三、讲授的每个科学技术所涉及的主要内容和各自的特点 1信息科学技术:信息科学是以信息为主要研究对象、以信息运动过程的规律为主要研究内容、以信息科学方法论为主要研究方法、以扩展人的信息功能(全部信息功能形成的有机整体就是智力功能)为主要研究目标的一门科学。信息对于人们认识事物(世界)和变革事物(世界)是十分必要的,信息是无处不在的研究对象,信息不同于物质,也不同于能量,我们有必要对信息的各种现象进行研究,从而有了信息科学。有了信息科学的概念,信息技术就可以定义为“扩展人的信息功能”的手段和方法。信息技术的各个分支——传感与测量、通信与储存、计算技术、信息处理、决策技术、人工智能技术、控制技术、自动化技术、显示技术、系统技术。信息科学技术的学习和研究分为四个环节——信息获取、信息传递、信息处理、信息执行。(1)信息的获取。这是信息过程的第一环节,包括信息的直接获取和间接获取。A. 信息的直接获取,主要通过敏感单元实现直接获取信息。包括非电量电测,信号规整和测量。 B. 信息的间接获取,有很多信息并不能直接获取或是被别人已经通过一定的手段获取且已进行处理并表示和储存在一定的介质和场所,通过一定的方法去获取这些信息。这部分内容主要包括信息表示,信息特征获取,机器学习[1]和信息检索[2]。 C. (2)信息的传递。信息传递(通信)时信息过程的基本环节,因而是信息科学技术的重要组成部分。包括通信网络和信息安全[3]。 D. 第2 / 5页 E. 通信网络。作为信息时代必不可少的工具,它给人们生活与工作带来极大地方便,满足了现代人类对信息传输和交换的要求。通信系统(支持点对点通信[4]的技术系统),由信源,编码器[5],信道,译码器[6],信宿组成。现代通信的特点是利用高速(光速)传播的电磁波(包括电波和光波)来载荷通信信息,称之为电气通信和光通信。交换系统。普遍的交换技术有电路[7]交换(Circuit Switching,CS)和分组交换[8](PacketSwitching,PS)两种。不管是哪种,通信系统都有传输链路[9]连接众多具有交换结构的节点组成。实际的通信业务必须经过当 F. 地的局域网[10]介入公用网,或者从一个局域网连接到另一局域网,因此,往往要横贯几个不同的网才能完成通信业务的全程。 G. 信息安全。它包括几个不同层次的问题:第一层次就是信息载体(信号)的安全,可以称为保密安全;第二层次是信息的网络安全,第三层次是信息内容的安全。三个层次相互联系,核心的问题是信息内容的安全。保密安全。密码技术是保密安全的核心技术。网络安全。常见的安全威胁:泄露信息,破坏信息的完整性,拒绝服务,非法使用,窃听,业务流分析,假冒,旁路控制,授权侵犯,特洛伊木马[11],陷阱门,抵赖,重放,计算机病毒,人员不慎,媒体废弃,物理侵入,窃取,业务欺骗,等等。目前表现出色的网络安全技术有:防火墙技术,入侵检测技术,内网安全技术,安全协议,业务填充,路由控制机制和公证机制等等。信息内容安全,就是指根据某种安全准则对网内流动信息的选择性阻断,以确保信息流动的可控能力。这个领域的主要技术有:信息内容获取技术,信息内容识别技术,控制/阻断技术,信息内容审计技术,防病毒技术。信息安全的综合防范。信息安全原理有积极防范和消极安全防范之分。为实现整体安全的目标,有两种流行的网络安全模式:P2DR模型和APPDRR模型。 (3)信息的处理。是对信息的加工,为了更好的应用信息。信息处理时信息过程的特别重要的环节,是信息科学技术的特别重要的内容。包含常规信息的处理和智能信息的处理。 常规信息的处理。经历了模拟信号[12]处理、简单信号处理[13]、数字信号[14]处理、VLSI与并行处理[15]等发展历程,现在正向以综合智能信息处理发展。常用的方法有:信号运算,信号分析,信号滤波[16],信号的谱分析,特征提取[17],信号检测口与估计。 智能信息处理。也就是模拟人或自然界其他生物处理信息的机理而建立的处理复杂系统信息的理论和技术。实现智能信息处理的两种主要途径:基于数字计算机[18]的智能信息处理即符合逻辑智能信息处理和基于神经网络(NNC)的智能处理。其理论和方法有人工智能网络,符号逻辑[19]智能,模糊逻辑,计算智能[20]和计划计算,知识发现与数据挖掘。 (4)信息的执行。信息被加工成为策略之后如何把智能策略转化为智能行为,是信息过程的执行环节。它包括信息控制和信息显示。 信息控制。控制的典型方法有:比例-积分-微分控制[21],最优控制[22],自适应控制[23],智能控制[24]。 信息显示。显示的模态有:视觉显示,听觉显示[25],触觉显示,嗅觉显示。显示的方式有静态和动态。显示的主要信息类型:数量信息,质量信息,状态信息,警告和信号信息,表象信息,识别信息,文字数字式和符号式的信息,时相信息。 第3 / 5页 显示的基本方法:多媒体,屏幕显示,字符的显示,字段的布局,图形与图像,自然语言[26]对话,语音识别与生成。 2计算机科学技术: 计算机科学是描述和处理信息算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统研究。该学科来源于对数学逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究,形成于20世纪30年代后期。现在,计算已成为继理论、试验之后的第三种科学形态。 3自动化科学技术: 自动化是20世纪对人类生产活动和社会生活发生重大影响的科学技术领域之一。自动化要求在少数人参与以致无人干预情况下,针对一定的目标,对设备、过程或系统进行控制和管理,以达到最好或满意的状态。它通过采用各种技术工具和系统(包括计算机)以延伸人的信息获取和处理并进行决策和控制的功能,可显著提高生产能力、生产水平和劳动生产率,并不断提高人和机器交互作用的水平,把人从繁重的可程序化的工作逐步解放出来,以从事更具创造性的劳动,还可扩展、强化人的功能和创造新的功 能,增强人类认识世界和改造世界的能力。