现代科学技术知识(第一篇)

第一篇现代科学技术知识第一章现代科学技术发展的基本特点及作用了解和认识科学、技术、研究、开发等新概念，作为生产力的科学技术的发展过程及其影响，现代科学技术特点、趋势和科学技术是第一生产力的理论十分必要。本章共分为三小节第一节科学技术的含义及相互关系第二节现代科学技术发展的基本特点第三节深刻理解科学技术是第一生产力的思想内涵第一节科学、技术的含义及相互关系科学是什么人类最早用拉丁文“Scierntia”来表述科学概念的，其本意味学问、知识。中国古代与其相对应的概念就是《中庸》上的”格物致知“，意思是实践出真知。日本明治维新时期，著名科学启蒙大师、教育家福泽榆吉把英文“Scierntia”译成“科学”。1893年，康有为从日本引进“科学”概念，此后，科学一词在中国得到广泛使用。科学的内涵和外延是随着科学本身的发展和人们对科学认识的不断深化而不断发展变化的，所以要给科学下一个固定的定义是不行的，只能用广泛的阐述性的叙述来作为唯一的表述方法。现在，我们一般对科学的理解概括为三点：首先，科学是一种特殊形式的社会活动，即知识生产活动，是一种创造性的智力活动。第二，科学是知识体系，我国编的《辞海》给科学的定义是：“科学是关于自然界、社会和思维的知识体系”。第三，科学不仅是知识生产活动和知识体系，而且是社会发展的实践力量（强调了科学对客观世界的改造作用，所以说，知识就是力量）。在英语中，“科学”主要指自然科学，在汉语中，“科学”既指自然科学，又指人文科学和社会科学。总结：科学的含义：人对客观世界的认识，反映客观事实和规律的知识体系及与其相关活动的事业。科学的作用：科学是人对客观世界的认识，是反映客观事实和规律的知识。科学是反映客观事实和规律的知识体系。科学是一项反映客观事实和规律的知识体系相关活动的事业。什么是技术技术Technology一词根源于古希腊语“techne”（工艺、技能、技巧）logos的组合词，意思是技术原理和过程。最早给技术下定义的学者是法国百科全书派领袖狄德罗，在其主编的《百科全书》中，对技术下的定义是“技术就是为了完成某种特定目标而协调动作的方法、手段和规则的完整系统”。该定义包含以下几个观点：1、强调技术活动的目的性2、强调技术的实现要通过社会协调来实现3、指出技术的物质体现是手段、工具4、阐明了技术的非物质形式是方法、规则等知识5、指出技术本身是有许多要素组成的完整系统技术的特征和属性技术的根本任务是解决人类改变客观世界的实践活动中“做什么”和“怎么做”的问题。技术既具有自然属性（任何技术都必须符合自然规律）又具有社会属性（任何技术都是为了社会需要，按照人的目的而创造发明出来）。科学和技术的关系从本质上看，科学反映事物的客观属性以及运动规律的知识体系，回答“是什么”的问题，技术是人工创造事物的过程，方法和手段，回答“怎么做”，两者既与联系又有区别，相互依存、相互转化的关系。“科学”属于从实践到理论的转化领域，“技术”属于理论、经验向实践转化的领域。1、科学和技术是一个辩证的统一的整体，互为前提、互为基础，当前出现了科学技术化合技术科学化的趋势，科学与技术越来越不分。2、科学和技术有显著的区别：（1）构成要素不同：科学（概念、范畴、定律、原理、公设、假说）技术（一类主体要素：经验、理论、技能，一类客体要素：工具、机器等装置）（2）任务不同：科学（揭示自然界新现象、新规律）技术（利用自然、控制自然、创造人工自然物）（3）解决的问题不同：科学（是什么、为什么）技术（做什么、怎么做）（4）研究过程不同：科学（研究目标通常有比较大的不确定性）技术（开发的性比较强，目标一般比较确定）（5）劳动特点不同：科学（研究的自由度大，个性比较强）技术（活动虽发挥个体独创性，但集体性比较强）（6）成果的表现形式不同：科学（学术论文、学术专著，价值是增强人类认识）技术（工艺流程、#方案#、技术装置，价值实用性、经济性、可行性）第二节现代科学技术发展的基本特点一、现代科学技的特点（1）科学研究纵深化（2）科学发展加速化（3）科学知识整体化（4）科学活动社会化（5）科学交流国际化二、现代技术的特点和趋势1、高技术特点创造性、智力性、驱动性、战略性、风险性、时效性。2、高技术产业（1）特征知识密集型和人员知识化、发展速度快、研究与开发费用高、竞争激烈，全球化（例如美国在全球网络人才，寻求合作）。（2）社会影响提高社会生产力，促进经济转型、加速经济增长、推动经济国际化，改变人类生活方式，有很大的风险和负效应。3、高技术发展的特点与趋势（1）技术形态科学化（2）技术结构整体化（3）技术手段智能化（4）技术变革加速化（5）技术活动社会化（6）技术作用普及化三、科学技术是第一生产力“科学技术是生产力”是马克思主义的基本原理。马克思曾指出：“生产力中也包括科学”，并且说：“固定资本的发展表明，一般社会知识，已经在多么大的程度上变成了直接的生产力。”马克思还深刻地指出：“社会劳动生产力，首先是科学的力量”；“大工业把巨大的自然力和自然科学并入生产过程，必然大大提高劳动生产率”。1988年9月，邓小平同志根据当代科学技术发展的趋势和现状，提出了“科学技术是第一生产力”的论断。邓小平同志的这一论断，体现了马克思主义的生产力理论和科学观。“科学技术是第一生产力”，既是现代科学技术发展的重要特点，也是科学技术发展必然结果。社会生产力是人们发行自然的能力。作为人类认识自然、改造自然能力的自然科学，必然包括在社会生产力之中。科学技术一旦渗透和作用于生产过程中，便成为现实的、直接的生产力。现代科学技术发展的特点和现状告诉我们，科学技术特别是高技术，正以越来越快的速度向生产力诸要素全面渗透，同它们融合。生产力主要有三个要素：劳动者、劳动工具和劳动对象（包括自然物经劳动加工后的原材料）。显然，科学技术被劳动者掌握，便成为劳动的生产力；科学技术物化为劳动工具和劳动对象，就成为物质的生产力。