信息化与水利信息化

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1、,计算机及信息工程学院,信息化与水利信息化,2009年10月26日,技术革命产业革命社会革命,信息生产力如同18世纪蒸汽机、电机为代表的工业生产力一样，创造了社会信息基础设施，重构了社会生产力系统，孕育了信息经济、知识经济、网络经济、数字经济等概念代表的新的经济形态，对生产关系、上层建筑已经并必将产生更加深刻影响。 信息技术是人类历史上迄今为止发展最快，影响最大的技术，全面改变着人类生产、工作、生活、学习 信息技术的双刃剑（计算机犯罪）,信息技术领域的三个定律,摩尔定律说：计算机芯片集成度每十八个月提高一倍,价格下降一半 ； 梅特卡夫定律说：计算机网络的价值等于其节点数的平方； 光纤定律说：光

2、纤的带宽每九个月到十六个月(通常我们可以把它认为是十二个月)提高一倍 ；,用户/厂商，硬件/软件,内容,有关信息的其本概念 信息技术的发展趋势 信息化的相关论述 水利信息化的讨论,关于信息,诗人 T.S. Eliot 1934 年在诗“The Rock”中就论述了信息、知识和智慧的关系,数据、信息、知识、智慧,Where is the Life we have lost in living?（生命迷失在生活中）Where is the wisdom we have lost in knowledge?（智慧迷失在知识中）Where is the knowledge we have lost i

3、ninformation?（知识迷失在信息中） 后来有好事者加了一句：Where is the information we have lost in data? （信息迷失在数据中）,数据信息知识智慧 层次结构,最基础的数据,什么是数据？(事实的记录 ),数据泛指对客观事物的数量、属性、位置及其相互关系的抽象表示，以适合于用人工或自然的方式进行保存、传递和处理。 例如，水的温度是100，礼物的重量是500克，木头的长度是2米。在这些表述中：水，温度，100，礼物，重量，500克，木头，长度，2米都是数据。通过这些数据的描述我们的大脑里形成了对客观世界的清晰印象。这些数据也可以同过编码被录入到

4、计算机中（数字化）。,什么是信息？(数据+时间+处理 ),信息是具有时效性的、有一定含义的、有逻辑性的、经过加工处理的、对决策有价值的数据流。信息数据时间+处理。 例如，象7度、50米、300吨、大楼、桥梁这些数据是没有联系的，孤立的。只有当这些数据用来描述一个客观事物和客观事物的关系、形成有逻辑的数据流，它们才能被称为信息。,什么是知识？（信息+理解+ 推理 ）,信息虽给出了数据中一些有一定意义的东西，但它往往会在时间效用失效后价值开始衰减，只有通过人们的参与对信息进行归纳，演绎，比较等手段进行挖掘，使其有价值的部分沉淀下来，并于已存在的人类知识体系相结合，这部分有价值的信息就转变成知识。

5、例如，北京7月1日、气温为30度；在12月1日气温为3度。这些信息一般会在时效性消失后，变得没有价值，但当人们对这些信息进行归纳和对比就会发现北京每年的7月气温会比较高，12月气温比较低，于是总结出一年有春夏秋冬四个季节，有价值的信息沉淀并结构化后就形成了知识。,什么是智慧？（知识选择+问题处理 ）,定义智慧时，英国科学家图灵做出了贡献，如果一台机器能够通过称之为图灵实验的实验，那它就是智慧的，图灵实验的本质 就是让人在不看外型的情况下不能区别是机器的行为还是人的行为时，这个机器就是智慧的。 智慧是人类基于已有的知识，针对物质世界运动过程中产生的问题根据获得的信息尽行分析，对比，演绎找出解决方

6、案的能力。这种能力运用的结果是将信息的有价值部分挖掘出来并使之成为知识架构的一部分 。,人和计算机,人是聪明的，但是问题很多，动作慢、容易疲劳，还常常会自作聪明、计算错误； 计算机是愚蠢的，但是问题不多，运算飞快、不懂疲劳，而且从来不自作聪明、只知道照指令运算。 智能：有些人认为非生物的机器会拥有智能的想法是不合逻辑的。计算机有智能吗？潜水艇会游泳吗？智能应该反映出一种学习能力(吃一堑长一智),信息爆炸还是数据短缺？,有人认为，在现在这个所谓信息时代信息在爆炸，而数据是冗余的，所以“信息迷失在数据中”。搜索引擎之所以火，是因为它帮助人们实现从大量冗余数据中找到所需的信息。 其实，我们所面临的问

7、题是，我们对我们所身处的这个世界还有很多不知道的东西，我们不知道该如何采集相关数据并进行度量，更谈不上得到信息、知识和智慧。,如何拓展人的能力？,体能：机器拓展了人的制造能力；火车、飞机拓展了人的运动能力；望远镜拓展了人的空间视力；传感器拓展了人的感知能力 智力：用信息技术拓展人类的智能？,关于信息技术,下一代的IT技术,多核技术 下一代网络 第三代移动通信技术 无线传感器网络 安全技术 ,多核技术,多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)，即：单芯片处理器通过在一个芯片上集成多个微处理器核心来提高程序的并行性。 原因：仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性

