走在科学最前沿(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：何香春

出版社：中国水利水电出版社

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走在科学最前沿试读：

前言

我国人民群众的科学素质水平与发达国家的差距较大。我国大多数人对于基本科学知识了解程度较低，而且在科学精神、科学思想和科学方法等方面更是欠缺。人民群众科学素质水平的低下，严重制约了我国创新型人才的产生和成长，已成为制约我国经济发展和社会进步的瓶颈之一。

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们广大人民群众的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育则是提高广大群众素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使广大读者获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使广大读者获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使广大读者了解当今科技发展的现状，而且可以使我们树立崇高的理想：学好科学知识，为人类文明作出自己应有的贡献。

为此，我们特别编辑了这套《科学知识游览车》，包括《走在科学最前沿》、《天文馆的穹幕电影》、《小地球大迷宫》、《气象在玩变魔术》、《动物世界的全报告》、《植物园的大影展》、《自然世界的真面目》、《海底是遮不住的》、《兵器科技解密》、《人体从里看到外》共10册。

本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，通俗易懂，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

第一章　科技前沿

电子侦察卫星

电子侦察卫星是一种窃听能力很强的卫星。它与照相侦察卫星一样，分普查型和详查型两类，各有各的不同功能。

普查型“窃听能手”，它的作用是对敌方地面进行大面积侦察，测定地面雷达的大致位置，窃听地面雷达的工作频段。

详查型“窃听能手”，它的作用是捕获感兴趣的雷达特性和电台信号的详细情报，用搜索型外差接收机窃听地面的无线电信号。

目前，大部分电子“窃听能手”既能做一般监视，对地面进行普查性窃听工作，又能对地面各种无线电信号进行搜索和窃听，一颗卫星身兼普查和详细两种功能。一般说来，电子侦察卫星上的计算机里贮存所有已知的敌方雷达信息。卫星一旦探测到新的雷达位置和新的信号，下次经过这一地区上空时，便会自动地对这些特性进行分析，并对新的雷达进行定位，以确定雷达的精确位置。

因此，窃听能手——电子侦察卫星，能无一遗漏地探听清楚地面雷达、无线电台等的位置和信号特征。

海湾战争中，电子侦察卫星为多国部队提供了伊拉克的无线电指挥中心和防空雷达准确位置，从而帮助多国部队彻底摧毁了伊拉克的指挥系统。

电子侦察卫星现在还在迅速发展之中，新型的电子侦察卫星不久后也即将问世。

预警卫星

导弹预警卫星是在人造卫星上天之后，才开始研制的。美国在20世纪60年代初，最先发射预警卫星。这种卫星运行在宇宙之中，不停地盯住在不断变化的地球。卫星上的红外探测器，对导弹喷焰特别敏感，它能在千里之外遥“看”导弹的发射，并把核袭击的危险信息及时发回地面防空中心，就可以赢得宝贵的半小时预警时间。

其实，预警卫星发现导弹的原理与地空导弹、空空导弹利用红外线自动追击敌机的原理是相似的。

卫星上的红外探测器，能够探测出导弹喷出的火焰，这是因为在大自然中，一切物体只要温度高于绝对零度（-273℃），都会辐射出肉眼看不见的红外线。当洲际导弹的发动机燃烧后，由高温气体形成的喷焰将产生强大的红外辐射，卫星上的红外探测器就能在导弹发射后几十秒钟内，向地面站报警。但是，早期的预警卫星，会把高空云层反射的太阳光当做导弹尾焰的红外辐射，而误认为是一次大规模的核袭击。美国就发生过这样的事，令当时的美国惊恐万分。

为了避免虚惊，人们在预警卫星上同时配上高分辨率远视镜头的电视摄像机，就在红外探测器探测的导弹喷焰时，立即控制电视摄像机自动地拍摄目标区域的图像，于是地面站的电视屏上以每秒1-2帧的速度，显示出导弹喷焰的运动图像。根据喷焰在不同高度上的不同形状，就可判断是否真有导弹来袭，并可粗略地测出导弹主动段的飞行轨迹。

导弹喷焰辐射的红外线波长，主要在2.7微米左右，因此，卫星上的红外探测器多采用硫化铅探测器阵列。它由约2000个单元器件排列而成，最敏感的波长为2.7微米。当卫星在36000千米高的地球同步轨道上运行时，整修红外探测器阵可“看”到地球表面的40%地区。

自1971年以来，美国部署在大西洋上空的4颗地球同步预警卫星，共探测到全世界1000多次导弹发射，其中包括前苏联的SS-18、SS-19洲际导弹和SS-N-8潜是导弹的发射。星载红外探测器在导弹发射后90秒钟内，就能探测到导弹，并一直跟踪到导弹发动机熄火为止，所获信息经过中继通信卫星转发，在3分钟内就可传送到地面。

1991年的海湾战争中，美国的预警卫星提供了伊拉克“飞毛腿”弹道导弹的发射信息，为“爱国者”导弹拦截“飞毛腿”作出了巨大的贡献。

巡视千里的预警卫星，对微乎其微的情况都可以侦察到，及时发现地球上的导弹发射，准确发回敌情，降低突然袭击的危险性。

静止气象卫星

静止气象卫星主要有三大功能：一是观测，通过遥感仪器拍摄云图，观察云系和大气温度的分布；二是收集，将地面气象观察站观察到的地面气象资料收集起来；三是广播，将气象资料和处理过的地面气象资料传送给各地气象台使用等。

它如一位“站”在3.6万千米高处的“广播员”，主要组成部分是静止卫星、资料收集和测控站、数据处理中心、气象观察台和数据接收系统等。

静止气象卫星中安装了功能奇特的遥感仪器。当前，常用的气象遥感仪器主要有以下几种。一是高分辨扫描辐射计，包括可见光和红外自旋扫描辐射计等。它具有高超的本领，可以获得可见光和红外的云图，可见光云图的星下点（卫星在地面的投影点）分辨率为0.9～2.5千米，红外云图的星下点分辨率为5～12千米。二是高分辨率红外分光计。它神通广大，既能获得大气垂直温度分布，又能测到水气分布。三是微波辐射计。它的功能没有那么齐全。只能配合高分辨率红外分光计工作，以便获得6层以下的大气垂直温度分布和云中的含水量。另外，卫星还携带其他一些功能奇特的仪器，如磁带机等数据存贮装置和数据传输设备等。

在早期的气象卫星上，安装了电视摄像机，它用以拍摄云图。这种电视摄像机同广播电视摄像机相似，不过扫描速度要慢得多。电视摄像机是利用白天云景和地面物体对太阳光的反射进行工作的，在晚上不能工作。

