任务1.3　了解信息技术及其发展

1.3.1　学习要点

◆ 了解信息技术的概念

◆ 了解信息技术的分类

◆ 了解信息技术的发展历史及趋势

1.3.2　知识准备

信息技术具有很强的渗透、溢出、带动和引领效应，信息技术的创新和广泛应用已经成为培育经济发展新动能、构筑竞争新优势的重要手段。

1. 信息技术概念

信息技术（Information Technology，IT）是用于管理和处理信息所釆用各种技术的总称。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、网络与通信技术和控制技术，也常被称为信息和通信技术（Information and Communication Technology，ICT）。

2. 信息技术的分类

按不同方式，信息技术有不同的分类方式。

（1）按表现形态，信息技术可分为硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。硬技术指各种信息设备及其功能，如显微镜、电话机、通信卫星、多媒体计算机。软技术指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能，如语言文字技术、数据统计分析技术、规划决策技术、计算机软件技术等。

（2）按工作流程，信息技术可分为信息获取技术、信息传递技术、信息存储技术、信息加工技术及信息标准化技术。信息获取技术包括信息的搜索、感知、接收、过滤等，如显微镜、望远镜、气象卫星、温度计、钟表、Internet搜索器中的技术等。信息传递技术指跨越空间共享信息的技术，又可分为不同类型，如单向传递技术与双向传递技术、单通道传递技术与多通道传递技术、广播传递技术等。信息存储技术指跨越时间保存信息的技术，如印刷术、照相术、录音术、录像术、缩微术等，信息加工技术是对信息进行描述、分类、排序、转换、浓缩、扩充、创新等的技术。信息加工技术的发展已有两次突破：从人脑信息加工到使用机械设备（如算盘，标尺等）进行信息加工，再发展为使用电子计算机与网络进行信息加工。信息标准化技术是指使信息的获取、传递、存储、加工各环节有机衔接，与提高信息交换共享能力的技术，如信息管理标准、字符编码标准、语言文字的规范化等。

（3）按信息设备，信息技术可分为电话技术、电报技术、广播技术、电视技术、复印技术、缩微技术、卫星技术、计算机技术、网络技术等。

（4）按功能层次，信息技术可分为基础层次的信息技术（如新材料技术、新能源技术）、支撑层次的信息技术（如机械技术、电子技术、激光技术、生物技术、空间技术等）、主体层次的信息技术（如感测技术、通信技术、计算机技术、控制技术）、应用层次的信息技术（如文化教育、商业贸易、工农业生产、社会管理中用以提高效率和效益的各种自动化、智能化、信息化应用软件与设备）等。

3. 信息技术的发展

1）信息技术的五次革命

（1）第一次信息技术革命是语言的产生与使用。人类最初通过手势、表情、肢体动作、嗓音等形式来表达和传递信息，因此，只能在人的听觉和视觉所能及的范围内传递信息。据推算，大约距今30万年前，古人类从类人猿进化为智人，完成由蒙昧到相对聪明的转变，开始使用语言，产生了信息获取与信息传递技术（但受时空的限制）。这是人类信息表达和交流手段的一次关键性革命，也是人类历史上最伟大的信息技术革命，它成为人类社会化信息活动的首要条件。有了语言，人们得以有效地组织社会关系，把学会的技能传授给社会的新成员。

（2）第二次信息技术革命是文字的创造与使用。大约在公元前3500年出现了文字，文字把声音和它所指的对象分离开来，也把声音与发出声音者分离开来，使信息传递超越了时间和空间的限制，使人类对信息的保存和传播水平取得重大突破，从而产生了信息存储技术。

（3）第三次信息技术革命是印刷术的发明与使用。大约在公元1040年，我国发明并开始使用活字印刷术，将信息的记录、存储、传递和使用扩大到了更广阔的空间，极大地提高了人类传播知识的效率，同时也使知识的积累与传播有了更可靠的保证，是人类信息存储与传播手段的一次重要革命。

（4）第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明与使用。1837年，美国人莫尔斯研制了世界上第一台有线电报机，使信息得以实时传送。1876年，贝尔发明了电话，实现了人类的远距离通话，信息传播技术有了更大的自由。广播、电视的出现与使用则打破了信息交流的时空界限，进一步提高了信息传播效率，是信息存储和传播手段的又一次重要革命。

（5）第五次信息技术革命是计算机技术与现代通信技术、微电子技术、网络技术、软件技术的综合应用。20世纪60年代以来，电子计算机的应用开始普及，并与现代通信技术、微电子技术、网络技术、软件技术有机结合综合应用，先后催生了互联网和物联网的诞生，进一步加快了信息的传递速度，也增强了对信息的获取、存储、处理、传输与控制能力，使得全球资源共享、协同工作甚至万物互联变为现实，将人类社会推进数字化的现代信息技术时代。从此，信息技术成为高技术群体发展的核心和信息化、信息社会、信息产业的关键技术，得到世界各国的空前重视、大力发展和广泛应用。

2）新一代信息技术的提出

2010年，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》首次提出了新一代信息技术，并将新一代信息技术确立为国家七大战略性新兴产业，作为国家未来重点扶持的领域，加快推进重点发展，这为我国信息技术的发展指明了方向。根据决定，新一代信息技术分为6个方面，分别是下一代通信网络、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路和以云计算为代表的高端软件。人们通常把比较热门的几种信息技术如云计算、大数据、人工智能、物联网、虚拟实现等也称为新一代信息技术。

