电子信息科学与技术导论整套教学课件.ppt

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信息安全,*,单击此处编辑母版标题样式,IECE,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十,一章 信息安全,*,单击此处编辑母版标题样式,电子信息科学与技术导论,前言,（PPT课件,）,提纲,07-12月-24,2,三、,“,导论,”,课的教学目标与教学内容,四、,“,导论,”,课的主要教学思想,一、为什么要开设,“,导论,”,课？,五、关于,“,导论,”,课的学习建议,二、电子信息科学技术发展的状况,一、为什么要开,“,导论,”,课？,07-12月-24,3,1，指导专业学习，解决学生困惑,2，,了解,电子信息科学技术的发展,我们专业到底是干什么的？,我们毕业后到底从事什么工作？,我们学习的课程有什么用？,当前电子信息技术是什么状况？,07-12月-24,4,学生困惑？,为解决学生学习困惑，通过,“导论”课指导学生学习的必要性已得到普遍认同。,1，指导专业学习，解决学生困惑,07-12月-24,5,2，,了解,电子信息科学技术的发展,1,信息,2,材料,3,能源,“,信息,”,成为社会发展进步的三大支柱之一,电子信息科学技术正在推动实现当代社会的信息化，正在改变人们的生产方式、工作方式、,学习方式,、交往方式、生活方式、战争方式、思维方式，正在导致人类社会向信息化社会迈进。,07-12月-24,6,二、电子信息科学技术发展的状况,1，电子信息科学技术的发展导致专业融合,2，,电子信息科学技术的学科领域交叉,3，,学科领域与产业的交叉,07-12月-24,7,1，电子信息科学技术的发展导致专业融合,(1),大规模集成电路的发展,一块芯片就是一个电子信息系统改变了以往的专业分工。,片上系统使得电子信息整机与电子器件、电路技术在,“,一块芯片,”,中融合。一个,“,信息系统,”,通常,是计算机、通信和控制系统的结合，从而导致多学科的交叉。,芯片多层结构,芯片内布线,通信系统,一块芯片是,07-12月-24,8,(2),硬件系统的软件化，使计算机技术已融入到了电子信息技术与工程的各个领域。,（一些）电子信息系统,=,“,CPU+,软件,”,。,智能手机,软交换：计算机,+软件=交换机,计算机的课程实际上已成为信息类各专业的主要课程，各专业的教学计划的差别已越来越小，学生就业领域相互覆盖、业务之间交叉融合。,07-12月-24,9,（,3）,网络（包括：互联网、物联网、无线网和云计算）技术的迅猛发展，使网络成为了社会活动，及各行各业的公共平台。,VOIP:,电话与互联网融合,IPTV:,电视与互联网融合,TPTV,07-12月-24,10,云计算,物联网,计算机技术与互联网,结合,传感器网、光电技术、微波技术融入物联网,通信网的融合,07-12月-24,11,上层学科,电子科学与技术,控制科学与工程,计算机科学与技术,电磁场与微波,光电技术,信息与通信工程,信号,电路,系统,2，,电子信息科学技术的学科领域交叉,（,1）基础学科发展形成上层学科,基础学科：,07-12月-24,12,集成电路,网络,软件技术,上层学科,电子科学与技术,控制科学与工程,计算机科学与技术,电磁场与微波,光电技术,信息与通信工程,（,2）电子信息科学发展形成了上层学科的交叉融合,07-12月-24,13,3，,学科领域与产业的交叉,微电子产业,通信产业,（含专业软件）,计算机硬件产业,软件产业,数字家电产业,互联网产品,光电子产业,学科,产业,对应,电子科学与技术,信息与通信工程,计算机科学与技术,光电技术,控制科学与工程,电磁场与微波,07-12月-24,14,网络技术的发展与普及，使,工业生产、农业生产、城市管理、交通运输、物流和社区都实现了高度信息化，,使得电子信息科学技术中的各学科专业，如：通信、计算机、控制科学与光电技术等都共存于相同的网络环境，构成了学习和就业的共同平台。,大规模集成电路、硬件系统软件化和信息网络技术导致了信息类专业的融合,，而当前的,专业设置、教学计划、学生学习的课程还不能适应所面临学科环境的变化。