第一篇：信息技术导论学习报告
专业导论学习报告
专业主要的研究内容和适合的就业岗位：
主要研究以下几个方面
1，信号方向：侧重信号处理，偏向编程，算法。硬件上看，多涉及数字逻辑层面。这个方向要学好各种信号处理的（如DSP）知识，还有计算机体系结构(仅逻辑层面的)，掌握一两门编程语言，当然也都要学数字模拟电子基础。2 电路方向：侧重硬件，除了学习基本电子知识，还要学习高频电路 微波电路，微波技术与天线，电磁兼容，雷达等无线电路和系统知识，以后也可以做数字逻辑电路设计，也会要求编程，专业课学得好，还可以搞模拟射频/微波 无线电电路系统设计 电磁场：更加侧重模拟电路，学习微波、毫米波等电磁波 应用技术，除了基本微波电路技术，还要深入学习天线设计原理，微波网络等 无线技术。计算机知识用得比较少，要求比较好的数学和物理功底。
电子信息工程专业的发展方向大概有
1)数字电子线路方向 从事单片机(8位的8051系列、32位的ARM系列等等)、FPGA(CPLD)、数字逻辑电路、微机接口(串口、并口、USB、PCI)的开发，更高的要求会写驱动程序、会写底层应用程序。
2)通信方向一个分支是工程设计、施工、调试(基站、机房等)。另一分支是开发，路由器、交换机、软件等，要懂7号信令，各种通信相关协议，开发平台从ARM、DSP到Linux、Unix。
3)多媒体方向各种音频、视频编码、解码，mpeg2、mpeg4、h.264、h.263，开发平台主要是ARM、DSP、windows。
4)电源电源属于模拟电路，包括线性电源、开关电源、变压器等。电源是任何电路中必不可少的部分。
5)射频、微波电路也就是无线电电子线路。包括天线、微波固态电路等等，属于高频模拟电路。是各种通信系统的核心部分之一。
6)信号处理这里包括图像处理、模式识别。这需要些数学知识，主要是矩阵代数、概率和随即过程、傅立叶分析。
7)微电子方向集成电路的设计和制造分成前端和后端，前端侧重功能设计，FPGA(CPLD)开发也可以算作前端设计，后端侧重于物理版图的实现。
第二篇：信息技术导论报告册
“信息技术导论”报告册
（2021）
姓 名： 王 昊
班 级： 软国2103班
学 号： 20212251022
课序号：
大连理工大学
Dalian University of Technology
填写说明
一、本页“填写说明”打印时可删除。报告册内容可以打印，也可以手工填写。
二、每位选课同学一式一份，不得抄袭。
三、每个专题报告按照授课老师要求填写，每次1,000-2,000字，页数不够可自行添加。
报告一题目： 计算机的应用及未来发展趋势
一谈到计算机，大家想到的也许是我们所用的电脑、手机，可计算机远远不止局限于这两个方面：小到手表，中到日本家庭中的马桶盖，大到工厂中使用的大型检测仪……这些都属于计算机的范畴。
计算机的应用
计算机应用[1]是计算机应用于各个领域的理论、方法、技术和系统等，是计算机学科于其他学科相结合的边缘学科，是计算机学科的组成部分。计算机应用分为数值计算和非数值应用两大领域。
计算机最广泛的应用应该就是在数学物理领域的计算以及IT行业编程技术的使用，这两项在计算机领域的占比也十分巨大。
计算机除了我们熟悉的应用外，在各行各业中其实都有着广泛的应用：
例如，在铁路信号安全领域，计算机得到了广泛的应用[2]。在列车车载设备中有一种能够接受其他车载设备提供信息的安全计算机，与此同时其根据列车参数、线路参数、行车许可、临时限速等信息生成目标-距离模式曲线，采集列车速度信息并与目标曲线进行对比，在遇到突发情况的时候输出制动命令，可以保证列车的安全行驶。
而且，陕北油田录井[3]中也对计算机的应用进行了深入的探索。应用于该领域的计算机完美地实现了数据管理和决策服务的作用，该系统可以对钻井过程中的各种活动进行数据信息采集、存储、实时现实和处理。
计算机的应用在办公室中也发挥着极其重要的作用[4]。从一般角度来说，若是不具备计算机这一先进的科学设备，办公署处理的工作任务就是将各种文件的存档、修改及起草的具体内容书写在纸上面,这样不仅处理起来麻烦，而且所占的保存地方也很大，不利于节省空间。而在上世纪末加入了计算机的应用后，数据不仅能够安全的保存、能够对信息进行自动化处理还可以无损失、低性价比地对数据进行迁移。
此外,计算机还在农业中建成了全国范围内的农业生产流通信息网络，开通了农业科技信息网络；在动画领域的三维技术也有广泛的应用；医疗医学方面也需要计算机的辅助；疫情期间全中国范围内实现的线上教学或者说是远程教学也是计算机技术应用的充分体现；最后21世纪新兴的网上购物，快递业务等也有计算机应用的身影……这些都对我们人类生活方式做出了巨大的贡献。
计算机未来发展趋势
计算机在当今时代就已经发展的如此迅速，随着时代的发展，计算机一定还会有更多作用，会应用与更多的方向与领域。
计算机的发展趋势大致分为3个方面：
1.智能化
智能化是计算机毋庸置疑的一个趋势，计算机的智能化必然要求计算机网络的智能化。其中Numenta公司2009年推出 1．7版本的Nu— PIC智能平台正在努力实现智能化，未来将有一个更加智能、人性化的计算机网络[5]。而我国目前正在努力推进的 ‘3网融 合’[6]，要实现电话、电视、电脑功能的融合，而随着网络智能化的发展，我们将可以把家庭中的所有不同电器合并在一个系统平台下进行管理，这将大大方便我们的日常生活。
当今，人们对于新业务的需要，并不是从现有科学技术所提供的条件出发，而是对信息社会服务的发展需求出发，所以计算机网络技术会在今后得到越来越迅速的发展随着人类的进步，人们对于高移动性、高灵活性、高可靠性、高安全性[7]有着更加强烈的需求，那么具有深度学习和自动处理功能的人工智能(Ah Artificail Intelligence)技术[8]的智能化网络系统将成为未来计算机网络的发展趋势。
