《計算機與信息技術》ppt課件

1、計算機與信息技術,第1章,第2頁,主要內容：,了解：計算機發(fā)展歷程及中國計算機發(fā)展概況。主要內容包括計算機系統(tǒng)的概念、硬件和軟件的發(fā)展簡史、計算機分類等。信息的基本概念、內容、特征、作用。計算機在信息社會中的應用。主要內容包括應用領域、案例、影響等。未來計算機的發(fā)展。主要內容包括計算技術的發(fā)展方向、未來計算機和信息技術的展望。,第3頁,主要知識點,信息表示計算機發(fā)展未來計算機計算機應用領域,第4頁,一、計算機技術的發(fā)展和展

2、望,計算機的發(fā)展歷程未來計算機可能的發(fā)展方向,第5頁,,,什么是計算機？,計算機:是一臺能存儲程序和數(shù)據(jù)，并能自動執(zhí)行程序的機器；是一種能對各種數(shù)字化信息進行處理，協(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲信息和傳遞信息的工具。,第6頁,1、計算機的發(fā)展歷程,計算機技術的發(fā)展 算籌 ——算盤、計算尺——機械式計算機 ——電子計算機電子計算機的發(fā)展 電子管——晶體管——集成電路 ——大規(guī)模集成電路,第7頁,手

3、工到機械自動史前時期，我們的祖先就采用石塊和貝殼記數(shù)；唐代時期，開始使用算盤；17世紀，出現(xiàn)了計算尺；1642年，法國數(shù)學家Pascal創(chuàng)造了第一臺能完成加、減運算的機械計算器，計算稅收；1822年，英國數(shù)學家巴貝奇提出了自動計算機的基本概念，并設計出差分機和分析機；機械計算到電動計算1884年，美國工程師霍雷斯創(chuàng)造了第一臺電動計算機,用于人口普查；1944年，美國哈佛大學數(shù)學教授霍華德·阿肯提出設計思想，由I

4、BM承建，設計出“馬克1號”計算機。機電全自動到電子數(shù)字1946年，第一臺數(shù)字式計算機ENIAC誕生在美國，從此人類社會進入以計算機為主導的信息時代。,第8頁,,1642年 Pascal 加法器,1822年 巴貝奇差分機,1833年 巴貝奇分析機,1944年 阿肯MARK I,1946年 ENIAC,唐朝,第9頁,電子計算機,現(xiàn)代計算機,馮·諾依曼,ENIAC,晶體管計算機,世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機ENIAC,

5、ＥＮＩＡＣ——１９４６賓州大學(Electronic Numerical Integrator And Computer)（數(shù)字積分電子計算機） 重達30噸，使用18000支電子管，70000個電阻，10000支電容， 耗電150KW，占地170平方米，運算速度5000次/秒加、減法運算。(不具備在計算機內存儲程序的特征.),第10頁,第一臺個人計算機,IBM 5150,第11頁,史上第一臺筆記本電腦,Os

6、borne 1,第12頁,世界上第一個鼠標,第13頁,第一款計算機游戲,SpaceWar,第14頁,現(xiàn)代微型計算機,微機,第15頁,現(xiàn)代的家用計算機,iMac,第16頁,現(xiàn)代的筆記本計算機,iBook,第17頁,微型計算機及微處理器,從 4004 到Pentium 4 早期的微型計算機,,Intel4004微處理器芯片,例,例,第18頁,,返回,Intel4004微處理器芯片,,包含2300個晶體管，支持45條指令，工作頻率1MHz，

7、尺寸規(guī)格為3mm×4mm。計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。,第19頁,“奔騰（Pentium）”微處理器在2000年11月發(fā)布，起步頻率為1.5GHz，隨后陸續(xù)推出了1.4GHz-3.2GHz的P4處理器，這也是目前最新型的微處理器。,返回,,,,PentiumⅣ微處理器,第20頁,計算機發(fā)展史,計算機發(fā)展歷程,第一代（1946~1957）電子管計算機5千~4萬（次/秒),第二代（1958~19

8、64）晶體管計算機幾十萬~百萬（次/秒）,第三代（1964~1969）中小集成電路百萬~幾百萬（次/秒）,第四代（1970~90年代）大規(guī)模集成電路幾百萬~幾億（次/秒）,,,,第21頁,中國計算機的發(fā)展,大型機及巨型機 銀河、曙光、神威微型機 長城、聯(lián)想、方正中央處理器 “龍芯”芯片（2001）、曙光推出具有中國知識產權“龍騰”服務器（2002）。軟件 YHOS 、CCDOS、WPS、LinuxOS、COSIX