,小 结,07-12月-24,15,三、,“,导论,”,课的教学目标与教学内容,1，当前的“导论”课状况,4,“导论”课的教学目标,2，“导论”课的学科定位,3，“导论”课的主要知识领域定位,5,“导论”课的主要章节,07-12月-24,16,1，当前“导论”课状况,课程名称,教材或讲义,通信工程,专业导论,计算机,专业导论,电子信息工程,专业导论,光电子,导论,专业导论,学科导论,自动化,学科概论,信息技术,导论,信息科学,与技术导论,信息科学,技术概论,讲课方式,讲座（约,24学时）,（,1）概况,07-12月-24,17,1，当前“导论”课状况（续）,状况综述：当前“导论”课的教学目标通常是定位于某一专业或某一学科，未从电子信息科学与技术的全貌出发来组织教学，这较难反映电子信息科学技术的当前的发展状况。,（,2）内容侧重情况分类,介绍专业教学计划、业务领域。,介绍某些学科的发展动态或学术思想。,介绍信息科学本身的概念和信息学科内涵。,分类,07-12月-24,18,2，导论课的学科定位,定位于电子信息科学技术的四大主干学科和光学工程中的光电信息技术。,建立电子信息科学与技术的整体知识构架,电子科学,与技术,信息与,通信工程,计算机,科学与技术,控制,科学与工程,光电信息,技术,“,导论,”课教材的学科定位,3，导论课的主要知识领域定位,“,导论,”,课的主要,知 识 领 域,2,1,3,5,4,6,8,7,9,信号与信号处理,电磁场与微波,信息与通信工程,计算机科学与技术,互联网与物联网,自动化与控制科学,集成电路与微电子,信息安全,光电信息技术,07-12月-24,20,“导论”课的教学目标是帮助学生建立电子信息科学与技术的整体知识构架，从而可以建立宽广的专业视野，并了解所学课程和工程应用之间关联，增强学生学习的主动性，为学生的学习和择业提供方向性指导,。,学科之间的融合、产业与学科的交叉，使得,“专业导论”和局限于某一学科的概论一般都较难反映当前电子信息科学技术发展的实际状况，需要有一门介绍学科全貌的课程，它应建立在“信息类”所有专业和学科之上，并能反映当前学科和专业的交叉融合和发展走向。,4,“导论”课的教学目标,07-12月-24,21,5,“导论”课的主要章节,全书共分十一章,全书章节的前后安排，虽然有体系方面的考虑，但联系不十分紧密，因而学习或者阅读时可以前后颠倒。,第一章 概述,主要是基础知识，有助于对后续章节的理解,第二章 消息的数字化及应用,第三章 电磁波及应用,第四章 信息与通信工程,第五章 计算机科学与技术,第六章 互联网与物联网,第七章 自动化与控制科学,第八章 微电子学与集成电路,第九章 微波器件与微波集成电路,第十章 光电信息技术,第十一章 网络信息安全,着重介绍电子信息技术的各主要领域 的基本概念、发展历程、今后的发展趋势和应用等。,小结,：,“,导论,”,课的教学内容,07-12月-24,22,1，,大规模集成电路,“片上系统”使得一块集成电路芯片就能实现一个电子信息系统，这一系统可能是多学科（四个电子信息学科+光学工程）、多知识领域（信号、电路、计算机、通信、网络、微波和光电子等）的集成，,形成,了多学科、多知识领域的交叉融合，加上网络技术和软件技术广泛应用，这使得原有的学科划分和专业划分已不能适应当前的技术发展状况。,2，“导论”课的教学内容，宜定位于电子信息科学技术中广泛应用的各主要“知识领域”，以帮助学生构建电子信息科学技术的整体构架。从整体构架出发才能了解树干和枝叶，了解“专业”、学科及与产业的关联。,3，,各知识领域的发展互相影响、相互促进，也影响学科划分和专业设置，因而希望同学们学习“导论”课时不局限于当前的学科划分和所设置的专业，而同时要分析未来的发展,。,07-12月-24,23,四、,“,导论,”,课的主要教学思想,2，以知识领域为背景侧重介绍应用,3，介绍学科的发展历程和重大发明,4，介绍未来的发展走向,1，,适应,学生,接受能力,07-12月-24,24,对象,一年级新生或二年级学生,只要求高中以上基础知识,科普教学,联系实际，力求通俗易懂,多讲故事，介绍技术发展缘由,1，适应学生接受能力,07-12月-24,25,2，以知识领域为背景侧重介绍应用,知识,领域,应,用,介绍,课程,了解课程设置,指导就业,介绍应用是,“,导论,”,课教学的中心内容。