2.实用性
在人类日常生产生活中各个领域都可较好地运用计算机来准确快速地获取本身需要的各种完整真实的信息，例如[9]生产中的自动化管理、辅助设计以及教师开展的网上教学等都可以极大地提高效率。
3.广泛性
在人类生活中日渐富裕并随着科技的不断发展，计算机技术将会更加迅捷地飞入寻常百姓家，能够让全世界的用户享受到快速，方便的计算机技术，例如[10]人们利用电脑直接进行网上购物学习和工作。计算机已经在逐渐深入到商业、经济和政治等的各个领域中去。
随着人类社会的发展，计算机在我们的生活中只会越来越普遍的被使用，并且计算机会朝着智能化，实用性和广泛性三个方面快速发展。
参 考 文 献
[1]陈世强.浅析计算机的应用和发展[J].科技风, 2010(16), p.214-244.[2]李夏，丁欢，任喜国等.铁路信号领域安全计算机的应用及发展[J].铁路计算机应用, 2019, Vol.28(11), p.59-64.[3]吕志刚.陕北油田录井中计算机的应用与探索[N].延安職業技術學院學報, 2010-04-30, Vol.24(2), p.96-98.[4]江豪.现代办公自动化中计算机的应用[J].计算机与网络，2017, Vol.43(14), p.48-49.[5]谢建民.浅析计算机网络未来发展趋势[J].信息通信, 2013(5), p.137-138
[6]林建国.探讨计算机未来发展的趋势[J].魅力中国, 2019(51), p.392
[7]康仲元.计算机科学技术未来发展趋势探究[J].魅力中国, 2017(3), p.64-65
[8]熊峰.计算机技术未来发展技术研究[J].企业导报, 2015(8), p.71-71
[9]徐磊.浅析计算机网络的未来发展趋势--智能化网络系统[J].信息通信, 2018(3), p.191-192
[10]贾奇.基于互联网+时代计算机科学技术未来发展趋势[J].中国科技投资, 2017(6), p.237
报告二题目： 算法好与坏的评价
算法广泛应用于各行各业，那么针对于某一项任务的某一算法，它是好是坏，是优是劣，是简是繁我们该如何评价呢？
算法的好与坏不是绝对的，只有在针对特定的某一领域来看不同的算法由不同的使用价值，又不一样的作用和效率。同时随着时代的不断发展，总会以新代旧，会有更好更优的算法出现，然后对比新旧两种算法的解决效率等多种因素综合比较后最终得出最适合该项目的算法。
不同领域对于算法有着不同的评价标准，例如在虹膜分割领域[1]，虹膜分割结果的好坏将直接影响虹膜识别的精度。第１种就是直接评价虹膜分割的效果,通过将标记过的虹膜掩模与预测得到的虹膜掩模按照某种指标进行比较;第２种就是间接进行比较．由于虹膜分割的主要目的是为了进行虹膜识别,因此我们可以通过比较虹膜识别的性能来间接得到虹膜分割算法的性能指标。
为了更全面客观地评价期刊[2]，对期刊进行更合理客观的排序，我们在对期刊进行排序分析时，应采用以影响因子为主要的评价指标，多种指标相结合的综合评价方法，提高评价的准确性和可靠性，能够达到这一标准的算法才称得上好。
面向林地信息提取的Pleiades一1影像融合算法[3]需根据应用的具体层次选择融合算法，在有林地层次的信息提取中Pansharp算法较为适宜，在森林类型信息提取则采用Gram-Schmidt更为有效。
在K-means算法解析元素含量的实验[4]中实际影响期望输出的输入变量个数要远小于荧光谱图对应的道址数值，并且大量的输入变量和较多的隐含层个数会延长运行时间和降低精准度。基于划分的K—means算法作为数据挖掘的重要分 析方法。能对大量相似性高的数据进行分类，从而做到降维处理的算法才是能投入正常使用的算法。
随着非侵入式负荷监测技术[5]的广泛研究，专家提出一种基于多参量决策的算法综合评价方法。该方法依据现有的算法评价的各项指标为基础，采用递阶层次结构模型构建非侵入式负荷辨识算法评价体系，然后采用各层次之间不同影响因素的权重比例方法，确定判别矩阵并进行一致性检验，最后根据归一化计算得到算法性能评价值，实现算法性能的有效评价。
在干旱区Landsat 8全色与多光谱数据[6]的测绘中可以综合利用不同传感器或同一传感器的不同波段所提供的光谱、空间以及时相信息达到提高影像空间分辨率、保持多光谱特征及识别目标地物的目的融合之后影像的视觉效果和清晰度均达到标准。
此外，在全模型迭代重建算法评价125I粒子植入术后CT图像[7]、混沌信号降噪算法评价准则研究[8]、高光谱图像融合算法研究与进展[9]等领域都有类似的算法评价体系。
说完算法评价体系，最后列举几个在日常生活中经常被人们所使用的算法[10]：穷举法，将所有可能的方案都一一测试，找出其中符合指定要求的；递推法，所谓“递推”，是指在前面一个(或几个)结果的基础上推出下一个结果；迭代法，一个流程中嵌套着此流程的一种计算方法……
参 考 文 献
[1]王财勇，孙哲南.虹膜分割算法评价基准[J].计算机研究与发展, 2020, Vol.57(2), p.395-412
[2] 聂晓,张弢,丁玲玲.期刊排序计量学算法评价[J].湖北文理學院學報，2014-12-11, Vol.35(10), p.82-84[3]林雪,彭道黎,黄国胜等.面向林地信息提取的Pleiades-1影像融合算法评价分析[J].测绘工程, 2016, Vol.25(11), p.18-24
[4]黄凯,钟文义,罗超等.K-means-WNN法解析EDXRF中Fe、Ta含量算法评价[J]He dian zi xue yu tan ce ji shu, 2018, Vol.38(4), p.587-591
