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必修2 1.2 信息术发展脉络与趋势 学案

1.2 信息术发展脉络与趋势
学习目标
1.认识信息技术的发展脉络;
2.了解信息技术的发展趋势。
学习内容
信息技术发展脉络 
自电子计算机问世以来,信息技术沿着以计算机为核心、到以互联网为核心、再到以数据为核心的发展脉络,深刻影响着社会的经济结构和生产方式,加快了全球范围内的知识更新和技术创新,推动了社会信息化、智能化的建设与发展,催生出现实空间与虚拟空间并存的信息社会。计算机与网络通信技术是信息技术的核心技术。
1.以计算机为核心
1946年,世界上的早期计算机ENIAC问世。它装有18000多个电子管和大量的电阻、电容,第一次用电子线路实现运算。之后,微处理器的发明改变了计算机的研发和生产模式,整台计算机的功能基本可以集中在一块集成电路芯片(即微处理器)上,使得电子计算机的应用得以快速普及。
20世纪70年代末,以太网成为使用最为广泛的局域网标准,对分布计算、资源共享及现代信息技术的发展做出巨大贡献。局域网的发展使“电子计算机+局域网”的格局开始形成,并在20世纪80年代中后期加速了计算机系统向小型化发展的趋势。
随着计算机的微型化、大众化,电子计算机逐渐走进每个人的生活。电子计算机的普及、计算机与现代通信技术的有机结合,成为现代信息技术发展的里程碑。
2.以互联网为核心
互联网是由许多计算机组成的,要实现网络中计算机之间的数据传输,必须要做两件事:记录数据传输目的地址和保证数据迅速可靠传输的措施。这是因为数据在传输过程中很容易丢失或传错。互联网使用一种专门的协议,以保证数据安全、可靠地到达目的地。
互联网的来临,迎来了信息技术迅猛的发展。人们开始跨越时间、空间的限制,一步步搭建起全球性的虚拟空间,并逐步完善。社会生活中的人们所依赖的信息获取、表示、传输、存储和加工,都在信息技术中得以体现,并通过互联网把各种资源重新整合处理,变得更加简单、易操作。
3.以数据为核心
有人说,网络是信息的海洋。随着技术的成熟,尤其是云计算、大数据处理技术等的快速发展,各行各业的人们开始更深入地接触信息技术,接触数据,从数据中挖掘出更有用的信息。在以数据为核心的发展中,人们发现数据的价值,更在于其后期的加工处理所生的“增值”。
信息技术发展趋势
进入21世纪以来,信息技术仍然处于高速发展的阶段,信息科学、技术和应用不断酝酿着新的、更大的突破。信息技术将会在多个领域中不断创新与发展,持续地影响和决定着其他科学技术领域,同时也影响着人类社会的发展。
1.从新一代信息技术发展的角度
新一代信息技术发展的热点不是信息领域各个分支技术的纵向升级,而是将信息技术横向渗透,融合制造、金融等其他行业,信息技术研究的主要方向将从产品技术转向服务技术。以信息化和工业化深度融合为主要目标的“互联网+”是新一代信息技术的集中体现。
(1)网络互联的移动化和泛在化
近几年,社交网络服务已成为我国互联网的第一大应用,移动互联网的普及得益于无线通信技术的飞速发展,人们可以很方便地接入网络,无线通信带宽的速率也越来越高。利用移动终端里的APP软件,人们可以随时随地进行在线学习、购物或者听音乐、看视频,出行时可以随时査看目的地的具体位置和天气情况等。网络互联的移动化,给人们的学习和工作带来了便利的同时,对建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会具有重要作用。
(2)信息处理的集中化和大数据化。
云计算将服务器集中在云计算中心,统一调配计算和存储资源,通过虚拟化技术将一台服务器变成多台服务器,能高效率地满足众多用户个性化的并发请求。为了满足日益增长的云计算和网络服务的需求,未来计算机研制的主要目标是“算得多”,即在用户可容忍的时间内尽量满足更多的用户请求。同时,社交网络的普及应用使广大消费者成为数据的生产者,使得可供分析的数据爆发式增长,如何有效挖掘大数据的价值已成为新一代信息技术发展的重要方向。大数据的应用涉及各行各业,例如互联网金融、情报分析、机器翻译、图像与语音识别、智能辅助医疗、商品和广告智能推荐等。
(3)信息服务的智能化和个性化。
未来信息化的主要努力方向是智能化。“智能”是一个动态发展的概念,它始终处于不断向前发展的计算机技术的前沿。所谓智能化,本质上是计算机化,即不是固定僵化的系统,而是能自动执行程序、可编程、可演化的系统,甚至具有自学习和自适应功能。无人自动驾驶汽车是智能化的标志性产品,它融合了实时感知、导航、自动驾驶、联网通信
等技术,目标是为人们提供更安全、更节能的驾驶方式。
