现代科学技术概论ppt课件

现代科学技术概论.教材：现代科学技术概论，林德宏，苏州大学出版社参考材料：现代科学技术概论自学辅导，林德宏，苏州大学出版社连云港师范高等专科学校，精品课程资源网，岳玉荣主持主要内容：共十二章，分为三大部分第一部分：科学技术观（第一章、第十二章）第二部分：现代自然科学（第二章~第五章）第三部分：现代高新技术（第六章~第十一章）课程名称：现代科学技术概论课程代号：28041    课时：48 课程简介考试组成：学校考试40%，闭卷集中笔试考试江苏省统一组织考试60%.◆第一章现代科学技术的特点和作用（5）◆第二章现代物理学（6）◆第三章现代天文学（4）◆第四章分子生物学（4）◆第五章系统科学（4）◆第六章信息技术（4）◆第七章现代生物技术（4）◆第八章新材料技术（3）◆第九章新能源技术（4）◆第十章空间技术（2）◆第十一章海洋技术（2）◆第十二章全球性问题和可持续发展（3）3节课复习与考试课程简介.第一节现代科学技术的特点第二节大科学与高技术第三节科学技术是第一生产力第四节高科技与现代社会第一章现代科学技术的特点和作用.现代科学技术分为现代科学和现代技术。（一）现代科学的结构这里的科学一般指自然科学，现代自然科学可以划分为三大类：基础科学、技术科学和工程科学。1.基础科学：理论基础，是基石2.技术科学：是中间环节，有两个特点（中介性、应用性）3.工程科学：依靠基础科学和技术科学，转化为生产技术、工程技术和工艺流程的原则和方法。★ 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 ：名词概念，三类科学之间的关系（P4）一、现代科学技术的体系结构第一节现代科学技术的特点.*（二）现代技术的结构目前无公认分类，一般分为三大类：实验技术、基本技术和产业技术。1.实验技术：是基础，分为力学、物理、化学和生物实验技术四种类型2.基本技术：为实验技术提供设备，推动产业技术，也分为四类，广义机械技术、物理技术、化工技术和生物技术。3.产业技术：分类之一（第一产业、第二产业、第三产业）分类之二（劳动密集型、资本密集型、知识密集型）★知识点：名词概念，三类技术之间的关系（P7）实验技术体现一个国家的科学能力，基本技术反映技术力量，产业技术则体现经济发展水平。简答题：对于构成现代科技体系的各个方面，分析它们之间的关系（图1-1）一、现代科学技术的体系结构第一节现代科学技术的特点.*可以形容为“日新月异”、“一日千里”★（一）现代科学技术发展高速化1.科学技术自身的加速发展恩格斯“科学是按几何级数发展的”，科学发展是加速度的。科学加速增长表达式（P9）（1）科研规模不断扩大（2）科学技术自身加速发展趋势，知识更新和技术更新加快（3）科技成果增长速度快，技术和技术产品老化速度快2.科学技术向现实生产力转化的周期缩短二、现代科学技术的发展趋势第一节现代科学技术的特点.*（二）现代科学技术发展综合化1.科学和技术自身发展的综合2.科学的技术化和技术的科学化3.科学技术与人文社会科学的结合4.科学、技术和生产的一体化（三）现代科学技术发展社会化1.科学技术活动主体社会化2.科学技术活动过程社会化3.科学技术功能的社会化二、现代科学技术的发展趋势第一节现代科学技术的特点.*20世纪60年代以后，科学由“小科学”变成“大科学”。（一）大科学的诞生1.大科学概念的由来美国物理学家温伯格1961年提出。小科学的概念定义、大科学的概念定义★（P21）2.大科学形成的原因现代科技革命的推动科学技术的社会体制化和各种社会条件的作用3.标志性事件★1942年美国实施研制的“曼哈顿工程”是大科学诞生的标志；60年代，阿波罗登月 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ；当代，人类基因组计划。一、大科学的发展第二节大科学与高技术.*（二）大科学的基本特征★1.科研规模巨大2.创造性的集体研究3.巨额的科研投资4.科研设备庞大、复杂5.社会化高效的科研组织管理一、大科学的发展第二节现代科学技术的特点.*（三）大科学时代的发展战略★1.树立大科学观念2.建立大科学体制3.实施大科学管理4.加速大科学流通5.培养大科学文化6.实施大科学教育7.营造大科学环境一、大科学的发展第二节现代科学技术的特点.*（一）高技术的内涵★1942年12月2日，第一座核反应堆的运行，标志着高技术的产生。高技术与基础科学理论紧密相连，以最新科学成就作为技术理论的基础；它与产品、企业、产业紧密相连，以最快的速度实现商品化、产业化，创造最大的经济效益（二）高技术的基本特征★（“七高”）1.高智力2.高渗透3.高投入4.高风险5.高竞争6.高效益7.高战略二、高技术的崛起第二节现代科学技术的特点.*（三）高技术领域（六大高技术领域）1.电子信息技术2.新材料技术3.新能源技术4.生物技术5.海洋技术6.空间技术（三）高技术的社会发展1.高技术体制2.高技术管理3.高技术产业二、高技术的崛起第二节现代科学技术的特点.*（一）科学技术与经济发展结合的历程（二）世界发达国家的发展道路1.英国：17世纪世界科学技术中心2.德国：18世纪超越英国，科技与经济中心3.美国：200年的时间称霸世界，经济、科技和军事大国4.日本：20世纪70年代，世界经济强国（三）近代以来中国的历史教训一、历史的启示第三节科学技术是第一生产力第二讲.*（一）当代的理论思潮（二）马克思关于科学技术与生产力关系的基本观点★1.马克思从资本主义产生的前提阐明了科学是生产力2.在对资本主义社会劳动生产力进行了深入分析基础上，阐明了科学在生产力系统中的作用3.从资本主义生产与科学技术之间的关系，阐明了科学是生产力的思想（三）邓小平关于“科学技术是第一生产力”的思想1.“科学技术是第一生产力”的思想的提出：1988.92.“科学技术是第一生产力”思想的内涵★（P48四点）二、理论的探索第三节科学技术是第一生产力.*（一）科教兴国战略的提出两点：（首先……，其次……）科教兴国的概念定义★（P50）（二）科教兴国战略的主要内容1.理论基石2.基本内涵（三）实施科教兴国战略的关键科技创新、科技体制改革、科技人才的培养和社会公众科学素养的提高三、当代中国的实践第三节科学技术是第一生产力.