自然科学知识

第一篇范文：自然科学基础知识

自然科学基础知识（二）

沈阳师范大学教师专业发展学院

孔繁成

第一章 现代信息技术

当今社会是一个信息化的社会，他有两方面的特点：第一，全世界信息量随着时间的增长，以每隔若干年增长1倍的形式进行，即“知识爆炸”。20世纪50年代人类的知识总和是20世纪初的1倍；80年代又增加了1倍，目前正以由每十年增长1倍向每5年增长1倍的速度过渡。第二，由于信息交流方式的快捷和多样化，使得交流的双方空间距离大大减少，由原来的“远在天边”，变为现在的“近在咫尺”（电报——有线电话——无线电话——网络聊天——网络视频交流——）。

第一节历史的回顾

信息科技的发展离不开社会的发展，在人类社会的不同历史时期，信息科技也处于不同的发展阶段，具有不同的特征。

在远古时代，人类活动的范围很小，也很简单。信息直接依靠眼睛、耳朵等感觉器官来获取，靠大脑进行存储、分析，靠简单的动作和声音来传递， 日出而作、日落而息，结绳记事等是最原始的信息存储方法。信息技术的发展渊源久远，可以追溯到中国古代传递外族人侵信息的烽火台，这可以称为原始形式的信息传递技术。

一、语言

劳动促进了大脑的发育,同时由于劳动和生活的需要,促进了语言的产生和发展。人类借助语言才能实现由简单的直觉思维向复杂的抽象思维过渡。有了语言才有了人类社会，才有了人类社会的思想意思。有了语言，信息传递和交流得到了加强，语言的产生和应用是人类历史上第一次信息技术革命。

二、文字和印刷

伴随着语言，人类又创造出了各种符号和文字，开始能把发生的事情比较准确地记录下来，这是人类活动范围的逐渐扩大而产生的结果。现在发现的洞穴、岩石、墓穴里的壁画和石器、青铜器上的文字都是当时大事的记述，存储了许多古代的信息，也是研究古代历史的依据。

11世纪我国毕异发明了活字印刷术，使人类信息（特别是文字和图画）传递的速度和范围急剧地扩展，使信息的存储能力进一步加强，并初步实现了广泛的信息共享。相应地也出现了印刷事业和邮递事业。文字进人人类生活，使人类能够把信息保存下来，并传播出去，初步突破时间和空间的限制。

文字和印刷是人类历史上的第二次信息技术革命。

三、电信和广播

蒸汽机的发明和应用引发了工业革命，到18世纪末，19世纪初，发达国家就完成了工

业革命，使人类的生活和生产达到了一个新的水平。19世纪初，技术上的最大成就是电能的开发和应用，及电工和电信技术的兴起。由于社会生产活动范围的迅速扩大，信息的传递依靠邮政和出版已经不能满足生产发展的需要，于是有一大批科学家和发明家开始致力于用电流来传递信息的研究。1837年莫尔斯发明电报，1844年美国就建成了实用的电报系统，1866年完成了横跨大西洋的永久性电缆。

1876年美国人贝尔发明了电话，到1900年美国已有电话140万台。在无线通信方面，1895年马可尼用无线电波传送信息的实验获得成功。不久，无线电报开始实用化，到1903年电报已用来传送新闻，使无线电通信成为全球化事业。1906年三极管发明，1947年半导体晶体三极管发明。随着电子技术的发展和进步，电信和广播出现了，导致了人类历史上更大的一次信息变革，信息活动的所有方面都发生了根本性的改变。

由于各种传感器扩展了人体感官的功能，语言、图形、文字等传统的信息识别形式逐渐被电报、电话、广播、传真、电视等电磁信号所替代，而信息的传递也逐渐从邮件向更有效的通信方式转变。传输介质由纸张转变为电磁波，实现了不受距离限制的实时信息交流，使人与人之间的信息交流以更加直接的形式进行。在信息存储方面，出现了照片、磁带、录像带等，部分地取代了书籍的功能。于是人类的信息活动更加丰富，更加深入。电信和广播标志着人类历史上的第三次信息技术革命。

四、计算机和网络

20世纪60年代以来，新型电子计算机的出现以及与通信技术的结合，推动了计算机网络系统的科学研究工作，很快就形成了以数字化技术、计算机、通信技术为背景的现代信息技术。这一时期的特征是极大地提高了信息传递、存储的质量和速度，使信息的处理功能超越了人类自身的能力，达到了信息存储、传递、处理、利用的一体化和自动化，开创了一个全新的信息时代。计算机的出现，延伸了人脑的功能，拓展了人类的智力，更加深刻地改变着人类社会的面貌。目前人类正处于第四次信息技术革命——现代信息科技时期。 现代信息技术的主要特征是：各种信息的数字化和信息传递、信息处理的计算机化和网络化。

现代信息化社会的发展，所依赖的是高度发展的信息科技。信息科技有信息科学和信息技术两个方面，信息科学的理论主要是现代信息论和信息的数字化理论，而信息技术的主要支柱是微电子技术、计算机技术、数字通信技术、网络技术和多媒体技术等。

近半个多世纪来，这些领域都取得了辉煌的成果。这是科学家和工程技术人员进行了大量艰苦的探索、发明和创造的结果。人们总是在想如何使计算机和信息网络的速度更快，处理信息的能力更强而用户使用起来却更为方便。为达到这些目标，科学家不断提出各种各样的新思想，有些甚至被认为是奇想，但有不少思想上的闪光点，经过科学的论证和补充，再加上艰苦的、锲而不舍的努力，最后取得了成功。新的思想、新的创意推动着人们创造了过去，还推动着人们不断地创造未来。本章试图展示新思想如何推动现代信息科技向新

的方向发展。

第二节 现代信息技术的基础——微电子技术

一、从电子管到三极管到集成电路

1947年，AT&T公司的巴丁（J. Bardeen 1908-1991)、布拉顿（W. H.Brattain 1902-1987）和肖克莱（W. B. Shockley 1910-1989）做出了世界上第一个晶体三极管。一只晶体管其功能相当于一个电子管，但因其体积小，功耗低，所以很快被应用到电子技术领域中代替了电子管，从而为电子设备的小型化打下了坚实的基础，这是微电子技术的开始。

50年代初，空间技术开始发展，急需电子设备的进一步小型化、轻量化和节能化，人们便开始致力于将许多晶体管同时做在一块基片上，这就是单块半导体集成电路。1958年，美国德克萨斯仪器公司首先生产出了实用的集成电路，并于1961年开始批量生产，这是微电子技术的重大突破。 …… 此处隐藏：871字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……