现代技术的前沿领域

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1、现代技术的前沿领域现代技术的前沿领域现代技术已发展成为一个庞大的复杂系统，主要由三大基本技术：即物质变化技术、能量转换技术和信息控制技术组成。物质、能量和信息构成了世界的三大要素，由此考察技术活动则可以从纷繁复杂的技术类别中发现其主要脉络。迄今尚无公认的技术分类标准，因而我仅就一些与日常生产和生活及人类的未来密切相关的现代技术前沿领域加以论述。这些技术主要有：信息技术(包括电子技术、光电子技术和计算机技术)、材料技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环境工程技术、海洋技术、空间技术等。一、信息技术(一)信息技术概论人类伊始就离不开信息活动

2、，但作为一门科学，却始创于20世纪40年代后期。N.维纳指出："信息既不是物质、又不是能量，信息就是信息"，即提出了"信息"是存在于客观世界的第三要素的著名论断。美国学者C.E.仙农创造了不同于先前所有物质单位体系的信息单位"比特"(Bit)，从而第一次系统地给出了信息的定量描述，并用数学公式把信息传递过程中的物质、能量和信息之间的相互作用和依存关系统一起来。维纳和仙农在物理性空间之外，又揭示出一个信息空间，这是人类认识史上一次重大的飞跃。"信息"的定义，至今众所不一。可以简单的理解为"消息"或"信号"，在信息论中，信息的定义则为信源的不确

3、定度。它的意识是，如果某一信源只能产生一个消息，且始终不变，则说它发出的信息量等于零，实际上这便是从信息量的角度给信息的一种定义。"信息技术"指获取、传递、处理和利用信息的技术。如果从信息学的角度则可把信息技术分为信息获取技术、信息传递技术、信息处理技术、信息利用技术和信息技术的支撑技术。1.信息获取技术它包括信息测量、感知、采集和存储技术，特别是直接获取自然信息的技术。信息测量包括电与非电性信息的测量，如何把自然的电信号、磁信号，以及其他的非电磁性信号测量出来，这包括利用传感技术、接收技术等测量技术，这种测量本身实际上也包含着信息的转换，

4、因为通常的测量过程，往往是把自然信息通过传感器转化成光的或电的信息，以便记录与存储。信息的存储主要包括典型的磁存储和光存储。信息的感知包括文字、图象、声音识别以及自然语言的理解等。信息的采集既包括上述用传感器方法进行采集(或测量)获取信息的方法，也包括对社会信息或机器信息的人工采集，即由人去直接感知和收集。2.信息传递技术它包括各种信息的发送、传输、接交、显示、记录技术，特别是"人一机"信息交换技术，这门技术的主体是通信技术。通信技术则包括电话(有线的或无线的)通讯、电报通信和网络通信等。从物理的角度而言，则可分为有线和无线电通信、声通信和

5、光通信等。3.信息处理技术它包括各种信息的转换、加工、放大、增殖、滤波、提取和压缩技术，特别是数字信息处理与知识信息处理技术。这门技术的主体是计算机技术，包括计算机系统技术，软、硬件技术等。4.信息利用技术它包括利用信息进行控制、管理、指挥、决策等，特别是"人一机"协调的智能自动控制和管理技术。实际上，现代科学仪器中都配备有计算机系统，自控机床中也配备有专用计算机，这些都是实现信息利用的实例。此外，自动化管理系统，办公自动化系统则是计算机技术、通信技术、管理科学和行为科学等结合而成的一种信息利用技术。5.信息技术的支撑技术这是指实现信息技术

6、所涉及的技术。当前信息技术的主要支撑技术是电子技术，特别是微电子技术，另一支撑技术则是激光技术，它与通信密切相关。当然，信息技术的支撑技术还包括一些其他方面，如激光信息技术、生物信息技术等。由于信息的获取、传递和利用及支撑技术都与计算机技术、电子技术、光电子技术等密切相关，下面我们将对上述三种技术分别予以阐述。(二)计算机技术计算机技术泛指计算机领域中所运用的技术，如计算机系统与网络技术，软、硬件技术等。由于计算机已被广泛应用，这里仅作简单论述。1.计算机的基本组成计算机是通用的信息处理工具，可以处理数据、文字、图形、图像、声音等多种类型的

7、信息。当今计算机已进入处理多媒体信息的时代，它的输入和输出都可以采用声音、文字、图形和图像形式。计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件包括输入、输出系统、存储系统、处理机子系统和通信子系统。软件部分包括操作系统、数据库管理系统、网络软件等各应用软件。大的计算机系统，如通信计算机系统可以包括许多处理机互联网形式构成，甚至一个系统可多达上万个子处理机。这样的计算机系统还需要配置许多外围设备，如磁盘机、光盘机等。2，计算机系统的分类计算机是按存储程序控制运行的。程序分许多指令，在执行时计算机将指令按一定顺序执行。在计算机中存在着两类信息流，即"

8、指令流"和"数据流"。由此，计算机可分为：单指令流--单数据流SISD系统，个人用PC机就属此类；单指令流--多数据流SIMD系统，此类计算机系统主要用于专门数据处理(如科学计算