[5]肖勇,王雅倩,何恒靖等.一种多参量决策的非侵入式负荷辨识算法评价模型[J].Dian ce yu yi biao, 2020, Vol.57(15), p.26-70[6]杨丽萍,马孟,谢巍等.干旱区Landsat 8全色与多光谱数据融合算法评价[J]国土资源遥感, 2019, Vol.31(4), p.11-19
[7] 韩佳悦,孙连鑫,沙琳等.全模型迭代重建算法评价125I粒子植入术后CT图像[J]Zhongguo yi xue ying xiang ji shu, 2018, Vol.34(7), p.1090-1093
[8]刘云侠,王克生.混沌信号降噪算法评价准则研究[J]教育现代化, 2016(31), p.194-195
[9]张筱晗,杨桄,杨永波等.高光谱图像融合算法研究与进展[J]舰船电子工程, 2017,Vol.37(1), p.27-31
[10]张俊.C语言基本算法举例[J].现代计算机:上下旬, 2013(22), p.42-45
报告三题目： 5G中的大数据
在21世纪，随着高新科技的飞速发展，为了适应日益加速的现代生活，伴随着我国社会经济的飞速发展，以及在4G网络逐渐全面普及的大环境下，高质量的移动通信网络已经确立成为当前移动通信网络的发展目标，为了满足未来强大且密集的数据流动和增长速度，必须不断增加新型业务的开发和使用，开发新的产品，从而为客户提供更好的服务。目前，移动通信网络技术已朝着 5G移动通信网络技术方面进行发展。
作为新一代的移动通信技术，相比于4G，频谱利用率提升和性能提升显得要优秀很多，资源利用率和传输速度效率等均要比4G移动通信技术高出许多，用户的体验，无线覆盖，传输延时等等均能够有显著的改善。并且5G技术还能结合许多现有的领域，与之充分交融，充分发挥5G技术的优势[1]。
然后谈到5G中的大数据，大数据产业的蓬勃发展，是现代信息技术与互联网技术和相关应用发展到一定阶段的必然产物。大数据应用的特点是将海量信息和社会应用的有机结合，因此必然引起社会领域的一系列变革。5G大数据的出现必然会带领一大批技术和模式的深刻改变。
5G通信网络中涵盖大量且种类多样的数据[2]，对数据收集、传输、存储、查询等都提出了较高的要求。大数据技术中也涵盖较多的技术形式，包括数据挖掘技术、移动云计算技术等。大数据网络架构具有网络数据中心，该中心可以实现各类信息的输入和输出，为信息的有效传递提供支撑。大数据技术可以使人们日常生活工作对数据的处理更加方便快捷，对数据读取和储存的效率都能升高好几个档次。
5G中大数据在日常生活中的应用也比比皆是。比如在5G智能医疗应用场景[3]中，结合我国医疗行业的信息化需求，面向医务人员的远程会诊、远程示教、移动查房场景是医疗信息化的刚需场景，基于5G网络，可进一步提升该类场景的体验，是5G落地医疗行业的重点场景。又如5G+大数据对智慧城市的赋能[4]中，城市智能体系的建立需要2个重要的技术基础，一个是连接能力，在城市运转的时空轨迹上实现人与物的全方位连接；另一个是数据处理和分析能力，在海量结构和非结构化数据采集的基础上，实现实时运算并提供智能化决策结论。这些技术都需要5G+大数据的支撑和帮扶。再如5G+大数据在社会感知中的应用,比较重要的研究领域有交通管理、城市规划、环境、公共卫生等。在此基础上，郑宇等[5]提出了城市计算(urban computing)的概念．利用包括5G大数据在内的城市多源数据进行计算分析，发现并解决城市运行中的问题。
在全球经济数字化浪潮的带动下，数据的益处和价值日益凸显，大数据的关键技术，从数据的可采集度、海量数据的并行计算能力到数据算法的预测能力，都在快速提升，使得大数据在各行各业中的融合应用不断拓展。
5G带来大数据，带来人类大协作，并促进社会最终进步。
参 考 文 献
[1]陈秀娟.5G移动通信网络关键技术分析与研究[J].中国新通信, 2017, Vol.19(7), p.4-5
[2]林和宗.大数据技术在5G通信网络中的应用[J].科技创新与应用, 2020(6), p.183-184
[3]闻磊,张海涛,陈力.5G智慧医疗应用场景研究广东[J].通信技术, 2019, Vol.39(7), p.21-55
[4]朱常波,程新洲,叶海纳.5G+大数据赋能智慧城市[J].邮电设计技术, 2019(9), p.1-4
[5]张正泽,毛栋.5G与大数据在社会感知中的应用[J].中国新通信, 2019, Vol.21(5), p.97
报告四题目： 水下敏捷机器人产业市场前景预测
水下机器人是21世纪新兴的一种利用海洋资源进行技术开发、资源采集等一系列任务的新型科技。地球的海洋约占总面积71%，可见海洋尤为重要的战略意义。此外，作为一个沿海大国——中国，我国近海浅海面积占80%以上，这对于水下资源的开发更为方便和快捷，必须要加大对水下敏捷机器人的研发和使用力度。
海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。
所谓水下机器人，就是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又叫做无人遥控潜水器。近年来，随着人们对海洋资源的开发和利用，水下机器人开始得到十分广泛的应用。因为水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具，同时水下机器人的应用领域也在不断扩大。当下水下机器人的应用已延伸到对市政饮水系统、排污系统、水下电缆、管道、海洋输油管道的检查，水利系统的水电站、船闸、大坝的检测，修船厂的船体检修、水下锚、推进器、船底探查，水下搜寻、海上救援工作以及水产养殖的观察、网箱检查等诸多领域[1]。
虽然近年来中国在工业机器人、服务机器人、家庭机器人等领域取得了较大的突破和发展，但是水下机器人的开发和起步落后国外有 30 年之久。因此，国内的许多实力雄厚的科研机构都在这方面做了很多工作，但水下机器人的发展仍然没有形成规模化，也没有发挥出它们应该发挥的作用，在国际上进行比较还有很大差距[2]。
