人类的智慧——信息科学知识2(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：胡元斌

出版社：辽海出版社

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人类的智慧——信息科学知识2试读：

总序

科学技术是第一生产力。科技的进步已成功地改变了人类的生活方式。人类在不断地探索和发现中积累了越来越多的知识财富。

在漫长的岁月中，从原始人的茹毛饮血到色彩斑斓的现代生活；从古代社会的结绳计数到现代社会垄断人类生活的互联网；从古代的四大发明到如今登月成功。人类几乎在所有领域都取得了令人惊叹的成就。技术更新，知识爆炸，信息扩张……一系列代表着人类社会巨大进步的词汇，充斥着我们的社会，使每个人都感到在巨大的社会进步面前人类自身的局限。作为人类社会充满生机和活力的群体——青少年朋友，在对现有书本知识学习的基础上，更充满着对一切现代科学技术和信息技术的无限渴望。

现代科技不应是少数专家的专利，应该是全民的、全社会的共同财产，怎样能使广大青少年更多更全面地掌握最新的科技知识是摆在我们面前义不容辞的责任。

为此，我们组织多位经验丰富的学者精心策划、编写了这部《青少年科普知识必读丛书》。

本套丛书分海洋、航空航天、环境、交通运输、军事、能源、生命、生物、信息、宇宙等十册。收录词条约五千个。涉及知识面广阔且精微。所包含的内容：从超级火山、巨型海啸、深海乌贼、聪明剑鱼……到地核风暴、冰期奥秘、动物情感、植物智慧……；从登陆火星、探访水星，到穿越极地，潜入深海……既有独特的自然奇观，又有奇异的人文现象；既有对人类创造物的神奇记述，又有人类在探索和改造自然过程中面对的无奈、局限，以及人类对自然所造成的伤害，自然对人类的警告……这是一次精彩的自然与社会的探索历程，是每一位热爱科学、热爱自然的青少年朋友与大自然的一次真诚对话，它将使青少年朋友自觉地意识到，在这个美丽的星球上，人类不应以主宰自居，而应和一切生灵和谐共存，当人与大自然真正达到完美的融合，这个美丽的星球才是完美的、永恒的。

这样一套科普知识阅读词典，摆脱了以往那种令人望而生畏的枯燥乏味、晦涩难懂、呆板平直、味如嚼蜡的叙述方式，拆除了青少年朋友全方位学习和掌握各类知识所筑起的一道道壁障。采用词典的编纂方式，更便于检索和查阅。

本书中，凡是青少年感兴趣的一切自然和社会奥秘几乎无所不有，无所不容。真正做到了庞而不杂，广而不糙。

我们用青少年朋友乐于接受的方式，以细腻生动的笔触、简洁明了的叙述、深入浅出的将各个方面的知识呈现出来，营造出一个适应青少年的阅读氛围，将最适时的信息传达给广大的青少年朋友。这是本套丛书的一大特点，相信每一位拥有本套丛书的青少年朋友对此都会有所体会。

科普读物从来不拒绝科学性、知识性、可读性三者的完美统一，它强化生动性与现实感；不仅要让青少年朋友欣赏科学世界的无穷韵律，更关注技术对现实生活的改变，以及人类所面对的问题和挑战。本丛书的出发点正是用科学的眼光追寻青少年心中对这个已知和未知世界的热情和关注。

本套丛书的编辑对知识的尊重还主要表现在不断追随科学和人类发展的步伐以及青少年对知识的新的渴求。希望广大青少年通过阅读这套丛书，激发学科学的热情，以及探索宇宙奥秘的兴趣，帮助他们认识自然界的客观规律，了解人类社会，插上科学的翅膀，去探索科学的奥秘，勇攀科学的高峰。

愿今天的青少年朋友，都成为明日的科学探索之星，愿人类所居住的这个美丽星球更加美丽、和谐。

H

环球网

环球网是互联网络上最流行的一种交互式信息查询服务。环球网系统是建立在互联网络基础上的一个子网，采用客户/服务器结构，用户只需在计算机上运行称为“浏览器”的环球网软件，软件系统就会根据用户查询条件自动到全球各地的环球网服务器上查找信息，实现广泛的信息资源共享。

环球网上的信息都是以包含有文字、表格、声音和图像等多媒体信息的超文本格式存放在分布全球的相应服务器中，这些计算机中的文件彼此可以建立一定的关联。用户可通过软件检索，在环球网上接收全球范围的信息，内容包括自然科学文献、软件、研究数据与图表和医学研究病例数据等，甚至还可以得到每几十分钟就更新一次的全球地震、海洋、气象动态数据。此外，用户还可通过建立自己的信息目录或称主页（Home Page）等方式向全球其他用户发布信息。环球网已经将互联网络变成一个巨大的磁盘驱动器。