*（一）高科技对现代社会的积极作用1.促进社会生产的发展2.引起社会生活方式的进步3.提升价值观念和思维方式（二）高科技给现代社会带来的负面效应1.环境问题2.资源问题3.应用于现代战争4.引发法律和社会伦理问题一、高科技对现代社会的影响第四节高科技与现代社会.*1.可持续发展的意义和作用可以促进社会进步，避免高科技给社会带来的负面效应，保证高科技的健康发展。2.可持续发展的定义既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害3.如何实施可持续发展研究落后的科学技术产生的后果，同时……（P60）二、可持续发展★第四节高科技与现代社会.*1.人文文化与科学文化对立的根源或区别核心和价值观念不同2.如何培养高科技时代的人文精神即培养高科技时代人文精神的必要性：两个方面的内涵（P62）三、人文文化和科学文化第四节高科技与现代社会.第一节相对论第二节量子力学的基本原理第三节基本粒子理论第二章现代物理学.*一、狭义相对论的提出第一节相对论（一）伽利略变换和牛顿时空观★惯性系：相互做匀速直线运动的参照系伽利略变换的基本思想：两点（P64-65）牛顿时空观（绝对时空观）：1.物质、时间和空间是绝对不变的；2.时空同物质及其运动状态无关；3.存在着绝对静止不动的坐标系。（二）观察实验否认绝对坐标系存在伽利略变换以绝对时空观的存在为前提。19世纪末人们认为绝对时空是相对于“以太”介质静止的时空，但一系列实验证明绝对静止的空间是不存在的，从而引发“以太”危机★。代表实验：迈克尔逊-莫雷实验。（三）相对性思想的酝酿.*二、运动的相对性和狭义相对性原理第一节相对论1905年，爱因斯坦提出了狭义相对性原理。1.狭义相对论的两个基本假设★（P69）2.洛伦兹变换★（P70）伽利略变换和洛伦兹变换的区别和联系.*三、时间空间的相对性★第一节相对论（一）同时的相对性在两个相互作高速运动的坐标系内，原来是同时的事件现在将变得不同时。同时性与参照系有关。（二）时间的延缓效应对于两个相互以速度作匀速直线运动的坐标系而言，一定的时间间隔和长短是不同的，二者之间的关系为（三）空间的收缩效应.*四、相对论原理的应用和影响第一节相对论（一）质量随速度的增长★在经典力学中，物体质量恒定不变。但在相对论中，运动坐标系中的物体质量存在质增效应，即：（二）相对论的质能关系★物体质量的改变对应能量的改变（三）空间-时间的四维结构光锥模型：光锥内，类时间隔（小于等于光速）；光锥外，类空间隔（大于光速）.*（一）黑体辐射问题和普朗克能量子假说★为了建立一个适合于各种波长的统一的热辐射公式，普朗克在20世纪初提出了能量子假说。在此基础上他得出了量子力学的热辐射公式这个关系式在任何波段部同实验几乎完全一致，充分说明能量子假说的正确性紫外光灾难★：当辐射波长很短，频率很大时，如紫外光，瑞利-琼斯公式发生与实验不吻合的问题，为“紫外光灾难”。短波段，只能用维恩公式；长波段，用瑞利-琼斯公式。一、量子论的诞生第二节量子力学的基本原理第三讲.*（二）微观世界的波粒二象性1.光电效应与光量子假说★光电效应：物质在光的照射下发射电子的现象，有赫兹1887年发现1905年，爱因斯坦根据光电效应实验，提出了光量子假说，认为每一个光量子所具有的能量只同他的频率有关，即2.原子内部运动状态的量子化1913年，玻尔把光量子假说应用于原子结构学说，很好的解释了原子光谱线系的规律。3.德布罗意物质波假说★1923年，德布罗意提出了物质波假说，认为同任何波动都同一定能量量子相对应一样，任何物质粒子也都对应一定波长的物质波。关系为一、量子论的诞生第二节量子力学的基本原理.*（二）微观世界的波粒二象性光量子假说和物质波假说反映了微观客体所具有的两种属性——粒子性和波动性的统一，称为波粒二象性。一、量子论的诞生第二节量子力学的基本原理二、微观状态的力学规律（一）测不准关系★由于微观粒子具有波动性，当它们通过狭缝时，将会像波一样发生衍射。可以从实验 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出测不准关系为：物理含义为：当我们要准确测量粒子的位置时，要尽可能小，当时，，即粒子能量无法确定；反之亦然。这个关系式表明：主体观测活动不可避免的会影响客体运动，与主体完全无关的观测对象是不存在的。.*第二节量子力学的基本原理二、微观状态的力学规律（二）微观状态的描述量子力学中，用波函数描述力学量的状态，表示时刻粒子在附近空间出现的概率。量子力学的波动方程称为薛定谔方程，求解关于的薛定谔方程，可求得相应的的值。三、量子力学的应用和影响★（一）打开了微观世界认识的新领域（二）推动了人类自然观的革命（三）量子力学为丰富和发展马克思主义哲学提供了有益的启示.*（一）原子结构和基本粒子的发现1.原子结构和基本粒子的研究方法通常根据实验证据，运用已有的科学理论，为未知的粒子性质和物质结构提出猜测性假说，根据假说设计可操作的实验进行验证。2.原子的结构★电子（-）原子质子（+）原子核中子质子的质量约为电子质量的1836倍，中子的质量是电子的1838.6倍，因此原子质量主要集中在原子核上。3.原子核内的结合力质子和中子之间依靠介子传递能量，呈现强相互作用。反粒子的存在。一、物质结构与物质相互作用第三节基本粒子理论.*（二）物质的相互作用★自然界的四种相互作用：1.万有引力2.电磁力：光子和带电粒子的相互作用力3.强相互作用力：质子和中子之间的结合力，核子之间通过交换介子实现强相互作用4.弱相互作用力：粒子在衰变时发生的短程力一、物质结构与物质相互作用第三节基本粒子理论.*（三）粒子和场的统一性★粒子和场是自然界物质的两种基本形态，粒子是分立实体构成的基础，场是连续的物质形态；粒子和场是彼此统一的，它们不可分割、相互依存、互为中介，而且在一定条件下可以互相转化。一、物质结构与物质相互作用第三节基本粒子理论.*（一）基本粒子的分类★原子以下的各种粒子称为基本粒子。300多种基本粒子，按照质量、电荷、自旋、寿命等性质排列，通常分为光子族、轻子族、介子族和重子族四大类。1.光子族：光子2.轻子族：电子、中微子（按自旋性质划分为费米子）3.介子族：介子、介子（按自旋划分为玻色子）4.