,07-12月-24,26,信息,语音,图像,数据,知识,信号与信号处理,电磁场与微波,集成电路,通信,计算机,互联网,自动化与控制科学,光电信息技术,信息安全,信息获取,信息处理,信息传输,生产,自动化,机器人,(工业、,仿人）,物流,现代农业,过程监控,应用,生活,电话,电视,家电,智能家居,社会管理,网络,科研,遥感测量,地球科学,宇宙探索,海洋科学,国防,雷达,导航,智能武器,GPS定位,激光武器,信息,知识应用,信息化生活、信息化生产、信息化战争,人类正进了信息化社会！,网络,化,电子信息技术对人类社会进步的巨大贡献。,1906年,电子管发明开启,电子时代,无线广播、无线通信诞生,1947年,晶体三极管发明开启,固体电子学,时代,（前后）雷达、,电视诞生,1958年,集成电路诞生开启了,微电子时代,移动通信、彩色电视,大发展,1964年,激光发明开启,光电子时代,大规模集成电路、卫星、个人电脑、互联网、进入知识经济时代,树立科学发展观，培养创新才能！,3，介绍学科的发展历程和重大发明,发明,家,电话发明家贝尔：不懂电，是语言学家，,1876年，28岁时发明电话，开创了有线通信新时代。,麦克斯韦尔,1854,年从剑桥大学毕业，,10年的努力，1864,年推导出描述电磁场运动规律的波动方程，开创了无线通信的新时代。无线通信最初还是由无线电业余,爱好者推动的。,弗莱明、弗雷斯特在电灯泡基础上分别于1904、1906年发明电真空二极管、三极管，从此跨入了电子时代,。,麦克斯韦,贝尔,1947,年巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只点接触型锗晶体三极管，从此跨入了固体电子学时代。,弗莱明,电灯泡基础上的发明,第一只晶体管,巴丁、布拉坦和肖克利,3，介绍学科的发展历程和重大发明,发明,家（续,1,）,梅曼,1960,年梅曼发明红宝石激光器,1958,年工程师杰克,基尔比在一块,6.45,平方毫米硅片上集成了,12,个元件，制成了一个,RC,移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片。,基尔比,介绍重大发明，培养创新思维。,3，介绍学科的发展历程和重大发明,华人科学家高锟,1966年提出光纤理论，随后发明光纤，获2009年诺贝尔物理学奖。,07-12月-24,30,4，介绍未来的发展走向,WT-1,型量子路由器和,WT-2,型量子交换机,16,个量子位的硅芯片,量子计算机样图,石墨烯晶体结构,实现量子计算已经不是原理性的探索，而是在物理上解决实现技术方面的难题。,我国的量子通信已投入小范围试运行，量子通信是,21世纪正在到来的,通信技术的革命。,石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命。英国科学家已宣布他们用石墨烯制造出一种只有,1,个原子厚、,10,个原子宽的超微型晶体管。美国科学家宣布已制成石墨烯集成电路。,开拓视野，树立创新大目标。,当前电子信息科学技术正处在新的大突破的前夜！,07-12月-24,31,五、关于,“,导论,”,课的学习要点,1，,通读教材，,不要求理解技术细节。,3，注意电子信息产业及相关产业之间的关联。,2，联系教学计划，了解课程与学科领域的联系。,4，注意研究电子信息科学技术的发展历程、推动力及未来发展。,结语,07-12月-24,32,1，在当前电子信息科学技术已发展到了前所未有高度，人类正进入信息化社会的背景下，电子信息科学技术已构成了一个庞大的学科知识环境，知识更新快。,“,信息类,”,专业的教学计划课程多，专业交叉、学科交叉明显，学生对专业方向、课程设置产生困惑是必然的。,3，同学们结合,“,导论,”,课的学习，联系专业教学计划、课程、学科和应用，同时考察电子信息技术相关产业的技术状况，相信能对同学们的学习、择业等起到指导作用。这即是本,“,导论,”,课希望达到的教学目标。,2，研究电子信息科学技术的新发展，研究新的,“,信息类,”,专业的设置，制订各专业新的课程体系和教学计划可能是解决学生困惑的主要方向，这也是当前教学研究最艰巨的任务之一。