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浅谈红外线技术的发展

浅谈红外线技术的发展
浅谈红外线技术的发展

学院

微电子技术前沿讲座

题目:红外线技术

学院:电子与信息工程学院

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2012年12月23日一,摘要

红外技术的英文名称是:Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主要部分:

1.红外辐射的性质,其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布;辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射;热电效应和光电效应等。

2.红外元件、部件的研制,包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。

3.把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。

4.红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见,红外技术的研究涉及的范围相当广泛,既有目标的红外辐射特性,背景特性,又有红外元、部件及系统;既有材料问题,又有应用问题。自760nm至400μm的电磁波称为红外线,红外线是不可见光线。所有高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。关键词:红外辐射,电磁波,广泛的用途,红外线。

二,红外线的发现

红外技术发展的先导是红外探测器的发展。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由英国科学家赫歇尔于1800年发现,又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线。也可以当作传输之媒介。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75~1000μm。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为(0.75-1)~(2.5-3)μm之间;中红外线,波长为(2.5-3)~(25-40)μm之间;远红外线,波长为(25-40)~l000μm 之间。

1830年以后,相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前,研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。

19世纪,科学家们使用热敏型红外探测器,认识了红外辐射的特性及其规律,证明了红外线与可见光具有相同的物理性质,遵守相同的规律。它们都是电磁波之一,具有波动性,其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。20世纪初开始,测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱,证明了红外技术在物质分析中的价值。

30年代,首次出现红外光谱代,以后,它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。

40年代初,光电型红外探测器问世,以硫化铅红外探测器为代表的这类探测

器,其性能优良、结构牢靠。

50年代,半导体物理学的迅速发展,使光电型红外探测器得到新的推动。

到60年初期,对于1~3、3~5和8~13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内,固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展,使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。

60年代中叶起,红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。在红外技术的发展中,需要特别指出的是:60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展,很多重要的激光器件都在红外波段,其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术,使雷达和通信都可以在红外波段实现,并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前,红外技术仅仅能探测非相干红外辐射,外差接收技术用于红外探测,使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外,由于这类应用的需要,促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式,推动红外技术向更先进的方向发展。

三,红外线的物理特性

1.有热效应

红外线波长较长,(无线电、微波、红外线、可见光。波长按由长到短顺序),

给人的感觉是热的感觉,产生的效应是热效应,那么红外线在穿透的过程中穿透达到的范围是在一个什么样的层次?如果红外线能穿透到原子、分子内部,那么会引起原子、分子的膨大而导致原子、分子的解体。真的是这样吗?而事实上呢?红外线频率较低,能量不够,远远达不到原子、分子解体的效果。因此,红外线只能穿透了原子分子的间隙中,而不能穿透到原子、分子的内部,由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙,会使原子、分子的振动加快、间距拉大,即增加热运动能量,从宏观上看,物质在融化、在沸腾、在汽化,但物质的本质(原子、分子本身)并没有发生改变,这就是红外线的热效应。

因此我们可以利用红外线的这种激发机制来烧烤食物,使有机高分子发生变性,但不能利用红外线产生光电效应,更不能使原子核内部发生改变。

同样的道理,我们不能用无线电波来烧烤食物,无线电波的波长实在太长无法穿透到有机高分子间隙更不用说使其变性达到食物烤熟的目的。

通过上述我们知道:波长越短,频率越高、能量越大的波穿透达到的范围越大;波长越长,频率越低、能量越小的波穿透达到的范围越小。

四,红外线在生活中的应用

红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。俗称红外光。

生活中高温杀菌,红外线夜视仪,监控设备,宾馆的房门卡,汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应,饭店门前的感应门。

1、数码领域:如手机、电脑等。

2、通信领域:如光纤网络。

3、保健领域:低温远红外地暖、健康坊温热理疗仪、健康坊电位治疗仪、远红外线光波浴房、电气石汗蒸房、生物频谱能量屋

五,红外线的分类

一般来说,燃料燃烧、电热器具热源等放出的红外线多属于近红外线,由于波长较短,因此产生大量的热效应,长期照射人体后会产生灼伤皮肤及眼睛水晶体等伤害。波长更短的其它电磁波如紫外线、X射线及γ射线等,会使原子上的电

子产生游离,对人体更有伤害作用。远红外线则不然,由于波长较长,能量相对较低,所以使用时相对较少烫伤之危害。

远红外线也和家用电器所放射出的低频电磁波不同,家用电器所释出的低频电磁波可穿墙透壁及改变人体电流的特性,而被人们高度怀疑其危害性。远红外线在人体皮肤的穿透力仅有0.01至0.1厘米,人体本身也会放出波长约9微米的远红外线,所以和低频电磁波不可混为一谈。远红外线被用在许多疾病的辅助治疗上,例如筋骨肌肉酸痛、肌腱炎、褥疮、烫伤及伤口不易愈合等疾病,都可以利用远红外线促进血液循环的特性,而达到辅助治疗的目的。

六,远红外的医疗作用

远红外线的发现公元1800年德国科学家"赫歇尔"发现太阳光中的红外线外侧所围绕著一种用肉眼无法看见的光源,波长介于5.6-1000UM的「远红外线」,经过这种光源照射时,会对有机体产生放射、穿透、吸收、共振的效果。美国太空总署(NASA)研究报告指出,在红外线内,对人体有帮助4-14微米的远红外线,能渗透人体内部15cm,从内部发热,从体内作用促进微血管的扩张,使血液循环顺畅,达到新陈代谢的目的,进而增加身体的免疫力及治愈率。但是根据黑体辐射理论,一般的材料要产生足够强度的远红外线,并不容易,通常必须藉助特殊物质作能量的转换,将它所吸收的热量经由内部分子的振动再发放较长波长的远红外线出来。