环幕电影

环幕电影是一种新形式的电影，其特点是电影画面特别大，银幕包围观众厅整整一圈，观众可以站在场地中央随意观看。这种形式的电影是9台摄影机同步全景角拍摄的，再由9台放映机同步在环形银幕上放映形成一个360度的画面。

在观看环幕电影时，观众被360度的画面和多路立体声所包围，产生一种不寻常的感受，会不自觉地感到自己就是电影所表现的环境中的一员。比如你会感到自己坐在湖中的游艇上，眼看前面的船只向你直冲过来，不由得倾斜身体避开，但见船只擦身而过，掉头朝后看时，它已在远方的湖面上渐渐消失，使你感觉到不是画面在动，而是你自己在朝前走。观众与画面情景交融，正是环幕电影的魅力所在。

活动电影

法国有一个音像公园，由于采用高技术放映电影，1993年接待了200万参观者。其中的活动电影非常有趣。放映室使观众能够体会开车的滋味。观众会感到汽车颤动、路面的每个小坑、汽车拐弯时的倾斜等。为了使观众产生这些感觉，每排座位下都安装了千斤顶，一个电脑系统控制它们，从而使观众摇晃。为了使观众的动作与画面的活动同步，一台电脑利用两个信息源：一个是软磁盘，另一个是正在放映的影片的图像号码。装在放映机上的画面计数器把图像号码输送给电脑，在放映开始时计数器自动回到零。因此，电脑始终使观众的动作同画面中的活动配合一致。为了防止观众跌倒，在放映开始时一根保险杆自动压在观众的膝部。尽管放映室只能容纳少量观众，但是等待入场的观众是很多的。一场电影只有3分钟，但已足够使观众体会开车的滋味。

汉字输入

1984年9月，五笔字型汉字编码输入法在联合国做操作演示，达到每分钟输入120个字的速度，每个汉字及词组的输入最多4键，从此，计算机的汉字输入问题得到了根本的解决。此后，汉字输入技术的发展越来越先进，但都是利用西文电脑键盘为汉字编制代码，输入代码就相应完成了汉字的输入。

现有的汉字编码已有四五百种之多，主要可分为形码、声码和形声码。五笔字型是形码，它把汉字分解为若干字根，分别由字母代表；声码则是根据汉语拼音制作的编码，如双拼双音输入法；形声码是把形码和声码的特点结合起来，将字根转换成拼音进行编码，兼有两者的优长。汉字编码正朝着日趋简化的方向发展，目前，语音识别输入技术已逐渐趋于完善，并得到应用，使汉字电脑输入变得越来越容易。由于汉字有数万之众，为了不占用计算机的内存空间，于是出现了将汉字资源做成硬件的汉卡。汉卡能使计算机达到与处理英文同等的效率。20世纪80年代初的汉卡又笨又大，后来采用超大规模集成电路，浓缩度达到几万分之一。汉卡的微型化为微型计算机的多功能化提供了条件。

“画家”

——显像机构

电视接收机中，有一名妙笔如神的“画家”——显像机构。它用“电子枪”当画笔，荧光屏当画板，它所画的一笔一画，全受发方“摄影师”操纵。当收到的电信号大时，电子枪发出的“子弹”——电子射线就多，屏幕上就发出亮点；反之便显出暗点。这些明暗光点虽然是不连续的，由于人的眼睛有“视觉暂留”的特性（在较长时间观察物体时，当眼睛离开该物体或者从眼前撤去该物体后的一个短暂时间里，约1/30～1/5秒之间，平均约为1/10秒，人们主观上感觉似乎眼睛里还保留着那个物体的形状。这种迟缓消失的现象，叫“视觉暂留”），所以我们看上去与真实的图像完全一样。电视接收机上有很多调节旋钮，像“音量旋钮”、“亮度旋钮”、“黑白对比旋钮”等，如同平时收看广播电视那样进行调节。

会议电视

不同地点的多个用户以电视方式举行会议，实时传输声、像和文件的通信方式，称为会议电视。与会人员可通过电视发表意见，同时观察到对方形像和有关信息，并能出示实物、图纸、文件等实拍的电视图像，增加临场感。若辅以传真机、电子黑板等现代化办公手段，可及时传送文件、图表或讨论问题，在效果上可代替现场会议。

会议电视系统主要包括会议电视室设备，如摄像机、显示器、微音器、扬声器、传真机、电子黑板等，以及放大调制解调设备、图像处理设备和控制切换设备等。会议电视传送高质量的活动图像，所占的频带较宽，属视频图像通信，必须利用大容量、现代化通信手段，如微波、电缆、卫星、光纤等通信手段。其传输可以采用模拟方式，也可以采用数字方式。会议电视主要通过专用的数字通信网组网传输，也可以通过综合业务数字网（ISDN）传输，将来可使用宽带综合业务数字网（B