,Thank You!,前言（完）,第一章 概述,电子信息科学与技术导论,第一章 概述,1.1 信息化社会,1.2,信息科学技术的基本概念,1.3 电子技术的发展,1.4,信息科学技术的研究领域,1.5,电子信息科学技术的学科与专业,小结,1.1 信息化社会,一、信息化社会的特征,由于电子信息科学技术的进步和广泛应用，正在促使当今世界进行着一场信息化革命，其结果必然导致信息化社会在全球实现。,1，,信息成为资源,：信息成为了与材料和能源等同的社会三大支柱。,2，,社会网络化,：网络四通八达，网络深入社会政治、文化、教育活动，深入到工业生产、农业生产、城市管理、医疗卫生、交通运输、物流和社区。,3，,生产智能化,：产生了智能化生产工具，具备了与智能化工具相适应的生产力。智能化生产工具不是一个孤立分散的自动控制系统，而是一个有组织的信息化生产网络体系。,二、信息化社会的产生背景,第一次工业革命,（,18,世纪,60,年代）：其标志是蒸汽机的发明和使用。从此人类进入了工业化大生产时代。,第二次工业革命（,19,世纪,70,年代）：其标志是电灯炮和电力设备的发明和使用，之后又发明了电话等。从此人类进入了“电气化时代”。,第三次工业革命（,始于,20,世纪五十年代）：其标志是电子计算机的发明和应用。从此人类社会开始进入信息化时代。,信息化依赖于发达的电子信息技术手段，计算机（硬件和软件）是信息处理的核心；而计算机的核心又是集成电路；独立的计算机并不能实现信息化，而必须有互联网的普及应用才能发挥信息的作用；要组成信息网络又必须依赖通信技术；因而是信息技术的综合平衡发展才能实现社会的深刻变革，使人类步入信息化社会。,1.2,信息科学技术的基本概念,一、信息,信息的含义,：信息是人类社会、宇宙和大自然的一切事物运动变化的表征。信息是知识，是资源，也是财富。当代社会将信息、材料和能源并列，被称之为社会的三大支柱。,1,信息,2,材料,3,能源,信息技术：,不论何种信息，要描述它都需通过语言、文字（包括定律、数学公式和数据等书面形式）或图像反映出来，因而信息与语言、文字和图像密不可分，在一定程度上可以说：,信息技术是关于语言、文字和图像的技术。,信息技术,世界文明发展,语言,人类文明开始,文字,文化,印刷,文艺复兴,邮政,第一次工业革命,电报和电话,第二次工业革命,广播和电视,第三次工业革命,信息,网,络,技术,知识经济时代,信息技术进步,与世界文明发展密切相关！,信息技术与世界文明关系表：,二、信息技术,创造了语言人类才由动物进化成人类。,信息技术进步,与世界文明发展密切相关！,有了语言才能交流，才能组织社会。,文字是书面语言（信息存储的一种形式）。,甲骨文,像形文字,沟通信息，交换情报的社会需求，是人类通信技术进步的源动力！,古代峰火边防,海军旗语,信鸽传书,信息科学：,信息科学是人类了解自然、感知自然，了解社会、沟通情报的一门综合性科学；信息科学是由信息论、通信工程、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、相互结合而形成；,如果从技术角度看，可以认为：信息科学是系统研究信息获取、传输、处理、显示、存储、检索与应用的科学，它涉及语言、文字、数据（包含物理参数）、生物信息、图像等信息形式。,三、信息科学,信息含义的广泛性：,光信息：,光滤波、光放大、光信息处理等（由全光学器件实现）,传媒信息：,新闻出版、节目制作、图书资料管理、媒体传播学等都属于信息科学技术范畴。,留声机,手摇计算机,“,电子信息科学技术,”,是借助电子科学技术手段，实现信息科学技术目标的理论、技术和方法，是信息科学技术中应用最广、影响最深的一个领域。,机械信息技术：,如留声机（记录声音的振动波形）、手摇计算机等。,从此世界进入电子时代,!,弗莱明,一、电与电子管,1906年弗雷斯特发明,的电真空三极管,1.3 电子,技术的发展,1904年弗莱明发明,的电真空二极管,在电灯炮中加一金属板,在二极管中加一金属网,德,.,弗雷斯特,电子管原理结构,不同型号的真空电子管,在电真空管原理基础上，还发展出了众多的其它电真空器件，如：电视机显像管,CRT,（,Cathode Ray Tube,）、示波器用的阴极射线示波管、摄像机用的真空摄像管等。