信息技术(Information Technology,IT)是用于管理和处理信息的各种技术的总称。一般来说,信息技术是指在信息的获取、传递、存储、处理和应用等过程中所采用的技术和方法,主要包括传感技术、计算机技术、智能技术、网络与通信技术、控制技术。
现代信息技术的发展历程可以说是电子计算机(本书简称计算机)的发展过程,自1946年第一台计算机在美国诞生后,现代信息技术便进入了飞速发展的阶段。按照计算机所采用的电子器件的不同,可将现代信息技术的发展历程划分为表1-1所示的4个阶段。
表1-1现代信息技术的发展历程
信息技术在中国的应用和发展是从20世纪50年代中后期开始的,大概可以分为以下几个阶段。
1956年,中国筹建了国内第一个计算机技术研究所——中国科学院计算技术研究所,重点研究开发国际先进机型的兼容机、研制汉字信息处理系统、发展微型计算机。20世纪70年代末,中国研制出了256位和1024位射极耦合逻辑(Emitter-Coupled Logic,ECL)高速随机存储器,技术达到国际同期的先进水平。
20世纪80年代,随着中央处理器(Central Processing Unit,CPU)的价格不断下降、运算速度不断提高,美国IBM公司推出了个人计算机(Personal Computer,PC),计算机开始进入寻常百姓家。中国及时把握住这一发展趋势,开始自主研制IBM PC兼容机。1983年,“银河-Ⅰ”巨型计算机研制成功,运算速度高达每秒1亿次,这是中国高速计算机研制的一个重要里程碑。1985年,与IBM PC兼容的长城0520CH微型计算机研制成功。1987年和1988年,国产PC长城286和长城386分别被正式推出。
1992年至1997年,国防科技大学陆续研制出“银河-Ⅱ”和“银河-Ⅲ”通用并行巨型计算机(其中国家气象中心参与了“银河-Ⅱ”的研制)。2000年,中国自行研制成功技术指标和性能均达到国际先进水平的高性能计算机“神威I”,成为世界上继美国和日本之后第三个具备研制高性能计算机能力的国家。
2002年,中国推出了国内第一台完全实现自主知识产权的计算机服务器“龙腾”,这标志着中国计算机事业迈上了一个新的台阶。
2009年,“天河一号”计算机问世,中国一跃成为继美国之后世界上第二个成功研制出千万亿次(指浮点运算速度)超级计算机的国家。2010年10月,“天河一号”完成升级,超越了美国的“美洲豹”超级计算机,成为世界上运算速度最快的超级计算机。
2013年,“天河二号”(如图1-1所示)在广州问世,中国超级计算机的运算速度达到了每秒亿亿次级,为120多家用户提供了300多项典型应用计算。2015年5月,科学家在“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数的中微子和暗物质的宇宙学数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约138亿年的漫长的宇宙演化进程。
图1-1“天河二号”超级计算机
近年来,中国信息技术产业蓬勃发展,各行各业深入推进数字化、网络化、智能化融合发展,云计算、大数据、人工智能、物联网、5G等新一代信息技术不断加速突破和应用,推动数字经济日新月异向前发展,实现了智能家居、智能医疗、智能教育、智能交通、智能城市等,并正向万物互联的世界迈进。
计算机以其运算速度快、精度高、能记忆、会判断、自动化等特点,经过短短几十年的发展,已经渗透到人类社会的各个方面,从国民经济各部门到生产和办公领域,从家庭生活到消费娱乐,到处都可见计算机的应用成果。在现代生活中,计算机的应用无处不在。总的来说,计算机的主要应用领域如下。
● 科学计算:一些无法用人工完成的大量且复杂的数值计算,使用计算机可以快速而准确地完成。
● 数据处理:信息处理,是计算机应用最广泛的领域之一。
● 自动控制:由计算机加上感应检测设备及模数转换器实现。自动控制系统目前被广泛用于操作复杂的钢铁行业、石油化行业和医药行业等的生产过程。自动控制在国防和航空航天领域中也起着决定性的作用,如无人机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等的控制。
● 计算机辅助设计和辅助教学:计算机辅助设计(Computer-Aided Design,CAD)是指由计算机及其图形设备辅助人们完成各类工程设计工作,目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计和大规模集成电路设计等领域;计算机辅助教学(Computer-Assisted Instruction,CAI)是指用计算机来辅助人们完成教学计划或模拟某个实验过程,CAI不仅能够减轻教师的负担,还能激发学生的学习兴趣。
● 人工智能:计算机应用的一个热门领域,在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人研制、内容生成等方面已取得显著的成效。
● 多媒体技术:把文本、动画、图形、图像、音频、视频等媒体信息综合起来处理的一种技术。
● 计算机网络:现代计算机技术与通信技术高度发展和密切结合的产物。它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来,以功能完善的网络软件实现网络中的资源共享和信息传递。