ISDN

海湾战争中的信息系统

20世纪90年代初期的海湾战争，是军事通信大显身手的舞台。在这场号称“2.5次世界大战”中，交战双方的物质、能量对比几乎是旗鼓相当，以美国为首的多国部队之所以成为胜者，在很大程度上得益于信息优势。美军在90天内投入海湾战区的电子信息设备，超过了美国40年内投入欧洲的总量。“沙漠风暴”期间，美军投向海湾战区的飞机、火炮、坦克、装甲车和舰艇等主战兵器充其量不足1万件，而投入的各种型号的电子计算机和通信设备却达4～5万台，开创了信息装备超过了主战装备的先河。

先进发达、灵敏高效的通信系统使海湾战区战场信息流量空前增大，沟通联络的时效性大为提高。战争期间，每天电话信息量达70多万次，文电15.2万件。单是指挥空战就打了3 000万次电话，相当于每天打80万次电话。海湾战区司令在沙特驻地用0.5米伞形卫星天线很快即可与美国本土通信，美国总统可对海湾地区作战实施直接指挥，下达命令只需1～3分钟。信息畅通为美军赢得胜利创造了不可或缺的条件。

军事家们在总结海湾战争的经验时指出，信息、情报犹如阳光和空气，其中有价值的情报，无异于氧气。人无氧气不得生存，战争离开信息难以制胜。海湾战争是多国对一国的作战。战争伊始，多国部队出动飞机11万余架次，从不同方向、不同高度和不同时间进入同一空域作战，并需克服语言不通的障碍，之所以能协调一致，全靠每秒可以处理10亿条信息的C4Ⅰ系统。

与此同时，以美国为首的多国部队对伊军信息系统通过“地毯式”轰炸和强烈的电子干扰实施全方位摧毁。大规模战略空袭发起后，美军投向伊拉克的第一枚战斧式巡航导弹攻击目标就是该国的通信中心，顿时使伊军的自动化指挥系统（C4Ⅰ系统）陷入瘫痪，伊军群龙无首，全线崩溃，成了乌合之众。

I

ISDN是综合业务数字网的简称，它由电话综合数字网（IDN）发展而来。ISDN是数字交换和数字传输的结合，它以迅速、准确、经济、有效的方式提供目前各种通信网络中现有的业务，而且将通信和数据处理结合起来，开创了很多前所未有的新业务。ISDN是一个全数字的网络，也就是说，不论原始信号是话音、文字、数据还是图像，只要可以转换成数字信号，都能在ISDN网络中进行传输。在传统的电话网络中，实现了网络内部的数字化，但在用户到电话局之间仍采用模拟传输，很容易由于沿途噪声的积累引起失真。而对于ISDN来说，实现了用户线的数字化，提供端到端的数字连接，传输质量大大提高。

由于ISDN实现了端到端的数字连接，它可以支持包括话音、数据、图像等各种业务。随着电子通信在全球不断扩大，我们许多人需要和不同地区的用户交换信息。而现在人们对通信的要求已经不仅是简单的声音交换，还需要共享各种格式的不同信息。

ISDN的类型

ISDN的类型有基本速率（BRI）和基群速率（PRI）。电信局向普通用户提供的均为BRI接口，采用原有的双绞线，速率可达144KB/s。BRIISDN可在一对双绞线上提供两个B通道（每个64K）和一个D通道（16K），D通道用于传输信令，B通道则用于传输话音、数据等。一路电话只占用一个B通道，因此，可以同时进行多种业务或对话。PRI接口速率为2.048Mb/S，用于需要传输大量数据的应用，如PBXLLAN互联等。

ISDN的承载业务

ISDN的承载业务是ISDN网络提供的信息传送业务，它提供用户之间的信息传送而不改变信息的内容。常用的承载业务有：话音业务、3.1KHz音频业务和不受限64K数字业务。打电话时一般采用话音业务，该种承载业务向网络表明目前用户是在打电话，网络可以对其做语音压缩、回波消除、数字话音插空等处理。3.1KHz音频承载业务主要用于用调制解调器进行数据传输或用模拟传真机发传真的情况，这类业务可在网络中对信号进行数模变换，但是其他形式的话音处理技术必须禁止。若要使用ISDN拨号上网，则需要用不受限64K数字业务，此时网络对于传送的数据不做任何处理。有时用户若碰到申请的ISDN线路能打电话却无法拨号上网的情况，即可能是由于线路上为开放不受限64K数据承载业务所致。

ISDN的用户终端业务

ISDN的用户终端业务是指所有面向用户的应用业务，它即包含了网络的功能，又包含了终端设备的功能。用户可以使用电话、4类传真、数据传输、会议电视等用户终端业务，但均需要终端设备的支持。补充业务则是ISDN网络在承载业务和用户终端业务的基础上提供的其他附加业务，目的是为了给用户提供更方便的服务。

