30位信息学家的贡献
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作者： 杨宗凯主编
出 版 社： 湖北少儿出版社
出版时间： 2008-1-1字数：版次： 1页数： 209印刷时间： 2008/01/01开本： 16开印次： 1纸张： 胶版纸I S B N ： 9787535340184包装： 平装编辑推荐
近百年来，特别是近50年来，信息技术科学的迅猛发展改变了人类社会的面貌，也改变了我们每个人的生活。每天，世界上有数以亿计的人用手机互通信息，从电视上了解万里之外的新闻，把计算机作为学习研究以及娱乐的工具…… 这一切是如何发生的？是哪些人和哪些事件，引起和推动了人类社会这一轮空前大发展的浪潮？这本书里所叙述的100年来的30件事，让我们看到信息技术科学发展历史的概貌，给上述问题一个粗略的回答。
内容简介
马克思说：“在科学的入口处，正像在地狱的入口处一样，必须提出这样的要求：‘这里必须根绝一切犹豫；这里任何怯懦都无济于事。’”
20世纪信息科学的发展得益于计算机技术的高速发展，它正由计算机程序控制化向智能化方向发展；通信技术伴随着信息科学的发展不断进步；20世纪中发展起来的网络技术正在改变着人们的生活。
在20世纪信息科学发展的历史长河里，涌现出30个作出了重大贡献的科学家或科学家群体。他们提出了控制论，发明了电子计算机，创建了国际互联网……本书将带你来到20世纪科学的入口处，在这里回望20世纪信息科学发展的历史，了解你想知道的20世纪信息科学发展的一切。
作者简介
杨宗凯，1963年出生，中共党员，教授，博士生导师，华中师范大学副校长。新世纪百千万人才工程国家级人选，信息技术学科带头人，享受国务院政府特殊津贴，国家“十一五”科技攻关计划现代服务业重大专项责任专家。长期从事信息技术和通信技术研究，先后在美国、韩国、澳大利亚、新加坡等大学和研究机构从事合作研究工作，在国内外发表学术论文100多篇，出版专著8本，主持国家科技项目多项，科研成果多次获省部级奖。
目录
传真技术的诞生
电磁波的发现
无线电报的发明
无线通信
广播电台的诞生与发展
电视的发明
计算机模型的提出
计算机的发展与程序存储计算机
控制论的诞生和发展
香农与信息论
巨型计算机的发展
世界第一颗试验通信卫星、无源卫星和有源卫星
第一个无线电寻呼业务的开放
集成电路的设计思想
电话交换技术的新发展——程控交换技术
石英光纤的诞生
美国“硅谷”的兴起
国际互联网的诞生与发展
TCP／IP协议的提出
第一个商用计算机微处理器
微处理机基本技术
以太网的诞生
实现个人电话的梦想——蜂窝式移动电话的诞生
生物芯片技术的应用
虚拟现实技术的诞生和发展
数字电视发展历程
中文寻呼机的发展
IP电话的出现
蓝牙技术诞生
3G手机研制成功
书摘插图
传真技术的诞生
传真技术早在19世纪40年代就已经诞生，比电话发明还要早30年。它是由一位名叫亚历山大贝恩的英国发明家于1843年发明的。但是，传真通信在电信领域里发展比较缓慢，直到20世纪20年代才逐渐成熟起来，60年代后才得到了迅速发展。最近十多年来，传真的发展更为迅速，它已成为使用最广泛的通信工具之一。
钟摆的启示
1842年，苏格兰人亚历山大‘贝恩研究制作了一项用电控制的钟摆结构，目的是要构成若干个钟互连起来同步的钟，就像现在的母子钟那样的主从系统。他在研制的过程中，敏锐地注意到一种现象，就是这个时钟系统里的每一个钟的钟摆在任何瞬间都在同一个相对的位置上。
这个现象使贝恩想到，如果能利用主摆使它在运行中通过由电接触点组成的图形或字符，那么这个图形或字符就会同时在远离主摆的一个或几个地点复制出来。根据这个设想，他在钟摆上加上一个扫描针，起着电刷的作用；另外加一个时钟推动的一块“信息板”，板上有要传送的图形或字符，它们是由电接触点组成的。在接收端的“信息板”上铺着一张电敏纸，当指针在纸上扫描时，如果指针中有电流脉冲，纸面上就出现一个黑点。当发送端的钟摆摆动，指针触及信息板上的接点时，就发出一个脉冲。信息板在时钟的驱动下，缓慢地向上移动，使指针一行一行地在信息板上扫描，把信息板上的图形变成电脉冲传送到接收端。接收端的信息板也在时钟的驱动下缓慢移动，这样就在电敏纸上留下图形，形成了与发送端一样的图形。这是一种原始的电化学记录方式的传真机，尽管这个最初的实验结果很粗糙，却有力地证明了实现传真的可能性。
1843年，亚历山大贝恩发明的传真机获得了专利，标志着传真机的诞生，比1876年出现的电话还要早33年。这个装置应用于第一份横跨美国的电报信息传输中。
滚筒式传真机
1850年，又有一位英国的发明家弗贝克卡尔进一步发展了贝恩的传真技术。他对传真机的结构作了很大的改进，他采用“滚筒和丝杆”装置代替了时钟和钟摆的结构。这种改进的结构，工作状况有点像车床，滚筒作快速旋转，传真发送的图稿卷在滚筒上随之转动，而扫描针则沿着丝杆缓慢地顺着滚筒的轴向前进，对滚筒表面上的图形进行螺旋式的扫描。
1862年，意大利物理学者高瓦尼凯斯利建造了他称之为“pantelegraph”（意为pantograph和telegram的混合产物）的早期传真电报机。它是以亚历山大贝恩的发明为基础，包括一套同步化装置。从1865年到1870年间他的pantelegraph为法国邮政电报代理所使用，用于巴黎和马赛等城市之间输送照片和文字等。