广播、电视、雷达等电子信息设备进入了高速发展期，还发明了电子计算机，从此人类社会的电子信息时代开始了。,二、半导体器件,1，电子管的缺点,1946年美宾州大学用18800个电子管作的世界上第一台计算机。重30吨，占地约两间教室大，耗电174千瓦时，运算速度5000次加法/秒。,体积大、功耗高：,1946年,世界上第一台计算机,晶体管发明者：,巴丁、布拉坦和肖克利,1947,年,美,贝尔实验室三位科学家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只点接触型锗晶体三极管,2，晶体管的发明,第一只晶体三极管,晶体管实物,晶体管内部原理结构,晶体管相对于电子管体积小、重量轻、耗电省，,是电子技术划时代的发明！,三、集成电路,1958,年,美,德州仪器公司工程师杰克,基尔比在一块,6.45,平方毫米硅片上集成了,12,个元件，研制出了一个,RC,移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片，它标志着电路制作上的一次革命性进展。,基尔比,1958年设计集成电路草稿,世界第一片集成电路（,1958）,从此开创了微电子新时代！,1971年,世 界 上 第 一 个 商 用 微 处 理 器：英特尔,4004，,晶 体 管 数 目：,2300，,速 度：,108KHz,1961年仙童公司集成电路,386CPU芯片,芯片内部布线,一块芯片内可集成,10万以上的元器件，从此电子信息技术跨入了飞速发展的新时期,！,电子信息科学是最具活力的年轻学科！,当今集成电路的制造水平：,线宽,45纳米，一片集成电路就是一个电子系统,！,电子管发明至今只约,100年，集成电路发明不过50年！,为纪念电子管发明,100周年制作的电子管、晶体管、集成电路混装PC机主板。,1906年第一只电真空三极管诞生至,2006年电子管发明100周年！,四、,21世纪,电子新器件,纳米电子学和纳米器件将是微电子器件的下一次革命，纳米电子器件的功能将远远超出人们的预期，它将给人类信息科学技术的发展带来新的变革。,石墨烯被普遍认为会最终替代硅，而成为纳米电子器件的理想材料。,2008,年,4,月，英国科学家宣布他们用石墨烯制造出一种只有,1,个原子厚、,10,个原子宽的超微型晶体管。不久前美国,IBM公司又制造出了石墨烯集成电路。,我国也正加紧石墨烯材料的研究。,石墨烯原子排列示意图,1.4,信息科学的研究领域,一、信息获取,二、信息传输,三、信息处理,四、信息的存储,五、信息利用,4,5,5,一、信息获取,1）,语音是人类使用最频繁、使用最多的交流信息的工具。,语音获取方法,获取的语音波形,4,磁体,线圈,纸盒,送话器,1.4,信息科学的研究领域,2）图像信息获取方法：光电摄像、CCD成像、红外成像、微波成像、,X光医学图像等,光电摄像管,CCD,成,像,器件,多光谱地面,成像照片,X光医学图像,3）物理参数：,如温度、压力、张力、变形、流量（液体或气体）、流速等,采用相应的参数传感器，广泛用于各工业、工程和国防控制系统中。,温度传感器,压力传感器,流量传感器,传感器是将物理参数变成电信号的专用器件。,4，军事信息获取,卡,-31,舰载预警直升机,现代军事信息获取工具已发展成了一类复杂的信息获取平台，如预警飞机、侦察卫星、雷达网和无人侦察飞机，甚至空天飞机等。,按信息获取使用的手段可分为雷达、电视、光学、照相、声纳、微波、红外和激光等。,侦察卫星,无人侦察机,二、信息传输,1，,通信系统的模型,电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称通信系统。,消息：指语音、文字、数据或图像非电信号,5,4,单工,双工,通信系统类型,半双工,无线集群通信,固定电话,移动电话,广播,电视,注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但它是利用另一上传通道实现的。这类系统不叫双工。