ISDN的补充业务

ISDN的补充业务有：多用户号码、子地址、主叫号码显示、呼叫等待、呼叫保持等。其中除多用户号码由于号码资源紧张需每个月交纳一定费用外，其他补充业务均为免费开放，当然首先您需要到电信局去申请这些业务。这些业务确实可给用户带来很大的方便。例如，呼叫等待业务可以使您在两个电话同时使用时，外面电话还能打进来。呼叫保持则使您在打电话时，将现有的电话暂时挂起，去打新的电话或接听其他电话，结束后在将原来的电话恢复。

ISDN的价格优势

由于使用单一的网络提供不同的业务，ISDN大大提高了网络资源的利用率。用户不必要购买不同的设备和线路接入不同的网络。就上海来说，目前电信局对用户推出ISDN优惠大套餐，只需花490元，即可获得上海贝尔生产的智能网络终端和ISDN适配卡，家中原有的模拟电话、传真机等都可直接接入，通过ISDN适配卡可以128KB/s的速率上网，所花的费用不到一块56K调制解调器的价钱。

ISDN的优点

使用ISDN，最高数据传输速率可达128KB/s，相对于现有电话网中的数据速率提高了好几倍。对于因特网用户来说，使用56K调制解调器时文件下载速率最快时在4KB/s左右，还需视网络情况而定，而使用ISDN，若同时使用两个B信道，下载文件是速率最快可达12KB/s左右，提高整整3倍。这样，省下来的时间、电话费、上网费就相当可观了。

经常上网的用户肯定有类似经验，有时下载一个大文件花费了好几个小时，结果下载完后却发现由于线路质量差，误码率高，下载的文件不能使用。而使用ISDN几乎不会发生这种问题。由于ISDN采用端到端的数字连接，传输质量很高，它不会像模拟线路一样受到静电和噪音的影响。此外，由于ISDN中的数字设备便于故障检测，系统可靠性也得到提高。

ISDN提供各种业务，用户只需一个入网接口，就能使用网络提供的各种业务。例如，您可以把电话和个人电脑接入ISDN，在上网的同时可以打电话。还可接入可视电话、会议电视、ISDN路由器等设备。由于这些设备均有相应的国际标准，可以像家用电器一样具有便携性，可以从一个插座上拔到另一个有插座的地方去使用。

J

Java软件

现在计算机中有限的空间可以通过电缆连接延伸到由其他计算机组成的局域网上，或者通过与调制解调器的连接延伸到环球网上。然而，网络的空间仍然是有限的，用户还不能在网络上直接与数据进行交互式联系。不过，Java软件使用户能够直接进行联机交互操作。这意味着软件可以像数据一样驻留在网络上，软件程序可以实时地执行。这是一个巨大的飞跃。使用Java软件只需编写一次程序，然后将其输入环球网上即可。任何拥有“Hot Java浏览器”的用户都可以到达该程序在网络上的存放处，联机后按动“开始”按钮，程序就会执行。用户使用的操作系统和计算机类型不受限制。浏览器将自动对程序进行翻译解释，而且以安全的方式进行，使计算机不受病毒之类的捣乱程序侵扰。

激光照排机

1976年，英国蒙纳公司将激光扫描技术应用到照相排字机上，制成Lasercomp型激光照相排字机。

现代的激光照排机都装有微型计算机，操作员坐在汉字终端前面，像使用打字机一样，采用电子计算机编辑排版系统，把书稿输入到计算机内。书稿内容经过计算机而转换成点阵信息，用这种点阵信息去控制声光调制器，使衍射光通过扩束器，经过多面体反射镜的反射，由物镜在感光底片上聚焦成具有一定尺寸的光点。

每当多面体反射镜转过一面时，在感光底片上就扫描曝光出来一行点阵信息。随着感光底片连续不断地运动和多面体反射镜连续不断地转动，在感光底片上所曝光出来的一行接一行的点阵信息就形成了文字的照排版，这种照排版俗称胶片。然后用胶片就可以制版印刷了。

激光照排机备有玻璃字模库，使用照排机上不同焦距的主透镜，能将玻璃字模板上的字放大或缩小，拍摄成20余种大小不同的字成像于感光版。同时，手动照排还可使用变形透镜，将拍摄的字像变成长体、扁体和斜体，因而能使一个字有480种变化，比起火化铅铸字来说，字型字体都丰富多了。

