1、信息工程 专 业 导 论,信息学院信息工程系 郭金旭,内容介绍,第一讲 信息技术与信息时代 第二讲 信息工程专业培养目标及要求 第三讲 信息工程专业课程设置及指导思想 第四讲 论公共基础课与基本素质培养 第五讲 学科基础课、专业课及专业方向 第六讲 网络感测技术专业方向 第七讲 网络系统技术专业方向 第八讲 信息处理技术专业方向 第九讲 实践教学,第一讲 信息技术与信息时代,一、信息科学与信息技术 二、信息技术分类 三、信息科学与技术的特点 四、信息技术与人类社会的进步 五、信息技术发展趋势 六、信息时代与科教兴国,信息工程专业是信息时代的产物。要认识信息工程专业，先必须了解信息技术与信息时代
2、。通俗的说：人类的一切活动都离不开信息科学与技术的时代，称之为“信息时代”。信息科学与技术在众多科学技术群体中占主导的时代，或者说： “信息时代”如同人类已经经历的“农业时代”、“工业时代”一样都是社会发展和进步的必然。,一、信息科学与信息技术,1. 信息和信息论2. 信息科学与技术3. 信息技术主要研究对象,信息与信息论,信息的定义 信息就是信息，既不是物质也不是能量 , 是通信传输的内容，是控制的指令 (Wiener,1948),信息是用以消除随机不定性的东西 (Shannon,1948) 信息不是物质，它是物质状态的映射 信息就是消息 信息就是信号 信息就是数据 信息就是情报 ,本体论关
3、于信息的定义： 信息是事物运动的状态及其存在方式 认识论关于信息的定义： 认识主体所感知的事物运动状态和方式信息论是研究信息的本质和运动规律的科学理论。它既是信息科学的理论基础，又是一种基本的系统理论。狭义信息论广义信息论,2. 信息科学与技术,随着人类社会对信息的获取和运用越来越频繁，信息论的内含越来越丰富，信息论由最初的通信领域迅速地渗透到经济学、心理学、生理学、计算机科学、系统工程学、遥感遥控学等众多学科。信息论的研究与其他科学技术体系相互作用和相互融合，信息及信息论的科学研究逐渐形成一门复杂的交叉学科信息科学（20世纪70年代末80年代初）,信息科学信息科学是以信息为主要研究对象，以信
4、息的运动规律为主要研究内容，以扩展人的信息功能作为主要研究目标的一门科学。信息技术信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术的总称，是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息处理功能的技术。,二、信息技术分类,按结构层次分类按信息系统技术分类,1. 信息技术按结构层次分类,构成信息技术的整体按结构层次，可分为三个层次： 信息基础技术新材料、新能源、新器件的 开发和制造技术。具体有：微电子技术：集成电路及集成技术；光子技术：光材料（光纤）、光器件（激光器、光 接头）及制造技术，光通信技术等； 光电子技术：光电子器件及制造技术，光电转换及 传输技术。,（2）信息系
5、统技术即信息的获取、传输、处理、控制的设备和系统技术。信息获取技术：传感与检测技术、遥测技术；信息处理技术：计算机软件和硬件技术；信息传输技术：光纤通信、网络通信、卫星通信技术； 信息控制技术：信息的调节及反馈控制技术 （3）信息应用技术信息管理、信息控制、信息决策 等技术，具体有：企业ERP、办公自动化OA、电 子商务、电子政务等技术。,2. 信息技术按工程信息系统技术分类,感测技术以传感器为器官的传感技术和检测技术； 通信技术以计算机网络和卫星为工具的通信技术； 处理技术以计算机为工具的智能处理技术； 控制技术以控制器、调节器为执行机构的自动控制技 术。,三、信息科学与技术的特点,1. 高