气象卫星上装有扫描辐射仪，其功能是用于感应地球表面和云层的辐射温度。静止气象卫星上装有两个波段的扫描辐射仪，一是红外波段，用于拍摄夜间和白天的红外云图；二是可见光波段，用于拍摄白天云图和测定云顶及地面太阳光辐射温度。

扫描辐射仪和电视摄像机拍摄云图的方法不同。电视摄像机快门一打开，便拍完一张完整的照片，这跟平时拍摄山水景物一样。但扫描辐射仪拍照就不同，它利用辐射敏感单元排列次序，一条线一条线地直接进行辐射感应，并且是利用卫星旋转向前移动的，这样才能构成一幅图像。

卫星传送下来的图像，由资料收集和测控站接收。因为卫星往下传图像所需要的数据容量相当大，一秒钟要传送上万个图像点，但是每个点又要由若干个数码（符号）来传送，所以，一秒钟内要传输约几十万个数码，传送量极大。但是，卫星发送下来的数码量，一般一分钟只有几千个，相比之下，气象卫星转送的图片数据要大几十万倍。数据量越大，要求卫星上无线电发射的功率越大，这跟压在肩上的物品越重，就应该加大力量扛住一样。但是星上仪器的重量有限，发射机功率也就有限，所以发射机功率不可能很大。于是人们又想出一种办法，解决了这一难题，那就是提高无线电传输效率，使传输一个数码所需要的发射功率减小。

资料收集和测控站，主要组成设备是接收、控制和通信等。它的主要功能是接收气象卫星遥感仪器探测的信息，由卫星转发的数据收集平台的数据、空间环境监测器的信息以及卫生本身的遥测数据，经通信设备将这些信息送往数据处理中心。它还将卫星控制中心送来的遥控指令发送给气象卫星。此外，它还承担把数据处理中心发来的高低分辨率的云图、天气传真图数据收集平台的询问信号转发给气象卫星，根据卫星控制中心的指令，对卫星进行跟踪测量，并将测量的数据送到数据处理中心。

数据处理中心对资料收集和测控站送来的信息进行记录、处理，采用弃之糟粕，取之精华的办法，提取各种有用信息，绘制出各种天气图，把各种观测数据变换成定量的气象数据，再由气象卫星分发给天气预报部门和其他用户。这个中心还对整个气象卫星系统进行监视和指挥调度。数据处理中心配备高速大容量计算机。

数据接收系统也是数据收集平台，是一个小型的地面气象观测站，一般都无人管理，包括设在陆地、海洋和航空器上的大量自动环境数据接收站。数据收集平台一般安放在高山、沙漠、海洋、船舶、气球、飞机或人烟稀少的边远地区以及其他需要监视的地区。它们收集的数据，经气象卫星转发，数据接收站接收，送给数据处理中心，经加工处理后，分送有关用户。

静止气象卫星就如一位太空“气象广播员”，在它的帮助下，人类的气象信息将越来越准确，给人类带来许多益处。

航天遥感器

航天遥感器就如太空的“慧眼”，昼夜注意着地球，无论是地面，还是地下的东西，都逃不过这只“慧眼”，航天遥感按工作波长不同，一般分为可见光遥感、红外遥感、多光谱遥感和微波遥感等。

人们眼睛能看见的光波被称为可见光，所以光遥感是普遍应用的遥感方式，它工作在波长为0.4～0.7微米的可见光波谱段。它能把人眼睛可以看见的景物真实地再现出来，它的优点在于直观、清晰、易于判读。常见的可见光遥感器是照相机，目前卫星上的照相机在160千米的太空拍照，其地面分辨率达0.3米，也就是说，可以分辨地面走动的人。但它的不足之处在于，可见光遥感只能白天工作，而且受云雨、雾等气象条件影响很大。

工作在波长0.7～1000微米的红外波段就是红外遥感。它是根据物体表面温度高于-273℃时，都具有辐射红外线的物理特性，来测得物体红外辐射强度、波段和温度的，从而识别伪装并可进行夜间观察。红外遥感常用于寻找地下热源、发现森林火灾、监视农作物病虫害等。红外遥感虽然能在夜间工作，但它却无法穿透厚厚的云层。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。

把可见光遥感和红外遥感技术性结合起来就是多光谱遥感。它是根据不同物体对不同波长的光线具有不同反射能力的原理，利用多个相机或多通道传感器对目标摄影或扫描，从而同时获得目标在不同光谱带的图像，然后，选取若干张照片进行组合，可得到一张假彩色照片。假彩色照片是指照片颜色与真实物体不同的照片，例如田里的的小麦本来是绿色，但在假彩色照片里故意将小麦变为红色，目的是使人看得更清楚。人们观看假彩色照片就可以知道地面景物。一般的多光谱遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。

微波遥感能感测比红外辐射波长更长的微波辐射，工作波长在1～1000毫米的电磁波段。它具有穿云破雾、夜间工作的能力，是一种全天候的遥感手段。微波遥感器有主动式和被动式两种。主动式有合成孔径雷达、雷达测高计和微波风场散射计等，它们主动向地面发射微波并捕获目标的回收，收获得目标图像或参数；被动式有微波辐射计等，它是直接感测目标的微波辐射强度，以获取目标的参数。微波遥感可以观察云层覆盖下的景物，获取的图像具有鲜明的立体感，因此，在地图学研究中广泛应用。

人们从航天遥感器获得大量图像，不过仍不能直接辨识地面或地下景物，这是由于遥感时，遥感器所获的图像信息会受到外界因素的影响，因此需要对图像信息进行加工处理，以达到弃之糟粕，取之精华的目的。外界因素有卫星的运动、仪器的误差、目标的移动、大气吸收和散射、地球曲率等。这些因素的影响，使遥感图像发生几何畸变或辐射畸变。

图像处理首先对遥感图像信息进行校正或修正，再经增强、滤波及修正，才可得到再现景物原来面貌的黑白或彩色照片、假彩色照片、计算机数字磁带等。

只有经过处理后的图像（照片），才能使人们从图像上去辨识地面或地下景物。例如利比亚货船“阿尔洛夫”号排放污油的图像，就是经过图像处理后的彩色或假彩色照片。

一句话，航天遥感器能够将地球上的一切看得清清楚楚，为人类提供了很多方便。

地球资源卫星

地球资源卫星主要的功能是防护森林，它不仅向人类提供森林中的火灾情况，还时刻监视着树木里的各种病虫害，将森林中的各种危害及时告诉人们，称得上是太空的“护林员”。

据统计，世界各地发生的森林火灾每年约20万起，烧毁森林面积约200万公顷。仅美国每年因森林火灾就损失3亿～5亿美元。利用卫星照片可以报告燃烧着的烈火，也能探测较小的火情、预报潜在的火灾，以指导抢救及扑灭火灾，减少森林资源的损失。