激光录像磁带

随着盒式磁带录像机的普及，对录像节目的需求也越来越大。传统的录像带复制，由于空白带上有技术标准许可的矫顽磁力，所以用镜面母带复制后总存在着高频成分跌落等问题，影响了商品录像磁带的质量。为此美国福斯特市奥塔里厂以掺钕钇铝石榴石激光器构成了热磁复制声像带系统。这种工艺是由杜邦公司发明的。其工作原理是：用激光将空白录像带的成分二氧化铬加热到该种物质在高于某点温度时丧失磁力，当温度下降到某点温度以下时又恢复原有磁力的特性，磁带的带基聚酯膜不会损坏。随着带冷却，紧贴金属母带镜面翻转时得到了永久磁化。此种激光技术已在系统总体工作上取得了很大效益。操作时，首先用独立的原版带镜像录像机将原版带复制到金属粒子镜像带上作为母带，母带首尾自动联接，以便在激光复制机中循环，一卷500米长的空白录像就装在系统内。将激光束通过光学系统转变成条形，聚焦到1.25厘米宽的空白录像带上。

使用功率约为200瓦的连续波激光，典型的复制速度是4.5米/秒。这样镜像母带就重复地拷贝到了空白录像带上。该系统能在17分钟左右录好18～20部120分钟的电影拷贝。

激光通信

激光通信是利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。按传输媒质的木同，可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。光纤通信是利用光纤传输光信号的通信方式。

计算机

计算机是由CPU、内存、磁盘、显卡、声卡等许许多多设备组成的，而且这些设备的厂商众多，品种繁多，而且不同厂商生产的同种设备虽然完成同种功能，但是具体细节却存在千差万别。

电子计算机，现在普通已被称为“电脑”，这是由于电子计算机的组成结构和工作过程与人脑有许多相似之处，在某种程度上具有人脑处理分析问题的功能，因此“电脑”一词已得到了普遍的承认。在电子计算机发明的初期，科学家们认为电子计算机就是用来计算的机器。控制论的创始人维纳曾经说过：“计算机本质上是一种记录数字、运算数字，并给出数字结果的机器。”但随着科技的发展，电子计算机功能的不断加强。今天的计算机已经不仅仅能记录数字和运算数字，还能处理数字以外的复杂的各种各样的信息。信息的内容可以是声音、图形、文字、运算步骤等等，也可以是一串毫无关联的编码、符号。计算机能够对得到的信息进行自动化加工，并将结果表达出来。它为人类所做的事情，已经不仅仅限于计算的领域，它的发展已经越来越向智能化的方向迈进，它可以减轻了人类大脑的工作负担。

现代电子计算机具备极强的数据处理能力，能计算、分析、判断；具有较强的记忆能力；具有一定的超出人们想象的思维能力。这些能力可在不需人为干预的情况下自动地完成。从计算机对今天人类生活所产生的影响来说，没有电子计算机就无法满足今日社会的计算需要。

电子计算机还具备存储、检索和传达的能力，因此能建立一种系统，收集并存储信息，进而分类保管，供人们随时取出使用。电子计算机的控制功能使它能自动进行控制作业，因此能代替人进行控制操作。

计算机成像

1990年，设计人员已能在计算机上创造出任何能想象得出的东西。用一种称为“结构绘图”的技术，设计人员能把物体表面包上从白蜡到矮种马皮的任何东西，而用“隆突绘图”的技术，设计人员能复制像橘子皮和天鹅绒那样一些结构。设计人员还能引进光，确定光源、光的颜色和光的强度，并模拟光的反射、折射和投影。这只是计算机成像技术应用的一些方面。

设计人员还可以给这样的三维世界以生命的活力。当程序编制人员把物理学定律输入计算机，完成这一任务就成为现实。将来这种三维扫描装置还可以在计算机里储存一个人如何行走的精确描绘。艺术家将不必为屏幕上的角色设计每一个步子和点头之类的动作，而只是指示角色离开和关上门就行了。

环境学家已经在把从地球各地收集到的大气和海洋资料变成检测海洋污染、作物疾病蔓延或臭氧层变化的动画片。一些环境学家甚至准备把国家立法人员带到模拟森林中去，让他们了解毒废料的倾泄和砍伐树林将使世界变成什么样子。

计算机传真通信

计算机传真功能由一块特制的传真卡借助软件来完成，就可利用电话网方便地接收和发送传真信息。也可利用计算机局域网开通PC机间的传真业务。在传真卡上设有两个插座，用于连接电话线路和电话机。为扩大传真卡的功能，一些传真卡设有更多的插座，如扫描器插座，自动加电装置的接口，甚至带有一个话音信箱，用于自动录音和应答。发送传真时，既可利用人工电话拨号，也能利用软件控制自动拨号。接收传真时，铃流检测器检测到对方来的振铃信号向CPU发出中断请求，使PC机立即转入处理传真通信。

传真卡是借助软件来完成传真功能的。这些功能包括传真文件的发送、接收、管理、非传真格式与传真格式之间的相互转换等。传真软件包括通信程序和处理程序。采用模块化结构使这些支持软件简明清晰，便于阅读和调试。通信程序由发送模块、接收模块、系统呼叫模块构成。