6、度的战略地位2. 巨大的渗透能力3. 更新速度快4. 资金投入高5. 高度的竞争性6. 高度的风险性,1. 高度的战略地位,世界各国都把信息技术作为衡量一个国家的综合国力的重要标志之一，谁拥有最先进的信息技术，谁就能在日趋激烈的国际竞争中立于不败之地。目前，各国都将发展信息技术和产业提高到立国之本的高度来认识，并将信息产业作为国家的龙头产业，期望通过信息技术和产业，带动其他科学技术和产业。近几年来，传感技术、光纤技术、光电技术、互联网技术等高新技术产业异军突起，对社会的经济、政治、文化等一切方面产生重大而深远的影响。,2. 巨大的渗透能力,信息科学与技术是一门高度综合性技术，它涉及众多学科门类
7、，使得整个社会都处在信息技术的网络中。有人预言:到2010年，信息技术的应用范围将与人类90%的劳动力有关，在大大促进社会经济发展的同时，也改变人的自身的生活方式和工作方式,3. 更新速度快,信息科学与技术发展迅速，尤其是80年代后，其更新速度前所未有：计算机每两年就升级一次； 卫星通信已发展到第六代，太空中遍布各种 通信卫星； 光纤及光纤通信技术日趋成熟；因特网把整个地球变成一个小小的村落。21 世纪信息技术将会发展得更快。,摩尔（Moore）定律,摩尔定律,贝尔定律(Bells Law)： 微处理器的价格和体积每个月减小一倍吉尔德定律(Gilders Law)： 在未来25年，主干网的带宽
8、每6个月增长一倍 麦特卡尔夫定律(Metcalfes Law)： 网络的价值同网络用户数量的平方成正比。,4. 资金投入高,信息技术是知识、人才、资金密集型新兴的科学技术群体。对信息技术的研究开发，需要大量地投入资金，这也是前所未有的。信息技术产品由于更新换代极快，为了抢占市场，新产品的开发需要一次性快速、高额的资金投入。因而，世界各国信息技术的竞争已演变成一场综合经济国力的竞争,美国为因特网累计投入了近3000亿美元； 法国近20年用于信息高速公路建设的投资已接近2000亿法 郎； 新加坡为其“国家信息基础设施”计划投入8200万新元； 韩国计划2015年以前，为建设国家信息高速公路投入44
9、.8万亿韩元；有人预言：信息技术的发展不仅将使世界经历一场无所不及的革命，而且将彻底改变世界利益格局和竞争态势，从而导致势力范围的重新划分。,CERNET网络分布图,5. 高度的竞争性,信息技术的竞争，实质上是一场关于资金、人才、管理和市场的全方位竞争，无论是哪一方面落后于人几个星期、几天、甚至几小时，你的企业就可能面临破产。信息科学技术及其产业的竞争，已远远超出企业与企业以及产业集团之间的商业竞争范围，而成为国与国之间在军事、政治、经济竞争领域的战略“制高点”。信息技术和信息产品最初都是由美国研制开发出来的，但60年代后，日本加速了信息技术和产品的开发，如集成电路及制造技术、机器人及人工智能
10、技术，都成为美国的主要竞争对手。,6. 高度的风险性,信息科学技术的研究和开发，前期需投入大量人力、物力、财力和时间；信息技术又往往处于当代科学技术发展的前沿，具有高度的超前性和先导性，在研发初期对其产品的市场份额及日后产品在市场的占有额尚无把握，因而就存在着高度的风险性，在激烈的市场竞争下，高新技术产品企业的成功率一般只有10-20%左右，一半以上不能成功，20%因此而破产。因此这种高风险高回报的信息产业的发展，一定要审时度势、把握市场时机，尽可能地降低风险度。,四、信息技术与人类社会的进步,信息技术对人类社会进步的巨大影响在很多方面已超出了人们的想象。表现在以下5个方面：1. 促进经济的增