9、64、OpenBASE,,曙光3000超級計算機,王安磁芯存儲器,第22頁,2、計算機的未來,未來電子計算機的發(fā)展方向 巨型化、微型化、網絡化、智能化應用其他技術的計算機 光計算機、生物計算機、分子計算機、量子計算機、DNA計算機,第23頁,摩爾定律計算的能力每18個月翻一番性能價格比在過去20年里1,000,000倍增長在未來20年里1,000,000倍的增長摩爾定律在過去的35年里已被證實了他的準確性在未來

10、至少35年中它還將發(fā)揮作用,,第24頁,微型化就是進一步提高集成度，利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制質量更加可靠、性能更加優(yōu)良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機。例如，腕式計算機。,圖片,第25頁,智能化是指讓計算機具有模擬人的感覺、行為、思維過程的機理，使計算機具備邏輯推理、學習等能力。目前，已研制出各種“機器人”，有的能代替人從事各種復雜、危險的勞動，有的能與人下棋等。例如，IBM公司研制的“深藍”計算機，每秒能執(zhí)行50～

11、100億次運算，每秒能計算出200 ～300萬步棋。1996年2月10日，超一流國際象棋大師卡斯帕羅夫以三勝兩和一負的成績戰(zhàn)勝了“深藍”。但在1997年5月12日，這位歷史上最偉大的人類旗手卻敗在“更深的藍”計算機手下。,智能機器人,第26頁,二、計算機與信息處理,信息及信息科學基于計算機的信息處理過程,信息的表示和采集信息的存儲和組織信息的傳輸和檢索,第27頁,1、信息科學與技術,信息： 區(qū)別于物質與能量的第三類資源 信息

12、科學： 以信息為主要研究對象的科學 信息技術： 有效應用信息資源的技術體系信息產業(yè),第28頁,數(shù)據(jù)對現(xiàn)實世界中客觀事物的符號表示可以是數(shù)值數(shù)據(jù)，也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)，如聲音、圖像等計算機中數(shù)據(jù)能輸入計算機，并能為其處理的符號序列,第29頁,,例，一幅黑白圖象數(shù)據(jù)——黑白點陣,,信息——臉譜,第30頁,信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱載體信息是數(shù)據(jù)的內涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋數(shù)據(jù)是符號化的信息信息是語義化

13、的數(shù)據(jù),第31頁,2、基于計算機的信息處理過程,信息的表示方法信息的采集信息的存儲信息的組織信息的傳輸和檢索,第32頁,計算機最主要的功能就是處理信息，而信息在計算機中如何表示、存放、傳遞？這是首先要解決的問題?；疽笫牵盒畔⒌谋硎?、存放和傳遞要方便、可靠、易處理。顯然，在計算機內部，信息只有經過數(shù)字化編碼后才能表示、存放和傳遞。所謂編碼，就是用少量的基本符號，根據(jù)簡單的組合規(guī)則，以表示大量復雜的信息。二進制是一種最簡

14、單的編碼系統(tǒng)。,第33頁,計算機中的信息采用二進制編碼來表示。二進制表示數(shù)字容易實現(xiàn)（只有0、1）。二進制運算規(guī)則簡單（逢二進一）。二進制編碼在物理上最容易實現(xiàn)；自然界中具有兩個固定狀態(tài)的物理量很多，例如：電流的有無、電壓的高低等。,第34頁,信息的常用單位有“位”、“字節(jié)”、“字”三種：⒈位（Bit）表示一位二進制信息（最小單位）⒉字節(jié)（Byte）一個字節(jié)8位二進制數(shù)字組成（是信息的基本存儲單位）⒊字（Word）是位的

15、組合，在計算機中作為一個獨立的信息單位處理。不同的機器類型，字長是不同的，常用的字長有8位、16位、32位等。如某個字由4個字節(jié)組成，則它的字長是32位，相應的計算機稱為32位機。,第35頁,計算機是美國人發(fā)明的，因此計算機的字符集中自然包含了英文的26個字母。計算機要在全世界通用，必須采用公認的標準格式對字符、符號進行編碼。常用的字符編碼有ASCII碼、BCD碼、西文字符編碼和EBCDIC碼。,第36頁,漢字要比英文字母多得多