1987年冬季，我国大兴安岭发生特大火灾，大火无情地将大片大片的森林资源吞噬。幸好地球资源卫星准确及时地向人们报告了火情，指导人们扑灭大火，减少了损失，保护了更多的森林资源。

20世纪70年代初期，莫斯科近郊，也曾发生过一起特大的火灾。火焰在卫星遥感图上呈现出一些白色的亮带，看得很清楚，宽度在10～15千米以上。火灾愈演愈烈。

从太空进一步巡视表明，一条宽100～300千米的巨大火烟尾延伸达6000千米。它沿乌拉尔山脉，从哈萨克斯坦高地以北迂回过来，而它的侧面火舌从才利诺格勒向西南“走去”。地球资源卫星完全掌握了大火的真实规模，以及在整个地区范围内大气污染的扩散程度。因此一场森林火灾在卫星的帮助下，减少了不少损失。

森林防火工作一定要有地球资源卫星的协助才能保证它的安全度。由于地球资源卫星不仅能及时发现森林中的火迹，而且能确定冒火烟地区的边界，监视火灾的发展，观测火区上空的大气冷流和暖流的通过情况，等等诸多火情，将有助于尽快消灭火灾。何况，借助于太空观测还能够预报可能发生火灾的地点。因此，人们把在太空巡视的地球资源卫星称为森林“卫士”。

航空护林人员曾经在火区上空采用人工降雨的办法扑灭森林火灾，但成功率极小。但是，利用人造卫星，一天进行数次拍照，可以完全掌握厚积云的位置，并预报它们的运动状态。人们利用这些信息，就能抓住有利时机，实施降雨工程，扑灭大火。

森林工作都已利用地球资源卫星拍摄的黑白照片和彩色照片来发现天然的火障（防火线），把被火烧毁的森林地段标在地图上，分析判断树木受损的轻重，检查森林被烧过地段的树木生长情况。

地球资源卫星还监视着树木的各种病虫害情况，将病虫害给森林带来的损失告诉人们。例如，在美国太平洋沿岸，卫星照片告诉人们，虫害毁坏的树木比火灾毁掉的树木多15倍。

地球资源卫星时刻在监视着树木的病虫害，及时提醒护林人员病虫害威胁树木的危险。

地球资源卫星对森林的保护非常全面，让森林资源免受了许多损失。可以说，它是当之无愧的忠实“卫士”。

太空望远镜

最早的太空望远镜是“哈勃”太空望远镜，它于1990年4月20日，由航天飞机载上太空，开始了为期15年的探索宇宙秘密的使命。这架太空望远镜价值15亿美元。

这架望远镜用美国天文学家埃德温·P·哈勃命名，是纪念这位天文学家在20世纪前半期对星系天文学和宇宙结构组成方面所作出的杰出贡献。“哈勃”太空望远镜是一座结构复杂、设备先进的空间天文台，全长12.8米，镜筒直径4.27米，重12吨。“哈勃”太空望远镜是有史以来最大和最精密的天文望远镜，其中的科学仪器都是美国最新成果的结晶。

美国研制“哈勃”太空望远镜的目的，是希望它像哈勃本人那样，去探索一系列天体物理问题，如让它观测早期宇宙的微光，解开宇宙起源之谜；发现宇宙中绕其他恒星运动的行星，以及寻找外星人；观察银河系中神秘的黑洞；从事太阳系、恒星、星团、星系、星系团、类星体、活动星系核、星际介质、超新星遗迹等研究，揭开举不胜举的宇宙奥秘等。“哈勃”太空望远镜正辛勤地工作，它将为人类揭开太空奥秘提供依据。它优异的性能，扩大了人们探测宇宙的视野，延长了观测天体的距离，这为天文学家进一步地、更深入地观测和研究天体的起源、演变和星体结构等难题，创造了极好的条件。

因为太空望远镜运行在数百千米的地球轨道上，地球大气对天文观测的一切干扰都摆脱了，所以，它的威力将远远超过地面上所有光学望远镜。当然，这个太空望远镜高超的图像分辨能力，超距离的观察范围，处理资料的惊人速度是任何望远镜也无法代替的。美国帕洛玛山天文台上的海尔望远镜，口径达5米，能够观测到20亿光年之远的天体。太空望远镜的口径虽然只有2.4米，却能观测到140亿光年之遥的天体，而且其分辨能力比在地面观测要高10倍。海尔望远镜只观测到23等星，而太空望远镜却能观测到29等星的暗弱天体。23等星相当于在500千米高的夜空中观察地球上点燃的一支蜡烛。

假如说，17世纪伽利略望远镜的问世是天文学发展史上的第一个里程碑，那么，太空望远镜的诞生就是天文学发展史上的第二个里程碑。

现在，天文学家们迫切希望从太空望远镜和天文卫星的身上找到许多无法解答的问题的答案：宇宙有多大？年岁有多老？有没有起始和终结？在外层空间是否还有未知的其他天体？星球是怎样形成的？是否还有像太阳系一样的其他行星系呢？

由太空望远镜所摄取的光和其他辐射都是几百万年甚至几十亿年以前从遥远的星系到达近地空间的，所以，太空望远镜观察到的宇宙，等于把人类带到若干世纪以前的时代。

千万不要忘记，它所获得的一切信息，都是几百万年甚至几十亿年以前星系活动的真实记录。

人类对宇宙未知的探索，还需要太空望远镜的鼎力相助。

一箭三星

我国在一九七七年提出“一箭三星”的想法。一箭多星发射技术非常复杂，它必须具备两个重要条件，一是具有大推力的运载火箭，二是掌握稳定可靠的星箭分离技术。

我国很快就掌握了这两个重要条件。

1981年9月20日，酒泉卫星发射场区天气晴朗，清晨5时28分40秒，一声令下，携带着“实践”2号、“实践”2号甲和“实践”2号乙3颗卫星的运载火箭，从发射台上腾空而起。这时，地处祖国西北的发射场还在黎明前的夜空笼罩下，从几千米外的了望哨所，只能看到一束长长的明亮的火焰，在夜空中缓缓升起。7秒种后，火箭开始朝东南方向拐弯，3分钟后，火箭从人们的视野中消失。

起飞后7分20秒，“实践”2号甲、“实践”2号乙与运载火箭分离，3秒后，“实践”2号也和运载火箭分离，3颗卫星都安全地进入预定的地球轨道遨游。“一箭三星”的成功发射，使我国的卫星研制技术又上了一个台阶。

