书城科普日新月异的信息科学(新编科技大博览·A卷)
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第17章 通信技术(6)

媒体光盘

光盘是与计算机相结合,具有容量大、体积小、适用价廉的信息存储和检索的设备,它是20世纪80年代开始发展起来的光学存储技术。

20世纪60年代开始,荷兰飞利浦公司和美国的RCA公司都在研究和开发光盘。1972年,飞利浦公司研制出一种光盘,叫做光学录像盘,主要用来录制电视节目。但是因为当时已经有了录像带,再加上光盘没有统一标准,销路不好。

1978年又研制出一种激光唱盘,简称CD-A。盘上有大约3英里长的螺旋形轨道,可记录60~70分钟的音乐节目。为了统一标准飞利浦公司和日本的索尼公司合作,制定了统一规格。

到目前为止,已经开发出不同种类的光盘,例如只读光盘、可写一次型光盘和可擦型光盘。

只读光盘,就是用户只读盘上的信息,不可以修改原有信息或在上面写信息的光盘,也就是说,盘的内容是厂家出厂时就刻上去或复制好的,用户只要使用合格的只读光盘播放机,就可以读取盘上的信息。它的作用主要是存储文字、图像和音乐信息,现成为出版、信息存储和检索的主要工具。

只读光盘有存储数字化信息的数字式和存储模拟化信息的模拟式两种。

小型激光唱片可存储高质量的声音信号,避免了磁带录音的缺点。可写一次型光盘,就是用户自己往上面刻写数据,但是只能写一次。就是说盘上一旦写入数据,就不能擦掉,也不能原地修改,所以叫做可写一次型光盘。它主要用于用户现场记录数据,它可以存储文字信息和高质量的图像,用户可以多次读取存储的数据。

这种光盘按其记录的模式也可以为数字式和模拟式两种。模拟式主要用于录像节目的制作,数字式又分W·RM、CD-PR·M、CD-R和写一次光卡。

可擦型光盘,就是写信息后可以抹去重写的光盘,也就是说是一种再生的记录媒体。它的主要用途是代替计算机的硬盘。

那么,信息是怎样记录在光盘上呢?

光盘的盘片一般由基板、记录层和保护层组成。基板通常选用有机玻璃或某些模压聚合物,这些都具有极好的光学性能和机械性能。记录层是附着在基板上的一层薄膜,是用来以激光记录和保存信息的部分。保护层是覆盖在记录层表面的聚合物,以免遭到破坏。

由于激光可以聚成能量高度集中的极小光点,这就为实现信息的高密度存储提供了可能。光盘的制作过程是由光头完成的,它是由激光器、聚焦透镜和光检测器等部件组成的。

记录光源是一定波长的连续输出并且经准直的线偏振激光束,通过调制器时,光束受到输入信息的调制,成为带有信息的激光脉冲,再经过光学系统,最后在光盘记录介质表面聚成为极小的光斑,将薄膜烧蚀成凹点、微孔或气泡,记录下信息。光头沿经向平移,盘片在转台上旋转时,记录层上就形成了螺旋状或同心圆状的、凹上(或气泡)与平台相间的信息轨道。在轨道上,二进制符号“1”用凹点或气泡表示,“0”用平台表示。

如果你要读取数据时,将制好的光盘放入播放机中,光头经过光学系统聚焦于盘面的信息轨道上,由于凹点和平台部分对光的反射强度不同,所以光检测器能测出轨道上记录的每一个二进制信息,然后转换为电信号输出,便在终端显示屏上显示出来。

管理系统

信息量需要存储,更需要管理。不仅信息需要管理,而且管理也离不开信息。

管理信息系统诞生于20世纪60年代,简称MIS,指的是向管理者提供信息的系统。

那么,信息管理系统是怎样一种系统呢?