16、，如何解決漢字的編碼問題，這是用計算機處理漢字首先要解決的一個最大難題。漢字處理又包括兩方面：漢字輸入和漢字識別。英文的26個字母在鍵盤上都有，但上萬個漢字是無法放在一個鍵盤中。處理漢字就要解決漢字的輸入、編碼、在計算機中保存、漢字轉換識別等一系列問題。,第37頁,多媒體信息表示,采集——量化——編碼,第38頁,信息的采集,傳統(tǒng)的信息采集方法多媒體信息的采集聲音　采樣率／采樣精度圖形　分辨率／像素位深度,第39頁,未經壓縮

17、的信息容量,第40頁,信息的組織,信息組織的層次結構 位、字節(jié)、域、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫 文件的結構和特點數(shù)據(jù)庫技術,第41頁,信息的傳輸,信息傳輸?shù)闹饕緩?——互聯(lián)網絡網絡技術 網絡設備 網絡的層次結構 網絡協(xié)議 局域網/城域網/廣域網,,第42頁,信息的檢索,早期的檢索方式網絡化、智能化檢索搜索引擎,第43頁,計算科學

18、體系,構造性數(shù)學基礎 包括數(shù)理邏輯、代數(shù)系統(tǒng)、圖論、集合論等；計算的數(shù)學理論 包括計算理論、高等邏輯、形式語言與自動機、形式語義學等；計算機組成原理、器件與體系結構 包括數(shù)字邏輯與數(shù)字集成電路、計算機原理與設計、計算機系統(tǒng)結構、微機原理與接口技術等；計算機應用平臺 包括操作系統(tǒng)、網絡、編譯系統(tǒng)原理、分布式系統(tǒng)等；計算機應用基礎 包括程序設計、軟件工程、算法基礎、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫等；計算機應用技術 包括多媒體、計算機可視化與虛擬

19、現(xiàn)實、人工智能、圖形學與圖像處理、輔助設計等。,第44頁,三、計算機的應用,了解計算機的主要應用領域 計算機典型應用領域介紹科學與工程計算信息管理電子商務人工智能計算機輔助設計,第45頁,計算機到底能干什么？,計算器？,打字機？,玩游戲？,,還有？…,第46頁,例 計算機和現(xiàn)代生活,當代大學生的一天……（IC、ATM、201卡）多媒體教學（作業(yè)提交、答疑、考試）通訊娛樂家用電器信息管理（學籍、圖書館、OA）信息檢

20、索,第47頁,一、計算機主要應用領域,科學與工程計算 信息處理 過程控制 計算機輔助系統(tǒng) 多媒體技術應用 計算機通信和網絡應用 人工智能,第48頁,二、計算機典型應用領域介紹,科學與工程計算信息管理電子商務人工智能計算機輔助設計與制造,,第49頁,π= ？,例：π的求值，古老的計算問題,π= 周長/直徑,第50頁,公元前250年，古希臘，阿基米德，≈3.14,1973年，CDC 7600，1,001,250位小數(shù),1

21、949年，ENIAC，2,037位小數(shù),公元480年，祖沖之，3.1415926～3.1415927,π求值的歷史,1609年，德國，Ludolph Van Ceulen，35位小數(shù),1874年，William Shanks，707位小數(shù)(527位正確),1958年，IBM 704，10,000位小數(shù),1961年，IBM 7090，100,265位小數(shù),1999年，HITACHI SR8000，206,158,430,000位小數(shù),,第

22、51頁,計算機應用領域： 科學和工程計算,計算數(shù)學+計算機 ?科學計算計算數(shù)學：研究數(shù)值計算方法計算機：計算數(shù)學強有力的工具科學計算是第三種科學手段理論研究：無法求得理論解科學實驗：難以應用實驗手段可以進行計算 計算機是人類計算能力的延伸,第52頁,科學和工程計算的應用,大氣科學研究： 數(shù)值天氣預報油氣資源勘探： 地震波數(shù)據(jù)處理核武器模擬試驗空氣動力學計算