生物卫星

世界上第一颗生物卫星是1957年11月3日，前苏联发射的载狗“莱伊卡”的人造地球卫星。生物卫星是一种专门用于在空间进行生命科学实验的人造地球卫星。它相当于一个太空生物实验室，在生物卫星上进行科学实验，有许多特殊的优点和有利条件，是载人飞船和航天站所不能取代的，可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、生育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究太空生命科学的重要工具。

生物卫星主要由服务舱和返回舱两部分组成。返回舱是卫星的主体，是返回地面的部分，内装各种实验生物（如猫、老鼠等）、记录仪器、制动火箭和回收系统。舱的外面是防热保护层。为了更好地保持舱内适宜温度，里面还有一层涂铝的聚酯薄膜。舱内还有脱离轨道、分离和回收设备，以保证卫星按时同服务舱分离，准确脱离轨道，安全地返回地面。返回舱的外形有的呈球形，有的呈碗形，重三四百千克至一二吨。

服务舱是卫星与运载火箭的接合部分，内装有卫星的姿态控制系统、电源系统和其他保证卫星正常工作的设备。卫星上还包括电源、回收等分系统，如回收部分，除减速伞和主伞外，还有闪光灯、海水染色剂和回收示位信标等设备。装配这些东西是为了在返回舱着陆以后，便于回收人员寻找和发现。

生命卫星上有各种各样的实验生物，但主要是狗、猴子、猩猩和大小白鼠，此外，有些生物卫星也有细菌、植物、种子、爬行类动物、昆虫、蛙、蝇、兔、鱼类和其他哺乳动物。

各种生物都用特制的容器来装，如装大白鼠的笼，常制成圆筒形，5个一组连成一排。每个笼都有单独的照明、供水、食物、空气流通和废物处理装置。照明时间为12小时，然后维持12小时黑暗，以模拟地面的昼夜规律。老鼠吃的是一种糊状饲料，每天4次，每次10克。水的供应不限量，随时都有。空气从鼠笼后端进入，通过笼内壁的许多小孔眼，吹到老鼠身上，这样还可将粪便和臭味吹走。粪便吹进废物收集袋，收集袋隔两天自动更换一次。从鼠笼排出的空气，经过活性碳过滤，又被送入笼内。

在生物卫星上，可以进行许多生物学实验，如重力生物学实验、放射生物学实验、发育生物学实验等。

研究失重和超重的生物效应，是人类航天的重要课题之一。研究长期失重的生物效应，对长期载人航天活动有重要意义。长期失重现象无法在地面模拟，只能在太空的环境中进行实验。目前在生物卫星上，重力生理学的实验重点是研究像狗和猴等这类哺乳动物的心血管系统、感觉系统、神经系统、血液系统和骨骼肌肉系统的反应和变化，其中研究重点是骨质脱钙、血液动力学的变化机理。这是因为在载人航天活动中，许多航天员在这些方面都出现不同程度的变化，这已成为长期载人航天活动急需解决的课题。

宇宙辐射是航天过程中另一种重要的环境因素，也是不容易在地面实验室中模拟产生的。宇宙辐射作用于生物机体，能产生生物效应，其中的高能粒子对人体还能产生严重的伤害。在长期航天中，为了保证人的安全，必须收集宇宙辐射中各种粒子在空间分布的数据，测量生物体可能耐受的剂量，研究宇宙辐射对生物各种器官和组织的影响，宇宙辐射的复合效应以及防护措施等。

发育生物学实验主要包括太空失重对昆虫、蛙卵、细胞、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响，以及航天过程中对生物昼夜节律变化的研究等。

阿尔法磁谱仪

阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer，简称AMS）是由永磁体、上下各两层的闪烁体、紧贴永磁体内壁的反符合计数器、内层的6层硅微条探测器以及契伦科夫探测器等组成。

阿尔法磁谱仪的主体结构是由铷铁硼材料制成的永磁体，其重量约2千克，是一个高1米、直径1.2米、长0.8米的空心圆柱体，其中的磁场强度为1400高斯，能长期在太空中稳定工作。AMS可根据磁场反应的粒子电荷以及粒子的轨迹、速度、质量等信息，进而可以推断粒子的正与反。可以说，AMS是当今最先进的粒子物理传感器。

科学家们想要AMS在太空探测什么？有的学者指出，因为星球内部产生核聚变反应时，一定会有碳产生，假如能够探测到一个反碳粒子，就说明有一个产生这个反碳粒子的反星球存在，也等于找到了反物质世界的直接证据。但反碳粒子在宇宙间微乎其微，所以，科学家们更抱有希望的是，AMS实验能探测到比反碳粒子多得多的反氦粒子，这将被视为反物质世界的间接证据。

航天实验表明，阿尔法磁谱仪运行状况良好，经受住了发射升空时的剧烈震动和严酷的太空工作环境的考验，捕捉到许多宇宙射线带电粒子的踪迹。按照预定的计划，阿尔法磁谱仪将于2001年2月装载到阿尔法国际空间站上，它将作长达3年的反物质空间探测。

阿尔法磁谱仪在太空的正常运行，揭开了人类探索宇宙反物质重大科学实验的序幕。

网上旅游

现代化的都市生活节奏紧张而又繁忙，难得有机会去游览观光。要么是有钱的时候没有时间，要么就是有时间的时候没有钱。人们在生活之余留下了许多遗憾。但这已是过去，今天，只要你“登”上国际互联网，一切原望都可以实现。现在网上的旅游“景点”多得数不胜数。你可以先“去”一趟山水甲天下的桂林，以了夙愿，然后“登”泰山而一览众山，再“爬”长城，圆一回好汉梦。

如果你还想四处去逛一逛，去瞧一瞧还可“游”西湖美景，“逛”苏州园林，尽情享受人间天堂的美妙风光；假如感觉中国旅游还不能满足你的需要，还可以出国“观光”，既不用办护照，也不用办签证，只要在电脑上找到相应的网址，几分钟之内，这些愿望都可以实现，巴黎也会展现在你的面前。沿着香舍丽榭大街漫步，“穿过”举世闻名的凯旋门，“登上”闻名于世的埃菲尔铁塔，再去“参观”古老而豪华的罗浮宫。或许你还会对美国的白宫、伦敦的教堂、埃及的金字塔、荷兰的风车感兴趣，别担心，根本就不需要考虑旅游的开销，也不用担心气候等等一些烦恼的事情，网上所有的景象随时都会以最美好的景象来赢得你的愉快心情，特别值得赞赏的是你不仅可以尽兴旅游，而且只要你愿意，还会有一位知识渊博、充满耐心的“导游”陪伴在你的身旁。你只要随时用鼠标点击相关的旅游“最点”说明，这位“导游”就会向你展示该“景点”的历史、传说、趣闻逸事、当地风情……它会使你在游览的同时获得更多的知识和乐趣。

