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1、信息技术的发展与应用 中国工程院院士清华大学信息学院教授孙家广2000年8月24日 1 概述IT是研究生物 人类和计算机如何获取 识别 转换 存储 传递 再生以及控制掌握各种信息的规律及其应用的科学技术 信息 生物和新材料将是下世纪产业革命的热点 一 信息技术 IT 的发展 信息是依存 依附 依赖于物质的一种文化知识表达形式 信息业不能取代工农商业 只是倍增工农商业 IT技术主要包括微电子 计算机及软件 网络通信 光电子 人工智能和信息的获取与应用技术 其中微电子是细胞 通信网络是神经 计算机是大脑 软件是灵魂 2 应用驱动IT的产生第二次世界大战对通信和火炮控制的需求促使了通信理论和第一台计
2、算机的诞生 1946年美国研制出第一台电子管计算机 1947年美国三位科学家发明第一只半导体晶体管 1948年美国应用数学家申农发表了 通信的数学理论 奠定了现代信息论的理论基础 1948年美国科学家维纳出版了 控制论 一书 将事物的运动看成不确定的随机过程 采用统计和时序列方法处理信息和控制问题 3 信息的形式定义信息是系统内部建立联系的特殊形式 是系统确定程度 特殊程度 知识或有序程度 与外界联系程度 的标记 维纳和申农都给出了一致的数学描述 比特 信息 H为每个消息的平均信息量 k为波尔兹曼常数 Pi为各事件出现的概率 比特是以2为底的对数时信息的单位 H反映了物质运动状态和变化程度 是
3、物质的基本属性之一 4 微电子0 18 m技术已于1999年投入大规模生产 如 P 600 0 13 m技术估计2000年投产 DRAM产品已达4GB 正向16GB突破 CPU产品已达600MH 正向1GH进展 0 1 m技术估计2006年投产 0 05 m技术估计2012年投产 ASIC专用芯片应用到多个领域 集成电路已发展为集成系统 5 光电子密集波分复用技术 DWDM 在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号 掺铒光纤放大器技术 EDFA 可将光信号直接放大 具有输出功率高 噪声小 增益带宽等优点 已投入应用 若干光纤网可工作在2 5Gbps和10Gbps带宽 已有80Gbps的演示设备
4、全光实时交换系统将逐步实用 6 计算机 客户机 网络计算机 智能网络浏览器 联网的PDA 算通机 电话 手机 电视等 服务器 高性能 可扩展 高可靠 2001年30亿次浮点运算 秒 2004年100万亿次浮点运算 秒 用DVD做存储器1MB 1美分 120mn光盘容量达18GB 7 软件 8 网络通信计算机网 电信网和电视网三网合一 并向宽带化 综合化 分组化 和个性化发展 未来的通信信息网络结构将由干线网 本地网结构模式转变为干线网 接入网 接入网的变革是关键 超高速网 网络互连 用户接入 无线通信和网络集成技术飞速发展 基于TCP IP协议因特网 是一种IP网 带宽每半年翻一番 我国电话普
5、及12 发达国家60 80 因特网用户300万 1999年 全球1亿用户 1999年 2001年有80 80Gbps的DWDM系统上市 单根光纤传输速率达6 4Tbps 美国骨干网带宽1 2Tbps 1996年 21Tbps 1999年 99Tbps 2001年 100Mbps 1Gbps到家庭 以波分复用技术为主线的全光通信将在未来的核心网中发挥重要作用 如果采用具有100个波分的DWDM技术 每个波长传送10Gbit s的信息 则每根光纤的1550nm波长窗口可传送1Tbit s的信息量 也就是每一对光纤可传送1200万路电话 可供近2500万人同时交换信息 传送10万路以上的电视节目 除