8、能改善，在先前产品中以那种速率，处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题，其性价比也令人难以接受，速度稍快的处理器价格要高很多,多核不是多CPU,CPU就像加工厂流水线一样,双核就像为这个工厂增加了一个流水线.这样,工厂的成品出货量就有了很大提高,但是每条流水线上的成品出货量并不会提高. 另外CPU有点像银行窗口,双核只是增加了一个窗口.所以办事效率就会提高,但是每个窗口的速度并没有提高. 所以,同样的道理,双核CPU并不代表着双倍频率,只是增加了处理数据的能力.而且增加的计算能力也并不是频率翻倍后的计算能力.,多核技术的优点,核技术的优势主要是相对多CPU系统的。 1、用较少的

9、成本获取了多CPU的计算能力，多CPU系统需要主板配合，这样的主板一般很贵，而多核技术，不用使现在的单CPU主板发生很大的改变。 2、软件成本相对多CPU系统而言大大减少，微软已经宣布他的软件授权仅仅和CPU数量关联，不会和CPU内部的核心数量关联，这对于节省软件成本有很大的好处。 3、多核相对于多CPU系统而言对于内存、外设的要求降低了，多核在内部高速缓存上进行共享调度，而不是在主板上用其他调度芯片进行调度，提高了可靠性，降低了其他外设的要求。,NGN：下一代网络,NGN是以当前网络为基点的下一代网络，它标志着新一代电信网络时代的到来。NGN不仅可以为不同用户提供全开放的宽频网络平台体系，还

10、可以提供集话音、数据、多媒体等多种业务为一体的综合信息服务。 下一代网络的广泛应用将会彻底改变传统的通信方式，例如，我们能拥有一个走遍全世界都可以使用的电话号码；通信的计费方式也会改变，不是现在的按照时间、次数来收费，而是按照宽带的流量来收费。,下一代网络互联网协议IPv6,现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议。与IPv4相比，IPv6主要有如下一些优势。 明显地扩大了地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址 提高了网络的整体吞吐量，服务质量得到很大改善 安全性有了更好的保证 支持即插即用和移动性

11、 更好地实现了多播功能,3G：第三代移动通信技术,1995年问世的第一代数字手机（模拟制式手机）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代数字手机（GSM、TDMA）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 3G时代人们可以实现更高质量的通话；可以快速上网，享受各种视频内容；可以打可视电话和随时随地进行视频互动游戏；还可以进行手机定位（如导航）和通过手机钱包进行电子购物。进入3G时代之后，人们将生活在一个无处不在的网络之中。,W

12、SN:无线传感器网络,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器可以测量现实世界中诸如压力、温度、热量、流量、力、振动、加速度、位置、震动、力矩、张力、运动、湿度及图像等许多变量。 无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。,连接物理世界与数字世界,感知数据,感知数据,感知数据,感知数据,感知数据,感知数据,关于信息技术的论述,著名科学家钱学森： 测量技术是信息技术的

13、组成部分。 信息技术的关键还是测量，测量是基础和关键。 IT测量计算机通讯 惠普(HP)公司认为：ITMC2MC2Measurement ComputerCommunication 传感技术是现代测量手段,军事,战场环境监测,有关设备,部署,信息收集,大地监测,生态系统,森林火灾告警,农业灌溉,环境监测,大气监测,海洋监测,污染源监测,安全,机场,地铁,地震监测,工程结构监测,智能交通,医疗,WSN将在新一代网络中起重要作用,医疗监护,智能交通,智能家居,环境监测,国防军事,防灾减灾,工业监控,新一代网络,国家中长期科技发展规划纲要,优先主题 下一代网络关键技术与服务 传感器网络及智能信息处理

14、 重点开发多种新型传感器 基于多种传感信息的智能化信息处理技术 发展低成本的传感器网络和实时信息处理系统,前沿技术 :智能感知技术,重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的“以人为中心”的智能信息处理和控制技术，中文信息处理；研究生物特征识别、智能交通等相关领域的系统技术。,前沿技术 :自组织网络技术,重点研究自组织移动网、自组织计算网、自组织存储网、自组织传感器网等技术，低成本的实时信息处理系统、多传感信息融合技术、个性化人机交互界面技术，以及高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统；研究自组织智能系统和个人智能系统。,MIT技术评论：对人类未来生活产生深远影响的十大新兴

15、技术之一 商业周刊：21世纪高技术领域的四大支柱型产业之一 美国：NSF, Berkeley, MIT, UCLA, Rice 欧盟：EYES, SEWING,概念篇,WSN存在问题1：自组网络,因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络 中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。,WSN存在问题2：网络拓扑变化,其次是网络拓扑的动态变化性。网络中的节

16、点是处于不断变化的环境中，它的状态也在相应地发生变化，加之无线通信信道的不稳定性，网络拓扑因此也在不断地调整变化，而这种变化方式是无人能准确预测出来的。,WSN存在问题3：传输能力,第三是传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减，诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大，这个缺点还是能忍受的。,WSN存在问题4：能量,四是能量的限制。为了测量真实世界的具体值，各个节点会密集地分布于待测区域内，人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量，或者自己从外汲取能量（太阳能）。,WSN存在问题5：安全性,第五是安全性的问题。无线信道、有限的能量，分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此，安全性在网络的设计中至关重要。,