处理程序由显示模块、编/译码模块、文件转换模块、图文编辑模块、通信管理模块构成。带有传真卡的PC机具有传真机的通信功能和很强的存储、处理功能。

交互式电视

交互式电视是一种双向电视，用户能通过这种电视屏幕上的信息窗对信息作出回应，使观众和电视机屏幕上的信息或节目建立一种双向联系。

交互式电视的发展无疑会戏剧性地改变大众收看电视的方式，例如可利用交互式电视购物，开展远程课堂教学，搞大型集体电视游戏，进行投票选举和民意测验，或者进行证券交易等。

集成电路设计

大规模集成电路计算机辅助设计，是用计算机帮助技术人员对大规模集成电路进行设计、制造和测试的技术。20世纪60年代，集成电路处于中、小规模发展阶段，技术上的重点是芯片加工工艺的进步。20世纪70年代进入大规模集成电路发展阶段，人工设计已不能满足要求，于是计算机辅助技术形成一门新学科。随着集成电路集成度的提高和复杂程度的增加，人们正致力于发展层次型设计法，也就是将一个系统分割成若干个子系统。各个子系统的功能和相互连接关系都有着严格的定义，而每一个子系统又可分成若干个模块，进行设计。1981年出现计算机辅助设计工作站以后，集成电路设计自动化开始迅速发展。过去，印刷线路板的设计需要设计人员根据原始线路图，在有限的板面上，为数十或数百个形状各异的电子元件安排好各自的位置，并要保证整体线路设计的合理与畅通。这是一个很复杂的工作。但采用计算机辅助设计后，使这项工作变得简单了。设计人员只需将原始线路图需要的板面大小和要求输入计算机，计算机系统便能自动设计线路、选择元件、安排出最佳的位置方案，并将结果显示在屏幕上。设计方案经过修改认定，计算机辅助设计系统即能自动描绘出实用的印刷线路板设计图。

计算机的分类

电子计算机分为两大类，即模拟式电子计算机和数字式电子计算机。早期的计算机一般都是模拟式电子计算机，这类计算机内部所使用的电信号模拟自然界的实际信号，因此被称为模拟电信号。模拟电子计算机处理问题的精度差；所有的处理过程均需模拟电路来实现，而且其电路结构复杂，抗外界干扰能力极差。

数字式电子计算机稍后被研制出来，而且成为当今世界电子计算机行业中的主流，其内部处理的是一种称为符号信号或数字信号的电信号。它的主要特点是“离散”，在相邻的两个符号之间不可能有第三种符号存在。这种处理信号的能力使它的组成结构和性能优于模拟式电子计算机。

计算机图像处理

计算机图像处理是用计算机对光学图像进行接收、提取信息、加工变换、模式识别及存储显示的过程。通过CCD（电荷耦合器件）等光电子器件直接接收光学信息，并进行数字化；也可以对载有光学图像信息的胶片、相片进行阅读以提取光学信息，实现数字化。一旦计算机获取了光学图像的足够信息，就可以进行图像增强、压缩、复原、分割和识别等。采用模式识别方法，对某些从远距离传送来的模糊不清的图像，可消除干扰，增强对比度，使得清晰可观。计算机图像处理技术最先用于地面卫星遥感、气象预报等领域，在医学检验图像的分析显示上发展很快，在生产自动控制、罪证辨识以至服饰发型设计中也得到愈来愈广泛的应用。

计算机的历史和未来

在第二次世界大战期间，美国宾夕法尼亚大学摩尔电工学院为陆军计算炮火火力表，提出了高速计算工具的紧迫需求，于1943年开始研制第一台电子计算机，设计师是美国计算机界的先驱Mauchly和Eckter。在他们的共同努力下，世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”于1946年2月投入运行。这台计算机用了13000个电子管，重30多吨，耗电150千瓦，占地面积达170平方米，每秒钟仅能完成5000次加减运算，做一次乘法需要3毫秒。它的性能虽然还不如目前一台微型计算机的性能高，然而在当时却是划时代的创举，成为计算机的始祖。从此，计算机进入了一个飞速发展的崭新时代。自第一台电子计算机诞生起，60年间，计算机的发展经历了四代，从最初房间大小的计算机到今天台式、笔记本计算机，计算机的发展可谓迅猛。推动计算机发展的因素很多，电子器件的发展可以说起着决定性的作用。