重子族：质子、中子、超子（按自旋划分为费米子）二、粒子理论概述第三节基本粒子理论强子：强相互作用.*（二）夸克理论1964年美国物理学家盖尔曼提出夸克理论，认为质子、中子分别有3个夸克构成，介子有2个夸克构成，每种夸克有不同的色、味、电荷，共有36种夸克。“夸克禁闭”或“夸克幽禁”★：实验中至今没有能够分离出夸克，因为当试图把夸克分开时，它们之间的作用力便趋向于无穷大，这种现象称为“夸克幽禁”；但当夸克之间的距离很小时，它们的结合是松散的，是相对自由的，这种现象称为“渐近自由”二、粒子理论概述第三节基本粒子理论.*（一）核能的应用1.核裂变反应：质量非常大的原子核吸收一个中子后分裂成两个或多个中小质量的原子核，同时释放出2-3个中子和大量能量的过程。比如：2.链式反应：单个核裂变后释放的3个中子又可引起更多重质量的原子核裂变，每次核分裂都有中子数量增殖，裂变反应就会一直进行下去，直到所有的重核反应完为止。3.聚变反应：由原子弹引爆，产生大量中子和极高温度，引发原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核。核裂变和核聚变的应用★三、粒子理论的应用与发展前景第三节基本粒子理论.*（二）粒子理论的发展1.大统一理论：建立把四种作用力统一表述的理论，理论认为质子不是绝对稳定的粒子。2.弦理论：既适用于玻色子，又适用于费米子的弦理论称为超弦理论。弦是有张力并能在一定作用下发生震动的物质客体。20世纪80年代弦理论的提出，是为了解决“夸克幽禁”问题。三、粒子理论的应用与发展前景第三节基本粒子理论.*第一节恒星、星系研究的新进展第二节射电天文学与20世纪60年代四大发现第三节宇宙学研究的新成果第四节天文学与社会第三章现代天文学第四讲.*天文学的概念★：研究天体、宇宙的组成、构造、运动规律和发展历史的科学。（一）太阳的组成1.光谱：牛顿用三棱镜实验，提出光带的排列为光谱。每种化学元素都有自己特殊的光谱。2.根据光谱可以分析太阳的组成：由氢、氦等元素构成的、炽热的气体球，氢约占71%，氦约占21%，其他元素2%。一、太阳的组成、结构及演化★第一节恒星、星系研究的新进展.*第一节恒星、星系研究的新进展光谱示例图.*（二）太阳的结构1.太阳的内部主要可以分为三层：核心区、辐射区和对流区。2.直接观测到的是太阳大气圈，它从里向外分为光球层、色球层和日冕三层。一、太阳的组成、结构及演化★第一节恒星、星系研究的新进展.*（三）太阳的起源和演化康德-拉普拉斯星云假说：太阳和太阳系的起源是同一个过程的不同部分。太阳中心温度在1000万度以上，是四个氢原子聚合成一个氦原子的过程。尘埃——气体云——发光的“星前天体”——太阳雏形——太阳现状——红巨星——一、太阳的组成、结构及演化★第一节恒星、星系研究的新进展聚集引力收缩收缩升温700万度以上核聚变引力减小体积增大1亿度氦燃烧碳燃烧行星状星云（外壳）白矮星（中心）.*（一）“赫罗图”★“赫罗图”是由20世纪初，丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素创制的，是指恒星光谱型和光度的关系图，即恒星在以光度为纵坐标，光谱为横坐标的坐标图上的分布规律。恒星：由炽热气体组成，能自己发光的球状或类球状天体。“赫罗图”中的主星序、巨星、矮星等既是恒星的不同种类，也是恒星演化不同阶段的表现，根据“赫罗图”，罗素提出了恒星演化的收缩假说。二、恒星世界的“图景”第一节恒星、星系研究的新进展.*.*.*（二）恒星演化理论1950年美国天文学家史瓦西提出恒星从主星序到红巨星转变的两种解释模型：一是氢壳层的燃烧，一是核心引力收缩。1.恒星幼年期：即原恒星阶段2.恒星中年期：即主星序阶段3.恒星晚年期：即红巨星阶段4.恒星衰亡期：即白矮星或中子星阶段质量小于1.44个太阳质量，成为白矮星1.44-2个太阳质量，超新星爆发后变成中子星，中子星残骸为黑矮星质量大于2个太阳质量，成为黑洞二、恒星世界的“图景”第一节恒星、星系研究的新进展.*（一）银河系银河系是一个直径约为9万光年，中心厚度约为1.3万光年，边缘厚约6000光年的天体系统。银河中大约有1500亿颗恒星，太阳是其中普通一员，位于离银河系中心约3万光年的地方。银河系的外形从侧面看如铁饼状，从正面看如漩涡状，有几条旋臂从中心伸出，太阳位于其中一条旋臂上。银河系有自转，还作为一个整体在空间以每秒200多千米的速度朝麒麟座方向运动。三、银河系及河外星系的研究第一节恒星、星系研究的新进展.银河系示例图.*银河系示例图.*（二）河外星系远在银河系之外，由星群构成的星云，称为“河外星系”，简称“星系”。最早对星系进行分类的是哈勃。分类有：椭圆星系旋涡星系不规则星系星系的分布和银河系一样，有一定的成团倾向。三、银河系及河外星系的研究第一节恒星、星系研究的新进展.*射电天文学是通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科。（一）央斯基发现射电波1932年美国的央斯基发现人马座无线电波。1937年，雷伯的“射电望远镜”工作，雷伯成为第一位射电天文学家。（二）射电望远镜及射电天文学的发展射电望远镜的分辨率和灵敏度不断提高，直径不断增大。一、射电天文学的异军突起第二节射电天文学与20世纪60年代四大发现.*（一）桑德奇发现类星体1.1960年美国天文学家桑德奇用海耳望远镜发现类星体。2.类星体形状类似恒星，有强烈的射电辐射，光谱线图认不出是什么元素的发射线，红移量特别大，超过了1。3.多普勒效应：当一个光源和观察者相对运动时，观察者收到的波长和频率会发生变化。接近时，波长变短，光谱线向紫端偏移；离开时，波长变长，光谱线向红端偏移。4.谱线红移★：光谱向长波方向，即红端方向移动的现象。二、20世纪60年代天文学的四大发现★第二节射电天文学与20世纪60年代四大发现.红移现象的理解.*（二）彭齐亚斯和威尔逊发现微波背景辐射★微波背景辐射是指来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也叫宇宙背景辐射。（三）贝尔和休伊斯发现脉冲星★脉冲星是指具有短周期脉冲辐射的新型恒星。脉冲星被认证为中子星，中子星密度和磁场极高。