11、长2. 促进社会形态的变迁3. 促进政治的民主化4. 对教育的影响5. 对思想文化的影响,1. 促进经济的增长,信息技术的发展和应用对全球的经济产生远大的影响主要体现在以下几个方面：（1）促进产业结构的调整现代信息技术的进步，加速了信息产业的发展。20世纪90年代，世界范围内，信息产业的产值已成为跃居传统产业之上的产业部门。,2006年，美国信息产业收入达到3.4万亿美元，占国民经济生产总值约20%以上。亚洲的日本、韩国、新加坡和台湾、香港60年后大力发展信息产业，成功地实现了经济结构从劳动密集型向资本密集型，再向知识密集型的转变。在信息技术领域战略性地把握住了核心技术和核心能力，为本国和地区
12、的经济发展提供了战略性、选择性和持续性的支持,我国信息产业的发展概况 2007年，我国信息产业销售收入达到4.55万亿人民币，已经成为国家第一支柱产业。位居美国之后，日本之前。 电话用户总数(固定电话和移动电话)居世界第一互联网用户数占世界第二电子信息产品制造业规模占世界第二位信息产业已成为我国吸引外资和对外出口最大的行业，外资投资企业10000多家，占全国外资企业的15%以上。2007年出口额3700亿美元，居我国对外出口的第一位，占全国比重的323%。,电子信息产品制造业产业规模居国内各工业行列首位。2008年销售收入477万亿元，生产计算机6324万台，手机4.1亿部，彩电8747万台，
13、程控交换机9457万线 。企业收入超过1000亿的有一家，超过100亿元的有26家，推行大公司战略，目的是集中力量，打造一批与国际著名企业抗衡的大公司，提升中国信息产业在国际上的竞争力。网络通信设备制造商：巨大中华龙芯CPU (汉芯事件),软件业目前经过认定的软件企业10351家，国家软件产业基地11家, 2008年，软件产业全年软件产品及系统集成收入7573亿元。软件出口142亿美元。以Linux为突破口，中国软件产业的自主创新能力不断提升，国产Linux系列软件产品已在银行、电信、邮政、铁道、电力、税务、石化及新闻媒体等行业拥有广泛客户群。,IT服务业系统集成维护支持IT运营管理IT咨询I
14、T培训,互联网产业,2008年CNNIC数据：互联网国际出口带宽已扩大640G,上网计算机9560万台，上网用户总数达2.53亿 网上贸易,（2）促进生产方式的变革,信息技术的发展和应用，使得市场信息的采集、传递、处理和储存可以在瞬间完成，准确的市场信息，可以极大地提高生产力、降低成本、改善各种类型产业和服务业的质量与效率。由于微电子技术和数字通信技术的发展和应用，工业生产从“能源和材料密集型”向“信息密集型”转变；集成技术的发展和应用，使产品更加趋于小型化和智能化；,CAD、CAM、CAT、CIMS等技术发展和应用，大大降低了产品的废品率，大大提高了产品的精确度和优质率。生产过程电子化控制技
15、术的发展和应用，使生产流程程序化，极大地降低了由于改变产品组合（如柔性生产）而出现的停工期间成本，使工厂生产的灵活性大大提高，反过来又提高了规模经济效益。,（3）促进交换方式的改变,随着全球互联网的出现和应用，人与人间的信息交换都可以在片刻之间完成，网络电子商务越来越普遍。1997年电子商务营业额为1200亿美元，2008年达到7万亿美元,2007年中国为7900亿人民币。“商人不出门，可赚天下钱”。这种交换方式不仅提高了资金的周转率，也使社会资源得到更充分更合理的利用。,2. 促进社会形态的变迁,现代信息技术的发展和应用，不仅对现代工业社会有巨大的经济影响，而且引发了社会形态的变迁。主要体现
16、如下几个方面：（1）人们的物质生活更加丰富 信息技术的发展使人们物质生活提高的同时，人们还有更多的时间去创造和享受精神生活文明，如从事文化、艺术、体育、交友和旅游活动；广播、电视、录像VCD等信息产品的出现，为满足人们业余生活提供了很好的载体。信息技术手段日新月异，人们的物质文化生活丰富多彩。,（2）工作和生活方式全球化随着信息技术的发展，人们逐渐摆脱传统的狭小生活和工作空间，走向全球，了解世界各地正在发生的各种变化，了解其他民族的生活和工作方式。通过观察和比较，交流和学习，相互取长补短，使人类的工作和生活方式得到了统一协调的发展。,（3）沟通方式的革命沟通是人们相互之间传递、交流各种观念、思