解读古代文献

美国洛杉矶南加利福尼亚大学宗教学院研究闪语的学者在研究褪色的羊皮纸、模糊的石碑和黏土板上的古老文字时，使用了数字成像技术。它不仅可使研究人员从碎片中重现古代文献，而且提供了用数字格式保存文献以及快速检索文献内容的新方法。这一技术使研究人员能够拼合可能分散在世界各地图书馆中的文献碎片。学者们的第一步工作包括用红外线感光相机拍摄碎片的新照片，这一技术被用来辨认以前难以辨认或者无法看见的文字。古卷碎片由于年代久远已从褐色变成了黑色，红外相片发现，这三张兽皮中有两张上面有字迹。研究人员扫描了照片并把它们转化成数字形式，研究人员就能够在计算机屏幕上放大字母，改变视角，把小碎片的图像剪出，试着把它们与大一些的文献拼合。他们利用现代的红外和电子技术第一次读出内容，并把碎片拼到手稿的正确位置上。

计算机的工作结构

计算机有两种工作结构——串行方式和并行方式。串行方式一次只执行一个操作，由于这种结构比较容易设计和实现，最初的大型计算机和大部分个人电脑（PC机）都采用串行工作方式，并行方式是指同时执行很多工作，因此效率要高得多。事实上，并行更符合客观世界的自然规律。

计算机网络

计算机网络是利用通信线路把分布在不同地方的许多计算机与一部或若干部具有独立功能的主计算机连接在一起，并通过网络软件实现网络信息资源共享的系统。相隔万里的人们，可以相互使用对方的计算机设备和所存储的信息。通过计算机网进行远程通信，已成为人们习以为常的交往方式。

计算机与奥运会

1996年的美国亚特兰大奥运会，动用了7万多台电脑、同步钟表和电视机参与服务。以满足地球2/3的地区和30多亿人在打开电视机时能够收看到现场转播。

计算机进入奥运会已有40年的历史了，多年来积累了丰富经验的国际商用机器公司担负着为奥运会提供电脑支持的重任。没有计算机的帮助，组织奥运会几乎是不可能的。亚特兰大奥运会有几台功能相当于“深蓝”一样的超级计算机。此外还有4台像冷藏库一样大的S/390型计算机，这种计算机相当于408台32兆的个人电脑，它一次可以“吞下”3万亿个信息量。15万种名称、卖出1 100万张门票、1万名运动员的简历和两周比赛的纪录统计，只是储存在DB2巨型数据库中几个数字。这种数据库是巴塞罗那奥运会上使用的改良型。

在亚特兰大市和其他州的体育场安装的一大批电脑，同中心电脑联网。从宣布获胜者名单到成绩进入计算机之间的时差仅在3/10秒至7/10秒之间。这在奥运会科学技术史上是一个新纪录。

在比赛中，记时工作是非常准确的。游泳运动员在达到终点时会触及到一块电子板，电子板会立即把信号传递到电脑中心。马拉松运动员的鞋底上安装一个小部件，证明运动员从头至尾跑完全程。地面上设置的电子感应装置将接收运动员脚底发出的信号，因此可以知道他们的确切位置和时间。

技术科学

技术科学以基础科学的理论为指导，研究同类技术中共同性的理论问题，目的在于揭示同类技术的一般规律。它是直接指导工程技术研究的理论基础。技术科学的研究都有明确的应用目的，是基础科学转化为直接生产力的桥梁，也是基础科学和应用科学的主要生长点。因此，技术科学在经济发展中占有重要的地位，是现代科学中最活跃、最富有生命力的研究领域。

机器人的时代

我们将越来越多地看到，到处都有机器人在工作：收割庄稼、修剪果树、喷洒农药、伐木，在矿坑竖立支架、采矿，为建筑物安装和加固支架、粉饰高楼墙壁、打磨地板，为隧道壁喷混凝土，处理核电厂的放射性废料，装卸和搬运货物，探测灾场、灭火、进行搜索与抢救，保安、警卫，清扫、收集垃圾，带领盲人上街，照看婴儿和病人，代替残废人手足，在太空和深海兴建建筑物，海底钻探，在太空工厂工作，等等。可以预见，21世纪将是机器人的时代。

技术的依赖

计算机技术日新月异地发展，并进入人类所有的劳动领域。新的计算机技术使生产自动化程度不断提高。信息技术还将提高商业管理、金融分析以及营销的效率。借助计算机分析电影票、爆米花以及软饮料的销售情况，一种在2150个银幕上放映各种电影的连锁电影院将生意兴隆。

这种精确的分析可以给连锁电影院提供准确无误的有关电影票、爆米花和软饮料销售量的预测，并可更有效地监督每家电影院经理的工作。二手车经销商借助电视显示屏来观察每辆汽车，而不必再长途跋涉去参加拍卖会了。将来，没有什么事情是计算机不能涉足的，也没有什么事情能够离开计算机而存在和运行。人们对信息技术的依赖程度将超过以往对任何一种技术的依赖。