国际上的海洋强国对于海洋资源的争夺和开发，以及对于水下机器人的研制，迫使中国也要加大在这方面的投入力度，追赶国际进度。后来就有了中科院沈阳自动化研究所开始走上国际合作的阶段，最具标志性的有三台设备见证了中国水下机器人行业的快速发展。
1、在国防和军事方面我们必须大力发展水下敏捷机器人产业。在国外非法在我国南海开采石油及我国对南海资源愈加重视的背景下，NHSY981、奋进号、兴旺号等自主研发的深海钻井平台制造成功[3]，并到南海进行开采，对 ROV 的需求日渐扩大。在从浅海走向深海的海洋活动中，ROV 占据了重要位置。
2、为发展海洋经济，我们必须大力发展水下机器人。以美国、日本为首的许多国家都把重点放到开发海洋经济上来并且成功得到了巨大的收益，21世纪初我国众多企业纷纷效仿海洋经济模式，符合时代趋势的做法让他们赚的盆满钵满。因此水下敏捷机器人的产业市场发展前景尤为被看好。
经专家预测，在多水下机器人的编队控制[4]、水下机器人航道安全监测[5]、水下机器人推进器故障信号诊断[6]等方面我国具有巨大的市场前景。
多ALlY技术[7]在军事上和海洋科学研究方面潜在 的用途很大，也是当前的一个发展方向。加拿大的ISE公司，曾利用DOLPHIN潜水器研究过3个AUV 和8个AUV的协同控制技术，美国新罕布尔大学也研究过两个AUV的协同控制技术，并在湖中进行侦察演示。美国麻省理工学院Sea Grant’S AUV 实验室，引日本东京大学、美国佛罗里达大西洋大学的高级海洋系统实验室(Advanced Marine Systems Laboratory)、美国伍慈侯海洋学院(Woods Hole Oceanographic Institute)等研究院所联合提出了多水下机器人协作海洋数据采集网络的概念，并进行了大量的研究工作。
但由于在探测技术、工艺水平、综合显控、综合导航与定位等技术上存在的差距较大，致使国产水下机器人的大多属于实验阶段，没有成型的商业化产品。目前，国内在不同领域的应用客户许多是购买或租借国外现有产品，不仅价格高、配套服务难，而且有些产品并不适合中国海区的使用特点，机动性、抗流能力及作业能力都显不足。有差距就有市场，中国水下敏捷机器人产业市场应该要朝着探测技术、工艺水平、综合显控、综合导航与定位、军事国防战略等方向发展，相信再过不久中国水下敏捷机器人市场就会被完全打开，造成成顿的经济回馈。
参 考 文 献
[2]于海.海洋强国需要水下机器人[J].机器人产业, 2017(1), p.42-45
[3]韦荣伟.水下机器人发展趋势及前景[J].现代制造技术与装备, 2018(2), p.175-176
[4]刘瑞轩,张永林.多水下机器人编队控制[J].计算机与数字工程, 2019, Vol.47(2), p.349-353
[5]张阳,陈晨,张一等.水下机器人航道安全检测应用设计[J].Ren min chang Jiang, 2019, Vol.50(6), p.1-5
[6]水下机器人推进器故障信号诊断徐高朋;李硕;曾俊宝;李一平计算机仿真, 2019, Vol.36(7), p.296-327
[7]李晔,常文田,孙玉山等.自治水下机器人的研发现状与展望[J.]机器人技术与应用, 2007(1), p.25-31
报告五题目： 了解软件工程设计模式及应用
软件工程的设计模式就是指解决某一类相似问题的方法论。某个模式描述了一个在我们的日常生活中不断出现的问题，然后描述了该问题的解决方案的核心。在软件系统的设计领域中，也出现了很多设计模式。每种设计模式都包含4个要素，模式名称相当于模式的助记符。问题描述了模式的使用场景，即模式可以解决的某种设计问题。解决方案描述了针对特定的设计问题，可以采用怎样的设计方法，包括设计的组成成分、各成分的职责和协作方式以及各成分之间的相互关系。效果描述了特定模式的应用对系统灵活性、扩展性、可移植性等各种特性的影响，它对评价设计选择以及对模式的理解非常有益。
设计模式针对面向对象的代码设计，进行经验总结，整理成一套在编程领域被反复运用、为大多人知晓的代码设计方法，并 且进行分类。我们使用设计模式最主要的目的就是通过重用代码，提高软件项目开发效率。同时，使用设计模式开发的系统，其 代码更具有可读性，容易被人理解，代码可靠。在我们开发项目时，根据项目需求，选择一个或多个适合的设计模式进行运用，可以极大促进系统的开发[1]。
一般而言，软件的设计模式分为四个基本要素[2]：
1、模式名称
2、问题
3、解决方案
4、效果
设计模式使设计人员可以更加简单方便地改进或复用以往成功的设计和体系结构。将已被实践证明的技术表示成设 计模式也会使新的系统开发者更加容易理解其设计思路。设计人员只要搞清楚设计模式，就可以在很大程度上吸收那些蕴涵在模式中的宝贵经验，对面向对象的系统有更完善的了解。
设计模式最早是在1990年由ErichGamma等程序员提出，灵感源自从建筑设计领域，进而引入到软件工程开发中来。在传统的编程领域，模式方案众多，多达二三十套，每一种都包含特定的思想与智慧，使复杂的场景简单化[3]。
软件工程常见的设计模式有以下几种：
1、门面模式（Facade）
2、适配器模式（Adapter）
3、模板方法（Template Method）
软件工程的设计模式在很多方面都有运用，例如软件设计模式在 Symbian开发中的应用[4]里，该语音应用软件集合了当前智能手机用户所需要的语音拨号、短信到达语音提示及内容读出、来电语音提醒等功能。根据软件的特点以及功能实现的需要，在设计时，主要在结构上采用 了 MVC结构模式，在调用底层音频硬件驱动功能时应用了 Adapter模式以及在程序消息通信中应用了 Observer模式。