网上旅游让你省钱，省时间，而且又使你轻松地游遍全世界，给你的生活带来了很多方便，你心动不如行动，赶快上网吧。

网络图书馆

众所周知，图书馆是供人们查阅资料，获取信息的场所，是使公众的信息实现大家共享的地方。因此，图书馆的藏书量越大、设备越先进、服务越全面、越周到，它发挥的作用就越大，对人类社会发展所做的贡献也越大。国际上的美国国会图书馆、大不列颠图书馆以及我国的中国国家图书馆等等都是众所周知的曾为世界科学文化做出过巨大贡献的图书馆。但是，这些历史悠久的图书馆当前却出现了不少问题，如藏书量太多造成许多珍贵资料不能上架，只能堆在地上。不少资料因为不能得到及时整理和报道而湮没在浩如烟海的文献中。另外，还因找资料时，手续繁杂造成难以找到或找错等问题。

产生这些原因都是由于过去资料以书籍、杂志、报纸和录音、录像的形式保存。体积大，需要的空间也很大，从中查找特定的信息资料自然非常非常地困难。

但随着计算机技术的发展，这些都已经一去不返了，现在的图书馆已经有了许多变化。新型信息文献载体已悄然进入图书馆，从早期的录音带、录像带、缩微胶片到当前流行的电子图书、电子期刊，全文数据库、激光唱盘、激光视盘、教学软件、电子游戏软件等等，人们获取信息的途径已不限于印刷类型的图书文献。以前读书借书前要翻阅目录柜里成千上万张卡片，现在，计算机读目录数据库取代了体积庞大的目录柜。读者不但能够从多种途径检索馆藏图书，而且还能够检索到其他图书馆的馆藏图书。

国际互联网的建立和完善，让“数字图书馆”的成功离现实也不远了。这样使全球范围内人类共享资源的这一梦想成为现实。“数字图书馆”是美国国会图书馆于1994年10月首先提出来的。“数字图书馆”就是将所有图像、声音、文字等资料经过计算机处理转变成数字化的形式进行展示，并通过网络技术进行存储和传播。

未来的图书馆将不存在印刷文献，图书馆现有的馆藏资料也可以转化为数字形式，例如可以通过扫描技术将文字资料转换为计算机文本，对那些需要保持原貌的文献，可用数字化图像技术转换和存储，未来图书馆文献的主体将是光盘文献、网络文献，与印刷文献相比，它们只占据很小的空间，甚至不占据空间。

如果数字化图书馆得到实现，数十本甚至上百本图书可以存放在一张光盘上，图书馆所需的书库面积将非常小，书架、书柜、目录柜将被计算机所取代。现在各图书馆将某些珍贵的美术图书、艺术图书小心保存起来，读者很难接触到它们，一些孤本一旦丢失或人为损坏，这样损失是难以弥补的。而经过数字化处理后，那些逼真的艺术作品电子复制品可以在计算机上反复调阅，原件不会被损坏，也不必担心被盗的问题。现在图书馆的某些图书如果被读者借走，则其他读者在一段时间内就不能利用它。经过数字化处理后，一种图书可以同时被几位读者同时调阅。数字化的图书大多数是以多媒体技术制成的，图、文、声并茂，有的还具有交互功能，读者不是被动地接受信息，而是可以与多媒体图书进行对话，甚至可以参与到图书的创作中去，那时的图书馆将更像博物馆。

现在读者的活动范围往往局限在一个或少数几个图书馆中，未来则可以利用全球图书馆的上网信息和文献。读者可以访问网上所有开放的图书馆，他们将就所学习的某个专题收集到尽可能多的资料。例如在学习外国历史的课程中，有关“法国大革命”这个专题，我们目前一般是从课本上学习，最多到本校的图书馆里借阅几本参考书和一些相关的论文。以后就可以从网上调出用各种文字撰写的研究“法国大革命史”的资料，甚至是刚刚发表的论文。假如你把检索到的文字资料不加选择地打开阅读，很可能花费一生的时间都阅读不完。因此你可以根据当前所选择的大主题选取一些更小的专题。除文字资料外，你还可以看到大革命中风云人物们的亲笔书信，可以欣赏到反映大革命的油画作品，如大卫的《马拉之死》、拿破仑的肖像；如果有时间，甚至可以调看有关法国大革命及相关内容的影视作品，如《三个火枪手》、《悲惨世界》、《滑铁卢战役》等等。这样，一个小学生可以利用的资料，比现在一个最博学的法国大革命史学专家所掌握的资料不知要多多少倍。

未来的网络图书馆将给人们的生活带来更多的方便。

网上医院

不久的将来我们将进入一个全新的社会——网络社会。网络跟我们的生活关系越来越密切，有着千丝万缕的关系。例如网上医院便是医学上的一大进展。

1996年4月，山西姑娘赵丽得了一种奇怪的病，一直都没有治好，病情越来越重，便到北京治疗。经过大医院专家的会诊，这种病症在国内尚属首便，很难治疗。中科院高能所的几位专家得知此事后，决定帮助这位不幸的少女，他们整理了赵丽的病历，协助医生在国际互联网上发出求救信息。在短短两周之内，就收到了500多封电子邮件。许多医学专家提供的诊断建议和类似病例的诊疗方案从世界各个角落传到北京。参考这些信息，经过医学专家们的反复讨论和研究，病因被确诊为一种噬食肌肉的细菌在作怪。这种细菌于1994年夏天曾在英国导致11人死亡。在众多人的帮助下，医生对症治疗，使赵丽的病情很快得到了控制。后来，上海一位只有5个月的婴儿刘凯得了一种极为罕见的先天性心脏病，眼看快不行了。他的父母为此四处求医，但因国内无此先例，没有一家医院能够接纳刘凯并为他治疗。最后，刘凯的父母也是求助于国际互联网，很快就得到了信息反馈，美国的一家医院可以治疗此病。庆幸之余刘凯的父母又为昂贵的医疗费所困扰。还是通过国际互联网，美国一位从事慈善事业的妇女为这位素不相识的中国儿童进行了募捐和赞助，最终使得小刘凯赴美国实施了手术。可以说，是国际互联网拯救了这位天真活泼的中国儿童。

