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第三章 信息高速公路（第1页）

第三章信息高速公路

数字化浪潮

字的数字化

早在使用电报时，我们便已把文字数字化。电报的译码本就是表示文字同数码的一一对应关系的。

在使用计算机时，英文字母和数字使用ASCII码（美国标准信息交换码）进行变换，它用8位二进制数便可表示一个字。至于汉字和日文假名等则要用16位二进制数，也就是用两个字节进行表示。

图像的数字化

图像的数字化是首先要把一幅画面分解为若干个像素，这便相当于“取样”。组成画面的像素越多，相当于所取的样值越多，出来的图像也越清晰。

对每一像素要进化量化。一是对亮度进行量化，一是对色彩进行量化。所有颜色都是由红、绿、蓝三原色调配而成的，所以对色彩的量化还要分解为对三原色的量化，利用三者不同的比例，组成不同的颜色。如果用8位二进制数，也就是用一个字节对亮度进行量化，则每一像素可以有256种不同亮度。如果对每一原色，也各用一个字节量化，便可调配出256×256×256=16777216种颜色。

对量化的值用二进制数表现出来，便是编码。

如果一个画面由1024×768=786432个像素组成，每一像素的亮度和色彩共用4个字节量化，则每帧画面便拥有3145728字节的数据。要获得动作流畅的画面，需要每秒提供30帧画面，也就是需要数据的传输速度达94371840字节／秒。

声音的数字化

声音是一种连续的波动信号，要把这种模拟量变为数字量，通常采用PCM（脉冲编码调制）方式。它同样要经历取样、量化、编码三个步骤。

通常每秒钟进行8000次取样，于是连续的声波便变成每秒8000个脉冲。每一脉冲的幅值便是取样当时的声波幅值。一般用8位二进制数，也就是用一个字节对其进行量化。这样，把声音由模拟量变为数字量传输时，需要的传输速度为64千比特／秒。比特表示二进制数一个位的信息量，8个比特为1个字节。

需要指出，1937年英国人里布斯便发明了PCM方式，由于当时还没有半导体集成电路技术，因此数字化在经济上是不合理的。直到七八十年代，出现了大规模集成电路、超大规模集成电路，PCM方式才得到广泛应用。可见，一种好的想法还需要适当的技术支持，否则也只能束之高阁。

科技领域的数字化

数字化最初便是从科技领域开始的。第一个电子计算机ENIAC的研制，最初是因为1942年盟军在北非登陆，美军发现北非沙漠地面松软造成射击偏差，因此需要有快速计算工具以及时纠正弹道偏差才提出来的。ENIAC的研制者莫库林和埃加托在1946年2月才把它研制成功，这时二次世界大战已经结束，但这时美国正在研制氢弹。于是ENIAC在氢弹试验中派上了大用场，解决了许多需要大量计算的问题。

从此以后，数值计算方法便成为科学技术领域里最常用的方法。它把传统数学领域中各种求解方法，都变为能使用计算机的数值计算方法。尽管这种方法通常只能求出近似解，但由于计算机计算速度极快，通过加大计算工作量便可使误差缩小到允许的范围以内。

在把计算工作数值（数字）化的同时，人们又在计测领域开展数字化。从五六十年代开始，数字化测量仪表被大量应用，不仅比原先的模拟式仪表精确，而且显示也更加直观，现在数字式仪表几乎已完全取代了模拟式仪表。

数字化浪潮同样也涌入设计领域。最初是CAD（计算机辅助设计）得到广泛应用。后来模拟仿真、虚拟现实等技术也相继用于设计领域。使得产品还没有制造出来，人们便可对产品外观表现、功能、性能等了解得一清二楚。例如，核弹头用不着真正爆炸便知道其威力如何，一只玻璃杯还没有制造出来，便知道它掉到地上时将怎样破裂。

数字化浪潮涌入科技领域，使科学技术得到迅速发展，使科学知识得到广泛普及。这不仅有力地纠正了人们的非科学观念，揭穿了各种伪科学骗局，而且还使知识爆炸式地增长。计算机出现半个多世纪来，人类知识的积累，超过在此之前的几千年。

商业领域的数字化

商业领域的数字化使计算机从计算工具变为信息处理工具，使计算机从科学殿堂走向全社会。这是计算机的第一次大普及。现在计算机在信息处理方面的应用超过了在科学计算方面的应用十倍以上。

计算机在商业方面的应用始于60年代，最初用于各种电子订票，以及大型企业的管理，如建立MIS（信息管理系统）等。到了80年代初，个人计算机大量进入市场，使过去只有大企业、重要政府机构才买得起的计算机，变为小企业，甚至每个办公室都用得起的设备；计算机的运行环境也由以前需要专门的机房变为一般办公室便可使用。

这时，不仅企业和下属各个部门的经营、管理、决策等工作离不开计算机，就是各个工作人员的编制报表、编写报告，也离不开计算机。在商业网点的现场大量使用POS（销售点终端），使管理部门能立即了解现场的销售状况。

随着计算机连接于网络上使用的普及，数字化不仅深入到商业的各个领域，而且也越来越重要。电子邮件是它最常见的用途，由于它方便、快捷、安全、便宜，而且是人对人的通信，发信人可以不必知道收信人当前具体在什么地点，只要对方身边拥有连接于网络上的计算机，就能及时收到来自世界各地的电子邮件，因此电子邮件已是现代商业不可缺少的手段。

80年代兴起的EDI（电子数据交换），使传统商业中使用的各种书面单据和贸易文件等全部“退伍”而被采用标准格式的电子文件，利用计算机经由网络进行的数据交换所取代。因为用EDI进行的贸易不用纸面文件，故又称为“无纸贸易”。现在“无纸贸易”已风行全球。

随着因特网的普及，1994年在因特网建立了电子市场，开始了现代意义上的电子商务。电子商务已成为因特网的最重要用途，将从根本上改变人类经济活动的方式。

与此同时，网上开设的虚拟商店犹如雨后春笋不断涌现，最近消费者也逐渐开始从网上商店购物。当然这一切都离不开使用电子现金。电子现金是种由银行进行数字签署的数据。

生活领域的数字化

90年代出现的计算机多媒体化动向，不仅使计算机更容易使用，而且由于计算机能和音像设备、通信设备相结合，使计算机变得更加有用。这就为计算机进入家庭、成为生活必需品扫清了道路。

预计到2000年，全世界计算机的销售量就会超过电视机的销售量，这标志着计算机开始成为人们的生活必需品。

人们不仅利用连接于网络上的计算机进行在家办公，同亲友互通电子邮件，而且还可以利用计算机收看电视节目、欣赏音乐。除此之外，还可以利用计算机进行电子游戏、网上交友、网上购物、网上打电话等等。