管理也是生产力。现代科学为生产管理提供了崭新的科学理论、方法和手段，使生产力诸要素更有效地组成一个整体，从而使其最大限度地发挥作用。有关专家认为，根据当代科学技术与生产力之间的作用机制，可以将科学技术同生产力各要素的关系，用下列公式表示：生产力＝科学技术×（劳动力＋劳动工具＋劳动对象＋生产管理）　　上述公式表明，科学技术不仅是现实的直接生产力，而且在生产力诸要素中具有特殊地位。科学技术的乘法效应，有力地表达了在生产力中的首要地位和作用。　　科学技术作为第一生产力，已成为当代经济发展的决定因素。首先，高科技及其产业促进了劳动生产率的大幅度提高。据统计，我国现阶段高新科技产业的人均产值，是传统工业人均产值的5～10倍，是手工业的50～100倍。其次，当代产品中的科技含量高度密集，极大地提高了产品的商业价值。资料表明，如果以产品的单位重量价格比来计算，钢材为1，小轿车为5，彩电为30，计算机则为1000。美国微软公司1972年发射的地球资源卫星，投资总额为2.7亿美元，而第一年就回收了14亿美元。科学技术成为生产力诸要素的主导要素，成为决定生产力发展的第一要素现代科学技术的明显超前性，是科学技术成为第一生产力的客观依据科学技术已成为现代经济发展中最主要的驱动力高科技及其产业的崛起和发展，是“科学技术是第一生产”的重要体现第三节深刻理解“科学技术是第一生产力”的思想内涵第一，科学技术是推动现代生产力发展中的重要因素和重要力量。马克思明确指出：机器生产的发展要求自觉地应用自然科学，“生产力中也包括科学”，“劳动生产力是随着科学和技术的不断进步而不断发展的。”马克思的这一论断已经为不断发展的社会实践所证实。生产力的基本要素是生产资料、劳动对象和劳动者。其中的生产资料是同一定的科学技术相结合的；劳动者也同样是掌握了一定的科学技术知识。现代科学技术的飞速发展并向现实生产力迅速转化，改变了生产力中的劳动者、劳动工具、劳动对象和管理水平。科学技术为劳动者所掌握，极大地提高了人们认识自然、改造自然和保护自然的能力，提高了生产劳动能力。在生产力系统中，科学技术已经成为推动生产力发展的关键性要素和主导性的要素。第二，科学技术是现代生产力发展和经济增长的第一要素。过去，生产力发展和经济增长主要靠劳动力、资本和自然资源的投入，现代社会随着知识经济时代的到来，科学技术、智力资源日益成为生产力发展和经济增长的决定性要素，生产力发展和经济增长主要靠的是科学的力量、技术的力量。从发达国家的经济发展的实践来看，更是如此。第三，现代化科学技术的超前性对生产力发展具有先导作用。19世纪末发生的第二次技术革命，是科学、技术、生产三者关系发生变化的一个转折点。在此之前，生产、科学、技术三者的关系主要表现为，生产的发展推动技术进步，进而推动科学的发展。例如，蒸汽机技术革命主要是从工匠传统发展而来，在生产经验积累的基础上摸索出技术发明，然后才总结出热力学理论。以电力技术革命为标志的第二次技术革命以来，这种生产带动科学技术发展的情况发生改变，现在是科学推动技术进步，再推动生产的发展。科学技术越来越走在社会生产的前面，开辟着生产发展的新领域，引导生产力发展的方向。如电磁学理论的建立，它先主要是通过科学实验探索出电磁学理论，通过促进电力技术的革命，并最终引发电力在生产中的广泛应用。邓小平在总结科学技术这一发展趋势时深刻指出：“现代科学为生产技术的进步开辟道路，决定它的发展方向。许多新的生产工具新的工艺，首先在科学实验室里被创造出来。”“大量的历史事实已经证明了：理论研究一旦获得重大实在，迟早会给生产和技术带来极其巨大的进步。”“科学技术是第一生产力”的使命是把经济搞上去“科学技术是第一生产力”的真谛在于科技与经济要一体化“科学技术是第一生产力”是巩固和发展社会主义的重要保证发挥“科学技术是第一生产力”作用的关键是提高全社会的科技意识练习题1、什么是科学和技术？答：科学是一种反映客观事实和规律的知识与知识体系及其相关的活动事业，包含四种含义(1)科学是一种反映客观事实和规律的知识（2)科学是一种知识体系（3）科学是一种探求真理推进知识的活动（4）科学是一项复杂的社会事业。技术：就是化的技巧和技能，也就是方法：包括实现技能技巧时的各种工具或设备，也就是手段，前者是技术中的软件，后者是技术中的硬件。2、现代技术的属性？答（1）它是物质因素和精神因素相互作用的产物，也就是知识、经验和技术同一定的物质手段相结合的系统体现（2）技术是现实的生产力，它渗透于生产力的各个要素，实际上不过是技术的不同体现形态而已。3、科学和技术是怎样的关系？答：科学和技术的差别：（1）任务和形态不同（2）研究过程和劳动特点不同（3）社会功能和价值标准不同；科学和技术的联系：（1）根本目标的一致性（2）科学和技术互为前提（3）科学和技术相互渗透。4、科学和技术的分类包括哪些内容？答：科学内容的分类来自人类的科学活动方式，按照研究的类型，现代科学一般相应地分为基础科学、技术科学（或应用科学）、工作科学三大类。基础科学是对客观世界基本规律的认识，是现代自然科学的基石，包括天文学、地质学、力学、物理学、化学、生物学、数学等。基础科学是研究如何将基础科学中的理论用于解决生产实践中的问题，即研究怎样把认识世界的理论成果转变为改造世界能力的科学，一般包括应用数学、计算机科学、材料科学、能源科学、信息科学、空间科学，以及应用光学、电子学、应用化学、医药学、环境学、农学等。科学是研究基础科学和技术科学如何转化为生产技术、工程技术和工艺流程的原则与方法，为改造世界提供手段的科学，其主要学科有农业工程学、矿山工程学、冶金学、工程力学、水利工程学、土木建筑工程学、机械工程学、化学工程学、电力工程学、自动化工程学、生物工程学、海洋工程学、宇航工程学等。技术的分类：现代技术分为实验技术、基本技术和产业技术三大类。