设计模式的选择[5]：
随着我国当前软件设计模式的研究不断深入，设计模式越来越多，不同的环境对设计模式的需求也会不同，正确的选择设计模式可以为设计人员提供许多便利。首先要理解问题需求，设计人员要根据模式所针对的问题，选择恰当的模式。其次，研究组内模式，对组内的意图、目的进行相关分析。最后寻找解决方案，在对问题进行分析之后，需要对问题的可行性选择合适的设计模式。
软件工程设计模式的使用如下[6]：
(1)充分熟知所选取的模式，需要特别注意模式其使用 要求与模式应用最后带来的效果，最终明晰此模式是否能够 有效解决现实问题。
(2)分析模式的组成 以及结构，与组成部分之间是怎样实现合作的，这样能有效帮助设计工作人员数值该模式的对象、类和他的相关关系。
(3)合理选取模式参加者的名字，使得它们在实际的运 用中更更加有实际意义。
(4)定义类，明晰它们之间的接口，将它们之间的继续关系建立起来，其定义指代数据与对象引用的实际变量。
(5)其定义模式内专门用在运用的操作名称。该名称通常对运用有所依赖。所使用的名字一定要保持一致。
(6)实现执行模式内职务与协作的操作。
弄清楚软件工程的设计模式以及使用技巧对我们各方面的工作都会有巨大的帮助。
参 考 文 献
[2]钟茂生,王明文.软件设计模式及其使用[J].计算机应用, 2002, Vol.22(8), p.32-35
[3]温立辉.软件设计模式分析[J].科技创新与应用, 2020(7), p.92-93
[4]高川翔(Chuan-Xiang Gao).软件设计模式在Symbian开发中的应用[J].佛山科學技術學院學報（自然科學版）, 2009-05-30, Vol.27(3), p.21-25
[5]王飞.软件设计模式及其使用[J].Dian zi shi jie, 2014(17), p.82-82
[6]张宙锋.软件设计模式以及使用电脑编程技巧与维护, 2013(14), p.27-28
报告六题目： 浅析人工智能研究--机器人领域
我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的“活物”。其实，这个自控“活物”的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。
智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。由此也可知，智能机器人至少要具备三个要素：感觉要素，反应要素和思考要素。
智能机器人能够理解人类语言，用人类语言同操作者对话，在它自身的“意识”中单独形成了一种使它得以“生存”的外界环境——实际情况的详尽模式。它能分析出现的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟定所希望的动作，并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。当然，要它和我们人类思维一模一样，这是不可能办到的。不过，仍然有人试图建立计算机能够理解的某种“微观世界”。
智能机器人的应用场景
智能机器人几乎能够做到人类需要做到的一切事情，故机器人能够应用的场景也数不胜数。
1、在服务行业中的服务机器人[1]拟人化的交互能快速拉近与客户的距离，提升用户体验。服务机器人通过与其他系统的互联互通，能提高银行的业务处理效率，减少客户等待时间。服务机器人可智能分析和采集客户行为，为银行发掘潜在客户。通过对服务机器人的数据挖掘，促进运营流程优化，提升管理精确度。服务机器人与知识库、大数据分析的融合可帮助银行进行精准的营销推广。
2、三维(Three．Dimensional，3D)重建[2]在机器视觉领域具有很好的应用前景，能够使机器人完成许多高危险性任务，如矿井救援等。相比于传统的声纳和红外感知系统的感知质量较差且易受环境影响，与人类类似的视觉系统具有较强距离评估和模式识别能力，因此，立体视觉3D重建技术成为未来研究热点。然而，目前大多研究者只提出一些理论，很少对立体视觉3D重建技术的实际应用进行研究。
3、机器人比较重要的一种应用就是在核环境下作业，核环境作业机器人[3]是致力于解决核工业放射性燃料、废物等管理和处置问题的一类特种机器人。主要分为探测机器人、清障类机器人、维修类机器人核去污类机器人等，将机器人应用于核环境能够极大程度地保障生命的安全和健康。对核环境治理有着极其重要的作用。
4、警用消杀机器人[4]以警用机器人为载体，在机器人上搭载防疫消毒模块，能够对消毒区域进行全自动消毒作业，有效杀灭致病微生物。在消毒过程中，警用消杀机器人可提供”正在消毒，请绕行”等语音提示和灯光闪烁警示，避免人员靠近造成伤害。消毒任务完成后，警用消杀机器人可将消毒时间、地点等关键信息上传至控制中心做记录和分析，同时自动回到充电点飼卜充电量。
主要研究内容分类
当今机器人领域的主要研究方向我想大致分为3类：分别是运动型机器人、智能大脑机器人和微型机器人。
运动型机器人主要是以机器人代替人类在一些高危环境中做一些高风险的工作，而且能够更好的完成任务。例如近些年流行的跳跃机器人[5],就受到动物和人类的跳跃运动的敏捷性的启发，从而开发的一种能够轻松越过高建筑物的一类机器人；球型机器人[6]是一种依靠特殊运动方式进行任务的一类运动型机器人，它通过质心偏移、动量守恒等原理实现一些特殊运动。
智能机器人是最常见到的一类机器人，比如医院中辅助医生为病患答疑解难的机器人，还有语音识别视觉机器人[7]，这是通过机器人搜寻用户的用电需求信息，根据用户需求生成供电服务方案，完成语音识别在视觉机器人电源用户服务中的可靠性研究。
最后一类是微型机器人[8]，研究人员通过对藻类细胞机器人的群体控制，成功实现了对微小物体准确地抓取、可控地传输和精确地释放。为人类医学事业做出巨大贡献。