（四）汤斯等人发现星际分子星际分子是指存在于星际空间的无机分子和有机分子。星际有机分子的发现，为生命起源学说开创了新局面。二、20世纪60年代天文学的四大发现第二节射电天文学与20世纪60年代四大发现.*1.1917年，爱因斯坦提出“有限无边静态宇宙模型”。2.有两个基本假定：一是各向同性的假定，即从宇宙大尺度来看，任何时刻，各个方向所观测的结果都是一样的；另一个是均匀性假定，即从大尺度来看，天体的分布式均匀的，星系的平均密度、光度和相互间距离都是一样的。以上两个假定也称为宇宙学原理。3.有限、无边、静态模型的理解★（P139）一、有限无边的静态宇宙模型★第三节宇宙学研究的新成果宇宙学的概念：从整体的角度来研究宇宙的结构和演化，即从大尺度的范围来研究时间、空间的性质，物质及运动的基本规律。.*1.哈勃定律：一个星系的退行速度同这个星系离我们的距离成正比，呈现有规律的增长。也就是说，离我们越远的星系，远离我们的速度越快。2.1922年，俄国科学家弗里德曼求得了均匀的、各向同性的宇宙的动态时空度规，认为宇宙物质平均密度不为零，宇宙空间随时间而膨胀，表现为天体的离散运动，离散的速度与离散的距离成正比。二、动态的膨胀宇宙模型第三节宇宙学研究的新成果.*最早提出大爆炸宇宙学说的是比利时天文学家勒梅特1932年的“原始原子”假说。（一）大爆炸宇宙模型的主要观点1.宇宙有一段从热到冷的演化历史；2.宇宙不是静止的，而是不断膨胀的；3.宇宙密度从密到稀的演化。这个演化过程如同一次规模巨大的爆炸。（二）宇宙演化的三种去向1.最后收缩成一点，封闭的宇宙；2.永远膨胀下去，开放的宇宙；3.膨胀速度趋于零，临界宇宙。2.宇宙中物质量的多少、密度大小决定宇宙的现状和将来。三、大爆炸宇宙学说★第三节宇宙学研究的新成果.*（三）暗物质宇宙中的暗物质，遵守牛顿动力学定律，动力学可以测得质量，但光度学测不出质量。估计宇宙中有90%以上都是暗物质。三、大爆炸宇宙学说★第三节宇宙学研究的新成果四、宇宙形成学说的困难和发展大爆炸学说的困难：奇点问题膨胀宇宙模型的困难：从虚无中产生物质和能量，违背质能守恒定律稳恒态宇宙模型：不符合演化理论，与观测事实不一致反物质组成的反宇宙世界等.*天文学不断发展，逐步建立科学的宇宙观，对人类的位置及所起的作用有了更清楚的认识。宇宙处处是平等的，地球没有特殊地位。一、天文学与宇宙观第四节天文学与社会天文学是人类文化的基本组成部分，天文知识是一个有文化民族的基本文化素养。在航空航天航海、军事、能源、导航定位、气象等国民经济的各个方面都有重要作用。二、天文学对人类社会的重要作用.*第一节分子生物学的研究对象与基本内容第二节分子生物学的早期研究第三节遗传信息的转移第四节基因表达调控第四章分子生物学第五讲.*分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子……为研究对象，是当前……重要前沿领域。（P150）一、分子生物学的基本含义★第一节分子生物学的研究对象与基本内容现代分子生物学研究的目标是要在分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命的本质。.*（一）核酸的分子生物学1.研究核酸的结构及其功能；2.分子遗传学是其主要组成部分；3.研究内容最丰富，最广阔；4.遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。（二）蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构和功能；研究难度大，发展较慢。（三）细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础；是发展最迅速的领域之一。二、分子生物学的研究内容★第一节分子生物学的研究对象与基本内容.*分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，形成独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。生物化学与分子生物学关系最为密切。细胞生物学与分子生物学的关系也十分密切。三、分子生物学与其他学科的关系第一节分子生物学的研究对象与基本内容.*（一）孟德尔的豌豆杂交实验孟德尔第一定律（分离定律）：杂交后代中，一对性状分别得到表现的规律孟德尔第二定律（自由组合规律）：两对性状在分离时独立进行并随机组合的现象一个“因子”决定一个性状；性状：生物体所表现的形态结构、生理特征和行为方式等统称为性状。（二）对实验结果的证明回交试验★：让杂种子一代跟亲本杂交，有时又称为测交，一般又指杂种与隐性性状的纯种的杂交。一、孟德尔的遗传定律第二节分子生物学的早期研究.*染色体是遗传因子的物质载体，每种生物都有有限数目的染色体。（一）细胞学说的提出1838年，德国植物学家施莱登提出：细胞是一切植物的基本单位；1839年，德国动物学家施旺提出：所有动物和植物都是细胞的集合体；1858年，德国医生微耳和提出：一切细胞来自细胞。（二）基因论★（P165）生物的物种性状起源于生殖细胞……体现一定的遗传特性和特征的表现，这就是基因论。基因是染色体上有遗传功能的DNA分子的片段。二、基因论及其成就第二节分子生物学的早期研究.*（三）基因的物质基础★腺嘌呤（A）脱氧核糖核酸（DNA）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）核酸胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）核糖核酸（RNA）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）蛋白质：1836年，瑞典化学家柏尔采留斯提出，由20种氨基酸组成二、基因论及其成就第二节分子生物学的早期研究每个碱基对应一个核苷酸，一个DNA分子一般由几百或几千个核苷酸组成。.*（一）DNA的结构碱基互补配对原则★：奥地利生物学家查哥夫提出，碱基腺嘌呤与胸腺嘧啶，鸟嘌呤与胞嘧啶，两两的克分子当量之比相等，即嘌呤数=嘧啶数[A]=[T][G]=[C][A+G]=[T+C]DNA双螺旋结构分子模型★：由美国的沃森和英国的克里克于1953年提出，代表了分子生物学的开端。