生命科学研究证实,人体本身是一个远红外辐射源,他可以吸收及发射远红外

光,它所发射5.6um-15um远红外线占总能量的整个人体50%以上。所以当远红外线照射人体时,其频率与身体中的细胞分子、原子间的水分子运动频率相一致时,引起共振效应,其能量最高且能被生物体所吸收,使皮下组织深层部位的温度升高,产生的热效应使水分子活化,处于高能状态,加速人体需要的生物酶的合成,同时活化蛋白质等生物分子,从而增强机体免疫力和生物细胞的组织再生能力,加速供给养分和酵素,促进身体健康。

1、激活了生物大分子的活性

2、使生物体的分子处于较高振动状态

这样便激活了核酸蛋白质等生物大小分子的活性,从而发挥了生物大分子调节机体代谢、免疫等活动的功能,有利于机能的恢复和平衡,达到防病治病的目的。

3、促进和改善血液循环

远红外作用于皮肤后,大部分能量被皮肤所吸收被吸收的能量转化为热能,引起皮温升高,刺激皮肤内热感受器,通过丘脑反射,使血管平滑肌松弛,血管扩张,血液循环加快。另一方面,由于热作用,引起血管活性物质的释放,血管张力降低,浅小动脉,浅毛细管和浅静脉扩张,血液循环加快,血液循环得以改善。(通过中国医学科学院血液病研究所检测,20分钟可使微循环血流量提高114%)。

4、增强新陈代谢

如果人体的新陈代谢发生紊乱,引起体内外物质的交换失常,那么,各种疾病将会不约而至,诸如水和电解质代谢的紊乱,将给生命带来危险;糖代谢紊乱所致的糖尿病;脂代谢紊乱引起的高脂血症,肥胖症;蛋白质代谢紊乱引起痛风等等。通过远红外热效应,可以增加细胞的活力调整神经液机体,加强新陈代谢,使体内外的物质交换处于平稳状态。

5、提高人体免疫功能

免疫是人体的一种生理保护反应,它包括细胞免疫和体液免疫两种,对人体防御功能和抗感染作用有极其重要的作用。经临床观察,远红外保健品确有提高机体的巨噬细胞吞噬功能,增强人体的细胞免疫和人体液免疫功能,有利于人体的健康。

6、具有消炎,消肿的作用

7、镇痛作用

远红外的热效应,降低了神经末梢的兴奋性,血液循环的改善,水肿的消退,减轻了神经末梢的化学和机械刺激。以上种种原因,均起到缓解疼痛的作用。

远红外线由于以上功能和作用,所以对于治疗和辅助治疗的范围是非常广泛的,尤其是对于一些慢性疑难病症,效果极佳。

七,红外线在军事上的应用

主动式红外夜视仪

具有成像清晰、制作简单等特点,但它的致命弱点是红外探照灯发出的红外光会被敌人的红外探测装置发现。60年代,美国首先研制出波动式的热像仪,它不发射红外光,不易被敌发现,并具有透过雾、雨等进行观察的能力。

1982年4月─6月,英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜,英军攻击阿根廷守军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区,突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪,能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪,不能发现英军,只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下,阿军支持不住,英军趁机发起冲锋。到黎明时,英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点,阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时,14 000名阿军不得不向英军投降。英军领先红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。

1991年海湾战争中,在风沙和硝烟弥漫的战场上,由于美军装备了先进的红外夜视器材,能够先于伊拉克军的坦克而发现对方,并开炮射击。而伊军只是从美军坦克开炮时的炮口火光上才得知大敌在前。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。

透视望远镜

就像F717 晚上把夜视开启来,再加个滤光镜,就可以透视了,不过对全棉的衣服透视效果最差。这本来是一项有用的功能,然而很快用户就发现这种红外线夜视镜片的功能不仅可应用于夜间望远而且还可以透过人的衣服偷看到身体。而制造这种夜视附件的厂商为YAMADA DENSHI,这家公司原本是为军队及防卫及应用生产光传摄像头的。

红外热成像仪

起源:六十年代早期,瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之为红外热像仪。

开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标,探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高。以后考虑到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求,通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。

六十年代中期,AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷,可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。

九十年代中期,美国FSI公司首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置,技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的PC 卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告,由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。原理:红外热成像仪是根据凡是高于一切绝对零度(-273.15℃)以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。

特点:由于各种物体红外线辐射强度不同、从而使人、动物、车辆、飞机等清晰地被观察到,而且不受烟、雾及树木等障碍物的影响,白天和夜晚都能工作。是目前人类掌握的最先进的夜视观测器材。但由于价格特别昂贵,目前只能被应用于军事上,但由于热成像的应用范围非常广泛、电力、地下管道、消防医疗、救灾、工业检测等方面都有巨大的市场,随着社会经济的发展、科学技术的进步、红外热成像这项高技术在二、三十年内必将大规模地应用于民间市场、为人类做出贡献。

原理

1.太阳光到了晚上的确是几乎没有了,但是地球上的物质都会辐射红外线,有的强烈有的平静。红外线照相是通过接收各种物质发出的红外线,再把他们展现出来,但是其本身不是通过发出红外线来照相的。

2.红外线透视和夜视是分别利用了红外线的不同性质。前面的夜视是因为人的肉眼不能看见红外线,而特殊设计的照相机和夜视仪却专门接受红外线,所以会出现我们觉得一片漆黑,而相机却能拍到东西,因为实际上到处都是红外线,对于红外照相机和夜视仪来讲是一片光明。