近发引信

近发引信是第二次世界大战期间，美国发明的一种无线电引信，可把它装在高射炮弹等爆炸性武器上。在使用这种武器时，引信会发射出无线电波，遇上目标，有一些无线电波就会被目标反射回来，在炮弹与目标直接相撞之前，只要目标进入杀伤范围（例如100米），反射的无线电波就能引爆炮弹。这样，不仅使炮弹的威力大大增强，而且使命中率大大提高。要使它在军事上真正发挥作用，就必须使这种引信十分可靠，而且还要求把许多电子元件紧凑地安装在体积很小的设备里，印刷线路使这成为可能。

1944年，濒临灭亡的纳粹德国对英国伦敦发动了空袭，但大多数德军飞机被盟军的高射炮击落，使伦敦免受毁灭性的打击。原因正是盟军使用的高射炮弹中的无线电近发引信采用了印刷线路，增强了可靠性。从此，印刷线路这一发明才被人们广泛接受。

计算机辅助考古与变像

1922年发现的古埃及图坦哈蒙坟墓，是英国考古学家用镐和铲在王墓山谷中工作了20年才找到的。现在，考古学家们采用计算机辅助考古，发现古墓只需几天或几个月，考古学家可以乘坐气球从高空进行探测，利用红外线仪器进行拍摄和测量，然后用计算机处理数据，最后制图输出，就能发现古迹的精确位置。有的古墓在地下竟深达100多米。计算机还能辅助古迹复原。英国有一块8000平方米的考古现场，上面无规则地散布着2500个柱孔，用传统方法观察很难分析出现场的原来面目，但采用计算机重新分析并绘制出图形后，很快便发现是一栋圆形房屋。

美国一位科学家发明了一种能把人的照片变老的电脑软件。1985年，联邦调查局利用这一软件找到了一名失踪3年的儿童。

1982年，一个1岁半的幼儿在亚特兰大被绑架，利用这一软件把幼儿6个月时的照片老化到5岁模样，美国国家广播公司在寻找迷失儿童的特别节目中向全国播出后，他的爸爸找到了儿子。1986年，用这种办法又找到了失踪2年的一名儿童。

计算机的辅助体育训练

借助计算机技术辅助体育训练，可以提高运动员的训练水平。计算机辅助体育训练的核心技术，是计算机图像处理和图形技术。首先用计算机分析运动员的动作录相，在显示器上显示慢速成步进式观察动作的历程，并且给出各种运动数据，例如各个动作的时间、坐标、速度、频率等。还可以进行两方运动员或运动员与教练员间动作的对比，设计和改进动作的具体要求。还可以利用计算机模拟运动员的动作，按生物力学研究的结果设计理想动作，作为该项运动的奋斗目标。

美国加州南部的科托研究中心研制出一种电脑控制的训练机，运动员坐在电脑面前的一张椅子上，反复推拉一根手柄，训练腿、胸、腹、臂、肩和手，电脑监控训练动作，自动改变训练强度。还可由固定在胸部的传感器向微型电脑手表发出信号，测量运动员的心跳率，若训练过度，手表会发出警报。科托中心还研制出一种仪器，用电子笔把运动员动作输入电脑，便能转化成数字形象，可以精确地研究运动员的动作及相互配合等问题。这个中心利用拍摄田径运动员在比赛中的每一个动作，测量他们每一次呼吸和心跳，然后用电脑进行分析。该中心将刘易斯的跳远动作以每秒2000个镜头摄下来，用电脑做精确的分析，作为其他运动员训练的样板。法国射箭协会在训练射手时使用了示波器、摄像机、红外线镭射等大量先进设备。当射手在参赛时，一组仪器会自动记录下80个参数，如装箭前、装箭、瞄准、发射等等，电脑系统会据此分析出每次射击与最佳轨迹之间的误差。电脑还能模拟比赛和训练。

计算机的辅助教学

计算机辅助教学（CAI）作为帮助学生理解和记忆知识，并对已学知识进行推理和实践的智能工具，正在发挥日益广泛的作用。CAI可分为辅助型和原本型两种。前者附属于正规课程，只起辅助作用；后者能独立地代替正规课程，程序较长。简单CAI使用易学易懂的程序设计语言，只需要极少的硬件支持，功能有限；复杂CAI充分利用计算机语言、图形等先进手段，引入有助于编写CAI程序的复杂程序设计语言，故需要使用大型计算机，需要较长时间方能熟练掌握使用。CAI的优点是教员服务面宽，能更好地贯彻因材施教原则等。

日本在1972年就研制成计算机辅助学习系统。该系统能同时控制30个学习终端，提供计算机原理、数控机床、彩色电视机维修、计算机语言等课程，供学习者选用。用计算机系统帮助学生学习，从根本上改变了传统的学习方法。学生通过计算机终端同计算机中心相连，既可以得到有关教材，又可以索取自己所需要的任何信息。英国的开放大学的500多名学生分布在全国各地，学生可以通过全国的

计算机网络

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