管理信息系统是建立在计算机技术、数学方法、管理科学和其他相关的信息技术的基础上,是一种对各种可用于管理的信息或数据进行搜集、加工、分析、传输、保存和利用的一种人—机系统。通常它以各基层业务部门的作业系统和事务处理系统为基础,通过对信息加工分析,向管理者提供有关生产计划、管理、作业安排和控制、预测等信息产品等,表现为文件报表等形式。

管理信息系统在企业中最初应用于会计和统计部门,由于它的神奇作用,后来扩大到生产和销售管理方面。随着计算机和通信技术的发展,其功能也逐渐完善。在生产中,管理信息系统主要以生产管理和调度为核心,面向生产和销售的全过程,诸如生产计划管理、材料计划管理、生产资料管理、财务管理以及其他方面的管理,使信息的采集和存储表现为统一化,各层次有关领导人员都可以通过管理信息,了解企业的情况,便于对企业统筹管理。

管理信息系统中的一个特殊系统,便是高级行政管理信息系统,简称EIS。它的设计主要是为高级行政管理人员提供信息,可以向行政管理人员提供跟踪、控制和协调整个组织结构运行的情况,它的主要功能是侧重于行政管理。

EIS系统具有一定的辅助决策功能,这主要是供管理人员进行战略和策略方面的研究。所以EIS系通常从外部信息源获取信息,包括政治、政策与立法信息等等,因为这些外部信息,正是高级管理人员所需要的重要信息,并根据这些信息调控本企业的状态。

由此可见,信息管理系统是搞好企业效益的有力助手。

决策支持系统

决策支持系统是一种更具有分析性的、为解决某种结构化问题而设计的信息系统,简称DSS,是信息系统的高级形式,是面向高层管理决策人员的。

众所周知,高层管理人员主要负责企业的长远方向和总的目标,因而对信息系统的要求更高,要求信息系统能够帮助自己分析更为复杂和带有全局性的问题,从而向决策者提供解决问题的方法和方案,充当决策者的顾问或参谋。

决策支持系统主要包含有数据采集系统、数据库管理系统、知识库管理系统、模型库管理系统和用户接口等部分,根据需要,有时还要包含管理信息系统和高级行政管理信息系统,特别是需要与外部信息系统相连接,提供外部更为先进的决策支持系统。

决策支持系统的主要功能是采集、存储、编辑和检索各种综合信息或文件,便于用户对问题的本质作出判断,利用统计模型、会计模型或经济模型去分析和综合各种数据,用于预测结果和提出状态报告,并利用管理科学模型,对企业的各种决策方案进行评价,从而提供最优化策略,供决策者选择并实施。特别是涉及到的变量的数量不能预先确定或定义,诸如一个公司的筹资问题,所涉及到的估计销售额、收入、货币贬值、利率等,利用DSS来处理就更为合适。

目前的决策支持系统一般只面向较小的专业领域和目标比较有限的用户。这主要是因为决策支持系统是为高层次的决策者对企业全局性的把握,因而问题是多方面的、复杂的,输出的分析结果也是经过比较和带有检验性的。所以这种优化性、带有前瞻性和预见性的决策信息系统也是不容易设计的。

当然,随着硬件和软件的不断开发与进步,信息系统的知识库和模型库的质量也会不断提高,再加上引入人工智能和专家系统的先进技术,决策支持系统一定会更加完善,并在生产实践中发挥更大的作用。

管理信息系统和决策支持系统都是为决策者提供的辅助管理和决策的信息系统,它除了提供企业的最优化管理和决策信息,还接受外部科学的管理信息和决策支持信息,以便完善自身对企业的管理。因此,决策支持系统是信息分析技术领域中不可缺少的组成部分。

人工智能系统

进行信息分析,使信息应用于实践,是信息技术不可缺少的步骤。

运用计算机进行信息分析,就涉及到人工智能的问题。因为信息分析需要像人一样的思考和进行逻辑推理,而这正是人工智能所必备的。

那么,什么是人工智能呢?

人工智能指的是人类在认识世界和改造世界的活动中,由脑力劳动表现出来的能力。一般表现如下:

1.认识和理解环境的能力,也就是说通过视觉、听觉、触觉等感官活动去感知外界信息。

2.提出概念、建立方法、进行归纳和演绎推理,作出决策的能力,也就是通过人脑的生理活动和心理活动及时对信息进行分析处理,对事物及其规律进行抽象判断和推理。

3.具有学习的能力,也就是通过教育、训练和学习,不断丰富自身的知识和技能。

4.具有自我适应的能力,即对变化的外界环境能够作出灵活反应的能力。

人工智能就是研究如何制造出人工智能机器或智能系统,使其具有上述能力,即模拟人类某些智能活动,以延伸人类的智能。

如果机器能够具有人工智能,便能代替人工做部分工作,例如解算术题、猜谜语、下棋、讲话、编制计划、学习等,而这些工作的完成就需要上面提到的几种能力。现在使用的计算机,有些就能执行这种任务,那么我们就可以说这类计算机具有某种程度的“人工智能”。