实验技术是为了科学认识而探索自然客体的技术手段，基本技术是实验技术的泛化，产业技术是由不同劳动过程中的不同技术组成的服从待定产业生产目的的更为复杂的技术系统。5、科学技术的整体结构有何特性？答：整发育性、内对应性、自相关性第二章当代科学技术发展的重要前沿第一节高新技术的含义及六大领域一、高新技术含义高新科学技术，也叫高技术、高科技。1983年“高技术”一词被收入美国出版的《韦氏第三版国际词典补充9000个词》中，由此作为一个正式名词固定下来。一般而言，它的含义是动态变化的，是不断发展的一个概念。从地域上看，不同的国家对高技术有不同的理解。被称为韩国“经济起飞、科技发展之父”的崔享博士从经济发展的角度，从第三世界国家发展的角度来认识，把高技术分为三个层次：(1)技术的改进；(2)技术的综合；(3)技术的创新。技术的改进，技术的综合均属于高技术的范畴，更重要的是技术的创新。高新技术就一般而言，实际上指的是当代新兴学科与高技术水平，特别是尖端技术和先导技术，它反映了科学向技术的迅速转化以及科学与技术的高度融合，是生产力发挥巨大作用的重要因素。二、高新技术的特征高新技术本身具有一些有别于一般科技的独特内容，将高新技术的主要特征概括为“六高”：高智力、高投入、高风险、高效益、高渗透、高竞争。三、高新技术产业过程高新技术是当今科研前沿突破性的并能实现商品化的技术，是一种高层次的多学科的综合性技术，一旦形成商品，对国民经济发展的覆盖影响面大，也能深刻地渗透到传统产业，促进传统产品功能和生产方式的改变。高新技术产品和其开发手段及生产装备的水平应相互适应，应保持一致的先进性，只有利用微电子技术或高档的检测手段和现代化的生产装备、管理方式才能完成产业化任务。高新技术产品生命周期较短，在商品化过程中，必须不断的改进、完善，补充、扩展产品的功能，才能延长其生命力，获得丰厚的经济效益。高新技术的研制、开发、应用，资金投入巨大，花费的时间也较长。投入方面还包含人才和智力的投入，持久的人才培训等。在高新技术产业中，脑力、体力劳动者的比例大大超过一般产业，有的甚至高达50%以上。四、高新技术领域及其标志性技术一般认为，高技术包括六大技术领域，12项标志技术和9个高技术产业。它们之间的关系是：六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术，它们将在本世纪获得迅速发展，并通过广泛的实用化和商品化，成为日益强大的高技术产业。以基因工程、蛋白质工程为标志的生物技术将成为21世纪技术的核心；以光电子技术、人工智能为标志的信息技术，将成为21世纪技术的前导；以超导材料、人工定向设计的新材料为标志的新材料技术将成为21世纪技术的支柱；以航天飞机、永久太空站为标志的空间技术将成为21世纪技术的外向延伸；以深海采掘、海水利用为标志的海洋技术将成为21世纪技术的内向拓展。六项高技术领域中的12项标志技术，是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。本世纪的传统产业在国民经济中所占比重将缩小，但由于高技术对传统产业的强制性渗透改造了这些传统产业部门，因此这些产业的绝对产量和产值不会萎缩。（一）信息技术领域信息技术是六大高技术的前导。主要指信息的获取、传递、处理等技术。信息技术以电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。当前信息技术主要表现在:（1）集成电路。目前世界上1兆位和4兆位的动态随机存储器芯片已得到广泛应用，16兆位的芯片也已产生。此外，光子集成电路和生物集成电路的研制开发也已获得重大进展。（2）电子计算机。目前世界上计算机的装机台数超过一亿，超巨型计算机速度已超过100亿次。现在的计算机，类似人的左脑进行逻辑思维方面的工作。而形象思维方面的工作则要通过人的右脑完成。为解决形象思维问题，人们正在研制神经计算机和模糊计算机。神经计算机从微观上以自底到顶的方式接近人脑，而模糊计算机则是从宏观上，以从顶到底的方式接近人脑。（3）软件技术。信息技术主要由两部分技术组成，即计算机硬件技术和计算机软件技术。知识和信息的收集、存储、整理、创新、传播和应用等环节的运行，将以计算机软件技术的开发与利用为前提。软件技术是各类计算机应用程序设计或编辑技术的总称。目前软件技术主要有四大类：①根据计算和自身的结构和功能，为计算机设计成编辑指令性语言程序的软件技术；②为计算机操作、管理人员或编辑操作、编辑、检索、调试、诊断、维护等程序的软件技术；③为满足用户的特殊需求而设计或编辑计算机应用、专项程控、系统管理等程序的软件技术；④为各类用户计划或编辑知识信息资料，网上操作和电子读物程序的软件技术。（4）通信技术。20世纪70年代以来，相继出现了光纤通信、卫星通信、程控数字交换机和综合业务数字网技术。（5）激光技术。激光器是20世纪与原子能、半导体、计算机齐名的四项重大发明之一。以激光器为基础的激光技术得到了迅速发展，现在已广泛应用于工农业生产、能源动力、通信及信息处理、医疗卫生、军事、文化艺术以及科学技术研究等各个领域，激光技术是正在走向实用化的高技术。(二)生物技术领域生物技术是以生命科学为基础，利用生物体和工程原理等生产制品的综合性技术，包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物工程四个领域。生物技术是21世纪技术的核心。它有两个标志性技术，基因工程和蛋白质工程。生物技术不仅在农业和医学领域得到广泛的应用，而且对环保、能源技术等都有很强的渗透力。(三)新材料技术领域新材料主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更优异性能的一类材料。新材料技术是高新技术的物质基础，包括对超导材料、高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料等的开发和利用。