目前对于机器人领域研究人员可谓数不胜数，国内就有浙江大学对智能系统与控制研究所的熊蓉、朱秋国等的机器人团队在腿足式机器人领域研究颇深，2008-2011年，在863重点课题的支持下，研制了“悟空”双足机器人，从12年开始研究跑跳的足式机器人，并于2017年发布了“赤兔”四足机器人，并在NIWEEK 2017 Engineering Impact Awards（美国国家仪器公司工程影响力大奖）颁奖典礼上，荣获NI Global Student Design Showcase Winner（美国国家仪器公司全球学生设计展示奖）。2018年2月公布了“白绝影”的demo，名声大噪，经历了“蓝绝影”和“黑绝影”，技术一流，成为国内外知名的四足研究团队，并孵化了杭州云深处科技这一专门从事四足机器人研究的科技公司。
此外还有山东大学机器人研究中心的李贻斌、荣学文、柴汇等致力于智能机器人技术、工业机器人应用、智能空间技术、微小型机器人、机电一体化设备的研究、开发与应用。
国外有Marc Raibert在美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助下，联合Foster-Miller，喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）和哈佛大学康科德电场站（Harvard University Concord Field Station），于2005年研制的BigDog四足机器人。原希望它能够作为一个机器人驮骡子来陪伴士兵在复杂地形、车辆无法通行的情况下使用，但BigDog被认为噪声太大，体积过大等原因无法用于战斗，后被搁置。但不可否认其在近现代四足机器人的发展史上的里程碑意义。
参 考 文 献
[1]郭亚.机器人应用场景与智慧网点解决方案[J]中国金融电脑, 2018(10), p.82-83
[2]孙新领,谭志伟,杨观赐.双目立体视觉在人形机器人三维重建中的应用[J].现代电子技术, 2016, Vol.39(8), p.80-84
[3]冯常,王从政,赵建平.核环境作业机器人研究现状及关键技术分析[J].光电工程, 2020, Vol.47(10), p.86-96
[4]夏春雨,李剑,王青.防疫型警用机器人功能特点与实战应用[J].警察技术, 2020(3), p.64-68
[5]郭小强,裴忠才.跳跃机器人的研究现状与发展趋势[J].Ji xie she ji yu zhi zao, 2011(11), p.173-175
[6]战强,李伟.球形移动机器人的研究进展与发展趋势[J].Ji xie gong cheng xue bao, 2019, Vol.55(9), p.1-17
[7]李宝树,董平,吴凤梅.语音识别在视觉机器人电源用户服务中的可靠性研究[J].环境技术, 2019, Vol.37(6), p.151-157
[8]闻正.藻类细胞微型机器人研究进展[J].Kexue(Shanghai), 2017, Vol.69(4), p.14-14
报告七题目： 阿尔法狗的围棋学习方法
AI即人工智能正在飞速地改变着我们的世界，随着人工智能在商业领域的广泛应用，我们看到了从更智能的产品到专注于聚焦客户服务的一切演变。前些年3:1胜过围棋大师柯洁的阿尔法狗就是其中最为闻名的代表之一，作为当代人工智能的巅峰之作，它的学习方法值得我们去深究。
由于机器学习本身就是一个动态过程，因此它使计算机网络无需编程即可学习。由于这些系统不需要人工干预，因此完全是自给自足的，机器学习系统可以处理它们收集的数据，以便在不到一秒的时间内做出决定。机器学习系统可以在几秒钟内破译以前可能需要人类花费数周时间才能分析和处理的内容[1]。
组成阿尔法狗学习体系中最重要的方法之一就是深度学习，这可以看做是机器学习的子集，深度学习这种学习方式可以构建一种神经网络，参 考 文 献
[1]李荣.AI、机器学习和深度学习是OEM的主要市场[J].计算机与网络, 2020, Vol.46(11), p.46
[2]
[3]
[4]
[5]
报告八题目：
课程总结
1.收获与体会
（1）是否达到了解专业特色、知识体系的目标（）
A.完全达到 B.基本达到 C.勉强达到 D.未达到
（2）对主讲教授的授课内容是否感兴趣（）
A.很感兴趣 B.较感兴趣 C.一般 D.完全没兴趣
（3）是否愿意对其中某一个方向深入学习，并加入创新实验室或研究团队（）
A.有明确的兴趣方向 B.比较有兴趣，但还不明确
C.只想先专注课内学习 D.没什么兴趣
（4）最感兴趣的三个专题（）（）（）
A.专题一 B.专题二 C.专题三 D.专题四
E.专题五 F.专题六 G.专题七 H.专题八
（5）个人心得体会（100-300字）
2.对本课程的建议（100-300字）
第三篇：材料导论学习报告
材料导论学习报告
大千世界，材料无处不在。从食物到衣服，从建筑材料再到交通工具，材料的应用渗透于我们的衣食住行，渗透在生活的方方面面。材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类社会每一次的科技创新和进步都离开各类材料在其中发挥着重要的作用。每一次材料的创新也必将带领社会到达一个新的高度。在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。因此材料学科的发展尤为关键，对材料专业的学习和深入研究也就显得意义非凡。