17、想情感，以建立协调人际间关系。互联网络的出现使这种沟通可在远距离进行，而消除了跨地域沟通的“时滞”，可以同步交换信息，可提供多主体共享的沟通方式，地球从这个意义讲已经不大了，成为了一个“地球村”，因而信息技术的发展，使人类的沟通发生了一场深刻的革命。,3. 促进政治的民主化,信息技术发展和应用对政治领域也产生了巨大的 影响。一个国家或社会的信息公开，尤其是政治信息 的公开程度往往是文明进步的重要标志之一。人们能 平等地享用社会信息和政治信息，及时了解政府的决 策意图，一方面使政治透明度不断提高，另一方面激 发人们参政意识，加速政治的民主化进程。,4. 对教育的影响多媒体教学，网络教 学及远程教
18、育 5. 对思想文化的影响“信息的属性”哲 学，网络文化,五、信息技术发展趋势,从总体上看，数字化、网络化等是未来信息科学技术发展的总趋势。数字化网络化智能化高性能,1. 数字化,所谓数字是指以“0”和“1”为数码的两位数字，数字化是指以“0”和“1”两位数字码来表达一切信息的方式。以计算机为核心信息化，首先必须实现信息的数字化（因为计算机只能识别“0”和“1”两位数字码），在数字化信息革命中，计算机、通信网、广播电视网都要按各自的方式实现数字化。数字化对信息技术发展的要求有如下三个方面：,（1）半导体集成技术 用“0”和“1”两位数字码来表达一切信息，只有用大规模、超大规模的集成电路数字系统
19、才有可能。 （2） 信息高速传输技术 高速传输“0”和“1”信息码是信息高速公路，信息高速公路是以光缆铺成的，未来激光和光纤是信息高速传输的重要角色。,（3） 多媒体技术 多媒体有两大特点：一是高度的综合性，它将通信、数据、传媒、娱乐、教育、服务等融为一体；二是充分的主动性，人机互动，人与人互动、机与机互动，以达到充分的相互交流，并通过信息高速公路把千家万户、社会各种机构联系在一起。多媒体进入百姓家庭，是数字化信息革命的重要标志。,数字地球,数字地球（Digital Earth）是美国上届副总统戈尔于1998年1月31日在加利福尼亚科学中心演讲是提出的，之后立即风靡全球。 含义 数字地球是指建
20、立一个全球的数字化信息系统，该系统按空间坐标方式描述地球上每一地理位置的信息，便于每个人都可以快速、准确、充分地享用地球上每一点的信息。 关键技术 数字地球是一个庞大复杂的数字系统，是人类迄今最为巨大的科学技术工程。虽然目前已具备一些基础性关键技术（如高速计算机、先进的信息获取、大容量的信息存储、宽带网络通信等技术），但距数字地球还有相当的距离，但这可能是人类追求的下一个奋斗目标。,数字中国中国还是一个尚未完成工业化的发展中国家。即一只脚还在工 业社会，另一只脚则已进入信息社会。虽然现在提建设数字中国还 为时过早，但要不要往这个方向努力这是至关重要的。1998年10月我国科学技术界专家、教授在
21、有关部门主持下连续 召开多次研讨会，于会一致形成共识，并由北京大学牵头的22个单 位30位专家教授联合提出了关于启动“中国数字地球计划”的建 设；只有建设好“数字中国”，将来才有实力成为“数字地球” 中的一员。按照数字中国的建设思路，我国许多城市已开始计划“数 字城市”，如“数字北京”、“数字海南”等，只有一个个地区数 字化，才有可能实现国家和地球的数字化。,数字校园,2. 网络化,网络无处不在。网格技术（Grid Technology） 是21世纪初科学计算和开发信息应用系统的主 要方向。目的：将复杂的计算或任务分配到各个网络计算机上。方法：计算机支持的协同工作CSCW或设计。支撑：网络计算