它有两个标志：一个是材料设计或分子设计，即根据需要来设计新材料；另一个是超导技术。20世纪90年代新材料技术研究的主要方向是：高功能化，超高性能化，复合化和智能化.(四)新能源技术领域能源是人类生存和发展的基本保障。现代的新能源技术按照其创新性和是否能够再生或连续使用的性质可划分为新能源技术和可再生能源技术。新能源与可再生能源技术主要包括核能、太阳能、水能、地热能等。核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。(五)空间技术领域（航天技术）空间技术即新型高科技航天技术，是探索、开发和利用太空以及地球以外的天体的综合性工程技术，包括对大型运载火箭、巨型卫星、宇宙飞船等空间军事技术的研究与开发。空间技术是21世纪技术的外向延伸，其两个标志是航天飞机和永久太空站。它不仅把高技术用于地球上，还把人类整体生存机构引向了外层空间。(六）海洋技术世界海洋总面积为36亿平方公里，占地球总面积的70％以上，海洋的平均深度为3800米，蕴藏着极为丰富的资源和能量。海洋技术是21世纪技术的内向拓展，其标志技术是深海挖掘和海水淡化。除这六大高技术领域外，另外介绍一下环保技术和农业新技术。环保技术，主要是对人类赖以生存与发展的自然环境进行监制、控制、治理和保护的各类技术的统称。农业新技术包括：①农业工厂化。农业工厂化是综合运用现代高科技、新设备和管理方法而发展起来的一种全面机械化、自动化的技术(资金)高度密集型生产。它能够在人工创造的环境中进行全过程的连续作业，从而摆脱自然界的制约。②绿色革命。“绿色革命”是20世纪60年代中期在发展中国家兴起的，以采用农作物高产良种为中心的一场新技术革命。其主要内容是大规模地推广矮杆、半矮杆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水稻等作物优良品种，并配合灌溉、施肥等技术的改进。这一农业技术革新取得了惊人的成绩，因而被誉为“绿色革命”。国际玉米和小麦改良中心和国际水稻研究所在这一革命中作出了突出贡献。③持续农业。持续农业是20世纪80年代酝酿提出的农业发展新方向。持续农业是一种“不造成环境退化、技术上适当、经济上可行、社会上能接受的”农业。概括地说，它是经济、社会、技术与环境协调发展的农业。我国的持续农业尚处于探索和初步实验阶段。工作主要集中在三个方面：一是加强研究，二是建立实验区，三是扩大国际交流与合作。第二节信息技术的核心-----微电子技术与计算机技术信息技术（InformationTechnology，简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。一、微电子技术---硅片上的奇迹随着科技的迅猛发展，信息技术，电子技术，自动化技术及计算机技术日渐融合，成为当今社会科技领域的重要支柱技术，任何领域的研发工作都与这些技术紧密联系，而他们的相互交叉，相互渗透，也越来越密切。微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础微电子技术的核心是集成电路技术什么是微电子技术？微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，它是以集成电路为核心的电子技术。什么是集成电路？集成电路（IntegratedCircuit,简称IC）：以半导体单晶片作为基片，采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。集成电路的优点：体积小、重量轻，功耗小、成本低，速度快、可靠性高.时代中文名称英文简称英文全称集成度功能集成对象初期小规模集成电路SSISmallscaleintegration<100个电子元件有限的电路简单的门电路或单级放大器60年代中规模MSIMiddle100-3000个功能齐全简单的门电路或单级放大器70年代大规模LSILarge3000-10万个复杂功能部件功能部件和子系统80年代超大规模VLSI(ULSI)Varylarge10万-100万个（>100万）完成整机要求功能部件和子系统集成电路发展水平集成电路的其他分类按用途分：通用集成电路、专用集成电路（ASIC)按电路的功能分：数字集成电路、模拟集成电路按晶体管结构、电路和工艺分：双极型（Bipolar)电路、金属氧化物半导体（MOS）电路微电子技术与集成电路集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机和通信设备的核心先进的微电子技术高集成度芯片高性能的计算机利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试，又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片集成电路是现代信息产业和信息社会的基础集成电路是改造和提升传统产业的核心技术2000年世界半导体产值达2000亿美元，电子信息产品市场总额超过1万亿美元据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销售额达到6000-8000亿美元，将支持4-5万亿美元的电子装备市场。总之，作为现代信息技术的核心，微电子技术已经渗透到诸多现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程、能源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。二、计算机技术-----人类大脑的延伸计算机技术的内容非常广泛，可粗分为计算机系统技术、计算机器件技术、计算机部件技术和计算机组装技术等几个方面。