6、了有线通信网络向宽带化发展外 无线移动通信的宽带化发展方向也引人瞩目 宽带WCDMA将是移动通信中非常有发展前途的通信手段 二 信息技术的应用 1 信息技术时代的远程教育 1 网络教育的必要性与必然性 国家教育的振兴与发展 要靠教育体制 教育方法的改革 要靠教学内容 教学手段的更新将信息时代的高科技手段充分地应用于教育教学当中 将信息技术与学习过程有机融合 形成交互式网络教育 构建终身学习体系 满足国家政治 经济发展对教育 对人才的需求网络教育将加速我国的教育模式从工业时代向信息时代转化的步伐 以此缩短我们与世界上教育发达国家之间的差距 2 网络教育的教育体制 以计算机网络技术 通讯技术 多媒
7、体技术等高新技术为主要手段 不受时间 空间和地域的限制 自由宽松的学习方式 丰富的教育资源可以通过网络实现共享 真正意义上的自主学习和终身教育 3 网络教育体系结构 卫星电视教育网 INTERNT Cernet 网络支撑平台 远程教学支持平台 远程教育教学资源库 远程教育信息资源管理 4 现代远程教育资源体系结构图 远程教学支持平台 授课系统 资源编辑制作系统 学习系统 师生交流系统 辅导答疑 教学管理虚拟试验 教学评价搜索引擎 作业批阅题库管理 考试评价 媒体素材库 知识点的文本 图形 像 音频 动画等多媒体形式表示 授课系统 授课系统 授课系统 网络课程 现代远程教育教学资源库 CERNE
8、T 卫星电视教育网 Internet网络支撑平台 学生 管理员 教师 现代远程教育信息资源管理 传输管理用户管理网络管理系统评价 资源库管理 5 远程教育组成部分 现代远程教育是以互联网为依托 将远程课程教学与培训 教育服务和教育信息交流等进行充分集成的完整体系 这一新型网络教育体系由下列部分构成 网络教学系统 网络课件开发及管理系统 网络教学管理系统 网络教学信息资源管理系统 网络教学系统 网络教学系统是提供远程教学服务的系统软件 它将网络课程与学校的远程教学服务进行了有机的集成 包括 信息交流系统 如 聊天室 Email 新闻组等多媒体课程学习系统辅导答疑系统作业评阅系统远程考试系统虚拟实
9、验系统 远程教育支撑平台结构 网络课程开发及管理系统 网络课件开发是一种全新的备课模式 通过网络课件设计工具 并在与相应资源库的支持下 可完成多媒体课件快速生成 可移植 可交互的要求 网络课件开发工具多媒体网络课程资源网络课件开发模板库 网络教学管理系统 远程教学管理系统课程学习管理系统多媒体授课学习系统多媒体作业系统答疑 考试管理系统成绩管理系统学习进度管理系统 远程教务管理系统学生学习档案管理系统教师档案管理系统行政公文管理系统信息查询系统计费管理系统数据统计与分析系统 网络教学信息资源管理系统用来对网络教学资源进行分类管理 构建成统一的教学资源库 为各类网络课件的制作和教学提供强大的信息
10、支持 学科题库 学科案例库学科媒体素材库 学科课件库学科文档资料库 网络教学信息资源管理系统 网络教育资源管理系统结构图 6 现代网络教育平台案例 清华同方网络教育平台 EduSP 清华同方网络教育平台是一个网上虚拟大学园区系统 它以Web形式提供交互式的教育手段 包括学历教育 职业技术培训 教育信息交流与服务等方面的内容 开发并共享风格多样 内容丰富的网上教育资源 同时能够容纳多个子教学网站进行多种形式的网络教学 成为以网络技术为基础的教育服务提供商 EASP 提供通用的系统平台教育资源建设与共享的集散地教育信息发布与交流的园地面向学校 学生提供教学及教学管理全面服务的虚拟校园 清华同方网络
11、教育平台拓扑图 清华同方教育网站网络系统图 清华同方网络平台服务对象 清华同方网络平台已经或即将承运的用户清华网络学堂 清华大学继续教育学院中国大学生网 中国教育部学生司中国培训网 中国国家人事部中国远程教育网 中国教育部高教司中国职业技术培训网 中国国家劳动部 2 电子政务政府利用信息技术引导经济 管理经济 调控经济 服务民众 实现管理区域 行业 企业 单位等职能 1 目的政府各部门实现信息化 提高行政 服务和管理效率 促进机构精简 办公简化 无纸办公 实现政务公开化 提高政府管理透明度 接受公民监督 由被动服务变为主动服务 企业和公民可以不受地点 时间限制 了解政府方针政策 接受政府管理