3,透视则是利用红外线的波长比可见光要长,可以穿过一些可见光不能通过的面料(比如混棉和尼龙),所以通过一定的选择滤波,可以得到这些面料后面的图像。

八,红外污染问题

红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛,因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射,对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害,其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况,波长为7500~13000埃的红外线对眼角膜的透过率较高,可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000埃附近的红外线,可使眼的前部介质(角膜晶体等)不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线,几乎全部被角膜吸收,会造成角膜烧伤(混浊、白斑)。波长大于 14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收,透不到虹膜。只是13000埃以下的红外线才能透到虹膜,造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。

红外线可以人为制造,自然界中也广泛存在,在焊接过程中也会产生,危害焊工眼部健康;一般的生物都会辐射出红外线,体现出来的宏观效应就是热度。我们知道,热产生的原因,是组成物质的粒子做不规则运动.这个运动同时也辐射出电磁波,这些电磁波大部分都是红外线。

八,总结

红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与防范和科学研究等民用领域广泛应用,成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。

系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低,这个发展趋势不但促进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途,同时又拉动了这项技术本身所牵引的基础行业的发展。我相信红外技术会愈来愈多的参与到我们的生活中,并为我们的生活带来美好的改变。

参考文献

[1]https://www.wendangku.net/doc/8c16888757.html,/view/264788.htm?func=retitle

[2] 百度文库

[3] 查尔斯?辛格、E?J?霍姆亚德、A?R?霍尔、王前《技术史》上海科技教育出版社(2004-12出版)

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大数据技术进展与发展趋势

大数据技术进展与发展趋势 在大数据时代,人们迫切希望在由普通机器组成的大规模集群上实现高性能的以机器学习算法为核心的数据分析,为实际业务提供服务和指导,进而实现数据的最终变现。与传统的在线联机分析处理OLAP不同,对大数据的深度分析主要基于大规模的机器学习技术,一般而言,机器学习模型的训练过程可以归结为最优化定义于大规模训练数据上的目标函数并且通过一个循环迭代的算法实现,如图4所示。因而与传统的OLAP相比较,基于机器学习的大数据分析具有自己独特的特点[24]。图4 基于机器学习的大数据分析算法目标函数和迭代优化过程(1)迭代性:由于用于优化问题通常没有闭式解,因而对模型参数确定并非一次能够完成,需要循环迭代多次逐步逼近最优值点。(2)容错性:机器学习的算法设计和模型评价容忍非最优值点的存在,同时多次迭代的特性也允许在循环的过程中产生一些错误,模型的最终收敛不受影响。(3)参数收敛的非均匀性:模型中一些参数经过少数几轮迭代后便不再改变,而有些参数则需要很长时间才能达到收敛。这些特点决定了理想的大数据分析系统的设计和其他计算系统的设计有很大不同,直接应用传统的分布式计算系统应用于大数据分析,很大比例的资源都浪费在通信、等待、协调等非有效的计算上。传统的分布式

计算框架MPI(message passing interface,信息传递接口)[25]虽然编程接口灵活功能强大,但由于编程接口复杂且对容错性支持不高,无法支撑在大规模数据上的复杂操作,研究人员转而开发了一系列接口简单容错性强的分布式计算框架服务于大数据分析算法,以MapReduce[7]、Spark[8]和参数服务器ParameterServer[26]等为代表。分布式计算框架MapReduce[7]将对数据的处理归结为Map和Reduce两大类操作,从而简化了编程接口并且提高了系统的容错性。但是MapReduce受制于过于简化的数据操作抽象,而且不支持循环迭代,因而对复杂的机器学习算法支持较差,基于MapReduce的分布式机器学习库Mahout需要将迭代运算分解为多个连续的Map 和Reduce 操作,通过读写HDFS文件方式将上一轮次循环的运算结果传入下一轮完成数据交换。在此过程中,大量的训练时间被用于磁盘的读写操作,训练效率非常低效。为了解决MapReduce上述问题,Spark[8] 基于RDD 定义了包括Map 和Reduce在内的更加丰富的数据操作接口。不同于MapReduce 的是Job 中间输出和结果可以保存在内存中,从而不再需要读写HDFS,这些特性使得Spark能更好地适用于数据挖掘与机器学习等需要迭代的大数据分析算法。基于Spark实现的机器学习算法库MLLIB 已经显示出了其相对于Mahout 的优势,在实际应用系统中得到了广泛的使用。近年来,随着待分析数据规模的迅速扩

浅谈计算机技术在企业信息化管理中的运用

浅谈计算机技术在企业信息化管理中的运用[摘要]随着我国国民经济和社会信息化事业发展迅速,信息化建设整体事态日益呈现出更加注重应用、实效以及与经济和社会协调发展的突出特征。本文以企业信息化高速发展背景资料,对企业信息化管理定义的介绍,根据实际情况,重点阐述计算机技术在企业信息化管理中的作用和应用和计算机在企业信息化管理中的不足和改进措施,其分析对企业信息化管理的高效具有重要参考意义。 [关键词]企业信息化;管理;改进措施 我国信息产业国际竞争力不断提升,信息技术在财政、金融工商、税务、海关、外贸等政府管理部门日益发挥重要作用,在城市建设、劳动就业医疗卫生等社会服务领域的应用日益广泛、国有大型企业信息化步伐不断加快,中小企业信息化建设热情日益高涨,电子商务在各行业的生产经营、供应采购、产品销售和对外贸易等环节发挥着愈来愈重要的作用;信息技术在农业领域的应用得到了进一步重视,各级政府和企业整合多种信息资源,积极开展面向“三农”的市场和科技信息服务。 1 企业信息化管理的定义 企业以企业流程(优化)重组为基础,在一定的深度和广度上利用计算机技术、网络技术和数据库技术,控制和集成化管理企业生产经营活动中的所有信息,实现企业内外部信息的共享和有效利用,以提高企业的经济效益和市场竞争能力。 2 我国企业信息化的现状分析