计算机技术包括:运算方法的基本原理与运算器设计、指令系统、中央处理器(CPU)设计、流水线原理及其在CPu设计中的应用、存储体系、总线与输入输出。计算机领域中所运用的技术方法和技术手段。计算机技术具有明显的综合特性，它与电子工程、应用物理、机械工程、现代通信技术和数学等紧密结合，发展很快。第一台通用电子计算机ENIAC就是以当时雷达脉冲技术、核物理电子计数技术、通信技术等为基础的。电子技术，特别是微电子技术的发展，对计算机技术产生重大影响，二者相互渗透，密切结合。应用物理方面的成就，为计算机技术的发展提供了条件：真空电子技术、磁记录技术、光学和激光技术、超导技术、光导纤维技术、热敏和光敏技术等，均在计算机中得到广泛应用。机械工程技术，尤其是精密机械及其工艺和计量技术，是计算机外部设备的技术支柱。随着计算机技术和通信技术各自的进步，以及社会对于将计算机结成网络以实现资源共享的要求日益增长，计算机技术与通信技术也已紧密地结合起来，将成为社会的强大物质技术基础。离散数学、算法论、语言理论、控制论、信息论、自动机论等，为计算机技术的发展提供了重要的理论基础。计算机技术在许多学科和工业技术的基础上产生和发展，又在几乎所有科学技术和国民经济领域中得到广泛应用。计算机简介一、计算机的基本功能（1）数值计算，它处理的对象是数，将它代入数学方程中求解，得出结果也是数。（2）数据处理功能：计算机数据处理的功能主要完成数据的组织、加工、检索及其运算等任务。这些数据能够以多种形式得到，处理的需求也非常广泛。（3）数据存储功能：计算机存储数据的功能主要实现将所有需要计算机加工的数据都保存在计算机的存储介质上，包括计算机运行所需的系统文件数据。（4）数据传输功能：计算机必须能够在其内部和外部之间传送数据。计算机的操作环境是由充当数据源或目的的各种设备组成。当数据由某个设备发送到其它外部设备时，都与计算机有直接的联系，此过程就是输入－输出过程。当数据从本地向远端设备或从远端设备向本地设备传输时，就形成了传送过程，也就是数据通信过程。（5）控制功能：在计算机系统内部，由控制单元管理计算机的资源并且协调其功能部分的运行以响应指令的要求，其处理数据功能、数据存储功能、数据传输功能是由计算机指令提供控制的。二、计算机构成计算机系统的基本组成：计算机系统=硬件系统+软件系统硬件是指有形的物理设备，是计算机系统中实际物理装置的总称。输入设备运算器控制器存储器输出设备软件是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进。软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。计算机硬件的基本组成：1、中央处理器2、主存储器与辅助存储器3、输入/输出设备计算机硬件基本组成示图中央处理器：处理器是计算机的核心部分，主要由运算器、控制器组成。运算器用来对数据进行各种算术和逻辑运算。也称为执行单元。控制器是计算机硬件系统的指挥中心，它的作用是控制程序的执行，确保各个部件协调一致，有条不紊地完成各种操作。一台计算机中可以包含多个处理器，其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器，简称CPU。主存储器又称内存储器或内存，直接与CPU相连，是主机不可缺少的一部分，用来存储计算机运行中的程序和各种数据。主存由超大规模集成电路存储器芯片组成，存取速度快，但容量较小。主存储器又分为RAM和ROM。RAM（RandomAccessMemory）即随机存取存储器。即可从其中读取信息，也可向其中写入信息。开机之前RAM中没有信息，开机后操作系统对其管理，关机后其中的信息都将消失。RAM中的信息可随时根据需要而改变。Rom(ReadOnlyMemory)即只读存储器。只可从其中读取信息，不可向其中写入信息，在开机之前ROM中已经事先存有信息，关机后其中的信息不会消失。内存中可存储信息的多少称为存储的容量，其基本单位为字节（Byte）,目前，主存的容量为几兆字节到几十兆字节。辅助存储器又称为外存储器，或外存。其容量相对较大，一般用来存放长期保存或相对来说暂时不用的各种程序和信息。计算机实际执行程序和加工处理数据时，辅存中的信息需要先传送到主存后才能被CPU使用。辅存容量大，能长期可靠地保存信息，存取方便目前，微机中常用辅存有软磁盘存储器，硬磁盘存储器和光盘存储器。1）软盘3.5英寸软盘存储容易1.44MB，软盘驱动器是读写软盘的专用装置。一般用标识符A：（或B：）表示软盘驱动器（盘号）软盘使用注意几点：①软盘首次使用前需格式化②软盘角上有一个方形小孔（写保护窗口），将窗口内滑块推上露出小口，则对软盘只能读出信息而不能写入信息，称为写保护。③软盘易损坏，受潮、受热、磁场干扰，挤压均会引起软盘受损。2)硬盘硬磁盘存储器是由一组磁盘和硬盘驱动器构成，二者封装在金属盒中，称为硬盘。与软盘相比硬盘容量大，存取速度快，目前微机上硬盘容量1GB-25GB，一般用C：表示硬盘驱动器。硬盘若分成几个逻辑驱动器，一般再用D：（或E：等）表示，硬盘首次使用前也要格式化。硬盘C：上装有启动计算机的系统软件，以便以后从硬盘启动计算机。3)光盘光盘使用越来越普遍，只读光盘CD-ROM存储容量达650MB。输入/输出设备定义:输入是把信息送入计算机系统的过程，输出是从计算机系统送出信息的过程，用户就是通过输入/输出设备与计算机系统互相通信。微机系统中常用输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪微机系统中常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪  计算机软件计算机软件(ComputerSoftware)是指计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。