数字与信息化 [复制链接]

第11版(科技园地)
专栏：

　　数字与信息化
袁正光
有人预言，一场新的技术革命——“数字革命”正在到来。它不仅会带来新的经济增长，还将深刻地改变人们的生活、工作和活动方式。
用最简单的两个数０和１来表达和传输一切信息，实现信息数字化，这就是“数字革命”。其实，用数字表达信息早就有了。电报就是用４位数字编码传递信息的。为什么简化为０和１反而能传递更复杂更大量的信息，而且会引起一场革命呢？这同几个基本原理和几个关键技术有关。
这里说的０和１，在电路中的表现是“开”和“关”，或叫“通”和“断”。对于浩如烟海的信息，包括文字、图表、声音、图像、彩色等等，必须有很大数量的０和１按一定规则组合起来才能表达。解决第一个关键，即按一定时间控制电流的通断，正好用上了半导体的“开关”特性。而要在短短的一秒钟内，控制上亿乃至上百亿次通断，也就是发出上亿、上百亿个０或１，就要改进半导体材料。与目前普遍应用的硅半导体相比，允许电子更快运动的砷化镓半导体，以及更为理想的光半导体和超导开关的研制，已经成为关键的高技术。
信息的传输能力和传输技术所用的频率有直接关系。电话的频率在４千赫（每秒钟４０００次振荡）以下，只能传输一般话音。长波、中波、短波的广播，频率在３００千赫、３０００千赫和３０兆赫以下，能传输更好听的声音和高质量的音乐。５０—１０００兆赫的微波，就可以传送电视，有声、有像、有色，但只能有５０—６０个频道，清晰度有限，也易受干扰。只有采用更高频率，达到１０１４—１０１５赫，即光波的频率，每秒钟有上亿兆个振荡，才能传送足够多的０和１。可是，自然光容易散射、受阻，传输距离也短，不能用。而激光，能量集中，颜色单一，方向性强，很适合传输大容量信息。激光的传输又需要透明度极高的“管道”，这就是光导纤维。用石英制作的光导纤维，比头发丝还细。３２公斤重的光纤，其功能等于１吨重的铜。
这样，微电子技术、计算机及其软件技术、通信技术、自动控制技术等所构成的信息技术群，为“数字革命”准备了条件。到１９９３年日本东芝生产的半导体芯片已达到每秒开关５００亿次。８０年代末，光通信技术已达到一根光纤相当于５７６０路电话，接着又提高到相当于２３０４０路电话的水平。
展望将来，把通信设备（如电话、电传）、娱乐设备（如电影、电视、录音、录像）、家用电器与电脑结合在一起，成为所谓“多媒体装置”，再通过高性能的光纤，把千家万户和社会各种机构联系在一起，将形成一种“数字世界新秩序”。人们不仅可以“秀才不出门，全知天下事”，而且足不出户，可购天下物，可办天下事。看货、试衣、读报、看戏，都可以在屏幕上进行。甚至可以“出席”会议，如同身临其境地“当面”讨论问题。医生的会诊和手术的指导，也不必到场。
这就是国际上已经着手进行的“信息高速公路”工程。它作为基础设施的建设，为“数字革命”擂响了战鼓。