“十五”期间企业信息化将有很大发展,信息技术在传统产业改造中有显著成效,全国27 个省市、46 个重点城市和近2000 企业开展制造业信息化试点示范工程基本完成。计算机辅助设计,辅助制造,过程控制及辅助管理在各类企业中进一步普及,信息技术在传统产业改造中有显著成效,计算机辅助设计,辅助制造,过程控制及辅助管理在各类企业中进一步普及,大中型企业基本实现信息化:大部分实现初级企业信息化(CAD、CAM、DCS、MIS、ERP 普及率、覆盖率30- 50%);部分大型骨干企业向中级企业信息化发展(CAD、CAM、MIS、ERP、EC 普及率、覆盖率60- 80%);小部分培养成高级企业信息化示范企业(CAD、CAM、ERP、EC 普及率、覆盖率80- 90%以上)。大部分中小企业推广单项信息技术,部分中小型骨干企业分期实现初级信息化,建立若干个中级信息化示范企业,为今后推广积累经验。 3 计算机技术对企业信息化管理中的作用:1)更加精确;2)更加简洁;3)更加人性化;4)提高企业工作的效率;5)可以进行设计,并且预计出结果;6)系统更加庞大,庞大的系统就说明分工越细。 4 计算机技术在企业信息化管理中存在的问题分析:1)IT安全治理和风险管理缺位。目前大多数组织的最高管理层对信息资产所面临的严重性认识不足,仅局限于IT方面的安全。2)技术经济论证不足。信息化建设项目具有投资大,风险大的特点。信息化建设项目的高风险和告失败率就要求企业在信息化建设决策之前,要进行充分的技术经济论证。3)资源利用不合理。信息资源的合理应用一直是企

数据库技术及其发展趋势

数据库技术及其发展趋势 数据库技术是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法,并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。 数据库技术研究和管理的对象是数据,所以数据库技术所涉及的具体内容主要包括:通过对数据的统一组织和管理,按照指定的结构建立相应的数据库和数据仓库;利用数据库管理系统和数据挖掘系统设计出能够实现对数据库中的数据进行添加、修改、删除、处理、分析、理解、报表和打印等多种功能的数据管理和数据挖掘应用系统;并利用应用管理系统最终实现对数据的处理、分析和理解。 一、数据库发展历史 第一代数据库系统是20世纪70年代研制的层次和网状数据库系统。层次数据库系统的典型代表是1969年IBM公司研制出的层次模型的数据库管理系统IMS。20世纪60年代末70年代初,美国数据库系统语言协会CODASYL(Conference on Data System Language)下属的数据库任务组DBTG(Data Base Task Group)提出了若干报告,被称为DBTG报告。DBTG报告确定并建立了网状数据库系统的许多概念、方法和技术,是网状数据库的典型代表。在DBTG思想和方法的指引下数据库系统的实现技术不断成熟,开发了许多商品化的数据库系统,它们都是基于层次模型和网状模型的。 可以说,层次数据库是数据库系统的先驱,而网状数据库则是数据库概念、方法、技术的奠基者。 第二代数据库系统是关系数据库系统。20世纪70年代是关系数据库理论研究和原型开发的时代,其中以IBM公司的San Jose研究试验室开发的System R 和Berkeley大学研制的Ingres为典型代表。大量的理论成果和实践经验终于使关系数据库从实验室走向了社会,因此,人们把20世纪70年代称为数据库时代。20世纪80年代几乎所有新开发的系统均是关系型的,其中涌现出了许多性能优良的商品化关系数据库管理系统,如DB2、Ingres、Oracle、Informix、Sybase 等。这些商用数据库系统的应用使数据库技术日益广泛地应用到企业管理、情报检索、辅助决策等方面,成为实现和优化信息系统的基本技术。 第三代数据库系统从20世纪80年代以来,数据库技术在商业上的巨大成功刺激了其他领域对数据库技术需求的迅速增长。这些新的领域为数据库应用开辟了新的天地,并在应用中提出了一些新的数据管理的需求,推动了数据库技术的研究与发展。 1990年高级DBMS功能委员会发表了《第三代数据库系统宣言》,提出了第三代数据库管理系统应具有的三个基本特征: 应支持数据管理、对象管理和知识管理。必须保持或继承第二代数据库系统的技术。必须对其他系统开放 二、数据库技术发展趋势 针对关系数据库技术现有的局限性,理论界如今主要有三种观点 :