程序必须装入机器内部才能工作，文档一般是给人看的，不一定装入机器。软件的含义　　(1)运行时，能够提供所要求功能和性能的指令或计算机程序集合。(2)程序能够满意地处理信息的数据结构。(3)描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。计算机软件分类系统软件---指管理计算机系统或为计算机系统服务的程序，如操作系统，调试程序、数据库管理系统等。应用软件---针对不同的信息处理任务而编制的程序，如专业管理系统（财务、人事、行政、生产等管理）、计算机辅助教学、专用程序包等。计算机主要用途1）成为现代科学研究中的重要工具，科研中像大海一样多的数据的计算、分析、许多科研方案的模拟、选择、优化，只能利用高速准确运转的计算机，才能完成。2）导致工农业生产水平极大地提高。3）改变社会管理工作的面貌。4）促进传统教育方式的变革。5）开发人们的新生活。二进制二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统。二进制与十进制的转换方法：二进制中，最后一位称2的0次幂，倒数第二位称2的1次幂，倒数第三位数2的2次幂，依次类推，将对应的二进制数作为各2的x幂位的系数与之相乘后，累加起来，即得十进制数。相反，十进制的数，不断的被2来除，能除尽的余数为0，不能除尽的余数为1，按相反顺序，将最后1位的商和各余数排序，即得二进制的数。十进制转二进制：用2辗转相除至结果为1将余数和最后的1从下向上倒序写就是结果例如302302/2=151余0151/2=75余175/2=37余137/2=18余118/2=9余09/2=4余14/2=2余02/2=1余0故二进制为100101110二进制转十进制从最后一位开始算，依次列为第0、1、2...位第n位的数（0或1）乘以2的n次方得到的结果相加就是答案例如:01101011.转十进制:第0位:1乘2的0次方=11乘2的1次方=20乘2的2次方＝01乘2的3次方＝80乘2的4次方＝01乘2的5次方＝321乘2的6次方＝640乘2的7次方＝0然后：1＋2＋0＋8＋0＋32＋64＋0＝107．二进制01101011＝十进制107第三节信息技术信息是指社会共享的人类一切知识、学问、以及从客观现象提炼出来的各种消息的总和，是知识和智慧构成的一种“智力”资源。这种资源与一般物化资源大不相同，具备以下7个特征：1）具有生命性2）可扩充性3）可浓缩性4）有替代能力5）传输快捷6）易扩散性7）可分享性信息技术（InformationTechnology，简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。新颖的信息业务电子信箱、电子货币、可视电话与会议电视电话、可视图文信息系统、图文电视广播系统—“电视报刊”现代通信网络所谓信息化是指信息的开发、获取、传播、再生和利用，在国家和社会生活中的作用不断增强的过程。现代通信网络可以定义为：“现代通信网络是由现代通信网元组成的集合体，用以支持实现组织内外部的话音、数据、多媒体形式的通信要求”。现代通信网络三大组成部分是传输、交换和终端设备。现代通信网络类型：依据信号的传输方式和载体形式分类，一般可将现代通信网络分成电话通信网、数据通信网和计算机通信网、综合业务数字网等四种类型。第四节生物技术生物技术（biotechnology），有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。生物技术是应用于生命物质的技术，研究对象包括动物、植物和微生物。人类几千年来使用的酿酒、制酱、育种等技术是传统生物技术，近20年来，随着与生物技术相关的诸多基础理论和技术以及实验手段的发展，传统的生物技术逐步发展成主动、高效的现代生物技术，它们分别是发酵工程、细胞工程、酶工程和遗传育种---基因工程1、发酵与发酵工程发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌以及应用技术手段控制发酵过程来大规模工业化生产发酵产品。目前医用抗生素、农用抗生素，日常生活中常见的味精、维生素B2等都是发酵工程的产品。2、奇妙的细胞工程细胞是生物体的结构单位和功能单位，生命过程必须首先表现在细胞里。3、酶工程---活性催化剂的应用酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。4、遗传育种----基因工程人们从许多初步实验中发现生物体之间的遗传性是由一个因子决定的，决定这种遗传性的物质是DNA。DNA是绝大多数所有生物的遗传的物质基础，遗传的信息都贮存在DNA分子中。基因工程的诞生既是现代分子生物学理论和技术迅猛发展的结果，也是社会需求强烈呼唤的产物。基因工程就是在基因（DNA)的水平上对生命体进行操作，而这种操作的结果是可以传递给后代的。利用基因工程，人类不仅已经可以在分子水平上对微生物、植物、动物本身等不同种属之间的基因进行随意的剪切拼接，而且来源不同的微生物、植物、动物和人类之间的基因也可以任意地重组传递，甚至还可以按照自己的意愿设计合成新的蛋白质。第五节新材料技术材料材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。材料是指人类能用来制作有用物件的物质。新材料主要指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更具优异性能的一类材料。材料发展史材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性。由于多种多样，分类方法也就没有一个统一标准。