23、有限元方法計算,,第53頁,數(shù)值天氣預報,例：天氣預報，與計算有什么關系？運用數(shù)學方法，通過數(shù)值計算進行天氣預報的方法和相關的理論 將已有的觀測值作為初值，通過求解大氣動力學和熱力學方程組，從而客觀、定量地作出天氣預報。1950年4月，ENIAC成功地作出世界上第一次正確的數(shù)值天氣預報。,,第54頁,地震波數(shù)據(jù)處理,人工制造強烈的震動，在巖石中傳播的彈性遇著巖層的分界面產生反射波或折射波；記錄返回地面的反射波或折射波；分析地

24、震波在地層中傳播的運動學和動力學信息，根據(jù)波的傳播路線和時間，確定發(fā)生反射波或折射波的巖層界面的埋藏深度和形狀，反推出地下的巖層和巖性構造。地震資料處理計算量大，處理周期長,,第55頁,信息管理,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)辦公自動化（OA）系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)例：沃爾瑪,第56頁,零售業(yè)霸主沃爾瑪,福布斯全球富豪排行榜占據(jù)了前十名的半壁江山全世界最大的企業(yè)1974年運用計算機進行庫存控制1983年，使用條形碼掃描系統(tǒng)1985~1987年，

25、安裝專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，4000家沃爾瑪分店都能夠通過自己的終端與總部進行實時聯(lián)系,詳解,第57頁,計算機時代的信息管理,管理信息系統(tǒng) （MIS）發(fā)展電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（EDPS）工資計算管理信息系統(tǒng)（MIS）酒店管理決策支持系統(tǒng)（DSS）市場預測,,第58頁,決策支持系統(tǒng)（DSS）,DSS是用以輔助各級管理者進行正確決策的系統(tǒng)。DSS具有對話、數(shù)據(jù)存取和模型化三大功能，因此，它是由對話子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)子系統(tǒng)和模型子系統(tǒng)組成。DSS

26、還需要各種各樣的模型，包括永久性模型、特別模型、用戶構造模型等。DSS在諸如投資決策、布局決策、銷售決策、發(fā)展戰(zhàn)略決策等方面幫助人們選擇最佳的方案。正是由于DB、知識庫、專家系統(tǒng)和DSS給OA系統(tǒng)賦予“智慧”和“靈感”，給“自動辦公”帶來巨大的生機。,第59頁,MIS概念要點,人-機系統(tǒng)技術手段+現(xiàn)代管理思想計算機技術信息技術管理技術決策技術輔助管理和決策,,第60頁,企業(yè)信息系統(tǒng)的分類,技術信息系統(tǒng)CAD (comp

27、uter aided design)CAM (computer aided manufacturing)CNC (computer numeric control)管理信息系統(tǒng)MRP (material requirement planning)MRP-II (manufacturing resources planning)CAQ (computer aided quality control)綜合信息系統(tǒng)CIMS (

28、computer integrated manufacturing systems)ERP (enterprises resources planning),第61頁,企業(yè)信息系統(tǒng),產生背景：現(xiàn)代化的大生產給機械制造業(yè)帶來了許多困難原材料不能準時供應零部件生產不配套產品生產周期過長，勞動率下降資金積壓嚴重，周轉期長市場和客戶的要求多變，使企業(yè)經營計劃系統(tǒng)難以適應,第62頁,企業(yè)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代管理方法,MRP (Materia

29、l Requirement Planning)MRP-II (Manufacturing Resources Planning)CIMS (Computer Integrated Manufacturing Systems)ERP (Enterprises Resources Planning),,第63頁,MRP制造資源規(guī)劃系統(tǒng),物料需求計劃：主生產調度(MPS)、物料用量清單(BOM)、庫存、未交貨單等資料，計算未來的物料需求

30、。閉環(huán)式MRP：增加反饋，修改計劃，動態(tài)控制。,第64頁,MRP-II,除材料外，人力、資金、設備和時間也看成企業(yè)的資源，并加以控制。除生產外，還包括銷售、財務、成本的處理。滿足制造業(yè)所有的經營及生產活動。,第65頁,ERP：管理+IT（企業(yè)資源規(guī)劃）,集組織模型、企業(yè)規(guī)范和信息技術、實施方法為一體的綜合管理應用體系。企業(yè)的管理核心從“在正確的時間制造和銷售正確的產品”，轉移到了“在最佳的時間和地點，獲得企業(yè)的最大利潤”。