浅谈大数据发展现状及未来展望

浅谈大数据发展现状及未来展望 中国特色社会主义进入新时代,实现中华民族伟大复兴的中国梦开启新征程。党中央决定实施国家大数据战略,吹响了加快发展数字经济、建设数字中国的号角。国家领导人在十九届中共中央政治局第二次集体学习时的重要讲话中指出:“大数据是信息化发展的新阶段”,并做出了“推动大数据技术产业创新发展、构建以数据为关键要素的数字经济、运用大数据提升国家治理现代化水平、运用大数据促进保障和改善民生、切实保障国家数据安全”的战略部署,为我国构筑大数据时代国家综合竞争新优势指明了方向! 今天,我拟回顾大数据的发端、发展和现状,研判大数据的未来趋势,简述我国大数据发展的态势,并汇报我对信息化新阶段和数字经济的认识,以及对我国发展大数据的若干思考和建议。 一、大数据的发端与发展 从文明之初的“结绳记事”,到文字发明后的“文以载道”,再到近现代科学的“数据建模”,数据一直伴随着人类社会的发展变迁,承载了人类基于数据和信息认识世界的努力和取得的巨大进步。然而,直到以电子计算机为代表的现代信息技术出现后,为数据处理提供了自动的方法和手段,人类掌握数据、处理数据的能力才实现了质的跃升。信息技术及其在经济社会发展方方面面的应用(即信息化),推动数据(信息)成为继物质、能源之后的又一种重要战略资源。 “大数据”作为一种概念和思潮由计算领域发端,之后逐渐延伸到科学和商业领域。大多数学者认为,“大数据”这一概念最早公开出现于1998年,美国高性能计算公司SGI的首席科学家约翰·马西(John Mashey)在一个国际会议报告中指出:随着数据量的快速增长,必将出现数据难理解、难获取、难处理和难组织等四个难题,并用“Big Data(大数据)”来描述这一挑战,在计算领域引发思考。2007年,数据库领域的先驱人物吉姆·格

浅谈计算机技术对教育发展的影响

浅谈计算机技术对教育发展的影响 计算机对现代人来说,早已不是个陌生的名词,它自20世纪40年代诞生以来.以不可 抵挡的气势渗透到了人类生存与发展的每个领域, 改变着人们的思想观念和生活力式。教育 作为人类社会生活的一个重要领域,不可避免地受到计算机的深刻影响,计算机技术在教育 领域的中的不断应用,使得计算机在教育中的作用越来越大,对教育的影响也越来越大。 一、计算机技术对教育发展的作用: 1、计算机作为学习对象,丰富了教育内容。现代的教学已经不仅仅只是局限在传统的 教学模式下了,计算机凭其强大的数据资源和良好的交互性, 已被越来越多的学校和教育机 构所认可,计算机不单单只是一个学习的工具,它已经成为一种学习的对象甚至在某些条件 F已经完全替代了老师的作用。 2、计算机作为学习工具,使学习更具主动性和个性化,增强了学习兴趣,提高了学习 能力。计算机作为一种工具,是人类至今所拥有的功能最齐全的工具, 如文字处理、电子表格、数据管理、信息查询、图片处理、交流手段等。 3、计算机作为教学工具,使教学手段和教学形式更具多样化,有助于提高教育质量。 计算机拥有非常庞大的存储记忆,快速精确的处理、计算和判断能力,重复而又多变的工作方式,生动形象地呈现信息的能力,具有灵活的人机交互的特点,从而可以像位知识渊博、 反应迅速、诲人不倦的导师那样,从事技术教学、管理教学、帮助备课、技术考试等通常由 教师来完成的教学工作。 4、计算机作为管理工具,加强了学校管理工作的透明度,提高了工作效率。随着计算 机互联网技术的出现和迅速发展,网络化建设也逐渐深入到大中专院校。校园网的建立,极大地方便了学校管理工作。学校行政、教学、后勤等部门可以通过校园网下发会议通知、 学计划,实现网上报销,也可以通过校园网直接倾听一线教师和学生对学校管理工作的意见 和建议。使学校管理更加透明、有效,有利于学校的建设和发展。 在目前的学校教育中,计算机作为学习对象、学习工具、教学工具和管理工具的四种功能是逐渐融合在起的。计算机更新换代的速度较快,因此在推动学校教育改革和发展的过程 中,我们应时刻关注计算机发展的最新技术和最新动态, 真正将计算机技术较好的应用到教 育教学的各个方面,充分发挥计算机在学校教育中的积极促进作用, 不断改进我们的计算机 课程教学,着力培养学生对计算机科学的新思想、新知识、新技术的理解和自学能力,以使学生能够利用计算机来提高自己的学习效率,使计算机作为一种学习技术工具真正的使学生 受 益。

大数据分析技术与应用_实验2指导

目录 1实验主题 (1) 2实验目的 (1) 3实验性质 (1) 4实验考核方法 (1) 5实验报告提交日期与方式 (1) 6实验平台 (1) 7实验内容和要求 (1) 8实验指导 (2) 8.2 开启Hadoop所有守护进程 (2) 8.2 搭建Eclipse环境编程实现Wordcount程序 (3) 1.安装Eclipse (3) 2.配置Hadoop-Eclipse-Plugin (3) 3.在Eclipse 中操作HDFS 中的文件 (7) 4.在Eclipse 中创建MapReduce 项目 (8) 5.通过Eclipse 运行MapReduce (13) 6.在Eclipse 中运行MapReduce 程序会遇到的问题 (16)