2.从计算机用户界面发展的角度
人与机器的交互方式一直都有一个变化周期:从最早的鼠标、键盘,到多点触屏,再到语音控制和手势控制;现在更多的自然用户界面,将机器与计算机更紧密地和生活、工作、学习场景融合;未来的人机触觉控制,正在创建科学探究的新领域。
(1)体感技术。
利用体感技术,人们可以很直接地使用肢体动作,与周边的体感装置或环境互动,无须使用任何复杂的控制设备,便可身临其境地与内容做互动。
(2)虚拟现实技术。
虚拟现实技术是指由计算机生成交互式仿真情景的人工世界。人们戴上特殊的头盔和数据手套,可以和人工世界的仿真情景进行交互。多媒体计算机和仿真技术,使人们置身于虚拟实景世界中,获得亲身体验的知识。
(3)增强现实技术。
增强现实技术是一种能实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。随着随身电子产品运算能力的提升,增强现实技术的用途将会越来越广。
3.从典型技术驱动发展模式向应用驱动与技术驱动相结合的模式转变的角度
(1)虚拟计算。
在计算机领域,虚拟化这种资源管理技术,是将计算机各种实体资源,如服务器、网络、内存等,予以抽象、转换后呈现出来,打破实体结构间不可切割的障碍,使用户能以比原本的组态更好的方式来使用这些资源。通常所说的虚拟计算,是以虚拟化、网络、云计算等技术的融合为核心的一种计算平台、存储平台和应用系统的共享管理技术。虚拟化已成为企业IT部署不可或缺的组成部分。一般来看,虚拟化技术主要包括服务器虚拟化、内存虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化及桌面虚拟化。
(2)通信技术
随着数字化技术的发展,通信传输也向高速、大容量、长距离不断发展。波分复用技术已经进人成熟应用阶段,光放大器代替光电转换中继器已经实用;相干光通信、光孤子通信已经取得重大进展。无线通信网络和基于无线数据服务的移动互联网逐渐深入社会生活的方方面面,并在电子商务、社区交流、信息传播、知识共享、远程教育等领域发挥着
巨大的作用,极大地影响了人们的工作和生活方式,成为经济活动中最具发展创新活力的引擎。
3)传感技术
感测与识别技术的作用是仿真人类感觉器官的功能,扩展信息系统(或信息设备)快速、准确获取信息的途径,包括信息识别、信息获取、信息检测等技术。能够自动检测信息并传输的设备称为传感器。传感技术与计算机技术、通信技术一起被称为信息技术的三大支柱,它使开源硬件突破专业领域的围墙,人们可以基于开源硬件很方便地根据自己的设计,制作具备一定功能的信息系统,开展创客教育与创新活动。从仿生学观点来看,如果把计算机比作处理和识别信息的“大脑”,把通信系统比作传递信息的“神经系统”,那么传感器就是“感觉器官”,也是连接现实世界与虚拟世界的桥梁。传感技术是关于从自然信源获取信息、并对之进行处理(变换)和识别的多学科交叉的现代科学与工程技术。
(4)微电子和纳米技术。
微电子技术是信息技术的核心。微电子技术的发展,使得电子器件的尺寸不断缩小,集成度不断提高,功耗降低,性能得到提高。除了以硅芯片为基础的微处理器和存储技术本身的发展之外,各种元器件,如逻辑电路、控制器件(电机、电器)、化学传感器、光电器件、机械零件及生物逻辑电路等在芯片上的集成,包括微电子机械系统,都是信息技术的发展领域。多核微处理器芯片突破了以提升CPU主频来提高处理速庋的瓶颈,科学家们正积极研究在多核环境下的软件技术。同时,科学家们也在研究取代目前芯片制造技术的方法,在利用纳米技术制作大规模集成电路和计算机方面不断取得进展。
(5)3D技术。
3D技术发展迅速,包括3D设计、3D打印、3D相机、3D游戏、3D显示、3D软件等一系列3D产业技术。其中,3D打印更是被列入国家战略性新兴产业发展规划。3D打印已涵盖医疗、教育、玩具、汽车、航天航空、建筑设计等领域。与传统制造技术相比,3D打印拥有独特优势:打印过程可在办公室、商店甚至家里完成,无须建立工厂和生产线;能减少
废弃副产品的产生,大幅减少材料浪费。3D打印将彻底改变传统制造方式,为制造行业带来革命性的变化。
(6)信息安全。
在信息社会中,计算机和网络在国防、政治、金融、工业、商业、教育等方面的应用越来越广泛,社会对计算机和网络的依赖也越来越大。如果计算机和网络系统的信息安全受到危害,将导致社会混乱并造成巨大损失。信息安全关系到国家的国防安全、政治安全、经济安全、社会安全,是国家安全的重要组成部分。
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