现在网上求医、网上治病已越来越普遍了，这对传统医疗方式来说是一种新的挑战和变革，特别是对于地处边远山区的居民无疑是一个福音。患者不必长途奔波，登门求医，而只需坐在家中打开电脑，进入国际互联网上医生的网址即可。一旦双方取得联系，治疗便开始了。对于那些患有疑难病症的病人，通过这种远程医疗，可实行异地会诊，集中各地专家的集体智慧开展工作，使病人得到最好的治疗。

网上医院不仅使医学研究得到了长足的发展，还拯救了很多病危的人，为人类作了很多贡献。

电脑“复制”医生

神话故事里“常常出现“分身术”，而这种“分身术”今天却可以“成为”现实，比如某个医生的病人实在太多，忙不过来，那么我们就给他想个办法，找个“替身”。这个“替身”就是计算机人工智能专家系统。

首先，这个系统必须把某个大夫行医的知识和经验学到手，即由专业工作人员把相关的文字资料组织好，其中包括这个大夫诊治过的病人的病历、诊断结果、所开处方等等，然后由计算机软件专家编制专门的程序把这些珍贵的原始资料输入计算机储存起来，这等于建立起一个这个大夫的知识库。要使计算机具有应用这些知识的本领，计算机就要具有推理、判断、演绎、决策等能力。这就是计算机专家系统的核心部分。当经过培训的医务人员利用这套人工智能专家系统接待病人时，只需将病人的症状特征、化验检查结果等原始数据输入计算机，计算机很快就会根据这些信息作出诊断，开出药方，就好像这个大夫亲自在给病人诊治一样。采用这种方法可以将许多不同优秀医学专家的经验制成计算机专家系统，这样做有两个好处：一方面可以保护和发扬我国传统医学的知识宝库，另一方面也可以大大减少病人排队等候治疗的时间，可使病人及时就诊。特别是在边远地区的医院，如果也安装上这样的专家系统，病人不仅能及时地得到最好医生的诊治，而且用不着长途跋涉，既节省了时间，又减少了费用，真是一举两得的好事。

电脑的进步与发展，为人类带来的方便是难以估量的，特别是在医学上，它的贡献更是成果卓著。

计算机“打假”

被誉为电脑、“人工头脑”的计算机，是因为它的结构与工作过程与人脑特别相似。它不但有非常强的计算能力，而且有不同凡响的分析能力，能干许多工作，有的甚至比人还强。比如计算机打假，就是这方面的英雄。

1976年，英国的《泰晤士报》登出消息和广告，说发现了300年前莎士比亚未发表的作品，并将大量出版。莎士比亚是卓越的艺术大师，几百年来一直享有极高的声誉。《泰晤士报》是世界上享有盛誉的报纸。出版这样好的著作，谁还不买？于是莎士比亚的遗作，被抢购一空。出版商的钱包差点就要胀破了。

但不久后，出版商被控告，指控他们伪造莎翁作品牟取暴利。因为人们发现出版的书不是莎士比亚的作品。说起这次发现假作品，计算机功不可没。原来，剑桥大学的两位教师，利用计算机分析了《莎士比亚全集》，查清了莎士比亚写作用语的特点。然后，又把这次所谓新发现的作品输入到了计算机中，进行对照、分析。结果发现，新出的这些著作，不少地方和莎士比亚的作品风格迥异，根本不是莎士比亚所写的。由于计算机的分析，这个大骗局于是被揭穿了。当然随之而来的是伪造者身败名裂，出版社关门大吉。

也就在这一年，英国巴新顿技工学校讲师梅里恩宣布《托马斯·莫尔爵士之书》是莎士比亚的作品。在这以前，有人认为，这一作品是莎士比亚的作品，但专家们都持怀疑态度。这一悬案一直搁置了几十年。梅里恩用计算机对莎士比亚著作和《托马斯·莫尔爵士之书》进行对比，结果发现这一著作中的41种用词习惯，有40种与莎士比亚的著作用词相同。后来，有人进一步考证，认为该剧本是莎士比亚在1593年时所写的。

计算机当打假“英雄”已经成为现实，它不仅在文学方面可以打假，在其他各行各业中，它也同样可以打假。

计算机当侦探

我们常常在电影和电视节目中看到这样的情节：某个地方发生了一起案件，公安人员迅速赶赴现场，然后通过勘查犯罪现场，根据罪犯留下的蛛丝马迹，对破获案件便已心中有底了。但是计算机也能充当侦探的角色，你相信吗？

用电话监听，或利用其他方法获得罪犯的讲话，再把嫌疑人的讲话，用声谱仪进行音色进行分析，输入计算机中，加以对比，就可以确定嫌疑分子和罪犯是不是一个人。即使罪犯有意改变声调，也体想骗过这种声音鉴定系统。计算机可以帮助司法部门辨认被怀疑人与罪犯的字迹是不是一个人所写，帮助我们查出罪犯。

指纹破案早已广泛使用。因为人的指纹各不相同，只要找到罪犯的指纹，再与公安部门指纹库中的指纹相对照，很快就可以找出罪犯。现在已有很多国家的公安部门建立了强大的指纹图像自动识别的系统，用以侦察案件。这种系统由阅读器、摄像机、计算机、显示器等组成。把通过各种途径找到的犯罪分子或是嫌疑分子的指纹，由摄像机拍摄下来，之后输入到计算机中。阅读器对指纹进行扫描，找出指纹的特点，如指纹类型、指位、纹线的交点和终点、指纹涡的终止或分岔处等等。计算机根据这些特点，与数据库中的档案指纹相对照，从中找出一些相似的指纹，供公安人员作最后的判断，就可找出犯罪分子或嫌疑犯了。计算机每秒可检索几百几千个指纹，速度之快是人工所不能比拟的。这种指纹自动识别方法准确度很高，能很好地帮助警方破案。

只要有人的一滴血，计算机就可对其中的“脱氧核糖核酸”进行分析，从它的分子的放射形状中可获得一份“遗传指纹”的图像。每个人都具有一个独特的“遗传指纹”图像，相似的只占几亿分之一。因此用它来确定罪犯是相当可靠的。

在侦察破案中，只要获得犯罪分子（嫌疑分子）的照片，即使在亿万人中，在一闪而过的情况下，计算机也能“过目不忘”，认出这个人。20世纪90年代初期，美国研制成会认人的计算机。只要经计算机过目，它便会把描述人面孔特征的几百个数据输入计算机中存储起来。计算机是神经网络计算机，只要由摄像机看到这个人，计算机立刻就能够认出他来。辨认时间为0.1秒，错误率仅为0.5%。用这种计算机可帮助警方寻找逃犯和罪犯，也可寻找失踪的人。

