信息安全技术 信息安全的结构层次包括物理安全、安全控制和安全服务。确保信息安全的关键技术较多,主要包括密码技术、防火墙技术、病毒防治技术、身份鉴别技术、访问控制技术、备份与恢复技术和数据库安全技术等,其中前3项是关键技术中的关键,5.2 信息技术的体系结构,信息安全技术密码技术 密码技术是指通过信息的变换或编码,将机密的敏感消息变换成难以读懂的乱码密码技术包括密码编码技术和密码分析技术。前者意在对信息进行编码实现信息隐蔽,后者侧重分析破译密码的方法用密码隐蔽信息时,被隐蔽的信息称作明文;密码可将明文变换成另一种隐蔽形式,称为密文加密算法和解密算法、加密密钥和解
17、密密钥,5.2 信息技术的体系结构,信息安全技术防火墙技术 防火墙是阻止外部网络对内部网络进行访问的任何设备,此设备通常是软件和硬件的结合体防火墙的基本功能:过滤进出网络的数据包;管理进出网络的访问行为;封堵某些被禁止的访问行为;记录通过防火墙的信息内容和活动;对网络攻击进行检测和报警 防火墙关键技术:包过滤技术、代理技术、电路级网关技术等,5.2 信息技术的体系结构,信息安全技术病毒防治技术 计算机病毒是一个程序或一段可执行码 计算机病毒的类型:引导扇区型病毒、文件型病毒、复合型病毒 病毒防治技术病毒预防技术病毒检测技术消毒技术,加密可执行程序引导区保护系统监控与读写控制,对计算机病毒的特征
18、进行判断的技术,如自身校验、关键字、文件长度的变化等。,通过对计算机病毒的分析,开发出具有删除病毒程序并恢复原文件的软件,5.3 信息管理的主体技术,信息输入技术信息加工处理技术信息存储与组织技术信息检索技术信息传播技术,5.3 信息管理的主体技术,信息输入技术 信息输入的方法主要包括键盘输入、鼠标输入、语音输入、文字图像识别、网络输入等,5.3 信息管理的主体技术,信息输入技术语音识别技术语音识别以语音为研究对象,是语音信号处理的一个重要研究方向,属于模式识别的一个分支 目前主流的语音识别技术大都属于基于统计的模式识别 语音识别系统的关键环节:语音特征提取、声学模型与模式匹配、语言模型与语言
19、处理,5.3 信息管理的主体技术,信息输入技术文字识别技术OCR是比较成熟的文字识别技术OCR技术图像处理技术文本理解技术与还原技术识别技术签名鉴别技术表格/票据处理技术应用领域:比较成熟的两个领域是纯文本文字识别和表格/票据型文本识别,5.3 信息管理的主体技术,信息输入技术网络输入技术网络输入:通过计算机网络,以通信方式从另一工作站或另一个网络系统获取信息网络输入形式:不规则的网络输入:在不违反知识产权法的前提下,由信息工作者通过网络检索到所需要的信息,经过编辑后存入本地计算机 规则的网络输入:适合在有共同的数据交换规范的特定部门之间使用,5.3 信息管理的主体技术,信息加工处理技术信息抽
20、取技术信息抽取的对象主要是Web页面,因此信息抽取的研究重点是web信息抽取Web信息抽取是从Web页面所包含的无结构或半结构的信息中识别用户感兴趣的数据,并将其转化为结构和语义更为清晰的格式实现方法人工包装器方法自动或半自动包装器方法基于主动学习的方法,5.3 信息管理的主体技术,信息加工处理技术自动分类与聚类技术文本分类是指在给定分类体系下,根据文本的内容自动确定文本的类别 文本聚类是指把文本集合按照其文本内容相似性归并成若干个类别 文本分类的核心是构建一个具有高准确度和高速度的分类器文本聚类的方法包括基于划分的方法和基于层次的方法两大类聚类法,目前构建分类器的方法主要有:纯贝叶斯分类算法
21、、KNN、决策树、线性最小二乘法估计(LLSF)、支持向量机(SVM)等,主要算法有模糊聚类法、神经网络聚类法(如SOM等)和遗传算法聚类法等,5.3 信息管理的主体技术,信息加工处理技术自动标引技术自动标引方法:统计标引法、概率标引法、句法分析法、语义分析法、人工智能法 汉语自动标引方法:词典标引法、切分标记法、语法分析标引法、汉语文献标引专家系统、单汉字标引法,5.3 信息管理的主体技术,信息加工处理技术数据挖掘技术数据挖掘:从海量数据中发现人们感兴趣的、隐含的、事先未知的信息常用的数据挖掘软件数据挖掘的发展趋势,应用领域的探索和扩张;数据挖掘系统的交互性;隐私保护与信息安全;Web挖掘;