1实验主题 1、搭建Hadoop、Eclipse编程环境 2、在Eclipse中操作HDFS 3、在Eclipse中运行Wordcount程序 4、参照Wordcount程序,自己编程实现数据去重程序 2实验目的 (1)理解Hadoop、Eclipse编程流程; (2)理解MapReduce架构,以及分布式编程思想; 3实验性质 实验上机内容,必做,作为课堂平时成绩。 4实验考核方法 提交上机实验报告,纸质版。 要求实验报告内容结构清晰、图文并茂。 同学之间实验报告不得相互抄袭。 5实验报告提交日期与方式 要求提交打印版,4月19日(第10周)之前交到软件学院412。 6实验平台 操作系统:Linux Hadoop版本:2.6.0或以上版本 JDK版本:1.6或以上版本 Java IDE:Eclipse 7实验内容和要求 (1)搭建Hadoop、Eclipse编程环境; (2)运行实验指导上提供的Wordcount程序; (3)在Eclipse上面查看HDFS文件目录; (4)在Eclipse上面查看Wordcount程序运行结果; (5)熟悉Hadoop、Eclipse编程流程及思想; 程序设计题,编程实现基于Hadoop的数据去重程序,具体要求如下: 把data1文件和data2文件中相同的数据删除,并输出没有重复的数据,自己动手实现,把代码贴到实验报告的附录里。 设计思路: 数据去重实例的最终目标是让原始数据中出现次数超过一次的数据在输出文件中只出现一次。具体就是Reduce的输入应该以数据作为Key,而对value-list则没有要求。当Reduce 接收到一个时就直接将key复制到输出的key中,并将value设置成空值。在MapReduce流程中,Map的输出 经过shuffle过程聚集成后会被交给Reduce。所以从设计好的Reduce输入可以反推出Map输出的key应为数据,而

数据库技术发展趋势

V ol.15, No.12 ?2004 Journal of Software 软 件 学 报 1000-9825/2004/15(12)1822 数据库技术发展趋势 ? 孟小峰1+, 周龙骧2, 王 珊1 1 (中国人民大学 信息学院,北京 100872) 2(中国科学院 数学与系统科学研究院 数学研究所,北京 100080) State of the Art and Trends in Database Research MENG Xiao-Feng 1+, ZHOU Long-Xiang 2, WANG Shan 1 1 (Information School, Renmin University of China, Beijing 100872, China) 2(Institute of Mathematics, Academy of Mathematics and Systems Sciences, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China) + Corresponding author: Phn: +86-10-62515575, E-mail: xfmeng@https://www.wendangku.net/doc/8c16888757.html,, https://www.wendangku.net/doc/8c16888757.html, Received 2004-07-28; Accepted 2004-09-06 Meng XF, Zhou LX, Wang S. State of the art and trends in database research. Journal of Software , 2004,15(12):1822~1836. https://www.wendangku.net/doc/8c16888757.html,/1000-9825/15/1822.htm Abstract : This paper discusses the state of the art, the challenge problems that we face, and the future trends in database research field. It covers the hot topics such as information integration, stream data management, sensor database technology, XML data management, data grid, self-adaptation, moving object management, small-footprint database, and user interface. Key words : database; DBMS; pan-data 摘 要: 讨论目前数据库研究领域中最热门的几个研究方向的发展现状、面临的问题和未来趋势.包括信息集成、数据流管理、传感器数据库技术、XML 数据管理、网格数据管理、DBMS 自适应、移动数据管理和微小数据库,数据库用户界面等. 关键词: 数据库;数据库管理系统;泛数据 中图法分类号: TP311 文献标识码: A ? Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.60073014, 60273018 (国家自然科学基金); the Key Project of Ministry of Education of China under Grant No.03044 (国家教育部科学技术重点项目); the Excellent Young Teachers Program of Ministry of Education of China (国家教育部优秀青年教师资助计划) 作者简介: 孟小峰(1964-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究领域为Web 数据集成,XML 数据库,移动数据管理;周龙骧(1938-),男,研究员,博士生导师,主要研究领域为数据库系统实现技术,分布式数据库技术,电子商务技术;王珊(1944-),女,教授,博士生导师,主要研究领域为数据库,知识库,数据仓库.

数据库技术与发展论述

数据库技术与发展论述 数据库技术主要是研究如何存储、使用和管理数据,是计算机技术中发展最快、应用最广的技术之一。作为计算机软件的一个重要分支,数据库技术一直是倍受信息技术界关注的一个重点。尤其是在信息技术高速发展的今天,数据库技术的应用可以说是深入到了各个领域当中。当前,数据库技术已成为现代计算机信息系统和应用系统开发的核心技术,数据库已成为计算机信息系统和应用系统的组成核心,更是未来“信息高速公路”的支撑技术之一。因此,为了更好的认识和掌握数据库技术的发展方向,对数据库发展进行综合论述,对数据库技术发展的总体态势有比较全面的认识,从而推动数据库技术研究理论的进一步发展是非常有必要的。 数据库的定义 数据库,英文为Database,这个名词起源于20世纪50年代,顾名思义,就是存放数据的仓库,这样的理解是不确切的,实际上数据仓库已经成为数据库技术中的另一个专用名词,是数据库技术的一个新的应用领域。数据库的一般定义为:存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。其作用主要是共享数据库中的资源信息。数据库有以下几个特点。 数据结构化 在数据库系统中,数据不再像文件系统中的数据那样从属于特定的应用,而是面向全组织的复杂的数据结构,数据的结构化是数据库区别于文件系统的根本特征。 数据共享 数据库系统中的数据可供多个用户、多种语言和多个应用程序共享,这是数据库技术的基本特征,数据共享大大减少了数据的冗余度和不一致性,大大提高了数据的利用率和工作效率。数据独立性 数据独立性包括数据的物理独立性和逻辑独立性。用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库的数据是相互独立的,这就是数据的物理独立性;同时用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,这就是数据的逻辑独立性;它不会因一方的改变而改变,这大大地减少了应用程序设计和数据库维护的工作量。 数据库的发展历史 数据管理的发展经历了人工管理、文件系统和数据库3个阶段。 人工管理阶段(20世纪50年代中期以前) 在人工管理阶段,计算机主要应用与科学计算,对于数据保存的需求尚不迫切,数据的管理是靠人工进行的,计算机不保存数据,也没有专用的软件对数据进行管理,只有程序(Program)的概念,没有文件(File)的概念,一组数据对应一个应用程序,数据存在大量重复存储的现象。 文件系统阶段(20世纪50年代后期到60年代中期) 由于计算机技术的发展,硬件方面有了可以直接存取的外部存储设备,软件方面有了操作系统中专门管理数据的文件系统。数据的管理是以独立的数据文件形式存放,并可按记录存取。在文件系统阶段,一个应用程序可以处理多个数据文件,文件系统在程序与数据之间起到了接口的作用,使程序和数据有了一定的独立性,这使得程序源可以集中精力于算法,不必过多地考虑物理细节,因此在这一时期各种数据结构和算法得到了充分的发展,大大丰富了计算机科学,今天的数据库也正是在文件系统的基础上发展起来的。但是,文件系统的知名缺陷是数据文件之前缺乏有机的联系,数据与程序之间缺乏独立性,不能有效地共享相同的数据,从而造成数据的冗余度大和不一致性,给数据的修改和维护带来了困难。 数据库系统阶段(20世纪60年代后期至今)