31、具有智能化的管理控制系統(tǒng)。能夠適應互聯(lián)網，可以支持跨平臺、多組織的應用，并和電子商務的應用具有廣泛的數(shù)據(jù)、業(yè)務邏輯接口。,第66頁,電子商務,例：亞馬遜的奇跡1995年車庫中誕生1997年營業(yè)收入達1.48億美元，1998年猛增到5.4億美元提供了310萬個可方便查找的書目1600名員工人均創(chuàng)收37.5萬美元網上書店每平方米的銷售量是傳統(tǒng)書店的800％如果按傳統(tǒng)書店所需的營業(yè)面積來計算的話，它的規(guī)模約占好幾平方英里，顧客

32、達500萬人以上。你得開著汽車，才能瀏覽完它所提供的書目。,第67頁,電子商務的產生背景,商業(yè)自動化完善和發(fā)展POS企業(yè)內部的商務活動大量使用OA和MIS金融業(yè)步入電子化，大量采用自動服務系統(tǒng)Internet技術的飛速發(fā)展,“最震撼人心的消息莫過于早上一覺醒來，發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網的使用量正以每年2300％的速度增長”。 杰夫-貝索斯,第68頁,什么是電子商務,基礎：計算機、Internet目標：經濟活動

33、借助計算機網絡進行網上的交易活動通過Internet進行的各種商務活動,第69頁,電子商務的主要內容,企業(yè)內部電子商務 企業(yè)間的電子商務 企業(yè)與消費者之間的電子商務,,第70頁,人工智能,科幻片中的機器人例：“深藍”戰(zhàn)勝人類智慧？1997年5月11日，卡斯帕洛夫以2.5：3.5的比分敗在一臺電腦（IBM-AS/6000）手下！！智慧輸?shù)袅?，人類還剩些什么？……,“這是一部像人的機器和 一個像機器的人之間的決斗”！,

34、第71頁,人工智能的產生和發(fā)展,什么是人工智能機器能夠執(zhí)行人類的活動 主要目標：研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能 圖靈測試 麥卡錫（McCarthy）發(fā)起人工智能研討會,第72頁,人工智能研究的基本內容,機器感知 機器思維 機器學習 機器行為 智能系統(tǒng)及智能計算機構造技術,第73頁,人工智能的應用領域,問題求解 邏輯推理與自動定理證明 自然語言處理 自動程序設計 專家系統(tǒng) 機器學習 人工神經網絡 機

35、器人學 模式識別 智能決策支持系統(tǒng),,第74頁,計算機輔助設計與制造,企業(yè)信息系統(tǒng)中的技術信息系統(tǒng)例：汽車設計油泥模型價值上千萬元 CAD草圖可以在電腦屏幕上模擬油泥模型和一切測試 研發(fā)成本下降了1/3,第75頁,CAX技術,CAD（Computer Aided Design：計算機輔助設計）CAM（Computer Aided Manufacturing：計算機輔助制造）CAPP（Computer Aided Proc

36、ess Planning：計算機輔助工藝規(guī)劃）CAE（Computer Aided Engineering：計算機輔助工程）,,第76頁,CAD,利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，進行工程和產品的設計與分析，以達到理想的目的或取得創(chuàng)新成果,,第77頁,CAM,計算機輔助制造 通過計算機分級控制和管理制造過程的多方面工作 。,,第78頁,CAPP,計算機輔助工藝規(guī)劃 通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和加工工藝

37、信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程,,第79頁,CAE,計算機輔助工程 用計算機來幫助設計人員和工程生產管理人員進行工程生產計劃、管理、設計和控制的技術,,第80頁,CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能,計算機輔助繪圖 幾何建模 有限元分析優(yōu)化設計 處理數(shù)控加工信息 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理,第81頁,CAD/CAM系統(tǒng)介紹,AutoCAD Tango/Protel,,第82頁,進一步學習指

38、導,科學計算軟件 MATLABSCILAB 計算機應用的綜合化,第83頁,例4,新華網巴黎2002年7月4日電。法國原子能委員會軍事應用局日前宣布，該局正在進行一項核武器模擬試驗計劃（投資51億歐元）。根據(jù)物理機理，造成核爆條件的過程與核反應的過程都是高溫高壓下進行；高達幾百個大氣壓、幾千萬攝氏度、巨大能量是在微秒級時間內釋放。描述核反應的物理過程的數(shù)學模型是一組非定常的非線性偏微分方程。它可給出核爆炸各個細節(jié)的圖像、定量的數(shù)

