计算机应用领域的信息技术基础

进入20世纪90年代以来，计算机技术作为科技重要的先导技术得到了飞跃发展，超级并行计算机技术、高速网络技术、多媒体技术、人工智能技术等相互渗透，改变了人们使用计算机的方式，从而使计算机几乎渗透到人类生产和生活的各个领域，对工业和农业都有极其重要的影响。计算机的应用范围归纳起来主要有以下6个方面。

（1）科学计算

科学计算亦称数值计算，是指用计算机完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题。计算机作为一种计算工具，科学计算是它最早的应用领域，也是计算机最重要的应用之一。

在科学技术和工程设计中存在着大量的各类数字计算，如求解几百乃至上千阶的线性方程组、大型矩阵运算等。这些问题广泛出现在导弹实验、卫星发射、灾情预测等领域，其特点是数据量大、计算工作复杂。在数学、物理、化学、天文等众多学科的科学研究中，经常遇到许多数学问题，这些问题用传统的计算工具是难以完成的，有时人工计算需要几个月、几年，而且不能保证计算准确，使用计算机则只需要几天、几小时甚至几分钟就可以精确地解决。所以，计算机是发展现代尖端科学技术必不可少的重要工具。

（2）数据处理

数据处理也称信息处理，是指对各种信息进行收集、分类、整理、加工、存储等一系列活动的总称。所谓信息是指可被人类感受的声音、图像、文字、符号、语言等。数据处理的特点是要处理的原始数据量大，而运算比较简单，有大量的逻辑与判断运算。据统计，目前在计算机应用中，数据处理所占的比重最大。其应用领域十分广泛，如人口统计、办公自动化、邮政业务、机票订购、情报检索、图书管理、医疗诊断、企事业计算机辅助管理与决策等。

数据处理从简单到复杂可以划分为3个发展阶段，它们是：

1）电子数据处理（Electronic Data Processing，简称EDP）

它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。

2）管理信息系统（Management Information System，简称MIS）

它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。

3）决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）

它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。

（3）计算机辅助技术

计算机辅助技术包括CAD，CAM和CAI等。(www.xing528.com)

1）计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）

计算机辅助设计是指利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品的设计，以实现最佳设计效果的一种技术。CAD技术已广泛应用于建筑工程设计、服装设计、机械制造设计、船舶设计等行业。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等。使用CAD技术可以提高设计质量，缩短设计周期，提高设计自动化水平。

2）计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）

计算机辅助制造是指利用计算机通过各种数值控制生产设备，完成产品的加工、装配、检测、包装等生产过程的技术。例如，在产品的制造过程中，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测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。

将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS）。它的实现将真正做到无人化工厂（或车间）。

3）计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）

计算机辅助教学是指在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个性化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能、网络通信和知识库等计算机技术，克服了传统教学情境方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。它在现代教育技术中起着相当重要的作用。

除了上述计算机辅助技术外，还有其他的辅助功能，如计算机辅助出版、计算机辅助管理、辅助绘制和辅助排版等。

（4）过程控制

过程控制是指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或采用自动调节。利用计算机进行过程控制，不仅大大提高了控制的自动化水平，而且大大提高了控制的及时性和准确性。过程控制的特点是及时收集并检测数据，按最佳值调节控制对象。在电力、机械制造、化工、冶金、交通等部门采用过程控制，可以提高劳动生产效率、产品质量、自动化水平和控制精确度，减少生产成本，减轻劳动强度。在军事上，可使用计算机实时控制导弹根据目标的移动情况修正飞行姿态，以准确击中目标。

（5）人工智能

人工智能是指用计算机模拟人类的智能活动，如判断、理解、学习、图像识别、问题求解等。它涉及计算机科学、信息论、仿生学、神经学和心理学等诸多学科。在人工智能中，最具代表性、应用最成功的两个领域是专家系统和机器人。计算机专家系统是一个具有大量专门知识的计算机程序系统。它总结了某个领域的专家知识并将其构建了知识库。根据这些知识，系统可以对输入的原始数据进行推理，作出判断和决策，以回答用户的咨询，这是人工智能的一个成功例子。机器人是人工智能技术的另一个重要应用。目前，世界上有许多机器人工作在各种恶劣环境，如高温、高辐射、剧毒等环境中。机器人的应用前景非常广阔。现在有很多国家正在研制新型机器人。

（6）网络应用

计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。网络应用不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通信，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。网络应用在人们的日常生活中尤为重要，比如收发电子邮件、上传下载文件、Web网页浏览服务、网络游戏、网上银行、网上购物、网上订票、视频会议等。