,2，,通信系统类型,信息传输的主要理论,编码理论,调制理论,检测理论,在大学,通信原理课程中讲授,信息传输的其他课程,详见教学计划,信息传输的理论和技术在电子信息科学技术中占有很大比重，但有待优化。,移动通信,锁相技术,交换原理,通信系统,通信网,微波技术及天线,通信软件,数字视频技术,通信系统仿真（等）,电视原理,3，,通信系统中的理论技术,4，,通信网,5，,互联网的拓展,电话网,电视网,互联网,特点：,网络发展初期各网的信号结构、通信体制不同，相互独立，互不兼容。,当前发展趋势：,数字化、,IP,化，走向三网融合。,同时有多达千万级的用户接入网络。主要网络：,互联网可以打电话（网络电话、视频电话）、看电视（,IPTV,）、发邮件（代替传真），同时还可以在网上购物、开视频会议等。,不但计算机和各种网络终端可以接入互联网，而且家用电器、交通工具和各种配有网络接入信号端口的物品都可以接入互联网，称之为“物联网”（,The Internet of Things,）,三网融合的实质是：电话网、电视网融入到互联网的,IP信号体制！,三、信息处理,1,信号处理与信息处理,（,1）,信号处理：是针对信号中的某一参数所进行的处理，在处理过程中未考虑信号参数所代表的信息含义。,信号处理模型：输入信号参数输出信号参数。,（,2,）信息处理：有两种模型：信号信息、信息信息。,信息处理往往要通过对信号中代表信息的相应参数的处理来实现。它对信号参数的处理目的是服从于信息本身，如要求图像清晰度高、品质好等。,信息处理主要包括：信息参数提取、增强、信息分类与识别等,。信息处理模块的设计与评价是以其输出信息的质量指标为依据。,汉字识别,2，,汉字识别,印刷体汉字识别,汉字识别,手写体汉字识别,脱机手写体,汉字识别,尚在发展中。,联机手写体,汉字识别,用于手机、计算机汉字输入。己较成熟。,语义识别（自然语言处理、自然语言理解）,基于推理、人工智能；用于不同语言的翻译机。正迅速发展。,语音信息处理,语音数据压缩,语音识别,语音合成,主要用于智能机器人、翻译机和智能玩具等,从,64千比/秒（固定电话）己降至1.2千比/秒（CDMA移动电话）,3，,语音信息处理,（,1）,语音识别：第一步是将模拟语音波形数字化，第二步是从数字语音信号中提取语音参数，第三步是建立语音的声学模型和语音模型，第四步是根据语音参数搜索和匹配语音模型与声学模型，最后识别出语音。,（,2）,语音合成：是语音识别的逆过程，是将文本文件转换成语音。采用语音合成技术可以制造出能朗读书、读报的机器。,4,图像信息处理及应用,数字图像处理,图像数据压缩,图像增强,图像复原,图像重建,图像分割,主要用于机器视觉、工业生产监控、公安交通、医疗卫生、资源勘探、武器制导、农业估产、灾害评估等等。,评：数字图像处理技术己应用十分广泛！,常见的数字图像和数字视频设备如可视电话、会议电视、卫星电视、数字电视、高清晰度电视、,VCD,、,DVD,等,会议电视终端,可视电话,卫星电视接收器,图像通信,1,三维快速血管造影成像,头部,CT,主要应用如,X,射线层析摄影,(CT),、核磁共振,(MRI),、超声成像、血管造影、细胞和染色体自动分类等。这些技术和设备大大提高了治疗诊断水平，减轻了病人的痛苦。,医学领域,2,遥感和航空测量,3,遥感：主要用于资源、矿藏勘探、国土规划、高速公路选线、灾害调查、农作物估产、气象预报以及军事目标监视等。,气象卫星云图,土地变化监测图,云南省大理州森林火灾的遥感图,该领域的应用从,70,年代起取得了迅速的发展，主要有产品质量检测、生产过程的自动控制、,CAD,CAM,等。,检查瓶装液体容量是否合格,智能交通控制,工业与交通应用,4,汽车牌照识别系统图,军事目标的侦察、制导和警戒系统、自动灭火器的控制及反伪装等等都需要用到图像处理技术；,公安部门的现场照片、指纹、虹膜、面部、手迹、印章等的处理和辨识也要借助图像处理。,导弹制导,指纹门锁,军事公安,5,自动指纹识别系统,下图是指纹图像预处理各阶段的结果：,指纹原始图像,滤波后图像,二值化图像,细化图像,机器视觉主要用于军事侦察、危险环境的自主机器人，邮政、医院和家庭服务的智能机器人，装配线工件识别、定位，太空机器人的自动操作等。