12、以政府信息化推动和加速全社会的信息化 国民经济信息化 适应数字经济 数字地球的发展 2 作用监督信息化资料信息化沟通信息化办公信息化市场信息化 3 实施用成熟 先进技术 采用光纤并通过路由器的网络互联技术建网并与ChinaNet连接 运行TCP IP协议 用统一的网络公用软件 统一技术规范 标准和方案 统一设备选型 统一组织实施 以标准化为基础 实现系统的开放性 可扩展性 与异种机 异构网和异构系统的互联能力 避免出现 瓶颈 重要路由有备份 重点设备有冗余 保证24小时 全天运行 建立网络安全体系 建立完善管理的规章制度 4 电子政务参考方案OA 办公管理 OfficeAdministrati
13、on 不是办公自动化 Automation 目标 沟通 Communication 协调 Coordination 控制 Control 统称3C 框架 服务器 AS400 工作站 PCServer 客户机 PC NC 网络 InterNet IntraNet 数据库 Oracle8i SQLServer 海量存储 数据挖掘 数据交流 知识库 支持办公管理的信息资源 方针 政策 法规 关系等 功能构件 独立的支持办公应用的可组装的程序模块 中间件 特定功能的基础程序模块 个人工具 电子邮件 电子传真 电子文件柜 名片夹 日程管理 综合查询等 公共信息 公告板 热点话题 问题与建议 办事指南 大
14、事记 时刻表 政策法规 司 处信息 组织机构 电子刊物 证券信息 常见问题等 系统导引 身份确认 密码管理 功能引导 提示信息 图 声 文联机帮助 办公行文 发文 收文 内部信息和公文查询 具体拟稿 核稿 网络会议 领导签发 文书编排 发文追踪 收文处理 收文追踪 档案管理 档案录入 文档分类 分类组卷 档案拆卷 档案流销 档案借阅 档案统计 档案查询等 行政管理 考勤 日工作安排 日志查询 周工作安排 查询 月工作安排 查询 任务指派 工作督办 值班管理 项目管理等 总务管理 劳保用户管理 办公用户管理 低值易耗器材管理 车辆管理 设备管理等 信息管理 信息速查 热线站点录入 浏览 寻呼 信
15、息库维护等 职工档案 现职工信息 单位信息 调离人员信息 离退休人员信息等 信访管理 投拆录入 督办管理 批文管理 历史记录管理等 外事管理 外宾人员 议事 结论 中方人员等 决策支持 决策模型 决策方案 结果等 系统维护 数据字典 用户资料 帮助文档等 3 数字地球与数字城市数字地球 建立以遥感 RS 地理信息系统 GIS 和全球定位系统 GPS 为基础的全球网络环境 从而实现用数字化手段统一处理地球问题 1 数字城市信息平台的定义以InterNet IntraNet网络计算为基础 以IC卡为接口 以城市信息与数据仓库为依托 以管理软件为核心 以标准和安全为保证 以服务市民 管理城市为目的
16、具有层次性 动态性 关联性和整体性的集成化信息应用系统 数字城市信息平台框图 2 数字城市信息平台的组成设施 硬件 软件和服务人员 领导 技术员和用户IC卡 非加密存储卡 逻辑加密存储卡 CPU卡 接触式 非接触式 双界面式 网络计算环境 InterNet 有线电视网 卫星网 铁路 电力线扩充的网 数字处理中心 信息中心 服务器 交换机 路由器 网关等 操作系统 Unix Linux WinNT 面向对象的网络数据库管理系统Oracle8i DB2等 数字 电子 证书授权及认证 CA 和密钥管理 KE 中心网上支付与结算中心电子政务中心标准 政策及法规制定及宣贯中心数字城市信息服务中心其他 3 数字城市信息平台的典型应用网上购物 坐在家中的屏幕前 货比n家 看彩照 读资料 比价格 要求厂商把货送到家中来 交通 公交车 地铁 轮渡等收费 驾驶执照 通行证 公路过桥收费 铁路通用卡 停车收费 货道管理 金融 电子钱包 信用卡 储蓄卡 工资卡 医疗 健康保障卡 急救医疗卡 病历卡 门诊卡 住院患者卡 其他 商业 商品供 存及配送 信用卡 购物卡 会员卡 商品券 优惠卡 其他 通信 公用电话