特点有：1.DNA分子是相互旋转的两条长链，形成右向的双螺旋结构；2.两条长链为脱氧核糖核酸与磷酸基团交替排列的核苷酸主链；3.中间是分别连在两边糖分子上的碱基，通过氢键形成碱基对；4.碱基配对符合互补配对原则；5.碱基之间排列顺序随机。三、DNA的结构及其复制★第二节分子生物学的早期研究.*三、DNA的结构及其复制★第二节分子生物学的早期研究（一）DNA的结构.*（二）DNA的复制★（P170）半保留复制：DNA分子在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，……，碱基顺序完全一样，每个子代分子的一条链来自亲代，另一条链则是新合成的。三、DNA的结构及其复制★第二节分子生物学的早期研究.*（三）RNA分子的结构RNA与DNA结构相似，由一条核苷酸链组成，其中所含的糖是核糖而不是脱氧核糖，这条链上存在四种碱基，分别G——CA——UA、G、C与DNA相同，尿嘧啶U不同。绝大多数生物存在三种RNA:信使mRNA、转移tRNA、核糖体rRNA三、DNA的结构及其复制★第二节分子生物学的早期研究.*（四）基因结构的复杂性★基因结构的复杂性表现：基因的种类是多样的，结构是复杂的。1.基因的割裂和不连续性：由外显子和内涵子割成一段一段的单位2.基因是一个嵌合体：被表达的序列（外显子）夹杂在不表达的序列（内涵子）之中3.基因的重叠性：几个基因共用一段DNA4.一个基因的内涵子可能是另一个基因的外显子5.一些基因不产生任何蛋白质或多肽，有些DNA仅起到识别蛋白质或酶的作用。三、DNA的结构及其复制★第二节分子生物学的早期研究.*基因重组又称遗传重组：是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换和重新组合，形成新的DNA分子的过程。基因重组是一个必要的细胞过程，新的DNA分子中含有原来的两个DNA分子的片段，所有DNA均是重组DNA四、基因重组第二节分子生物学的早期研究.*把DNA作为 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，异体催化合成RNA的过程称为转录。转录与复制的区别（P176-177）（一）信使mRNADNA分子上的遗传信息……（P177）控制蛋白质生物合成的模板。mRNA的转录需要有RNA聚合酶存在。一、转录★第三节遗传信息的转移现代分子生物学的最基本原理：基因作为唯一能够自我复制、永久存在的单位，其生理学功能是以蛋白质的形状表达出来的。.*（二）遗传密码——三联子贮存在DNA上的遗传信息……（P178）蛋白质中有20种氨基酸，克里克等人首先从遗传学的角度……（P179）这三个碱基对就称为密码，也叫三联子密码。密码子的特性：1.无逗号，密码子之间没有不编码的核苷酸2.不重叠，任何两个相邻的密码子不共用核苷酸3.兼并性，一种氨基酸往往有两个或两个以上的密码子4.普遍性，从病毒到人类所有的密码子都是统一的一、转录★第三节遗传信息的转移.*（三）核糖体rRNA是一种亚细胞颗粒。（P180-181）（四）转运tRNA转运tRNA是一个短链分子，由四个主要环构成：1.反密码子环2.氨基酸环3.二氢尿嘧啶环4.TC环一、转录★第三节遗传信息的转移.*把mRNA链上的遗传密码翻译成多肽链上的氨基酸顺序就称为翻译或转译。核糖体是活细胞的“工厂”，……（P184），即蛋白质的一级结构。中心法则★：P184二、翻译★第三节遗传信息的转移.*（一）基因表达调控是生命的必需1.基因表达是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。2.基因组是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。3.生物个体的各种组织细胞一般都含有相同的染色体数目，每个细胞含的DNA量基本接近。4.基因表达的组织特异性：（P186）5.基因表达的阶段特异性：（P186）一、基因表达调控的现象和概念第四节基因表达调控.*（二）基因表达适应环境的变化1.组成性表达可诱导的基因2.适应性表达可阻遏的基因一、基因表达调控的现象和概念第四节基因表达调控.*（一）操纵元的提出法国的雅可布和莫诺等人于1961年提出乳糖操纵元学说。（二）操纵元的基本组成★操纵元是原核基因表达调控的一种重要的组织形式。1.结构基因群2.启动子3.操纵子4.调控基因5.终止子二、原核基因表达的调控第四节基因表达调控.*（三）乳糖操纵元的表达调控★（P191）无乳糖存在时，乳糖操纵元处于阻遏状态，阻遏蛋白以四聚体形式与操纵子O结合。有乳糖存在时，乳糖操纵元处于诱导状态，阻遏蛋白解聚成单体，与操纵子O解离。二、原核基因表达的调控第四节基因表达调控.*（一）真核基因组的复杂性★1.真核基因组比原核基因组大得多；2.真核基因表达调控的层次性和复杂性大；3.真核基因组是二倍体；4.真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的；5.哺乳类基因组约90%序列功能尚不清楚。三、真核基因表达的调控第四节基因表达调控.*（二）真核表达调控的特点1.环节更多2.真核基因的转录与染色质的结构变化无关（三）真核细胞表达的调控有三种形式：1.结构基因的内部或其附近存在对基因表达起调控作用的DNA序列；2.基因中某段富含CG序列的甲基化对基因表达起调控作用；3.通过染色体结构的变化控制基因的表达。HGP介绍三、真核基因表达的调控第四节基因表达调控.*第一节系统科学的崛起第二节系统科学的基本概念与方法第三节系统的自组织第四节系统工程的理论与实践第五章系统科学第六讲.*第五章系统科学系统方法是一种跨学科、跨领域的普遍适用的方法，其所关注的是不同领域中的事物在结构上的“相似性”或“同形性”，其基本原理具有普遍的指导意义。.*（一）要素分析法1.把研究对象分解为尽可能小的部分（要素），对这些部分或要素加以仔细的研究，然后把对于部分的研究结果累加起来，就得到对于该研究对象的整体性的理解。2.