,ASIMO,踢球,ASIMO,上楼梯,机器视觉,6,当人们通过虚拟现实浏览、观赏时就如身临其境一般，并且可以选择任一角度，观看任一范围内的场景或选择观看物体的任一角度。,虚拟漫游技术是虚拟现实（,VR,）技术的重要分支，在建筑、旅游、游戏、军事、医学等多种行业发展很快。,VR,的相关设备,虚拟现实（,VR）,7,四、信息存储,硬盘,光盘,闪存,/SD卡,1.5英寸-摄像机中使用。2.5,英寸,-,笔记本电脑使用。,3.5,英寸,-,台式机使用。主流硬盘容量为,120,500,，己有,1000GB产品,。,DVD容量：4.7GB8.3GB,纳米存储器,容量可达16GB（USB移动存储器）、SD卡容量更大。,21世纪新的存储器件（正大力研究）,信息存储器件,硬盘,光盘,USB闪存、SD卡,4,5,SD,4,5,五、信息利用,信息利用主要领域：,无处不在、无时不在，广到社会生活的各个方面、各行各业，无论政治、经济、军事、交通、传媒和金融，小到个人生活、娱乐和衣、食、住、行，可以说都离不开利用信息。,1.4,信息科学的研究领域,信息利用的技术基础：,网络、通信和计算机。,信息利用的系统科学与技术：,“自动化与控制科学”和“网络信息检索”,1.,自动控制系统中的信息利用,一个控制系统必须获取信息、处理信息、传送信息和执行对被控制对象的按预定目标的某种操作，并获取操作后的系统行为信息。因而现代自动控制系统涵盖了信息科学的全部。当前，工业自动化正在向工业信息化的更高阶段发展。,信息控制与应用系统简图,78,文献检索（,Document Retrieval,）,数据检索（,Data Retrieval,）,事实检索,（,Fact Retrieval,）,信息检索,信息检索的分类,2.,信息检索,79,网络信息资源,（,2）,用户服务组,信息资源,（3）Gopher,信息资源,（6）WAIS,资源,（1）WWW,信息资源,信息资源分类,（5）FTP,信息资源,（4）Telnet,信息,资源,（,5,）,FTP,信息资源,网络是信息的海洋，掌握信息检索的方法能帮助科技人员迅速从互联网中获取知识。,0812,计算机科学与技术,081201,计算机系统结构,081202,计算机软件与理论,081203,计算机应用技术,0809,电子科学与技术,080901,物理电子学,080902,电路与系统,080903,微电子与固体电子学,080904,电磁场与微波技术,0810,信息与通信工程,081001,通信与信息系统,081002,信号与信息处理,0811,控制科学与工程,081101,控制理论与控制工程,081102,检测技术与自动化装置,081103,系统工程,081104,模式识别与智能系统,081105,导航、制导与控制,一、教育部,”,工学,“,一、二级学科目录,0803,光学工程（不设二级学科）,1.5,电子信息科学技术的,学科与专业,各学科之间关系示意：,控制科学与工程,电子科学与技术,信息,与,通信,工程,计算机,科学,与,技术,光电信息技术,电子科学与技术：,承担电子材料与元器件的研究、设计、制造与应用。它是信息科学技术的基础。,控制科学与工程：,主要是研究信息综合应用，分析、判断、决策。,信息与通信工程：,从事信息获取、信息处理、信息传输与通信网络的理论、技术与产品的研究开发、设计与制造。,计算机科学与技术：,计算机系统结构、软件工程、人工智能、信息存储、计算机网络及计算机外部设备等的理论、技术、设备的设计、制造与研究工作,光电信息技术：,在,激光发明之后产生的新领域，它与电子信息科学技术的所有学科都密不可分，如光计算机、光存储、光通信、激光雷达等。,二、电子信息科学技术的学科分工,三、学科融合,1.,学科的分化、交叉与融合是科技发展的必然,科学技术发展的规律：在发展基础上分化，产生新学科，同时又在新的发展基础上使多个学科交叉融合。,现代大学是按学科组建的，大学的学科建设与调整又是以科技发展为基础、以适应国家建设需求为目的的。二十世纪七十年代至九十年代，由于电子信息技术的进步，促使信息科学技术大发展，形成了多个新的学科；也是由于科学技术的发展，使现有学科交叉融合。这是当代信息科学技术发展的重要特征。,学科的融合不仅发生在信息科学技术的学科之间，而且也发生在电力工程、机械工程与信息学科之间。