（1）云计算技术

“云”实质上就是一个网络，狭义上讲，云计算技术就是一种提供资源的网络，使用者可以随时获取“云”上的资源，按需求量使用，并且可以看成是无限扩展的，只要按使用量付费就可以，“云”就像用电或煤气一样，可以随时使用，并且不限量，按照自己家的用电或用煤气量，付费给供电局或燃气公司就可以。从广义上说，云计算技术是与计算机、软件、互联网相关的一种服务，这种计算资源共享池叫作“云”，云计算技术把许多计算资源集合起来，通过软件实现自动化管理，只需要很少的人参与就能快速提供资源。也就是说，计算能力作为一种商品，可以在互联网上流通，就像水、电、煤气一样，可以方便地取用，且价格较为低廉。云计算技术的方便之处在于高灵活性、可扩展性和高性比等。通常，云计算技术的服务类型分为3类，包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。云计算的应用领域主要有存储云、医疗云、金融云、教育云、政务云等。

（2）大数据技术

“麦肯锡”全球研究所对大数据的定义是：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合。一般认为，大数据具有“4V”特性，即数据量大（Volume）、种类多（Variety）、速度快时效高（Velocity）、价值密度低（Value）。IBM接着提出了“5V”特性，即在“4V”的基础上，增加了真实性（Veracity）。随着对大数据认知的不断深入，在“5V”的基础上又增加了可变性（Variability）。大数据本身不产生价值，如何分析、挖掘和利用大数据，对决策和业务产生帮助才是关键。从技术层面上看，大数据技术与云计算技术的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。由于大数据存储的数据量非常庞大，它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术对海量数据进行分布式数据挖掘。一般来说，大数据分析过程通常包括6个步骤，即目标数据确定、目标数据收集、数据清理、数据存储、数据提升和分析、结果可视化和决策支持。

（3）人工智能技术

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。随着人工智能的理论和技术的日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以模拟人的意识、思维的信息过程，虽然人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。在互联网和移动互联网的新生态环境下，云计算、大数据、深度学习和人脑芯片等因素正在推动着人工智能的大发展，未来几年将是人工智能进入各个垂直领域的加速期，“人工智能+”将引领产业变革，在金融、制造、安防等很多领域将会诞生新的业态和商业模式，从而更好地实现信息技术由IT向DT的转变。

（4）物联网技术

物联网（Internet of Things，IoT）是指将世界万物通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的一种新技术，其关键技术主要有传感器技术、嵌入式系统技术、智能技术、纳米技术。物联网的典型体系架构分为3层，自下而上分别是感知层、传输层和应用层，感知层主要实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中的关键技术部分；传输层主要以广泛覆盖的移动通信网络作为基础设施，是物联网中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分；应用层提供丰富的应用，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化的应用解决方案。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这点来看，人们走向“物联网”时代的过程可能还需要很长的时间。

（5）虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR），又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。顾名思义，就是虚拟和现实相互结合。从理论上讲，虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中的物体，也可以是肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是人们直接能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。虚拟现实技术受到了越来越多人的认可，用户可以在虚拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假，让人有种身临其境的感觉；同时，虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能，如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统；最后，它具有超强的仿真系统，真正实现了人机交互，使人在操作过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的反馈。

3）信息技术的发展趋势

信息技术推广应用的显著成效，促使世界各国致力于信息化，而信息化的巨大需求又驱使信息技术高速发展。当前信息技术发展的总趋势是以互联网技术的发展和应用为中心，从典型的技术驱动发展模式向技术驱动与应用驱动相结合的模式转变。中国科学院院士、西安交通大学教授徐宗本院士在《把握新一代信息技术的聚焦点》的报告中指出，数字化、网络化、智能化将是未来信息技术的突出特征。

（1）数字化

数字化是指将信息载体（文字、图片、图像、信号等）以数字编码形式（通常是二进制）进行储存、传输、加工、处理和应用的技术途径。数字化本身是指信息表示方式与处理方式，但本质上强调的是信息应用的计算机化和自动化。数据化（数据是以编码形式存在的信息载体，所有数据都是数字化的）除包括数字化外，更强调对数据的收集、聚合、分析与应用，强化数据的生产要素与生产力功能。数字化正从计算机化向数据化发展，这是当前社会信息化最重要的趋势之一。数据化技术的核心是大数据技术，它是统计学方法、计算机技术、人工智能技术的延伸与发展，其热点方向包括区块链技术、互操作技术、存算一体化存储与管理技术、大数据操作系统、大数据编程语言与执行环境、大数据基础与核心算法、大数据机器学习技术、大数据智能技术、可视化与人机交互分析技术、真伪判定与安全技术等。

（2）网络化

网络化将从互联网向信息物理系统发展，即物联网化。作为信息化的公共基础设施，互联网已经成为人们获取信息、交换信息、消费信息的主要方式。但是，互联网关注的只是人与人之间的互联互通，以及由此带来的服务与服务的互联。信息物理系统发展的聚焦点在于研发深度融合感知、计算、通信和控制能力的网络化物理设备系统。物联网是互联网的自然延伸和拓展，它通过信息技术将各种物体与网络相连，帮助人们获取所需物体的相关信息。互联网实现了人与人、服务与服务之间的互联，而物联网实现了人、物、服务之间的交叉互联。物联网的核心技术包括传感器技术、无线传输技术、海量数据分析处理技术、上层业务解决方案、安全技术等。

（3）智能化

智能化将从专家系统向元学习发展。智能化通常定义为：使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能、自适应的学习功能、行之有效的执行功能等。智能化是信息技术发展的永恒追求，实现这个追求的主要途径是发展人工智能技术，尤其是基于环境自适应、自博弈、自进化、自学习的新一代人工智能技术，主要包括大数据智能、群体智能、跨媒体智能、人机混合增强智能和类脑智能等，元学习将是继深度学习之后新一代人工智能技术的新突破口。