浅析计算机技术的创新过程

浅析计算机技术的创新过程 随着时代的进步与技术的革新,重视计算机技术研发与创新相当关键,不仅仅会直接影响人们利用计算机技术的状态,最主要的是会影响我国国民的生活便利度,只有从根本上提升计算机技术的发展与开发力度,保证生活质量的提升,才能为社会创造更多的经济价值,与此同时还会从根本上创造更多的便利,只有不断满足人们日渐膨胀的需求,才能保证生活品质得到保障。 1 目前计算机技术创新发展情况 1.1 微处理器的发展。要想保证我国计算机技术创新发展前景更加广阔,最关键的就是重视各种仪器的发展。首先应该提升发展力度的就是微处理器,之所以应该重视微处理器的发展,是由于该设备在计算机应用过程中非常关键,影响力度也是非常大的,所以说,保证微处理器发展能够紧随时代需求才是关键。随着计算机技术的不断发展,微处理器尺寸一直在缩小,而目前微处理器微型化也是受到多个方面的影响,因此在发展微处理器过程中,一定要重视紫外光源处理器的发展,从而保证该性能能够有所提升。 1.2 分组交换技术发展。重视分组交换技术发展是由于该技术 的应用能够对数据进行分割,保证每一段的数据都能够保持相同数据段长度,只要保证数据段长度一致,就可以在每一段数据前加入信息之后可以有效地对其进行数据识别,识别发送位置之后就能够对数据进行相应的传输,而这种方式有助于保证每一阶段都是采用通信链连

接成的,这种状态对于通信效能的提升非常关键,所以说,相关部门应该对此提高重视,只有这样才能不断促进我国计算机技术中分组交换技术的发展,从而保证计算机应用更加高效。 1.3 纳米科技的发展。之所以要重视纳米科技的发展是由于现代化经济发展需要电子元件的良好利用,而提升纳米科技发展水平就是提升电子元件性能,只有这样才能够从根本上保证我国今后计算机技术应用更加精细,这样也会大大提升集成度。 2 影响计算机技术创新的因素 2.1 社会发展的需要。合理的需求能够有效的拉动生产的进步。通过上面对计算机发展历程的简要分析,我们可以发现计算机的出现是因为社会的需求。正是因为社会需求的不断提高,使得计算机生产者们不断进行技术的创新和研究,提高计算机的计算效率,减少计算机的生产成本,逐步扩大其普及率,解决人们日益增长的需求。 2.2 科学技术的进步。科学技术是第一生产力。我们可以发现每一次计算机出现革命性的变革,都是因为相关领域的核心技术有了重大的突破。计算机技术的创新,需要科学技术作为支撑。相关领域的技术突破速度快,可以加速计算机技术的创新,促进计算机技术的发展。 2.3 计算机理论的发展。好的理论对实践的发展具有指导性的意义。计算机理论的不断发展,为计算机的发展提供了方向上的知道。例如纳米技术的相关理论为纳米计算机的研究提供了指导,光学理论的进步为光子计算机研究提供了可能。每一个与计算机理论的出现,都意味着计算机将实现一次彻底的变革,所以说计算机理论的发展是计算

大数据库技术现状及其发展趋势

院系:生命科技学院班级:农学122班

目录 一、引言 (2) 二、数据库技术的基本概述 (2) 三、数据库技术发展历史 (3) 1.第一代数据库系统 (3) 2.第二代数据库系统 (3) 3.第三代数据库系统 (4) 四、当今主流数据库技术发展状况 (4) 1.信息集成 (4) 2.传感器数据库技术 (5) 3.网格数据管理 (6) 4.移动数据管理 (6) 5.微小型数据库技术 (7) 6. 数据加密技术 (7) 1)数据加密方法 (8) 2)基于公钥的加密算法 (8) 五、数据库技术在今后的发展趋势 (9) 1.性能与易用性仍是数据库完善的必经之路 (9) 2.搜索是数据库的未来之路 (9) 3.开源数据库有望走向应用主流 (10) 4.未来数据库发展主要趋势 (10) 四、结束语 (11)

