第一节 计算机概述

§1-1-3 计算机在各个领域中的应用

计算机在各个领域中的应用
    计算机的应用已渗透到社会的各行各业,正在改变着传统的工作、学习和生活方式,推动着社会的发展。计算机的应用主要表现在以下几个方面。
  1.科学计算
    科学计算也称为数制计算,是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。它是电子计算机的重要应用领域之一,世界上第一台计算机的研制就是为科学计算而设计的。计算机高速、高精度的运算是人工计算所望尘莫及的。随着科学技术的发展,使得各种领域中的计算模型日趋复杂, 人工计算已无法解决这些复杂的计算问题。 例如,在天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域中,都需要依靠计算机进行复杂的运算。科学计算的特点是计算量大和数制变化范围大。

图1-1-3-1 计算机在科学计算中的使用--实验室专用计算机系统

  2.数据处理
    数据处理也称为非数值计算,指对大量的数据进行加工处理,例如分析、合并、分类、统计等,形成有用的信息。与科学计算不同的是数据处理涉及的数据量大,但计算方法较简单。人类在很长一段时间内,只能用自身的感官去收集信息,用大脑存储和加工信息,用语言交流信息。当今社会正从工业社会进入信息社会, 面对积聚起来的浩如烟海的各种信息, 为了全面、深入、精确地认识和掌握这些信息所反映的事物本质,必须用计算机进行处理。目前,数据处理广泛应用于办公自动化、企业管理、事务处理、情报检索等,数据处理已成为计算机应用的一个重要方面。

图1-1-3-2 计算机在数据处理方面的应用--股票分析系统

  3.过程控制
    过程控制又称实时控制,指用计算机及时采集数据,将数据处理后,按最佳值迅速地对控制对象进行控制,现代工业,由于生产规模不断扩大,技术、工艺日趋复杂,从而对实现生产过程自动化 控制系统的要求也日益增高。利用计算机进行过程控制,不仅可以大大提高控制的自动化水平, 而且可以提高控制的及时性和准确性, 从而改善劳动条件、提高质量、节约能源、降低成本。计算机过程控制已在冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等部门得到广泛的应用。

图1-1-3-2 计算机在工业过程控制方面的应用--铝电解质工业过程控制系统

  4.计算机辅助系统
    计算机辅助系统包括CAD、CAM、CBE等。计算机辅助设计CAD(Computer-Aided Design),就是用计算机帮助各类设计人员进行设计。由于计算机有快速的数值计算、较强的数据处理以及模拟的能力,使CAD技术得到广泛应用。例如,飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。 采用计算机辅助设计后,不但降低了设计人员的工作量,提高了设计的速度,更重要的是提高了设计的质量。计算机辅助制造的CAM(Computer-Aided Manufacturing)是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的技术。例如,在生产的制造过程中,用计算机控制机器的运行、处理生产过程中所需的数据、控制和处理材料的流动以及对产品进行检验等。 使用CAM技术可以提高产品的质量、降低成本、缩短生产周期、降低劳动强度。 计算机辅助教育CBE(Computer—based Education)包括: 计算机辅助教学 CAI(Computer-Assisted Instruction)、计算机辅助测试CAT(Computer-Aided Test)和计算机管理教学CMI(Computer-Management Instruction)。近年来由于多媒体技术和网络技术的发展,推动了CBE的发展,网上教学的和远程教学已经在许多学校展开。开展CBE不仅使学校教育发生了根本的变化,还可以使小时在学校里就能体验计算机的应用,培养出跨世纪的复合型人才。

图1-1-3-2 计算机在辅助设计方面的应用--使用Lightscape制作的建筑效果图

  5.人工智能
    人工智能AI(Artficial Interlligence)一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。在计算机中存储一些定理和推理准则,然后设计程序让计算机自动探索解题的方法。人工智能是计算机应用研究的前沿学科。

图1-1-3-2 计算机在人工智能方面的应用--智能机器人

  6.信息高速公路
    1991年,美国当时的参议员、现任副总统戈尔提出建立“信息高速公路”的建议即将美国所有的信息库及信息网络连成一个全国性的大网络, 把大网络连接到所有的机构和家庭中去,让各种形态的信息(如,文字数据、声音、图像等)都能在大网络里交互传输。1993年9月美国正式宣布实施“国家信息基础设施“(NII)计划,俗称”信息高速公路”计划,预计20年代内耗资4000亿美元 ,计划在1997年~2000年初步建成。 该计划引起了世界各发达国家、新兴工业国家和地区的极大震动, 纷纷提出了自己的发展信息高速公路计划的设想,积极加入到这场世纪之交的竞争中去,我国也不例外。 国家信息基础设施,除了通信、计算机、信息本身和人力资源四个关键要素外, 还包括标准、规则、政策、法规和道德等软环境,其中最重要的当然是“人才”。 针对我国信息技术落后信息产业不够强大、信息应用不够普遍和信息服务队伍还没有壮大的现状, 有关专家提出我国的“信息基础设施”应加上两个关键部分,即民族信息产业和信息科学技术。 面对正在向深度和广度发展的信息化浪潮我国政府不失时机的成立了国家经济信息化联席会议, 党的十四届五中全会又把“加速国民经济信息化进程”写入了“关于制定国民经济和社会发展九五计划和2010年远景目标”的建议中, 把信息产业的发展摆在突出的地位。例如,上海这个国际大都市也做出了相应的计划, 提出用15~20年的时间完成上海“信息港”的全面建设,到2000年完成基础结构框架,到2010年基本建成,将成为全国率先建成的地区“信息高速公路”和信息化的国际大都市。

图1-1-3-2 计算机在信息高速公路上的应用

  7.电子商务
    所谓“电子商务”,是指通过计算机和网络进行商务活动。在目前的条件下,因网上支付手段的不完善而最后交付款采取其他形式的, 可认为是初级的“电子商务”。 电子商务是在Internet的广阔联系与传统信息技术系统的丰富资源相结合的背景下应运而生的一种网上相互关联的动态商务活动,在Internet上开展电子商务发展前景广阔,可为你提供众多的机遇。世界各地的许多公司已经开始通过Internet进行商业交易。他们通过网络方式与顾客联系、与批发商联系、与供货尚联系、与股东联系, 并且进行相互间的联系。他们在网络上进行业务往来,其业务量往往超出正常方式。 同时, 电子商务系统也面临诸如保密性、可测性和可靠性等挑战。但这些挑战将随着技术 的发展和社会的进步是可以战胜的。电子商务旨在通过网络完成核心业务,改善售后服务,缩短周转时间,从有限的资源中获取更大得收益从而达到销售商品的目的。它向人们提供新的商业机会和市场需求,也对有关政策和规范提出挑战。电子商务始于1996年,起步虽然不长,但其 有高效率、低支付、高收益和全球性的优点。

图1-1-3-1 计算机在电子商务中的使用--电子商务网站

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