材料分类1、从物理化学属性来分，可分为无机物材料（金属材料、无机非金属材料）、有机物高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。2、从用途来分也就是从材料的应用对象来看，又分为信息材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。3、更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料（传统材料与新型材料）。　　结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料，当然，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。不断发展中的金属、陶瓷和高分子材料1、金属材料20世纪中叶，在材料工业中金属材料一直占绝对优势。近半个世纪以来，随着高分子材料（尤其是合成高分子材料）、无机非金属材料（尤其是先进陶瓷材料），以及各种先进复合材料的发展，金属材料的绝对主导地位才逐渐被其他材料所部分取代。2、陶瓷材料陶瓷材料是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料，经过漫长的历史演变，以粘土、石英、长石等矿物原料配制而成的瓷器才登上了历史的舞台。先进陶瓷按其使用性能分类，可分为先进结构陶瓷和先进功能陶瓷。（1）先进结构陶瓷陶瓷材料的固有优点是强度、硬度和耐磨、耐热能力都非常好，在高温和强腐蚀介质的环境下工作性能稳定。主要缺点是韧性不好，目前已找到许多使陶瓷增韧的方法，可使结构陶瓷的韧性逐步提高。（2）先进功能陶瓷功能陶瓷主要指利用材料的电、磁、声、光、热、弹性等方面直接的或耦合的效应以实现某种使用功能的陶瓷。其特点是品种繁多、丰富多彩，与电子技术有密切的关系。3、高分子材料高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物，分子量在几百到几百万之间，又因为高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线；许多分子纠集在一起就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。先进复合材料金属、陶瓷和有机高分子材料各有其固有的优点和缺点，而复合材料则是由有机高分子、无机非金属、金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组成材料的主要特色，又能通过复合效应获得原组合所不具备的性能，还可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料，结构复合材料是作为承力结构使用的材料，由能承受载荷的增强体与能连结增强体成为整体材料同时又起传递力作用基本构成。功能复合材料一般由功能体和基本组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。按照需要设计和制备新材料新材料有些是从传统材料的改进发展而来的，有些则是从基础研究的成果逐步发展起来的，还有些则是根据需要设计构造得来的。目前来看，第一类新材料仍占主导地位，第二类和第三类正处在发展之中。第六节新能源技术能源的定义能是物质运动的量度。相应于不同形式的运动，有不同形态的能，如机械能、电磁能、热能、化学能、核能等。在特定的条件下能的最简单定义是“作功的能力”。能量具有可转换性。在转换时，数量上服从能量守恒定律，但各种形态能量相互转换时，转换效率不同，体现了能量的质的差异性，如机械能可100%转换成热能，而反之则不能。自然界中存在而可能为人类用来获取能量的自然资源称为能量资源。按其来源可以分为三类：第一类是来自地球以外的太阳能。第二类是地球本身蕴芷的能量资源。第三类是地球和月球、太阳等天体之间有规律的运动所形成的能，如潮汐能。能源发展史能源是人类社会活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会得以发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。人类利用能源大致经历了三个能源时期，即柴草时期、煤炭时期和石油时期。能源的分类（1）可再生能源与非再生能源可连续再生，永续利用的一次能源称可再生能源。如水力。经亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称之为非再生能源，如石油、天然气等。（2）常规能源与新能源在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们应用的能源，称为常规能源，如煤、石油、天然气等。许多古老的能源若采用先进的方法加以广泛利用，以及新发展的利用先进技术所获得的能源，如核聚变能等，称为新能源。（3）一次能源与二次能源能量资源经过开采后收集后，未经任何改变或转换的能源，称为一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等。一次能源经过加工转换后获得的能源，称为二次能源，如各种石油制品、电力、氢能、沼气等。新能源简介1、太阳能新技术太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源。我国地处北半球，幅员辽阔，有丰富的太阳能资源。2、风能技术风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起空气运动产生的能量。3、生物质能利用新技术生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。