人工智能研究的领域极为广泛,几乎涉及到人类创造所需要的诸如数学、物理、信息科学、心理学、生理学、医学、语言学、逻辑学以及经济、法律、哲学等重要学科。

目前研究过程中通常采用两条途径,一条是由内到外,从揭示人脑的结构和人类智能的奥妙入手,目的是搞清楚大脑处理信息的过程,目标是创立信息处理的智能理论。另一条是由外到内,从应用计算机模拟人的智能活动入手,目标是研究开发智能机器或系统,力求达到与人的智能活动相类似的效果。总之,人工智能的最终目标是要搞清人工智能的有关原理,使计算机具有智慧更加聪明、更加有用。

在人工智能系统的研究中,日本的研究比较先进,他们已经在研究第五代计算机,这种计算机便具有一定的人工智能,它不仅可以思考,而且具有一定的逻辑推理能力,对信息的处理和分析具有更显著的效果。

专家系统

专家系统简称ES,是一种模拟人类专家处理问题时的行为和运用知识及推理技术求解问题的计算机程序或信息系统。它把某一领域的专业知识、推理和决策系统的过程,组合到计算机系统中,解决一些实际问题。

所谓专家是指某一领域里具有较深造诣的专门人才,例如机械专家、电脑专家、医疗专家、农业专家等等。人们想,如果把专家处理问题的过程,组合到电脑中,那么机器就具有专家的智能,而这种智能主要是体现在信息分析当中。

计算机之所以能成为“专家”,是因为人们赋予计算机知识,并让它模拟人脑进行推理,从而使它能回答各种问题。整个过程,都是由计算机的软件系统来实现的。

专家系统按其功能可分为管理专家系统、预测专家系统、诊断专家系统、解释专家系统等。目前专家系统已经用于生产实践,有的已经商品化。

一个结构完整的专家系统通常由六个部分组成,即知识库、数据库、推理机、知识获取机制、解释机制和人机接口。

知识库是按一定表示方式存储在计算机系统中的、用来解决问题和进行推理的知识集合体,是用以存放领域专家提供的专门知识的。

推理机包括推理机制和控制部分,它的功能是运用知识库中的知识推出新的知识或结论。控制部分的功能是决定推理的顺序,也就是说用以决定调用什么知识和什么次序,推理方式自然是离不开演绎推理、归纳推理、精确推理与非精确推理等。推理的基本任务是决定系统下一步该做什么,选择哪些知识和完成什么样的操作。例如人机对弈,计算机根据棋步,便动用存储的知识和推理过程,决定自己的一步该如何走,并根据棋势推算出对方下几步可能如何走,自己采取怎样的对策进行进攻或防守。

知识获取机制一方面要接受专家对知识库的扩充和修改,另一方面还要依据反馈的信息,自动进行知识库的修改和完善。知识获取机制一般有两种获取方式,即人机结合的半自动方式,它是先由知识工程师来采集知识再转换为知识库中的知识;另一种是机器自动学习方式,它是人工智能的一个分支学科,从研究人类学习行为和学习方法开始,建立一些学习模型,使计算机系统有一定的学习能力。

解释机制则回答用户对系统的提问,并给出获得这种答案的论据和说明。

人机接口是做专家与用户和系统之间的双向“翻译”工作,即专家与用户的通信部分。

由于专家系统有时能比人类专家具有更好的处理复杂问题的能力,诸如结构设计、数据分析和诊断问题等,所以往往会超出该领域中的一般专家。

远程通讯的传输速率

在通信中,传输速率是最重要的通信参数,因为它反映了通信速率的快慢。传统的通信是用波特率(baud)来衡量速度,波特率的定义是每秒信号变化的次数。但在数据通信中,常直接使用每秒比特数(bps-bit per sec·nd)或称位率来衡量传输速率,而不是使用波特率。波特率不一定等于位率,这是因为,采取一定的编码或调整技术之后,信号变化一次往往不止传送一个bit,而可能是2个甚至4个bit,即每波传送2位或4位,因此波特率与bps是不等的。例如,利用电话线路按v.22bis规程传送数据时,位率可达2400bps,而波特率仅为600波特。