1865年，一位名叫阿巴卡捷的伊朗人根据贝恩和贝克卡尔提出的传真机原理和结构，自己研制出了可以实际应用的传真机，并且带着他的传真机到法国巴黎、里昂和马赛等城市进行了传真通信的实验。同年，第一台工作传真机器和传真服务器建立。
相片传真机的发明
相片传真机能传送多色调的相片、图像等。它主要用于新闻通信社发送、收集和交换国内外新闻照片和图像。这也是传真最早的用途之一。由于人们对新闻照片和摄影图片的传送要求是很广泛的，因此许多科学家都曾致力于相片传真机的研究。
1883年，德国电气工程师尼普柯夫用他发明的“尼普柯夫圆盘”，以机械扫描方式进行了首次图像传送。但每幅画面仅24线，图像相当模糊。
1903年医生亚瑟科尔在德国发明了图片传真术，一种仍然使用电线用人工压住和传输图片传真的方法。传真机包含了光电扫描仪，就算是普通影印纸图像也可以被传送，接收的一端把图像印刷在热敏感纸上。今天的设计也同样建立在此基础上。
1907年11月8日，法国的一位发明家——爱德华贝兰在众目睽睽之下表演了他的研制成果——相片传真。1912年，世界上第一幅通过传真机传送出去的新闻照片出现在巴黎的一张报纸上，引起很大的轰动。1913年，他又制成了世界上第一部用于新闻采访的手提式传真机。
1925年，艾多奥德毕林在法国成功发明了毕林诺图解。他发明的装置是将一张图纸放在一个圆筒上，用一道强光对它进行扫描，让它转换成光信号；或者是缺少光的情况下，进入传动系统的脉冲之内。
相片传真把指针接触式的扫描改变成光电扫描，不仅使传真的质量大大提高，而且光电扫描和照相感光制版配合，使相片传真得以实现。
1925年，美国贝尔实验室研制出高质量的相片传真机。贝尔实验室的传真机原理是这样的：发送端将发送的图像卷在传真机的滚筒上，滚筒一面旋转一面横向移动，光点在图像上逐行来回扫描，并覆盖整个画面，这样图像就被分解成了若干个连续的小点。光点照射在图像深浅不同的部位反射出强弱不同的光，反射光被光电管接收并转换成强弱不同的电信号，再经调制和放大发送到传输线路上。接收端则起着合成图像的作用，输入的信号经放大、解调后，加在辉光管上，再转换成强弱不同的光点。接收机上也有一个滚筒，滚筒的旋转移动和发送端同步。该筒上装有感光记录纸，辉光管转换的光点照射在感光纸上。由于滚筒做同步的旋转和移动，所以记录纸被逐点逐行感光，并形成一个与发送图像相似的传真图像。
彩色传真机
虽然传真机的出现已有很长一段时间，但是彩色传真机直到20世纪20年代才出现，最早的彩色传真记录的图片刊登在《贝尔系统技术报道》1925年4月的卷首插图上。这幅图片实际上是用滤色镜按红、绿、蓝顺序将三种颜色分三次独立传送，然后再重叠合成的。后来有人用同样的基本技术，采取了一些自动化的操作，研制成能复制彩色图片的传真设备。1945年8月，在波茨坦会议上，杜鲁门、斯大林和艾德礼的彩色照片成功地从欧洲通过无线电传到华盛顿。但直到20世纪80年代中期，彩色传真机才逐渐发展到了可以实用化的程度。
传真机的分类
1964年美国施乐公司发明了长距离电子影印法（Long DistanceXerography，简称LDX）。之前，传真机一直存在设备昂贵和操作困难的缺点，直到1966年施乐公司发明了Magnafax Telecopier，它体积较小，约有46磅重（约17千克），比当时的任何传真机都要袖珍。它是第一台基于电话线的传真机，比较容易使用并可以与任何电话线连接，一份常用文件传输大约六分钟。由于要使用热敏纸，所以总散发出一股糊胶皮的味道，而且它的程序反应不快，但总的来说它代表了科技的进步。在20世纪60、70年代，日本一些公司陆陆续续进入了传真机这个市场，很快地新一代的更快速、更小和更有效率的传真机变成现实。
到20世纪70年代后，以电话线为媒介传输图像的传真机在美国开始普遍应用于商业领域，之后的二三十年，在全世界范围内，在各个领域的应用也越来越普遍。
1996年，撇尔尼宝尔思发明了第一个33．6 kbps的网络传真机。
传真机的种类比较多，分类的标准也不尽相同。但是万变不离其宗，传真机都具有收发传真和复印三个基本功能。为了更好地认识传真机，现将常见的类型总结如下表：
在70年代以前，主要是使用一类机，70年代曾经使用二类机，80年代开始推广使用三类机，随着性能和功能的不断完善，三类机已逐渐成为传真通信中主要机种。四类机的使用目前尚不普遍。
电磁波的发现
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，当金属导线中有电流通过时，放在它附近的磁针便会发生偏转。接着，学徒出身的英国物理学家法拉第明确指出，奥斯特的实验证明了“电能生磁”。他还通过艰苦的实验，发现了导线在磁场中运动时会有电流产生的现象，此即所谓的“电磁感应”现象。
著名的科学家麦克斯韦进一步用数学公式表达了法拉第等人的研究成果，并把电磁感应理论推广到了空间。他认为，在变化的磁场周围会产生变化的电场，在变化的电场周围又将产生变化的磁场，如此一层层地像水波一样推开去，便可把交替的电磁场传得很远。1865年，麦克斯韦发表了电磁场理论，成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。
电磁波无处不在
正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。
随着人们生活水平的日益提高，电视、电脑、微波炉、电热毯、电冰箱等家用电器越来越普及，电磁波辐射对人体的伤害也越来越严重。但由于电磁波看不见、摸不着、感觉不到，且其伤害是缓慢、隐性的，所以尚未引起人们的广泛注意。
