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1.0信息与信息技术概述

世界三要素：物质、能量、信息

信息是一种物质存在的一种方式、形态或运动状态。

物质是信息的载体，物质的运动是信息的源泉，信息是物质运动状态和状态改变方式的表现形式。

信息是事物运动状态和状态改变方式的表现形式，能量是事物做功的本能，也是事物运动的源泉。

没有物质，世界便虚无飘渺；没有能量，物质就静止呆滞；没有信息，物质和能量既无从认识，也毫无用处

? 信息不能没有载体。

信息是载体包含的意义，信息伴随载体出现。载体在信息技术中也称为媒体。信息可以不同载体出现。一条信息，可用多种载体。信息必须依靠载体产生、转换、传递、处理、识别等。狭义的信息，是指能被机器感知、变换、存储、传输、显示的数据。

信息技术进步

第一次：语言的产生和应用第二次：文字的发明和使用第三次：造纸术和印刷术的发明和应用

第四次：电报、电话、广播及其他通讯技术的发明和应用第五次：电子计算机和现代通信技术的应用

1837年，美国莫尔斯发明电报1876年，美国贝尔发明电话1901年，意大利马可尼实现跨大西洋通讯

1906年，加拿大费森登第一无线电广播1925年，英国贝尔德首先发明电视

摩尔定律：Intel名誉董事长戈登·摩尔于1965年提出，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

信息、数据和信号

数据一般可以理解为“信息的数字化形式”或“数字化的信息形式”，通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。数据要进行传输，必须将其转换为电磁信号。

数据的表示：以数据形式出现的信息分别可以通过三代媒体来表示：传统形式媒体（语言、文字）;模拟形式媒体（以电磁波为载体的文字、声频与视频）;数字形式媒体（二进制数字编码的文本、多媒体与程序等）

信息论

1948年香农发表《通讯的数学理论》信息量H(x),自信息量T(A),信息熵见书p4

控制论

1948年美国数学家维纳出版了《控制论》，控制论基本方法有黑箱方法、类比方法。

系统论

作为现代系统论的基本思想最初产生于1920年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，强调生命现象不能用机械论观点，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。1948年，贝朗塔菲发表了《生命问题》（系统论诞生）；1968年，他又发表了《一般系统理论——基础发展与应用》。成为系统论的代表著作

信息技术发展趋势

网络化时代已经到来—以移动互联网、云计算为代表的深刻产业变革正在发生。

普适化时代即将来临—以物联网、智慧城市为代表的深度应用融合正在兴起。

智能化时代将是使计算机像人一样能听、能说、能看、能写、能思考，智能地观察和分析问题，能够与人按照人类熟悉的方式进行自由的交流。

2.1信号与数据（时域和频域）

按信号随时间的变化特征分类：确定性信号与随机信号按信号幅值随时间变化的连续性分类：连续信号与离散信号按信号的能量特征分类：能量信号：在所分析的区间，能量为有限值：功率信号：在所分析的区间，能量为无限值从分析域上分类：时域信号与频域信号

我们将一个标准的正弦波作为基准，称作基波。谐波就是比基波的频率高整数倍的波。单音特指单一乐器演奏独立的一个音发出的声波（谐波叠加），其基波的频率称为音高。

拍音：由来自同一种乐器或不同乐器的两个单音相互叠加，形成具有规律性强弱变化的振动。一般要求这两个音的振幅相近，但不要求频率为倍数关系。

频谱、带宽

周期信号的频谱是离散频谱，其谱线只能出现在周期信号的频率的整数倍上。任何周期信号都有自己的离散形式的频谱，不同的周期信号，它们的频谱分布不同。随着信号周期的加长，各次谐波之间的距离在减小，谱线变密。

非周期信号，由于可以将它看成是周期无穷大的周期信号，因此频谱谱线间隔将趋近于零，它们加权系数的域将变为连续的，那么，周期信号的离散频谱就过渡到非周期信号的连续频谱，用其包络线来表示。

信号各频率分量的系数是个复数，其模代表该频率分量的振幅，其相位则为各频率分量的初始相位。所以，对于频域分析，仅仅有振幅谱是不够的，还需要了解各频率分量的相位关系。

频谱：信号所包含的频率范围；带宽：频谱的宽度（最高频率减最低频率）

信号3dB带宽：定义的带宽为信号功率与最大值差在3dB的范围内。对于功率，dB=10lg (P1/P2)（0.5P2）；对于幅度，dB=20lg(A1/A2)（0.707P2）

信号带宽的描述也可以用于系统。在表示系统带宽的时候，系统带宽是系统传递函数带宽的简称。任何传输介质都只能传输某些频率范围内的信号，即具有一个有限的带宽。如果介质带宽小于信号的有效带宽，接收将会失真。

滤波：将信号中特定的频率分量滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要