一种由美国麻省理工学院的一位专家研制成的计算机系统，叫做“照片书”，它只要用1秒钟就可以辨认出面前的人是谁。它的工作程序是这样的：首先用摄像机拍摄下面前这个人的面部照片，并立即转化成计算机能够处理的数字信号，再把面部的数据根据五官、脸型等特点进行分析，然后把这些特点变成能代表这一面孔的特征数据。最后，把这些数据与计算机内所存储的10万个面孔的照片数据进行比较，并找出与它最相似的一个人。当然如果这个人是计算机内所存储的10万个人之中的一个，计算机只用1秒钟就能把这个人认出来。这种认人的计算机可以帮助警方寻找嫌疑分子、罪犯、失踪的人，也可以让它来把门，辨认来者是不是自己单位的人，是不是应当允许进入某种特区的人。

有些先进国家正在研究利用遗传基因分析来判断罪犯的种族、眼睛、头型、头发的颜色、脸型，以便勾画出罪犯（嫌疑犯）的脸型面孔，帮助破案。

总之，用计算机当侦探去破案，比人的效率要快许多，在它的帮助下，犯罪分子被抓获归案的可能就更大了。

计算机找罪犯

计算机可以像侦探一样去破案，但在寻找罪犯的过程中，我们只有在知道罪犯面貌的前提下，才可以顺利且准确地找到罪犯，那么怎样才能做到呢？计算机根据一些早期的照片，或某些有关的描述等资料，画出一个人的面目来。不论是时间已过去了几年，还是经过化装，都可以根据画出的画像把这个人找出来。这为警察寻找嫌疑分子和抓获罪犯提供了很大帮助。

美国一位艺术家和科学家合作，发明了一种能把人的照片“变老”的计算机软件。联邦调查局以高价买下了这个软件，而且利用它找回好几名失踪儿童。

1982年，美国亚特兰大，有一个一岁半的小孩福尔默被绑架。1985年，利用这种软件，将他6个月时的照片输入到计算机中，计算机把照片老化到5岁时的模样。由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，令人意想不到的奇迹出现了，他的爸爸竟找到了已长成儿童的儿子。

计算机是怎样将照片老化的呢？激光扫描器把照片复制下来，照片通过计算机转化成很多数据存入计算机中。然后再把这个人的父母兄弟姐妹等人的有关特征输进计算机，计算机根据这些特征，再按照人的生长特点（如头发、眉毛、嘴、眼睛、牙齿、皮肤等生长规律），自动地描绘出这个人几年后的面貌来。画出的是推理性想象的外貌，但与真实变化后的面貌异常相似。

美国有不少警察局采用了一种计算机成像系统。这种系统中存储有几十种眉头、嘴型、下巴，以及各式各样的发型和头发。再根据目击者口头描述，把罪犯的各种特征输入到计算机中，计算机就会根据这些资料拼出一个相似的面孔，让目击者来辨认。在计算机屏幕上得到的图像，看上去与彩色照片差不多。计算机根据警察描绘的图像画出的像，和照片极为相似，便于证人辨认，而且可以根据资料不断进行修改，使之与所描绘的形象一致。

另外，计算机不仅可以利用变像技术找罪犯，还可以作为娱乐游戏，或用作某种艺术创造方面，比如它可以通过变像技术，把一个人的脸变成另一个人的脸，把某些照片复合成一个标准照，还可以把有麻子的脸变成一张美丽的脸等等。总之，计算机变像技术的用途正在不断变得广泛。

计算机棋手

电子数字计算机问世之后，不少人就想，机器会不会思考呢？机器具有智能吗？很多学认为这都是可以的。但人们首先关心的是计算机下棋。因为下棋是一种智力游戏，弈棋比赛是一种智力较量。许多科学家，为证明计算机可以有智力，进行了很多研究，让计算机下棋。

1959年，美国工程师塞缪尔给计算机编制出下棋的程序。不久之后，他本人就被计算机打败了。他本人是一名出色的跳棋棋手。这说明，计算机不仅能够玩智力游戏，还可以具有智力活动的能力。

1970年，在美国举办的国际象棋锦标赛中，计算机参加了比赛，其高超的棋艺博得观众的支持和赞扬。计算机与人下棋，每走一步棋不仅要考虑一步棋的步法，而且要考虑以后好几步棋可能的走法。国际象棋，如果考虑以后2步棋，则棋子共有1000多种走子法，计算机对这1000多种走子法一一进行比较，从中选出一种最佳的走法。若是考虑以后5～6步棋，则计算机要对10亿多种走子法进行比较，搜索其中最好的走子法。这种搜索最好走子法的计算机，称为蛮干机。国际象棋大师每走一步棋可以考虑以后10～11步棋。计算机每走一步棋，若用蛮干机，考虑以后12步棋，就是用每秒可运算1亿次的计算机，也要搜索数千年，才能确定这棋如何走，这样的计算机是无法同人类下棋的。为了让计算机战胜人，必须让它学习人的智力，采用智力分析法。

1980年，美国卡耐基-梅隆大学贴出布告：谁编出的计算机程序能战胜国际象棋世界冠军，就可获得5万美万的奖励。

1989年，由美籍华人许等4名研究生设计的“深思”计算机棋手，战胜了前世界冠军争夺者，国际特级大师棋手特·拉尔深。“深思”与10名国际象棋特级大师进行比赛，竟战成平手，它是世界上第一台取得国际象棋特级大师“棋力积分”的“计算机棋手”。许毕业后进入IBM公司。他与谈君健（华人，IBM公司很有资历的计算机专家）等6人，一起设计了超级“计算机棋手”，叫“深蓝”。“深蓝”确实身手非凡，1996年2月，在美国计算机协会庆祝计算机诞生50周年之际，“深蓝”与卡斯帕罗夫进行了6盘较量，卡斯帕罗夫以三胜二平一负的战绩获胜，获40万美元奖金。

1996年，“深蓝”已成为超级计算机，它是由256个处理器连接在一起工作的。它在3分钟内（国际象棋每走一步棋允许思考的时间）可以计算搜索500～1000种走法。它那强大的数据库收集了百年来国际象棋大师的下棋棋谱，并有开局和残局数据库。当残局到只有5个棋子时，残局数据库开始工作，可提供几十亿棋谱作为计算机决定走棋的参考。

1997年，“深蓝”的功能更高了，“深蓝”的运算速度提高了1倍。为了在1997年5月3日——11日的国际象棋比赛中能战胜世界著名的国际象棋棋王、世界冠军卡斯帕罗夫，IBM公司组成了由国际象棋大师组成的6人专家组，专门为“深蓝”出谋划策，如何才能战胜卡斯帕罗夫。他们研究走棋策略，制定新的战术，给“深蓝”编制新的程序，最后终于以一胜二负三和的成绩，战胜了称霸国际象棋棋坛多年的冠军卡斯帕罗夫。“深蓝”能战胜国际象棋特级大师，说明计算机具有智能和思维能力。