39、據(jù)和運動的全過程。但該組方程是無法求出解析解的。因此只有求助大規(guī)?？茖W計算。核武器設計中，從摸清規(guī)律、調整各種參數(shù)到方案的優(yōu)選等等，需要計算成千上百個模型。由于進行核試驗耗資大、周期長，所以不能只通過核試驗來設計和改進產品。在計算機上選擇一套參數(shù)設計一個模型，在一定意義上相當于進行一次核試驗。在計算機上花費幾百萬元進行計算，可以節(jié)省以億計的試驗經費。模擬核爆試驗可以減少試驗次數(shù)，大大降低研制成本。因此，世界各國在核武器的研制設計中都

40、大量采用了科學計算的方法。,返回,第84頁,沃爾瑪：利用信息技術成全其零售業(yè)霸主地位,沃爾瑪計算機系統(tǒng)可以追蹤每一件商品的進銷全過程。通過采用最新的信息技術，沃爾瑪能夠以最低的成本、最優(yōu)質的服務、最快速的管理反應進行全球運作。管理信息系統(tǒng)的應用使沃爾瑪有關各方可以迅速得到所需的貨品層面數(shù)據(jù)，觀察銷售趨勢、存貨水平和訂購信息甚至更多。 美國通過運用信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，使傳統(tǒng)產業(yè)的國際競爭力得以快速提升。,返回,第85頁,藍博基尼

41、跑車,藍博基尼是世界最著名的跑車之一。1999年初，意大利制造商想將它出口到美國，按照美國的安全法規(guī)，所有的車必須裝有氣囊。因此藍博基尼需要做氣囊的匹配碰撞。按傳統(tǒng)方法，該項測試至少要撞10輛以上的樣車。以一輛藍博基尼400萬~500萬元人民幣（30萬~40萬英鎊）計，僅碰撞的樣車損失費用就將在5000萬元以上。歐洲的一家設計公司用CAD測試方法只用了十分之一的費用，就解決了問題。該公司先把氣囊在計算機里模擬裝到車上，再模擬各種路

42、況并對車進行了調整，最后只碰了一輛真實的實物車就順利地通過了驗證測試。,返回,第86頁,邏輯推理與自動定理證明,對數(shù)學中臆測的定理尋找一個證明或反證，不僅需要有根據(jù)假設進行演繹的能力，而且需要某些直覺技巧。借助計算機來證明數(shù)學猜想或定理，這是一項難度極大的人工智能應用，也已取得一些成果。四色猜想的證明。四色猜想是圖論中的一個世界級的難題，它的內容是：用四種顏色就可繪制任何地圖，三種顏色不夠，而五種顏色多余。這個猜想經過無數(shù)次的驗證

43、，結論都是千真萬確的，但卻一直無法在理論上給出證明，所以有人認為，證明這個猜想的難度絲毫不亞于哥德巴赫猜想。1976年7月，美國數(shù)學家哈根和阿貝爾用計算機成功地證明了四色猜想。這個猜想的證明需要進行一百億次（1010次）邏輯判斷，這個天文數(shù)字的工作量如果用人工來完成，則需兩萬年時間，這就是計算機問世以前，任何人都無法證明或推翻這個猜想的原因。,返回,第87頁,自然語言處理,自然語言處理是人工智能的早期研究領域之一。如果能讓計算機“聽懂

44、”、“看懂”人類自身的語言，那么更多的人可以使用計算機，大大提高了計算機的利用率。自然語言處理就是研究如何能讓計算機理解并生成人們日常所使用的語言，使得計算機懂得自然語言的含義，從而建立起一種人與機器之間的密切而友好的關系，使之能進行高度的信息傳遞與認知活動。要達到以下三個目標：（1）計算機能正確理解人們用自然語言輸入的信息，并回答輸入信息中的有關問題；（2）計算機對得到的信息能自動產生相應的摘要，用不同的詞語復述信息的內容；