材料科学与工程专业是以材料学、化学，物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。下设三个二级学科，分别是材料物理与化学、材料学、材料加工工程。纵观人类社会发展史，就是一部不断利用材料和创新材料并将其应用到生活生产，由此推动经济发展，文明进步的历史。从远古时代的石器，到夏商周时期的青铜器，从充当货物流通硬货的金银铁，再到传播文明的纸张„„材料的巨大作用和影响令人由衷惊叹，也让一代又一代的材料人对材料学科衷心热爱。
通过几周以来的材料导论课，我逐渐加深了对材料科学与工程专业的认识，也更加热爱这个专业，并且为自己当初的选择感到无比自豪。刘雪峰教授生动具体的课程让我对材料科学与工程专业充满了信心，也充满了学习的动力。
金属材料在现在依然发挥着不可替代的作用。在可预见的未来还没有任何一种材料能够全面取代钢铁材料，因此钢铁材料仍是经济进步、社会发展重要的物质基础。钢铁材料具有良好的力学性能；质量稳定，价格低廉；资源丰富；回收率高。钢铁材料的应用几乎涉及到社会的各个领域。高层建筑，大型载重桥梁，石油天然气管道，工业机械，精密仪器，航空航天，高速铁路等等，无不展示着钢铁的巨大作用。然而，传统钢铁在性能上存在着诸多缺憾，在应用上也很有限，人类社会对钢铁的加工使用又提出了新的要求。因此，创新开发具有各种良好性能，拥有具体应用领域的钢铁材料迫在眉睫。新型的钢铁材料必将是节约资源，环境友好，可持续多利用的材料。钢铁材料还需要不断的发展，我相信它发展的脚步永远不会停歇。
生物仿生材料可说是材料学科的“新贵”，它的应用能够直接保护人类安全，提高人类健康水平和生活水平。仿生材料的研究领域已经扩展到了生物系统建模与仿真，生物医学计算机成型，人工器官，组织工程以及相关的器件研制。当生物仿生材料被应用到医疗用途时，不仅要考虑到材料自身的性能是否符合医疗要求，还要考虑到材料与人体的排斥性和相容性。例如人造骨骼，就是以钛合金为原料制成，钛合金强度高，耐腐蚀性能优越，耐热性优良，同时无毒，质量轻，具有良好的生物相容性，是目前以来最为理想的制作人造骨骼的金属材料。还有人造血管，心脏起搏器等等，都是生物仿生材料的杰出应用。生物仿生材料如此直接的造福于人类，它的开发研究当然的受到了巨大的关注和支持。
21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。新材料可分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学性能和理化性能，从而满足高强度，高硬度，耐高温，抗腐蚀等一系列具体严格的性能要求。功能材料主要是利用材料本身具有的电效应，磁效应，光热效应等，实现某种具体的功能。比如广泛用作信息传递和储存的半导体材料，用于自动控制的光敏材料和热敏材料，国防上用于制造隐形飞机，最大限度吸收电磁波的隐身材料和用于制造核武器的核材料。从某种意义上来说，材料创新已经成为材料学科最有活力的领域，材料创新是体现着一个国家科技创新能力的硬指标。新材料是21世纪高新技术的基础和先导，正是由于它的广泛应用，使它和信息技术，生物技术一起被称为二十一世纪最重要的和最具发展潜力的领域。国家也对此十分重视，出台了一系列支持新材料研发和生产的政策。这是对研究材料科学的人们最大的支持和鼓舞！
以上所提及的只不过是我有限的知识里面稍微有所了解的，见识之浅薄实在难以讲述材料学科的包罗万象，意义非凡。不过一叶落而知天下秋，仅仅从上述材料的应用和发展前景，便已经分明地表现出了材料学科应用范围之广，应用意义之多，研究前景之好。材料学科是当之无愧的“当今国民经济发展的三大支柱之一”。材料学科今后还会受到更瞩目的关注。
我还了解了本科生科研训练计划SRTP(Students Research Training Program),SRTP的核心是支持本科生开展科研训练，参与SRTP本质上是参与研究性学习。参加这个项目，可以通过发现问题，激发创新思维，独立完成课题等过程，积极主动地探索新的知识领域，从而体验到研究性学习的乐趣。看到学长学姐们参加SRTP项目，听过自己不断的探索，有所成就，获得市级乃至于国家级的奖项时，我对他们感到由衷的敬佩和羡慕。SRTP是一个相当好的科研实践项目，即使你最终并不能得到什么明确的研究成果，但是参与课题研究的过程本身是快乐的，这会是一个锻炼能力的过程。或许参加项目时，你的专业知识欠缺，但是你会想着通过各种渠道搜集资料，认真分析整合，提出属于自己的解决问题的方案方法。这便是一个能力积累的过程。我对未来我的SRTP项目有了无限的憧憬。
众所周知，北京科技大学的材料科学与工程专业在国内可说是独领风骚，在世界上也是赫赫有名，拥有良好的名誉和影响。作为学院新的成员，新鲜的血液，不断学习专业知识，培养踏实的学习精神，优秀的创新精神，严谨的科研精神显得尤为重要。学院需要有大师，也需要有合格的优秀的后起之秀。只有这样北京科技大学的材料科学与工程专业才会永远大旗飘扬，中国的材料学科才会永远人才济济。有鉴于此，这对我们提出了更为严格的学习要求。刘雪峰教授的课程不仅丰富了我对材料学科的认识和了解，更让我学会了如何妥善解决问题，如何为人处事，如何让自己成为一个“靠谱”的人。
在一次上课前，全班同学因为以讹传讹，都坚信本节课程有调整，所以未能按时上课，耽误了教学进程，刘雪峰教授称这是一次“教学事故”。最初的时候不以为然，觉得“教学事故”的程度过于严重，后来才明白这并不是如何夸大的严重的说辞。耽误一堂课程看似不大严重，实则反映出了同学们处理问题能力的欠缺和责任意识的欠缺。都说“谣言止于智者”，假使有一位同学对“课程有调整，本节材料导论课不上”的说法产生怀疑，并向教授询问传言是否为真，那么这种低级的错误一定不会发生。在处理任何问题的时候，绝对不应该只是听信他人，当自己心怀疑虑的时候应该认真求证。平时的生活和学习应当如此，假使以后我们成为了材料学科的研究者，实验研究时应当是如此。这是一种不人云亦云的优秀品质，是严谨求实的人生态度。