22、数据挖掘语言的标准化;可视化数据挖掘;不同领域的理论、技术的融合;模型查询与优化的方法;专家参与和领域知识的指导,一类是基于统计分析的软件,如:SAS、SPSS等;另一类是应用新技术如模糊逻辑、人工神经网络、决策树理论的工具,如CBR Express、Esteen等,5.3 信息管理的主体技术,信息存储与组织技术数据库技术发展历程面向对象数据库技术分布式数据库技术多媒体数据库技术Web数据库技术,最早出现于20世纪60年代,大多基于层次数据模型或网状数据模型;70年代,科德(E.F.Codd)提出数据库的关系模型;80年代以来,新的数据库技术和理论不断出现,面向对象数据库(OODB)技术、分布
23、式数据库(DDB)技术、多媒体数据库(MDB)技术和Web数据库技术,基本概念:对象、类、继承和封装典型系统:ORION、IRIS、ONTOS、ObjectStore、O2,分布式技术与数据库技术相结合的产物SDD-1系统、D-INGRES系统和 POREL系统等 主要应用在证券交易和银行清算系统中,Web技术与数据库技术相结合的产物采用3层或多层体系结构 几种常用的Web数据库技术:CGI、SAPI、Java/JDBC、RAD、ASP和PHP,多媒体技术与数据库技术相结合的产物实现对多媒体数据的综合管理,5.3 信息管理的主体技术,信息存储与组织技术数据仓库技术数据仓库:数据仓库是一个面向主
24、题的、集成的、不可更新的且随时间不断变化的数据集合,用来支持管理人员的决策 关键环节数据的抽取:涉及互连、复制、增量、转换、调度和监控等 存储与管理:用关系数据库管理系统来存储和管理数据 数据的表现:多维分析、数理统计和数据挖掘,5.3 信息管理的主体技术,信息存储与组织技术数字图书馆技术数字图书馆系统的构成要素数字化资源网络设备和通信条件一整套符合标准规范的、数字图书馆赖以运作的软件系统数字图书馆的维护管理和用户服务 关键技术数字化信息的制作和获取 数据组织模型和资源调度方法 数字图书馆搜索引擎元数据格式和对象数据格式,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术检索模型布尔模型向量空间模型概率
25、模型语言模型,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术全文检索技术全文检索:在大量的文本信息中任意查找任何文本串,将所有出现指定文本串的部分全部选出,并进行选择阅读衡量一个全文检索系统的主要技术指标:查全率、查准率、响应时间、收录范围、用户负担、输出形式,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术多媒体检索技术多媒体检索技术分为传统的多媒体检索技术和基于内容的多媒体检索技术传统的多媒体检索在方法上类似于普通的文本检索基于内容的多媒体检索是指根据媒体和媒体对象的内容及上下文联系在大规模多媒体数据库中进行检索,首先将多媒体信息存储在数据库中,然后用关键词对其进行适当的描述、标引,将结果存储在关系数据
26、库或WWW上,并以结构化查询语言(SQL)或超链接来进行查询检索,包括图像检索、视频检索、声音检索、图形检索、文本检索等类型,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术联机检索技术联机检索可分为国内联机检索和国际联机检索 国内联机检索按通信方式的不同又可分为远程联机检索和近程联机检索 国际联机检索系统联机检索既可以采用委托方式也可以采用自检方式;在服务方式上,检索者可选择对提问联机响应、回溯检索、定题情报提供、联机订购原文等4种方式中的一种或多种,远程联机检索是由用户利用检索终端,通过专用或通用电话线,或者是公用分组交换数据网(如CNPAC、CERNET等),使用Modem和相应的通信检索软件,
