信息科学与技术的发展20090831 1.pptVIP

清华大学 孙家广 2009年11月 信息是客观事物在其运动、演化以及相互作用等过程中所呈现的现象、属性、关系与规律等。 人类社会的发展速度，在一定程度上取决于人类对物质信息获取与利用水平。 信息科学是关于信息的产生、获取、存储、显示、处理、传输和利用等的科学。 ◆信息器件 ◆信息获取与传感器 ◆信息分析与信息处理 ◆通信科学与技术 ◆计算机科学与应用 ◆网络与信息安全 ◆软件工程科学与技术 ◆自动化科学与技术 历史照亮未来 1. 电气化 2. 汽车 3. 飞机 4. 输供水系统 5. 电子学 6. 无线电和电视 7. 农业机械化 8. 计算机 9. 电话 10. 空调和制冷 11. 高速公路 12. 宇宙飞船 13. 互联网 14. 成像技术 15. 家用电器 16. 医疗技术 17. 石油和石化技术 18. 激光和光纤技术 19. 核能技术 20. 高性能材料 二、与信息科技相关的工程成就有九项 电气化进展时序表 电气化进展时序表(续) 2. 电子学进展时序表 2. 电子学进展时序表（续） 2. 电子学进展时序表（续） 3. 无线电和电视进展时序表 4. 计算机进展时序表 5. 电话进展时序表 6. 互联网进展时序表 世界上最早的网页 7. 成像技术进展时序表 8. 家电进展时序表 9. 激光和光纤发展历程 新世纪孕育信息 科技的新革命 三、信息科学技术的发展趋势 3. 做出与国力相称的科技贡献 4. 2020－2030年之间可能出现的“技术墙” 5. 互联网的演化路线图 6.1 数理层 (1) 器件功耗：冯·诺依曼曾提出，一个bit的基本操作需要KTln2焦尔能量，其中K是波尔兹曼常数，T是绝对温度，在室温下这相当于3×10-21 焦尔。 探索信息处理的效率与所耗的能量之间的关系是物理科学难题之一。 (2) 控制论：正确性 → 概率性 → 可能性。 (2) 图灵机模型：目前多核（CPU）计算机的分布并行，处理效率不到20%，其本质是图灵机是串行模型，如何用串行机高效处理分布并行的应用问题，这是数理结合的难题。 (3) 软件系统可信性：如何对一个软件系统进行形式化建模、验证，保证系统可信是一个数学难题。 (4) 量子论 → 量子力学 → 量子器件 → 量子通信 → 量子计算机，这肯定是数理难题。 (5) 后TCP/IP：网络是否要分组交换、端对端原理是否要改变、路由和包转发是否要分开、拥塞和资源管理、身份论证和路由。 6.2 器件层 More Moore：缩小尺寸、提高集成度、3D集成、多核结构等方向； More than Moore：将数字和非数字功能模块集成为一个器件； 器件一个方向是自上而下的按比例缩小，设计出新结构器件，采用新材料，新工艺克服物理上的限制(电子尺寸和能耗)。另一个方向是自底向上发展各种固态量子器件，如单电子器件、自旋器件、磁通量器件及基于自组装的原子和分子器件、一维结构的纳米线、碳纳米管等低维器件。 此外，显示器件、光电子器件、微纳传感器、微光机电器件及绿色器件也是大力发展的方向。 6.3 系统 传统的系统有计算机、操作系统、数据库管理系统、网络与通信系统、信息安全系统、雷达等。 研发四合一系统=操作系统(OS)+数据管理系统(DBMS)+网络通信系统(NCS)+信息安全系统(ISS) 领域学科交叉的系统：如认知系统等。 6.4 应用 数字地球、数字城市、数字农村、数字政府(务)、数字商务、数字医务(健康)、数字教育、数字制造、数字文化等面向不同领域区域的应用。 信息科技革命 期盼创新人才 四、如何成为优秀的信息科技人才 1. 立责（责任） 对祖国、社会、家庭、职业、学术、个人的责任； 2. 立志（做什么样的人） 当教师、当官、当老板、当工程师、当科学家、当军人…… 职业各样，但一辈子诚信做人，认真做事，严谨做学问，立志为祖国、为人民做成一点事的决心不动摇，斗志不衰退、干劲不减少。 得意莫忘形，失意不灰心。 12*365*50 ? 1 。 立行 入学关、开题关、答辩关 学位课、工程实践、科学研究、论文写作 科学性、系统性、创新性 学中练、练中学、练中闯、练中创（练=实践） 4. 坚忍致力 压力、动力、毅力、潜力、实力、魅力。 1976年 史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)和史蒂夫·乌兹尼亚克 (Steve Wozniak)成立苹果计算机公司； 1976年 IBM公司阿兰·舒格特(Alan Shugart)发明5.25英寸 软盘； 1979年 布瑞克林(Dan Bricklin)推出维西卡尔(