上述的基本假定为：部分（要素）是整体的原因，部分决定整体；部分与整体之间的关系是一种线性关系，部分和整体服从“加和法则”，也就是说，整体等于部分之和。一、一般系统论——从要素分析法到系统方法第一节系统科学的崛起.*（二）系统方法1.用复杂的概念代替简单的概念；2.用系统联系的概念、整体的概念代替分析-还原的概念；3.用非线性的相互作用的概念代替线性相互作用的概念；4.引入组织、结构、功能、层次、环境信息、行为等新概念。要素分析法和系统方法的比较★（P201、P203）（三）一般系统论美籍奥地利科学家贝塔朗菲提出一般系统论。1954年发起“一般系统论学会”（一般系统论研究会），从而揭开了通过跨学科的合作研究一般系统论的新阶段。一、一般系统论——从要素分析法到系统方法第一节系统科学的崛起.*1.维纳创立控制论的基本思路★威纳认为，无论是人、动物或机器……（P206）达到预定的状态。2.控制论系统的三个基本环节（1）感受机构；（2）中枢控制机构；（3）执行机构。3.维纳在创立控制论的过程中在方法上的突破：第一，功能类比法或功能模拟法；第二，综合运用系统和信息的观点与方法。（P207）4.维纳对控制论的定义：控制论是关于控制与通信的科学，他也成为信息论创始人之一。二、控制论——从行为的角度将生物、技术、社会系统进行类比第一节系统科学的崛起.*1.信息论是从通信科学中发展起来的，创始人香农；2.通信是由信源、信宿和信道三个主要部件组成的系统；3.通信科学所设计的通信模型在自然界和人类社会中普遍存在，信息的交流、复制、翻译、转录等普遍发生；4.信息是什么，学术界没有一个统一的标准的答案，它的复杂性在于，它不是脱离物质、能量而独自存在的东西，但与物质或能量又不存在一一对应的关系。不是物质，也不是能量，离不开物质和能量。三、信息论——从通信科学中产生第一节系统科学的崛起.*原因之一：（P213）科学发展的综合化趋势……原因之二：社会的发展也向系统理论的产生和发展发出了呼吁，系统无处不在。原因之三：（P215）人类文明正在酝酿着历史性的突破，文明包括三个层面。四、系统科学产生的社会历史背景★第一节系统科学的崛起.*（一）系统、结构、层次1.系统：（P217-218）如果一个对象……系统的元素或要素。三个特点，多元性，相关性，整体性。2.结构：（P218）3.整体与涌现性★（P220）整体涌现性是由系统的规模效应和结构效应共同产生的。4.层次：任何一个系统都是较高一级系统的一个组分，任何一个系统的一个组分通常又是较低一级的系统。一、一般系统论的基本概念第二节系统科学的基本概念与方法.*（二）环境、行为、功能1.系统的环境：一个系统之外的一切与它相关联的事物构成的集合。系统对环境具有依赖性；环境对于事物具有选择作用；环境具有可开发性，环境是一切常数和变数的总和。2.系统的行为：（P223）3.系统的功能：（P225）系统功能优化的实现★：良好的组分，优化良好的结构，良好的富有刺激的外部环境一、一般系统论的基本概念第二节系统科学的基本概念与方法.*（三）状态、演化、过程1.系统状态：系统的那些可以观察和识别的状况、态势、特征等。2.系统的演化：（P228）两种基本方式：狭义的演化、广义的演化两种基本方向：进化、退化3.系统与过程：（P229）系统演化是不可逆的过程。过程结构，指的是系统演化所要经历的过程、阶段、步骤及其联系的事物。一、一般系统论的基本概念第二节系统科学的基本概念与方法.*（一）系统方法与唯物辩证法系统方法可以在唯物辩证法那里……（P230）丰富和发展自身。（二）还原论与整体论的辩证统一整体论与还原论的区别（P231）系统论要求把还原论与整体论辩证的统一起来，它们都是需要的，应该得到辩证、灵活的应用。（三）定性描述与定量描述相结合任何系统都是质与量的统一体，定性特性决定定量特性，定量特性表现为定性特性。定性描述是定量描述的基础，定量描述则是对于定性描述的深化和精确化。（四）系统分析与系统综合相结合二、系统科学的基本方法第二节系统科学的基本概念与方法.*（一）模型与原型原型：所要研究的对象模型：对于原型的模仿与简化通过模型的运作和研究来间接地研究原型，就是模型方法，模型方法是科学研究中常用的一种方法，构建模型的基本要求是客观性、有效性和简洁性。（二）基于计算机的模型用计算机程序定义的模型，称为基于计算机的模型。所有数学模型都可以转化为基于计算机的模型。三、模型方法第二节系统科学的基本概念与方法.*（一）组织在系统科学中，组织属于一类特殊的演化过程，即系统由无序到有序、由简单到复杂、由量变到质变的过程。（二）他组织他组织指的是，一个特定系统的形成和运行受控于系统之外的力量。他组织在实质上是一个控制论的问题，在由主控系统和被控系统构成的控制系统中，主控系统是决定性的或主导性的因素。（三）自组织没有外界特定干扰，仅依靠系统内部的相互作用达到实现空间的、时间的或功能的结构过程。他组织与自组织的区别（P238）自组织理论应用于教育改革努力的方向？（P242）★一、自组织与他组织第三节系统的自组织.*（一）什么是有序所谓有序即系统的有组织的状态，反之亦然。有序的对立面就是无序。熵越大，系统越无序，熵的最大值就是系统最混乱最无序的状态，越无序越对称。（二）两种有序静态有序：平衡结构动态有序：非平衡结构或耗散结构（三）有序与系统演化系统向着对称性高、有序程度低的方向的演化，称之为退化系统向着对称性低、有序程度高的方向的演化，称之为进化二、关于有序第三节系统的自组织.*（一）自组织理论通常人们将普里高津创建的耗散结构理论和哈肯创建的协同学理论统称为自组织理论。（二）耗散结构形成条件耗散结构就是有序的结构或有组织的结构，形成的条件有：1.系统必须开放2.远离平衡态3.非线性相互作用4.涨落现象三、自组织理论——耗散结构形成的条件★第三节系统的自组织.*（一）自创生（二）自复制（三）自生长（四）自适应四、自组织的几种形式★（P248-249）第三节系统的自组织.*系统工程核心问题是组织管理与决策。人类实践日趋复杂化和综合化，是系统工程应运而生的最根本原因。一、实践需要系统工程技术第四节系统工程的理论与实践基本特点：研究方法强调整体性，技术应用强调综合性，管理决策强调科学性。二、系统工程方法论.