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第4章 智慧城市的由来(3)

1.近代的信息技术

以蒸汽机的出现为标志,工业革命在物质和能量的使用方面开创了一个全新的时代。在信息处理方面,工业革命的思想与技术同样产生了一系列成果。例如,帕斯卡发明的机械计算机,这种设备可以在一定程度上帮助人们从事大量数据的累加、乘、除等运算。从这一原型发展起来的手摇计算机直到20世纪60年代初还在许多地方使用。在信息的加工与传递上,由于电的使用,人类又发明了一系列新的技术,如电报(包括有线的与无线的)和电话。这些技术与设备使人类在信息交流方面有了突破性进展。

典型的近代信息技术还包括诸如摄影技术、电影技术、广播和电视技术等。

摄影技术使人类活动和自然界变化过程中的图景得以留存,它克服了以往只能依赖文字、符号、绘画等手段来记录信息的不足。

电影的诞生给人类社会带来了一种全新的传播媒体,开创了一种新的娱乐形式。它拓展了人类的思维空间,激发了人的想象力。电影能带给人们艺术美的享受,可以用它来记录社会的发展变迁。作为一种新的信息记录与传播技术,电影为人类的文明进步作出了贡献。

电报的发明,使人类远距离高速信息传播进入到一个新的境界。电波承载着电码,在瞬间就可以越过万水千山,人们再也不必为了一封短信,奔走跋涉,日夜兼程。电话的发明,使一个人的声音可以跨越千山万壑,清晰地响彻在受话者的耳畔,“顺风耳”的神话变成了现实。

无线电广播作为最早出现的电子大众传媒,在人类社会生活中产生了巨大的影响。它率先实现了一对多的以声音为载体的信息传播,使众多新闻信息及时传达到人们耳畔。有了广播,人们对这个世界上刚刚发生的和正在发生的大事能够及时获知,及时做出自己的反应。同时,广播的出现,使人们拥有了能够以低廉价格获取各类信息的手段。这对推动社会的文明进步,提高人们的教育水平,促进文化交流都具有重要意义。

电视技术无疑是20世纪信息技术的一项重大成果。电视传播声像并茂,形象生动,能够将现场实况进行远距离传送,将世界上正在发生的事态原原本本地展现在观众面前。它使人们轻而易举地了解现场状况及各种精彩场面,是新知识、新动态传播的一种强有力工具。

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早在两千多年以前,我国人民就发现了小孔成像现象。在欧洲文艺复兴时期,出现了成像用的暗箱设备。后来,人们又发现了具有感光性能的硝酸银等物质。1826年,法国工匠尼埃普斯将一种沥青熔化后涂在金属板上,经暗箱曝光后获得一张街景的照片。1837年,法国人达盖尔发明了“银版摄影法”。1839年,法国政府买下该发明的专利权,并于同年8月19日正式公布,因此这一天被定为摄影术的诞生日。当时,用这一方法拍摄时需要20-30分钟的曝光。1851年,英国人阿彻尔发明了湿版摄影术,使人像摄影缩短至只需几秒钟,从而成为现代摄影术的开端。

资料来源:http://bakie.baidu.com/

2.现代信息技术

以微电子和光电子技术为基础,以计算机和通信技术为支撑的现代信息技术,对其他高新技术的发展起着先导作用,而其他高新技术的发展又反过来促进信息技术更快地发展。

所谓微电子技术是指以大规模集成电路为核心的电子电路微小型化技术的总称,它涉及材料、工艺、设计、测试、封装及应用等方面的技术。集成电路的生产始于1959年,集成电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快。衡量微电子技术进步的标志主要在三个方面:一是芯片中器件结构的尺寸大小,即缩小加工线条的宽度;二是芯片中所包含的元器件的数量多少,即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。当今家庭的各种电器中几乎都有微电子产品的踪迹。

光电子技术是以光电子学的原理和光器件为基础的面向信息、通信、材料加工和能量传输等的应用技术,它涉及激光、光信号调制、导光媒体、光电变换、光电子系统以及光电子技术测量等方面。激光和普通光不同,它是由物质的原子受激辐射产生的光波,具有亮度高、波长一致、方向单一等特点,具有十分巨大的应用潜力。光电子技术的应用领域包括通信、信息处理、信息存储、图文显示、自动控制、军事监测、光电对抗、武器制导等。光通信是当今光电子技术中发展最快、应用最广的一个领域。现代光通信是让光在一种名为光导纤维(简称光纤)的介质中传播,大大提高了通信的速度和效率。光存储技术对信息的存取方法产生了重大影响,VCD、DVD光盘就是光存储的一种应用形式。

电子计算机是一种能快速、精确地进行信息处理的电子设备。它是20世纪最重大的发明之一,对人类社会的发展有着极深刻的影响。可以这么说,计算机的发明、发展及其与其他高科技的结合改变了我们这个世界,使人类社会逐步实现由工业化到信息化的转变。计算机诞生至今,计算机技术和它的应用的发展都极为迅速,已深入到科学技术、国民经济、社会生活的各个领域。

现代通信技术是指用现代科学技术手段来实现信息传递的一门技术学科。按传统理解通信就是通过媒体将信息由一点(信源)传送到另一点(信宿)的过程。早先以邮件作为媒体,后来采用电、电子和光作为媒体,用电信号或光信号借助信道传送语言、文字、数据和图像等信息。通信按信号特征可分为模拟和数字通信;按信道形式分为有线通信和无线通信。20世纪70年代以来,由于大规模及超大规模集成电路在通信领域内的应用以及计算机技术与通信技术的融合,使得通信领域中各个分支均得到迅猛的发展。如程控交换、卫星通信、移动通信、光纤通信技术等均成为现代通信技术的闪亮点。有线电话网、无线电话网、有线电视网和计算机数据网等通信网络,结合多媒体技术,为家庭、办公室、医院、学校等提供文化、娱乐、教育、卫生、金融等广泛的信息服务。可见,各种通信网已成为支撑现代社会的重要基础结构之一。