数据库技术现状及其发展趋势 内容摘要:由于数据库技术在特殊领域的应用和其他相关学科技术的发展,促使数据库技术不断创新、发展。本文阐述了一些新的数据库技术及新一代数据库技术的发展方向。 关键词:数据库信息集成网格数据管理移动数据库数据加密技术发展趋势 一、引言[1] 数据库技术是计算机科学的重要分支,主要研究如何安全高效地管理大量、持久、共享的数据。数据库的研究始于20世纪60年代中期,从诞生到现在,在不到半个世纪的时间里,形成了坚实的理论基础、成熟的商业产品和广泛的应用领域,目前数据库成为一个研究者众多且被广泛关注的研究领域。随着信息管理内容的不断扩展和新技术的层出不穷,数据库技术面临着前所未有的挑战。面对新的数据形式,人们提出了丰富多样的数据模型(层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型、半结构化模型等),同时也提出了众多新的数据库技术(XML 数据管理、数据流管理、Web 数据集成、数据挖掘等)。在Web 大背景下的各种数据管理问题成为人们关注的热点。本文讨论目前数据库研究领域中最热门的几个研究方向的发展现状、面临的问题和未来趋势。 二、数据库技术的基本概述 数据库技术是信息系统的一个核心技术。是一种计算机辅助管理数据的方法,它研究如何组织和存储数据,如何高效地获取和处理数据。是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法,并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即:数据库技术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。 数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成部分,是计算机数据处理与信息管理系统的核心。数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效地组织和存储的问题,在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。

数据库新技术及其发展趋势

数据库新技术及其发展 趋势 公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

数据库新技术及其发展趋势 数据库技术是计算机科学的重要分支,主要研究如何安全高效地管理大量、 持久、共享的数据。数据库的研究始于20世纪60年代中期,它的发展有着三大 标志性事件。第一件大事, 1969年IBM公司研制开发了基于层次模型的数据库管理系统的商品化软件InformationManagement System,即IMS系统,是首例成功的数据库管理系统软件。第二件大事,美国数据系统语言协会CODASYL (Conference On DataSystem Language)下属的数据库任务组DBTG(Data Base TaskGroup)对数据库方法进行系统的研究和讨论后,于20世纪60年代末到70年代初提出了若干报告。DBTG报告确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术。DBTG所提议的方法是基于网状结构的,它是数据库网状模型的基础和典型代表。第三件大事, 1970年IBM公司San Jose研究实验室的研究员E. F. Codd博士发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型”的论文,提出数据库的关系模型,从而开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究领域,为关系数据库技术奠定了理论基础, E. F. Codd因此在1981年获得ACM图录奖。20世纪80年代几乎所有新开发的 系统都是关系系统。随着计算机系统硬件、Internet和Web技术的发展,数据库系统所管理的数据格式、数据处理方法以及应用环境不断变化,同时人工智能、 多媒体技术和其他学科技术的发展,数据库技术面临着前所未有的挑战。 当前数据库技术发展的现状,关系数据库技术仍然是主流 国内数据库的发展趋势也是飞速的,在数据库技术的当前及未来发展里程中, 数据仓库以及基于此技术的商业智能无疑将是大势所趋。IBM的实验室在这方面进行了10 多年的研究, 并将研究成果发展成为商用产品。除了用于

2017年公需课试卷及答案(大数据技术与发展前景)

考试:大数据技术与发展前景 ?题量:10题 ?答题时间:分钟 ?总分:100分 ?合格线:60分1 【单选】()是一种高实时性的计算模式。 ? A. 批处理计算 ? B. 流式计算 ? C. 查询分析计算 ? D. 数据挖掘计算 ? A ? B ? C ? D ?正确答案:B 2 【单选】批处理和复杂数据挖掘计算通常属于() ? A. 分析计算 ? B. 实时计算 ? C. 查询计算 ? D. 非实时计算 ? A ? B ? C ? D ?正确答案:D 3

【单选】作为老牌商业中心,吸引着短期来京者的重要地点是()。 ? A. 北京西单 ? B. 北京王府井 ? C. 北京南锣鼓巷 ? D. 北京天安门 ? A ? B ? C ? D ?正确答案:A 4 【多选】目前大数据计算模式重要发展趋势和方向有() ? A. 主流的Hadoop 平台改进后将与其他计算模式和平台共存 ? B. 混合计算模式将成为满足多样性大数据处理和应用需求的有效手段? C. 内存计算将成为高实时性大数据处理的重要技术手段和发展方向 ? A ? B ? C ?正确答案:A B C 5 【多选】实时流式大数据的处理的需求是() ? A. 大数据系统实现低延迟处理 ? B. 强大而又灵活的复杂事件处理引擎 ? C. 具有容错和去重能力 ? D. 对流量进行控制和动态节点增加和删除的能力 ? A ? B ? C

? D ?正确答案:A B C D 6 【多选】大数据环境下的分析和挖掘方法具有的挑战是() ? A. 数据量的膨胀 ? B. 数据深度分析需求的增长 ? C. 自动化、可视化分析需求的出现 ? A ? B ? C ?正确答案:A B C 7 【判断】对于特大城市的政府而言,在对外来人口限制的同时,对所谓“外来高端人才”通常持欢迎态度() ? A. 正确 ? B. 错误 ?正确 ?错误 ?正确答案:正确 8 【判断】如今大概三分二的用户已经在使用企业级数据仓库,未来这一比例将会更高() ? A. 正确 ? B. 错误 ?正确 ?错误 ?正确答案:正确 9 【判断】通常大数据描述了一个对象(物理的或逻辑的)或一个过程的全景式的和全周期的状态,因此,其来源必然是多源的,其形式是多模态的()

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