生活环境中充满了电磁波，只要是用电的电器用品，都会放出电磁波。墙壁中看不见的电线，也会使电磁波检测笔“哗哗”叫。所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁，以免因电磁波影响而无法好好休息。
而现代人人手一部的手机，它的电磁波其实是很强的。在电脑前拨通手机，大家往往会发现电脑荧幕闪烁不已；在打开的收音机前拨通手机，收音机也受到很大的干扰。
微波炉的微波也是很强的电磁波，有人曾经做过实验，发现微波抑制了植物的生长！这个实验是将4盆绿豆苗分别放人微波炉中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒后，移出置于空旷处，另外一盆完全不照射微波的豆苗作为实验控制组。观察这5盆绿豆芽每天的生长进度，发现不受微波照射的实验控制组，绿豆苗生长正常。经微波照射过后的绿豆苗，只有照射5秒的一盆尚存活，其他陆续枯萎，可见微波对生物的杀伤力。
电磁波这么可怕，我们该怎么预防呢？
1不用时拔掉电器插头：电器用品不使用时，最好将插头拔掉，避免室内环境受到电磁波的侵害。
2保持与电器的距离：距离越远，电磁波强度越弱。所以在使用电器用品像电脑、电视、电风扇、吹风机、微波炉、电磁炉时，都要保持一定的距离，以求安全。
电磁波和赫兹
提到电磁波，就不能不联系到赫兹，他对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。
麦克斯韦创立电磁理论之后，却不能通过实验证明电磁波的存在。1888年，在柏林有一位叫赫兹的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦克斯韦对电磁波的完美描述，可就是证明不了它的存在。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。
知识链接
赫兹，德国物理学家，经典电动力学的奠基人之一，1857年2月22日生于汉堡，1894年1月1日卒于波恩。早在少年时代就被光学和力学实验吸引。十九岁进入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教授赫尔姆霍茨指导下学习。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。
到底有没有电磁波呢？最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波在运动。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮时便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度为每秒30万千米，正好等于光速，也具有如光一样的反射性、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。
赫兹何以有这样的成就？原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯，十分喜欢技术和技能的学习。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿等工具已使得极为纯熟。他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉，真可惜！他本是一个难得的车工啊！”。二是赫兹小时候学习兴趣相当广泛。他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现了惊人的才能，以致老师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼，他在给父母的信中说：“惰性从我的身上真正被取缔了。”
在赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。
要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒，赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下，赫兹很快制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器。
当实验设备基本备齐以后，赫兹投人了实验过程。这时，他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授，每周需承担二十几节课的教学任务，这使他只能从课余挤时间进行实验。
这一天，赫兹上完课。“今天的课就讲到这里，再见，先生们！”赫兹教授说完，急忙将几页记得密密麻麻的记录纸准备好，焦急地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时，这段时间应该好好地利用，再做一次实验。
“卡尔，我们开始吧！”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹做试验的唯一场所，因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方太小了。