计算机当“教练员”

以前人们看到运动场上的教练员，无一不是活生生的人充当，但现在计算机也可以充当“教练员，它在运动场训练运动员，已非常普遍。在许多国家，运动员的训练都少不了用计算机。

美国加州南部科托研究中心的艾里尔博士，最早使用计算机训练运动员，他在1964年曾代表以色列参加过奥运会。他认为，把运动员的神勇与高科技结合起来，就一定可以创造出骄人的成绩来。在他到美国成为计算机学博士后，就创建了这个研究中心。这个中心开始时斥资50万美元，购买几台计算机。艾里尔和同事，用电子笔把电影银幕上运动员的动作形象输入计算机，然后把它转化成数字形象。用这些形象，可以精确地确定运动员的动作和各部分配合问题。运动员动作上细微的缺陷和用肉眼看不到的毛病，只要经过计算机进行分析，就能很清楚地发现出来，再让运动员加以改正，以便使运动员充分发挥其潜力，最终取得好成绩。

他们曾搞过一个“优秀运动员计划”，集中研究美国几十名最优秀的男女田径运动员，拍摄他们比赛中的每一个动作，测量每一次呼吸和每一次心跳，以及其他参数，然后用计算机进行分析，拟出一套完善的训练计划，帮助运动员训练。他们把最优秀的运动员卡尔·刘易斯的跳远动作拍摄下来，每秒2000个镜头，并把这些图像显示出来，让运动员们“依样画葫芦”进行训练，并获得了意想不到的成绩。

美国的NBA篮球赛，在世界上有很大的影响，它的直接观众和电视观众非常多。NBA球场上，不少球队教练的身边有拿着笔记本型计算机的助理。这个助理可以提供有用信息，供教练调度或提示球员战术作为参考。

20世纪90年代初，莱利担任纽约尼克斯队教练时，他雄心勃勃地想训练出一支能夺得冠军的球队。他让当时的助理教练沙米负责建立档案并操纵计算机。后来IBM公司推出一套“高级球探”计算机软件，这个软件能告诉教练，某一种攻守组合会产生什么样的结果，某名投球手和谁配合时得分率最高——这套软件是由沙米、奥兰多魔术队助理教练史特纳和IBM公司的一位研究员达利共同研究出来的。于是，一场NBA的计算机革命浪潮便由迈阿密热浪队总经理兼教练的莱利开始掀起来。

现在，借助计算机及图像处理技术，能大大提高运动员的水平。例如，1977年初德国国家女子滑雪队在奥地利进行训练时，用摄像机拍下图像，并借助于传感器测出各种数据，输入计算机中，加以分析和总结，让运动员清楚地领悟到怎样做才是正确的。

在埃森奥运会训练基地训练划船运动员时，计算机也被派上了用场。运动员划桨入水的角度稍稍偏离理想角度，运动员身体重心稍微低一点，即使有经验的教练员也难以发现。但是，利用录像机、传感器和其他仪器进行记录，再由计算机进行分析，10分钟就可以提供分析结果，技术上或身体上的缺陷便可以发现出来，以便加以改正。

总之，计算机在运动场上的作用越来越显得重要，成为高水平的“教练员”，令以前那些“古老”的教练员“感到汗颜”。

计算机足球运动员

既然计算机可以当“教练员”，那么计算机可不可以当运动员呢？当然没有问题，下面就请你欣赏一段计算机足球运动员比赛的实况。

1997年8月25日至28日的日本名古屋举行了一场前所未有的足球比赛——机器人世界杯足球赛。上场的双方球队各由5名身高、长相全都一模一样，直径约6厘米的能走动的圆柱形机器人组成。比起身手矫健的真正的运动员来说，它们的外形可真是有点寒碜了，但是这一届机器人世界杯足球赛格外精彩。

这些“运动员”一上场，与人的足球比赛不同的特点便马上显示出来了。与其说它们在踢球，不如说它们是在用身子拱球。比赛用的球是橘黄色的网球，球扬有点像兵兵球台，但大小只有它的1/4左右。球门长30厘米，高20厘米。之所以把它称为足球赛，是因为比赛规则很像人类举行的足球赛。严重犯规的将被罚点球，体力（电池）消耗贻尽的队员将被替换下场，教练可以请求暂停以“改变作战方案”（修改软件），如果双方队员在10秒钟内找不到球，裁判将判终止比赛。

机器人运动员虽然动作笨拙，但非常勇敢和顽强，运动速度快，使比赛充满了紧张感。它们不仅能传球、带球，而且还会三角传球等技艺。但有时它们也会出出洋相，比如，愣头愣脑的机器人不去踢球而是拼命去撞对手，有的机器人抵在墙上而“撞”懵了，不知往哪个方向跑，还有的机器人自破家门的次数比攻破对方球门的次数还多，使人看了忍俊不禁。

虽然这场比赛的水平很低，只相当于两三岁幼儿的水平，但其学术意义远远胜过上面提到的曾经战胜人类棋王的“深蓝”计算机，这是因为它要解决的问题远比人机对弈要复杂得多。

最重要的是足球比赛是一项团体竞技运动，需要球员之间协同动作相互配合，而对弈要简单得多，只要考虑自己怎么对付对方就可以了，踢球时是两军对垒，必须从全局出发，考虑自己怎样对付多个对手。这正是当前智能机器人的控制技术中最尖端的研究课题。因为今后人类可能经常遇到这样的情况，需要利用一群机器人来完成某项复杂的任务，它们之间相互协作配合便成为最难解决的课题。目前采取两种方式：一种是集中控制，所有机器人都要把观察到的情况和自己做出的分析判断向中央计算机报告，或用装在球场上部的摄像机把拍下的情况直接告诉中央计算机，然后由中央计算机从全局考虑分别命令每个机器人应该怎么干。这种方式的好处是容易做出正确的决策，坏处是需要往上报告和往下指示，在一定程度上影响反应速度。另一种是独立控制，由各个机器人自己根据收集到的信号进行分析判断，决定自己该如何行动。然而这就向计算机具有的智能提出了更高的要求。其优点是能快速做出反应，缺点是容易出现与其他机器人协作不够理想的情况，各行其是。

第一届机器人世界杯足球赛因为是两军对垒，所以明确规定只能采用独立控制，不能采用集中控制方式。完全可以肯定，随着机器人技术的不断提高，机器人足球赛也会更加精彩。

或许不久以后，你不仅可以看到计算机足球赛，还可以看到精彩的计算机乒乓球赛、篮球赛等等。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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