计算机网络是将计算机通过通信和网络设备连接起来,按网络通信协议进行通信的系统。计算机是通信网络的终端或信源,通信网络为计算机之间的数据传输和交换提供了必要手段。计算机网络为实现资源共享和数据通信创造了条件,它的出现和使用改变着人们生产、生活和社会活动的方式。人们通过计算机网络可以阅读大洋彼岸的计算机中的文件、资料,检索外地的资料、文献。通过计算机网络可以实现在家中上班、就医、购物。计算机网络把地理上分散的计算机连在一起,大大提高了计算机的使用效率。

互联网、物联网和云计算是新一代智能技术的代名词,代表了信息技术发展的最高水平和未来发展趋势。

1.互联网

相对于其他两个概念,人们对互联网要熟悉的多,现代人生活的方方面面都体现了互联网带来的便捷。我们现在使用的对话工具、网络检索、各种网站功能无一不是互联网提供的。

1969年,美国军方首先在美国国防部研究计划署(ARPA)制定的协定下将美国西南部四所大学(加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学、加利福尼亚大学和犹他州大学)的四台计算机连接起来;到1970年6月,麻省理工学院、哈佛大学和加州圣达莫尼卡系统发展公司也加入进来;到1972年1月,斯坦福大学、麻省理工学院的林肯实验室、卡内基梅隆大学加入进来;之后,又有一些学校、政府部门和企业加入进来,形成了互联网的雏形--阿帕网。1983年,美国国防部将阿帕网分为军网和民网,有越来越多的单位加入,渐渐形成了今天的互联网。

互联网最初设计是为了能提供一个通讯网络,即使一些地点被核武器摧毁也能正常工作。如果大部分的直接通道不通,路由器就会指引通信信息经由中间路由器在网络中传播。最初的网络是给计算机专家、工程师和科学家用的。那个时候还没有家庭和办公计算机,并且任何一个用它的人,无论是计算机专家、工程师还是科学家都不得不学习非常复杂的系统。

随着TCP/IP体系结构的发展,互联网在20世纪70年代迅速发展起来。80年代美国国防部(DefenseDepartment)采用了这个结构,到1983年,整个世界普遍采用了这个体系结构。

1978年,UNIX和UNIX拷贝协议(UUCP)在贝尔实验室被提出来。1979年,在UUCP的基础上新闻组网络系统发展起来。新闻组(集中某一主题的讨论组)紧跟着发展起来,它为在全世界范围内交换信息提供了一个新的方法。然而,新闻组并不被认为是互联网的一部分,因为它并不共享TCP/IP协议,它连接着遍布世界的UNIX系统,并且很多互联网站点都充分地利用新闻组。新闻组是网络世界发展中的非常重大的一部分。

同样地,一种连接世界教育单位的计算机网络(BITNET)连接到世界教育组织的IBM的大型机上,同时,1981年开始提供邮件服务。Listserv软件和后来的其他软件被开发出来用于服务这个网络。网关被开发出来用于BITNET和互联网的连接,同时提供电子邮件传递和邮件讨论列表。这些listserv和其他的邮件讨论列表形成了互联网发展中的又一个重要部分。

互联网检索功能是在1989年由PeterDeutsch和他的团队一起发明的,他们为FTP站点建立了一个档案,后来命名为Archie。这个软件能周期性地到达所有开放的文件下载站点,列出他们的文件并且建立一个可以检索的软件索引。检索Archie命令是UNIX命令,所以只有利用UNIX知识才能充分利用它的性能。

1991年,第一个连接互联网的友好接口在Minnesota大学开发出来。当时学校只是想开发一个简单的菜单系统可以通过局域网访问学校校园网上的文件和信息,客户-服务器体系结构的倡导者们却发现了一个示范系统叫做Gopher。这个系统不需要UNIX和计算机体系结构的知识。在一个Gopher里,你只需要敲入一个数字选择你想要的菜单选项即可。之后,内华达州立大学的Reno创造了VERONICA(通过Gopher使用的一种自动检索服务),使得Gopher的适用性大大加强。各种各样的搜索引擎被发明出来,人们可以通过这些引擎搜索自己感兴趣的任何信息。

由于最开始互联网是由政府部门投资建设的,所以它最初只是限于研究部门、学校和政府部门使用。除了以直接服务于研究部门和学校的商业应用之外,其他的商业行为是不允许的。20世纪90年代初,当独立的商业网络开始发展起来,这种局面才被打破。

现在,互联网已经成为重要的传媒方式、多功能的互动平台和费用低廉的出版物。在互联网上我们可以和千里之外的熟悉或不熟悉的人聊天、玩游戏,可以查阅生活所需的一切资料,甚至通过互联网进行广告宣传和购物。互联网的出现大大地方便了人们的沟通联络、缩短了人与人之间的距离、加快了日常工作学习的效率。

2.物联网

相对于互联网,物联网是个比较新的概念。

1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上,Ashton教授正式提出物联网(Internet Of Things)概念,认为基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,就可以构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网简称物联网(“Internet of things”)。

2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。

虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义,但从物联网本质上看,物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,使人与物智慧对话,创造一个智慧的世界。

物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

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