*第四节系统工程的理论与实践（一）霍尔的三维结构★1969年美国工程师霍尔提出三维结构，由时间维、逻辑维和知识维组成。1.时间维： 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 、方案、研制、生产、运行、更新6个阶段；2.逻辑维：摆明问题、系统指标设计、系统综合、系统分析、方案优化、作出决策、付诸实施7个步骤；3.知识维：知识维是指完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识。运用系统工程知识形成霍尔管理矩阵。反复性是霍尔管理矩阵的一个重要特点。二、系统工程方法论（续）.*第四节系统工程的理论与实践（一）霍尔的三维结构★二、系统工程方法论（续）.*第四节系统工程的理论与实践（二）切克兰德的“调查学习模式”★霍尔三维结构主要适用于解决良结构的硬系统，所用的方法为“硬方法”，寻找最佳结果。切克兰德的“调查学习模式”适用于解决不良结构的软系统，属于“软方法”，它的核心不是寻找“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，学习改善现存系统的途径。有六个步骤：图5-9（P256）二、系统工程方法论（续）.*第四节系统工程的理论与实践（一）系统建模P257（二）系统仿真方法P257（三）系统分析P258三、系统建模、系统仿真和系统分析.*第四节系统工程的理论与实践（一）系统评价P259系统评价基本原则：将各项指标数量化；将所有指标归一化；保证评价的客观性；保证方案的可比性；评价指标的系统性和政策性。（二）系统决策★系统决策基本原则：1.信息充分原则；2.系统分析原则；3.定量分析和定性分析相结合的原则；4.科学与民主的原则四、系统评价与决策.*第一节信息与信息技术第二节微电子技术第三节计算机技术第四节通信技术第五节网络技术第六节展望21世纪的信息技术第六章信息技术第七讲材料、能源、信息是组成社会物质生产活动和精神生产活动的三大基本要素。.*第一节信息与信息技术1.信息论中，信息使消息中的不确定性减少，信息量的大小可以用消除不确定性的多少来表示。2.钟义信教授：信息是关于事物运动的状态和规律，或者说是关于事物运动的知识。一、信息的概念★.*第一节信息与信息技术1.信息可以多次重复使用，而不会损耗和消失；2.信息可以脱离它所反映的事物而被存储、保留，被传播到很远的地方；3.信息的表现和传播需要有一定的载体；4.宇宙中所有事物都有信息；5.信息反映的是事物的状态、特征与变化，比材料和能源更能反映事物的内在规律，反映更为本质的内涵；6.信息是可以无限增长的资源。论述：信息是比材料、能源更重要的资源？★（1.2.5.6点展开）二、信息的特征★.*第一节信息与信息技术1.定义：从技术的本质而言，信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一类技术，信息技术是指完成信息的获取、传递、处理和使用等功能的技术。2.信息技术主要包括微电子技术、通信技术、计算机技术和网络技术。三、信息技术★.*第二节微电子技术微电子技术是指研究、开发和生产以集成电路为核心的电子基础元件的技术。1.集成度：指在一定尺寸的芯片上能作出多少个晶体管或门电路。是衡量集成电路水平的标准之一。2.线宽：器件结构尺寸的大小，即加工线条的宽度。小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路。一、微电子技术发展的历史和现状.*第二节微电子技术（一）平面工艺只是在硅表面上沿着平面布设器件，称为平面工艺。原始硅片二氧化硅（钝化膜、绝缘膜、掩蔽膜）（二）光刻技术与制作标牌相似，步骤有照相制版、曝光显影和化学腐蚀等。一般用紫外线光刻，能够刻出的最细线条称为分辨率，是集成电路工艺水平的一个表征。（三）洁净技术需要专门的洁净室和洁净流水线二、微电子工艺技术★.*第二节微电子技术集成化、微型化、数字化、系统化和智能化。三、微电子技术发展的特点★高集成度、高速度、低功耗、功能更强。（一）三维集成电路★基本结构是在硅衬底上制作一层集成电路，然后覆盖一层绝缘层；在绝缘层上形成一层晶体薄膜，再制作第二层集成电路；然后再作下一层，各层之间可穿孔连线。（二）量子功能器件纳米尺寸的细线或颗粒称为量子线或量子点，电子可以通过隧道效应在量子线或量子点之间穿行移动，即量子效应。通过量子效应来实现其功能的器件称为量子功能器件。（三）砷化镓微电子技术（四）以硅为基础的光电子学四、微电子技术发展的趋势★.*第二节微电子技术三维集成电路★.*第三节计算机技术1946，ENIAC，美国宾夕法尼亚大学，每秒5000次运算。五代：电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。（一）电子元件快速更新（二）软件的地位日益重要（三）硬件系统不断完善一、计算机的发展历程.*第三节计算机技术运算器控制器硬件系统存储器输入设备计算机系统输出设备操作系统系统软件语言编译系统软件系统服务性程序应用软件二、计算机的构成★.*第三节计算机技术1.处理信息快2.处理信息准确3.应用领域广泛4.技术竞争激烈三、计算机的特点★1.科学计算；2.实时控制；3.计算机辅助设计四、计算机的应用1.机型向两极化发展；2.高速化；3.网络化；4.多媒体技术广泛应用；5.软件技术更加重要五、计算机的发展趋势★.*第四节通信技术表情手势语言文字（一）电报现代通信技术起源于1837年莫尔斯发明的有线电报。1838年莫尔斯发明第一台电报机。电报发明过程★：莫尔斯对电磁铁产生兴趣，电磁铁通电产生吸引力，失电磁性消失，电流通过导线的速度快，启发了用电流传输信息的想法。（二）电话1876年贝尔发明电话，1889年第一台自动交换机诞生。电话发明过程★：1875年偶然发现铁片在磁铁前振动发出声响，并通过导线传到远处。启发了贝尔灵感：人对铁片说话声音引起振动，铁片后放置电磁铁，铁片振动引起电磁铁线圈电流变化，电流流向远处，远处类似装置发出声音，实现面对面交流。一、通信技术发展历程.*第四节通信技术（三）无线电通信1887，赫兹证实电磁波存在，电磁能量可以超越空间传播；1895，俄国人波波夫和马可尼分别发明了无线电话机；1920，无线电广播开始播音；1925，第一台黑白电视机；1945，第一台彩色电视机。