22、环境+分布式面向对象技术。,3.智能化,特征： 从源于符号获取信息，发展为源于信息获取知识； 从人应用计算机增长了知识，发展为计算机在被人应用 的过程中也优化了功能。支撑技术： 人工智能技术； 海量信息处理，数据挖掘。典型例子： IBM的“深蓝”战胜了卡斯帕罗夫。 自动语音识别技术。,4.高性能,高性能是计算机智能化、人性化和网络化的基础。主要应用：全球气候预测、石油勘探、核武器模拟、航空航天设计、人类基因研究、生物科学研究。研究目标：到2010年达到1000万亿次/秒。发展方向： 光计算机技术； 量子计算机； 生物计算机 全光网络 3G 4G,六、信息时代与科教兴国,振兴科学、发展教育是所有
23、国家走向富强，走向发达，走向现代化的必由之路。1. 科教兴国的根本任务是发展科学技术研究和教育2. 大学教育在信息时代中的地位和作用3. 我校的信息类学科和相关专业,1. 科教兴国的根本任务是发展科学技术研究和教育20世纪88年9月邓小平提出“科学技术是第一生产力” 。 这是基于马克思基本原理和现代科学技术发展提出的科学论断，80年代初邓小平就指出：“当代自然科学正以空前的规模和速度应用于生产，使社会物质生产的各个领域面貌一新。”特别是由于电子计算机，控制论和自动化技术的发展，正在迅速提高生产自动化的程度。同样数量的劳动力，在同样的劳动时间里，可以生产比过去多几十倍、几百倍的产品。社会生产力有
24、这样巨大的发展，劳动生产率有这样大幅度的提高，靠的是什么？最主要的是靠科学的力量、技术的力量。,现在全国上下都认识到：先进的科学技术是发展经济、社会进步的根本动力；普及教育，努力提高全民族的科学文化知识水平，是不断为科学技术进步输送人才，为经济发展和社会进步培养劳动者和消费者的基础性工作。中国的科技竞争力至今还只在世界排名中居第49位（2005年世界经济论坛的报告）；我国至今还有约四分之一的文盲半文盲，近半数人口只受过初等教育（小学）；大学毕业人数只占人口总数的10%。美国占50%以上。低工业化程度和低工资为我国现代化进程提供了后发优势。国外大量的资本和技术被引入，使我国这几年连续出现国民经济
25、高增长态势。,2. 大学教育在信息时代中的地位和作用,大学历来是培养社会栋梁的基地，在信息时代由于信息科学技术的发展和应用，知识经济使大学的这一地位得到进一步加强。未来大学中，创新是大学教育的主题（产生）新思想、新实践、新产品、新商机。要求大学在注重培养学生基本知识和基本技能的同时，要强调与社会实践、生产实践、商业实践相结合，使大学有可能成为新思想的发源地、新实践的实习基地、新产品的研发基地、新商机的创造基地。,创造性人才从来不像今天这样受到如此重视，有如此多便利的机会脱颖而出，对社会对未来发挥如此之大的影响。创造型人才是人类文明历史的最可宝贵的财富。 天才和具有特殊创造才能的人毕竟是少数，大学要培养出大量能够接受新思想、进行新实践、开发和制造新产品，抓住新商机、赢得利润回报社会的劳动者和消费者。,3. 我校的电气信息类学科和相关专业,信息学院： 信息工程、电子信息工程、通信工程、 电子科学与技术 计算机学院：计算机科学与技术、软件工程 自动化学院：自动化、电气工程及其自动化 理 学 院： 光信息科学与技术、电子信息科学与技术、信息与计算科学 机电学院： 测控技术与仪器 管理学院： 信息管理与信息系统 经济学院 电子商务,要 点 第一讲1. 基本概念信息 信息科学 信息技术 2. 信息技术分类 3. 信息科学与技术的特点 4. 我校信息类专业设置情况,