45、（3）計算機能夠把用某一種自然語言的信息自動地翻譯為另一種自然語言，即機器翻譯的問題。,返回,第88頁,自動程序設計,自動程序設計包括程序綜合和程序正確性檢驗兩個方面，分別實現(xiàn)自動編程和證明程序的正確性。對自動程序設計的研究不僅可以促進半自動軟件開發(fā)系統(tǒng)的發(fā)展，而且也使通過修正自身代碼進行學習的人工智能系統(tǒng)得到發(fā)展。目前已經研制出能夠以各種不同的目的描述來編寫計算機程序的系統(tǒng)，但這方面的進展依然非常局限。,返回,第89頁,機器學

46、習,學習是人類智能的主要標志和獲得知識的基本手段，只有讓計算機具有類似于人的學習能力，自動獲取新的事實及新的推理算法，才能使計算機真正具有智能。機器學習的低級階段是機械式學習和教師指導下的學習。前者通過簡單地記住推理和解答的結果，來強化將來的推理和問題求解能力；后者則由教師傳授知識，或在教師的指導下歸納和抽取知識。機器學習的高級階段是知識發(fā)現(xiàn)，即計算機系統(tǒng)在無須教師幫助的情況下，能自行發(fā)現(xiàn)蘊涵在客觀規(guī)律中的知識。上個世紀90‘s，

47、KDD（數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)）迅速崛起成為機器學習的一個重要分支，如何從數(shù)據(jù)倉庫包含的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和獲取隱含的知識，既是機器學習領域面臨重大挑戰(zhàn)，也給機器學習技術的實用化帶來了新的機遇。此外，機器學習還有助于發(fā)現(xiàn)人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。,返回,第90頁,專家系統(tǒng),專家系統(tǒng)是依賴于適用于特殊應用領域的知識規(guī)則的計算機系統(tǒng)。專家系統(tǒng)借助知識獲取工具從應用領域專家或其它知識源（如法典、訓練手冊、數(shù)據(jù)庫等）抽取專門知識，轉變?yōu)檫m合于推

48、理機解釋性使用的形式存放于知識庫，以實現(xiàn)類似于人的邏輯思維和問題求解能力。專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統(tǒng)，它應用人工智能技術，根據(jù)某個領域一個或多個人類專家提供的知識和經驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。專家系統(tǒng)可以解決的問題一般包括解釋、預測、診斷、設計、規(guī)劃、監(jiān)視、修理、指導和控制等。高性能的專家系統(tǒng)也已經從學術研究開始進入實際應用研究。隨著人工智能整體水平的提高，專家系統(tǒng)

49、也獲得發(fā)展。正在開發(fā)的新一代專家系統(tǒng)有分布式專家系統(tǒng)和協(xié)同式專家系統(tǒng)等。在新一代專家系統(tǒng)中，不但采用基于規(guī)則的方法，而且采用基于模型的原理。專家系統(tǒng)已發(fā)展為人工智能的最有實用前景和影響力的一個分支，在科技、工程、交通、運輸、醫(yī)療、探礦、氣象、商業(yè)、金融、軍事、行政和管理等領域都有廣泛的應用。,返回,第91頁,人工神經網絡,人工神經網絡是一個用大量簡單處理單元經廣泛連接而組成的網絡，用來模擬大腦神經系統(tǒng)的結構和功能。神經生理學家、心理學

50、家與計算機科學家的共同研究得出的結論是：人腦是一個功能特別強大、結構異常復雜的信息處理系統(tǒng)，其基礎是神經元及其互聯(lián)關系。研究結果已經證明，用神經網絡處理直覺和形象思維信息具有比傳統(tǒng)處理方式好得多的效果。20世紀80年代，霍普菲爾德（Hopfield）提出用硬件實現(xiàn)神經網絡，魯梅爾哈特（Rumelhart）等提出多層網絡中的反向傳播（BP）算法，有力地推動了人工神經網絡的研究?，F(xiàn)在，神經網絡已在模式識別、圖像處理、組合優(yōu)化、自動控制、

51、信息處理、機器人學和人工智能的其它領域獲得日益廣泛的應用。,返回,第92頁,模式識別,模式識別是通過抽取被識別對象的特征，與存放在計算機內的已知對象的特征進行比較及判別，從而和出結論的一種人工智能技術，也就是使一個計算機系統(tǒng)具有模擬人類通過感官接受外界信息、識別和理解周圍環(huán)境的感知能力。指紋辨別、手寫漢字的識別、語音識別都是模式識別的應用實例。至今，在模式識別領域，神經網絡方法已經成功地用于手寫字符的識別、汽車牌照的識別、指紋識別、