27、实现远程(距离大于1.5km)的联机检索,近程联机检索是用户利用检索终端,通过计算机专用电缆或局域网络,在距离小于1.5km的地段内实现联机检索,一般由5部分构成:硬件、软件、数据库、用户、系统管理者,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术光盘检索技术发展阶段光盘单机检索光盘网络检索,具有所需设备简单、数据库较便宜、管理维护容易等优点,但同时也有无法多人同时使用、使用光盘必须亲至文献情报部门等缺点,光盘网络系统主要由网络服务器、网络操作系统、光盘塔、工作站和光盘网络软件等组成,允许用户直接通过局域网或经电话拨号方式入网。光盘网络检索能极大地提高对光盘资源的利用率,具有联机检索方便、资源共享等
28、特点,光盘单机检索系统、多光驱检索系统、局域网络光盘检索系统、校园光纤网络光盘检索系统、广域网络光盘检索系统5个阶段,5.3 信息管理的主体技术,信息检索技术网络信息检索技术网络信息检索工具搜索引擎信息提取系统:蜘蛛(spider)、机器人(robots)信息管理系统:对所提取的信息进行分类整理 信息检索系统:将用户输入的检索词与信息库中的信息进行匹配,并对检索结果进行排序 用户检索界面,包括索引和检索机制两部分,其中索引是关键部分,其构成取决于标引数量、标引范围、索引更新频率、索引抽词法等因素,5.3 信息管理的主体技术,信息传播技术数字化媒体数字化媒体按传播形式可分为网络型数字媒体和物质型
29、数字媒体两种,网络型数字媒体一般指Internet,物质型数字媒体包括磁盘和光盘等 特点:信息的实时性、准确性、广泛性、便捷性和多途径传播,5.3 信息管理的主体技术,信息传播技术电子出版与网络出版电子出版物的主要载体网络出版:电子出版在Internet上的延伸,是具有合法出版资格的出版机构以互联网为载体和流通渠道、出版并销售数字出版物的行为 网络出版涉及的关键问题,软磁盘、只读光盘(CDROM)、交互式光盘(CDI)、图文光盘(CDG)、照片光盘(picture CD)和高密度只读光盘(DVDROM)等,网络出版物的界面形式;制作工具;网络数据库;网络多媒体;网络出版物的知识产权保护;,5.
30、3 信息管理的主体技术,信息传播技术信息点播技术信息点播:信息的使用者根据自己的需求主动获得多媒体信息特点:主动性、选择性 信息点播系统的构成:视频服务器、通信网络、客户端设备、制作管理系统,5.3 信息管理的主体技术,信息传播技术信息推送技术信息拉取:用户请求通过浏览器发向Web服务器,服务器将Web回传信息发送回用户端 信息推送:用户向某个网络信息中心提供自己感兴趣的主题,由中心定期或不定期地将相关主题的信息直接发送给用户 信息推送方式:频道式推送、邮件式推送、专用软件式推送 关键问题:对信息的分类处理、个性化推送,5.4 信息技术的发展趋势,高速、大容量综合集成智能化信息传输无线化信息显
31、示可视化信息资源知识化信息系统微型化信息服务个性化信息应用社会化,本章小结,本章首先探讨了信息技术对社会发展的促进作用;然后对信息技术的4个层次,即信息基础技术、信息系统技术、信息应用技术和信息安全技术分别进行了较为详细的介绍;在此基础上对信息管理的主体技术,即信息输入技术、信息存储与组织技术、信息检索技术和信息传播技术,分别进行了分析、研究;最后对信息技术的发展趋势进行了预测。,本章思考题,1.信息技术如何促进社会生产力的发展?2.现代信息技术一般包括哪几个层次?相互 之间有什么关系?3.信息加工处理技术一般包括那些内容?汉 语自动标引方法主要有哪些?简述各种方 法的基本原理。4.简述信息检索技术的发展脉络。5.简述搜索引擎的工作原理。6.预测一下信息技术的主要发展趋势。,谢 谢!,