一、通信技术发展历程（续）.*第四节通信技术电磁波，电和磁的波动过程，是向前传播的交变电磁场。按波长或频率来分可分为无线电波和光波两个支系。无线电波是波长较长的那部分，100千米~0.75千米之间，分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波。0.75千米以下的称为光波。（一）微波通信★频率300MHz~300kMHz，波长1米~1毫米，处于超短波和红外线之间。1.微波特点：具有类似光波的特性；穿透大气层的透射性；宽频带特性；抗干扰能力强。2.微波通信优点：（1）通信容量大；（2）抗干扰能力强；（3）可以采用方向性强、增益高的天线，从而减少系统的发射功率。3.微波通信不足：只能沿直线传播，每50公里需要一个微波中继站，可以用人造卫星将中继站架到空中。二、现代通信的基本方式.*第四节通信技术（二）卫星通信★卫星通信就是以卫星作为空中微波中继站，来接受地面传出的微波信号，经放大处理后再转回地面，卫星通信系统包括人造卫星和地面站。1963.2美国第一颗同步轨道卫星；1964.8第一颗“静止”卫星；1970.4中国第一颗人造卫星。1.卫星通信优点：（1）通信覆盖区域大，通信距离远；（2）系统频带宽，容量大；（3）通信质量好，可靠性高；（4）卫星通信机动灵活；（5）通信成本与距离无关。2.卫星通信不足：（1）需要有高可靠性、长寿命的通信卫星，需要高精尖技术支持；（2）要求地面站拥有大功率发射机和高灵敏度接受机；（3）通信有较大信号延迟；（4）每年春分和秋分会出现卫星蚀和日凌中断现象。二、现代通信的基本方式（续）.*第四节通信技术（二）卫星通信★二、现代通信的基本方式（续）.*第四节通信技术（三）光纤通信★光纤通信就是以激光代替电流，以光缆代替电缆进行的通信。光纤（光导纤维），是能传导光波、损耗极低的玻璃纤维。1.利用激光的原因：可见光是复合光，不是单色光，光束方向性差，光强不集中，不便于传输。激光方向性高，亮度高，相干性和单色性好。2.光纤通信优势（1）光波频率高，频带更宽，比电通信有更宽的通信频带；（2）损耗低；（3）抗干扰；（4）双向传输。3.光纤通信不足：目前的光纤通信是半光通信，即有电信号参加的光通信。（电光光电）二、现代通信的基本方式（续）.*（三）光纤通信★.*第四节通信技术（四）信息高速公路★1.概念：全称国家信息基础设施，它描述的是现代国家的信息基础设施，就是以最新的……（P295）交互式综合式信息网系统。2.与传统高速公路本质的区别？★传统高速公路等组成的网络是物质性经济为特征……（P295）开拓建立信息高速公路势在必行。3.信息高速公路基础技术（1）光纤技术；（2）同步数字序列；（3）异步转换模式；（4）蜂窝无线电二、现代通信的基本方式（续）.*第五节网络技术网络的概念：是把地理上分散布置的多台计算机通过通信线路互联构成的系统，网络技术是通信技术和计算机技术的结合。一、家庭网络家庭网络是把人们生活和工作中的各个环节与电脑、网络和信息服务功能紧密的结合起来，从而为人们的家庭生活提供各种传统方式难以实现的服务，并以此来提高人们的生活质量。（P297）二、互联网络互联网络即Internet，是目前使用最广、规模最大的全球网络。.*第五节网络技术二、互联网络（续）（一）网络发展历程1969年，美国五角大楼出资建立，使用分组交换技术，internet的前身；1986年，国家科学基金资助的教育科研网络，internet的雏形；1991年，进入商业应用，发展迅猛。（二）网络的优势★1.可以快速、方便地交换信息；2.很容易实现资源共享；3.可以互动式交流；4.可以渗透到生活的方方面面；5.渗透到社会经济活动中，促进经济高速发展；6.促进我国改革开放步伐和政治民主。.*第五节网络技术二、互联网络（续）（三）网络存在的问题★（采取什么措施防范？）1.网络的无序给青少年带来不利影响；2.病毒和黑客严重干扰网络运行；3.网络犯罪；4.全球化和殖民化；5.人性的异化。（四）因特网在中国的发展1993.3中国正式加入因特网，总体上我国正处于网络发展的初级阶段。.*第六节展望21世纪的信息技术一、21世纪的计算机（一）生物计算机★DNA的双螺旋结构能容纳巨量信息，存储量相当于半导体芯片的数百万倍，一个蛋白质分子就是一个存储体，阻抗低、能耗小、发热量极小。1.外科芯片移植体2.DNA计算机（二）光子计算机★所谓光子计算机就是以光子代替电子，光互连代替导线互联，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。光子计算机优点：并行处理能力强；具有超高运算速度；信息存储量大；抗干扰能力强；具有与人脑相似的容错性；某一元件损坏或出错不影响最后结果。.*第六节展望21世纪的信息技术一、21世纪的计算机（续）（三）超导计算机★元件之间的互连线用零电阻或接近零电阻的不发热或微发热的超导器件来制作。降低能耗，消除散热问题，运算速度高。（四）脑控计算机（五）量子计算机（六）纳米计算机.*第六节展望21世纪的信息技术二、虚拟现实1.概念★：虚拟现实是指通过计算机技术模拟人的视觉、触觉、嗅觉和听觉等，生成一个逼真的感官世界，参与者可通过手、眼、耳及身体其他部位的感觉及动作，与该感官世界进行交互。2.虚拟现实两个特征：沉浸和交互3.虚拟现实应用于哪些领域？★娱乐场合；飞行模拟器；军队战场仿真系统；医学领域应用；艺术领域应用；教育领域应用等。.*第六节展望21世纪的信息技术三、数字地球1.数字地球★：实际上就是信息化的地球——一个完整的“地球虚拟对照体”。它将有关地球上的每一个点的全部信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球信息模型。2.核心思想：一是用数字化手段统一性地处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。3.数字地球需要一系列技术保障★卫星遥感技术超强技术技术巨量存储技术高速网络技术.*第一节细胞工程第二节发酵工程第三节酶工程第四节基因工程第五节蛋白质工程第七章现代生物技术第八讲生物技术，也称生物工