目前发展的生物能利用技术有：（1）热化学转换技术（2）生物化学转换技术（3）生物质压块细密成型技术4、氢能利用技术置。氢作为能源使用时，无污染物产生，燃烧产物是水，而产生氢的原料也是水。氢的热值高，每克液氢可达120千焦，是汽油2.8倍。5、原子能与核电站原子能是原子核结构发生变化时放出的能量。核电站是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置。节能新技术当前，常用的节能新技术有：余热回收利用、高效低污染锅炉、电子电力技术、高效电机、变频调节、高效节能照明、远红外线加热、电热膜加热等。世界各国都十分重视节能，国际能源界也有将节能成为第五能源，与煤、石油及天然气、水电、核电四大能源并列。第七节航天技术与空间资源开发航天技术(spacetechnology)又称空间技术。是一项探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术。是一个国家现代技术综合发展水平的重要标志。军事航天技术，是把航天技术应用于军事领域，为军事目的进入太空和开发利用太空的一门综合性工程技术。空间是地球稠密大气层之外的空间区域，又称为宇宙空间或太空。进入空间必须克服的四道难关（1）克服地球引力（2）克服真空（3）适应剧烈变化的温度环境（4）暴露在有害辐射之中空间资源仅就地球引力和地球卫星作用范围这一最小的外空领域看，现已探明可供利用和开发的空间资源就有以下几大类：航天器相对于地面的高位置资源；高真空和高洁净环境资源；航天器微重力环境资源；太阳能资源；超低温热沉资源；月球及其它行星资源。对其中任何一项的开发都会给人类带来巨大的利益。练习题1、简述计算机的发展阶段及各阶段主要采用的元器件？第一代：真空电子管计算机第二代：晶体管电子计算机第三代：集成电路电子计算机第四代：大规模和超大规模集成电路第五代：智能计算机2、论述计算机发展的趋势？目前计算机技术的发展趋势大体上可分为巨型化、微型化、网络化、智能化。（1)巨型化：指发展高速度、大容量的计算机系统。用与处理庞大复杂的问题。（2）微型化：指发展体积小、功能强、可靠性高、价格低、适用范围广的计算机系统。（3）网络化：指利用通信线路将分布在不同地点的多台计算机相互联接起来，组成能互相交流信息的计算机系统。（4）智能化：指使计算机模拟人的思维活动，利用计算机的“记忆”和逻辑判断功能、识别文字、图象和翻译各种语言，使其具有思考、推理、联想和证明等学习和创造功能。3、举例说明计算机的应用领域？计算机的应用领域有：科学计算、数据处理、实时控制、辅助工程、人工智能、办公自动化等。4、计算机分类：巨型机、大型机、小型机、微型机5、计算机存储和运算为什么都使用二进制？可行性、简易性、逻辑性、可靠性6、存储程序的三个特点？（1）存储程序：是将要执行的程序以编码的形式存放在存储器中，以实现计算机的自动计算（2)顺序控制：是计算机控制器通过反复执行三种操作，使程序连续不断地执行（取出指令、分析解释指令、执行完成指令）（3）指令和数据都以二进制数据的形式表示。7、试述计算机硬件系统的五个基本组成部分和功能？硬件是指计算机系统中看得见、摸得着的设备部分，依据其性能和特点，可将硬件系统分为主机（由中央处理器和内存储器构成）、输入设备、输出设备和外围设备。（1)运算器是对数据进行加工处理的部件，负责完成各种算术运算和逻辑运算。控制器是计算机的指挥中心。控制器通过向其它各部分发出控制信号来指挥、控制计算机各部分自动协调地工作。运算器和控制器合起来称为中央处理单元（CPU）。（2）存储器是计算机的记忆装置，在计算机的运行过程中，它用于存储二进制的数据和用0、1代码表示的程序。（3）输入设备可将原始数据变成计算机能够接受的二进制代码的形式输入到存储器中以备使用。（4）输出设备可将计算机中存储的信息转化为人或其它设备能够接受或识别的形式。（5）外围设备：输入设备、输出设备、外存储器统称为外围设备，外围设备为处理器提供外部服务。8、简述软件由哪几部分组成？软件由程序、数据和文档三部分组成。（1）程序：是为了使计算机解决各种问题而编写的指令集合。是软件的主体。（2）数据：是程序正常加工信息所需要的原料。（3）文档：是描述程序操作及使用的有关资料。9、新材料：（材料是指人类能用来制作有用物件的物质）新材料主要指最近发展或发展之中的具有比传统材料更为优异的性能的一类材料。10、科学技术是第一生产力：因为科学技术已成为生产力诸因素的主导要素，成为决定生产力发展的第一要素；现代科学技术的明显超前性是科学技术成长为第一生产力的客观依据；科学技术已成为现代经济发展中的最主要驱动力，高科技及其产业的崛起和发展就十分雄辩地体现了“科学技术是第一生产力”。我认为“科学技术是第一生产力”的使命是经济搞上去，它的真谛在于科技与经济要一体化是巩固和发展社会主义制度的重要保证，发掘“科学技术是第一生产力”的作用关键上提高全社会的科学意识。现代科学技术的发展使得科技在经济和社会发展中的作用越来越显著。11、世界公认的为21世纪重点研究开发的高新技术领域有哪六个方面：高技术领域有生物技术、信息技术、航天技术新材料技术、新能源技术和海洋技术六个方面；1）生物技术是21世纪高技术的核心包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程2）信息技术上高技术的前导3）航天技术上高技术的综合4）新材料技术是高技术的基础5）新能源技术是高技术的支持6）海洋技术也是高技术的综合（深海挖掘和海水淡化上海洋技术的主要标志。12、高技术主要特征是高智力、高投入、高风险、高竞争、高效益、高潜能。13、信息的定义及特征：信息是指社会共享的人类一切知识、学问以及客观现象提炼出来的各种消息的总和，上知识和智慧构成的一种“智力”资源1）具有生命力性2）可扩充性3）可浓缩性4）有潜代能力5）传输快捷6）易扩散性7）可分享性