如“机电一体化”、“光机电一体化”等。,新的交叉学科和综合性学科的出现，将改变原有学科的知识体系，对大学的专业设置、教学计划和课程建设提出了新的要求，大学只有适应这些要求，不断进行教学改革，才能培养出适应国家建设需求的高质量人才。,2.,电子信息学科之间的融合,电子信息科学技术的各个学科各有侧重，但交叉与融合的趋势越来越明显。,（,1）技术融合,当代的信息系统设备，一般它们都是通信、信息处理、计算机、自动控制等多学科技术的综合。激光的发明又开创了更广泛的学科之间的融合，产生了光电信息技术的新领域，计算机有了超大容量光存储；激光和通信相结合出现了光纤通信、自由空间光通信、激光雷达等新一代电子信息产品。,（,2）产品融合,集成电路是推动产品融合的动力，一块集成电路就是一个电子系统，,CPU（集成电路）+软件=电子信息系统，一个信息系统产品已将多学科、多专业结合在一起。,无论是从技术层面，还是具体到实际产品，信息学科领域之间都无法切割。,四、我国电子信息科学技术的本科专业设置,（,1）,本科专业目录：是高等学校教育工作的一项基本文件；专业目录是设置、调整专业、实施人才培养、授予学位、安排招生、指导毕业生就业、进行教育信息统计处理和人才需求预测等工作的重要依据，也是国家对高等教育进行宏观管理的基本指导性文件。,（,2）,本科专业与研究生学科有何联系？,学科：是培养研究生（包括硕士、博士）划分的科学领域；学科划分是遵循知识体系自身的逻辑关系；设置研究生学科的主要目的是推动科学技术的创新和进步。,本科专业：是以学科分类为背景、按照学科分类和社会对不同业务领域和岗位的人才的需要来设置的培养人才的目录；设置本科专业的目的是规范、指导高等学校分类培养人才。,（,3）我国的本科专业目录,教育部于,1993,发布了,专业目录,，,1998,年颁布实施。之后多次调整，,2004,年又一次颁布,全国普通高等学校本科专业目录,。在这一专业目录中，“理学”类、“工学”类和“管理学”类共计约有,50,余个专业和电子信息科学技术有关，有的专业属于电子信息科学技术的核心领域，有的则属于电子信息科学技术的应用，或是属于其他学科与电子信息科学技术的交叉。,教育部已于,2010,年初又一次启动了对现行,专业目录,的修订工作（见教育部高等教育司,关于征求本科专业目录修订工作意见和建议的通知,（教高司函,201050,号）。,2010,年,7,月教育部通知在新能源、信息网络、新材料、农业、医药、空间、海洋和地球探索与资源开发利用领域新增,25,个本科专业，属于电气信息类的有：,物联网工程、传感网技术和智能电网信息工程,等。,电子信息科学技术应用的广泛性、学科的交叉性，形成了与电子信息科学技术有关本科专业的多样性。了解电子信息科学技术的主要学科领域将有利于了解大学本科专业的设置、课程以及它的技术领域，同时也有利于扩大各专业学生的视野，增强学生自主学习的能力。,小结,1）介绍了电子信息技术涉及的几个基本概念：如信息、信息技术和信息科学等。,2,）概述了电子信息技术的发展情况，介绍了电子信息科学技术研究的主要问题：信息获取、信息传输、信息处理和信息利用；简单介绍了语音、图像信息的获取技术及应用。,3,）介绍了电子信息技术学科划分情况和它们之间的分工与融合。,希望通过本章学习能粗略了解电子信息技术的过去、现在、未来及应用；了解要深入掌握这些技术需要进一步学习的基础理论知识、专业技术知识、大致了解各专业的学科分工及学科之间相互融合的发展趋势，从而明确今后进一步学习的方向。,4）介绍了,我国电子信息科学技术的本科专业设置及调整,。,第一章 概述,Thank You!,第一章（完）,第二章 消息的数字化及应用,电子信息科学与技术导论,第二章 消息数字化及应用,1,3,4,2.1,为什么要数字化？,2.2,二进制代码及数制,2.3,模,-,数转换和数,-,模转换（,ADC/DAC,）简介,2.4,字符的数字化编码,2.5,语音编码及应用,2.6,图像编码,2.7 图像编码的应用,小结,2.1,为什么要数字化,?,一、计算机操作的是二进制数码信号,二进制数码的信号波形,二、只有数字信号才能精确表示物理量,模拟万用表,模拟量根据表的指针读数，一般只能精确到三位数。,数字万用表,二进制数字可