还有一次上课时教室没电，上课之前已经有多位同学早早到了教室，可是没有人发现教室没电，或者说已经发现了教室没电但是懒得去处理，就在座位上坐着等上课。这是我们同学们的错误。所有遇到的问题，都应该自己想办法积极解决，而不是等着别人来解决。就像是学习上遇到了难题，应该自己解决；研究的课题遇到了问题，应该自己查找文献，多方求证；工作是遇到了问题，应该积极学习，通过自己不断的努力解决。教室没有电的时候我们应该去找楼下相关的负责人员询问情况，一起处理，然后正常上课。教授对我们的批评恳切，是良师直言。作为一个即将步入社会，独立生活工作创业的大学生而言，出现这种情况着实不该。
教授的课不仅仅只是局限于材料科学相关的知识和介绍，更多的是对同学们学习，做事和为人的谆谆教诲，这点令我映像尤为深刻。有同学曾经在课下戏言：“这哪是上课啊？分明是听教授讲做人道理了”。实则不然。在刘雪峰教授的授课之中，我才真正感受到教授的风采。不仅仅是简单的传授知识，更是引导我们的品质走向优秀，人格走向健全。短短的几堂课，我深刻体会到了身为一个大学生应该主动承担责任，自主解决问题。不再像高中一样，要做好从被动到主动的转变。
第四篇：医学信息技术导论实习报告
实习报 告
课程名称：医学信息技术导论(实习报告）姓 名：
日 期： 2012年7月13日
一、参观日程
本次参观实习共分为3次。
7月2日 大黑楼 参观超声成像设备；
7月5、6日 医大二院 参观了解脑电图，肌电图，以及放射科的一些设备； 7月12日 大连市开发区的东芝大连企业行，工作间的参观和交流。
二、超声成像设备
7月2日在学校大黑楼参观实习，由文医生为我们介绍超声成像设备，了解到了它的几种分类和应用。
阵列声场延时叠加成像是超声成像中最传统，最简单的，也是目前实际当中应用最为广泛的成像方式。在这种方式中，通过对阵列的各个单元引入不同的延时，而后合成为一聚焦波束，以实现对声场各点的成像。超声成像有A、B、D、M和彩超几种。A超是一种幅度调制型，是国内早期最普及最基本的一类超声诊断仪，目前已基本淘汰。M超是采用辉度调制，以亮度反映回声强弱，M型显示体内各层组织对于体表(探头)的距离随时间变化的曲线，是反映一维的空间结构，因M型超声多用来探测心脏，故常称为M型超声心动图，目前一般作为二维彩色多普勒超声心动图仪的一种显示模式设置于仪器上。B型显示是利用A型和M型显示技术发展起来的，它将A型的幅度调制显示改为辉度调制显示，亮度随着回声信号大小而变化，反映人体组织二维切面断层图像。超声多普勒诊断仪简称D型超声诊断仪，这类仪器是利用多普勒效应原理，对运动的脏器和血流进行探测。在心血管疾病诊断中必不可少，目前用于心血管诊断的超声仪均配有多普勒，分脉冲式多普勒和连续式多普勒。
近三十年来，医学超声诊断技术发生了一次又一次革命性的飞跃，80年代介入性超声逐渐普及，体腔探头和术中探头的应用扩大了诊断范围，也提高了诊断水平，90年代的血管内超声、三维成像、新型声学造影剂的应用使超声诊断又上了一个新台阶。其发展速度令人惊叹，目前已成为临床多种疾病诊断的首选方法，并成为一种非常重要的多种参数的系列诊断技术。近年来许多新课题离不开多普勒原理，如外周血管、人体内部器官的血管以及新生肿瘤内部的血供探查等等，所以现在彩超基本上均配备多普勒显示模式。
三、医院实习
7月5日在医大二院参观。
脑电图：阿拉法波和贝塔波在闭眼和睁眼即睡眠及情形状态下的区别，可用于医学，也可用于测谎，及主观性失眠症的治疗。
肌电图：利用电子仪器记录肌肉静止或收缩是的电活动，及应用点刺激检查神经、肌肉兴奋及传导神经的方法。
放射科：医生给我们介绍了碳14即呼吸法检测幽门螺杆菌的方法，由于做胃镜病人比较痛苦，目前此法还仍在使用。接着进入工作区，了解到了放射性治疗区域的各种安全措施，对生活区，工作区，及高危区的各种防护措施都做了详细的讲解。尤其是在高危区，由于高危区放射性很强，防护措施更是要严格的遵守。例如进入高危区时要了解自己要做什么，想好步骤，尽快做完，减少在该区域的停留时间，减少放射量。出入高危区要注意衣服换洗等小细节。另外，各区域之间都要用铅玻璃，铅门隔开，尽量减少放射量。也要做好警报系统的设置，防止意外情况的发生，始终注意 安全第一。
ECT：发射单光子计算机断层扫描仪，是一种利用放射性核素的检查方法。ECT成像的基本原理是放射性药物引入人体，经代谢后在脏器内ECT外或病变部位和正常组织之间形成放射性浓度差异，将探测到这些差异，通过计算机处理再成像。ECT成像是一种具有较高特异性的功能显像和分子显像，除显示结构外，着重提供脏器与端正变组织的功能信息。它是通过吃进药丸，仪器本身并不带有放射性。仪器的安全防护措施也做的很好，只有在电路板完全吻合时吻合才工作，避免了由于过重在工作中掉下来对病人造成伤害。但是由于技术问题，目前国内在这方面做的还不够好，很多医院使用的设备均为进口，希望国内加强对于医疗设备的研发，改变目前的市场局面。
7月6日在医大二院参观。
放射科各种仪器设备的参观，有CT，MRI，X射线仪等。在孔医生的带领下参观了CT，了解到CT机可以多个角度实现面观察，成像的效果很好，费用264，较低,。
高争鸣同学做示范检查，检查的是头部，诊断结果为头部局部钙化，但不严重，为正常现象。MRI：MRI也就是磁共振成像，磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息因此，为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点，同时与使用放射性元素的核医学相区别，放射学家和设备制造商均同意把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像（MRI）”。本次我们参观的分别是0.5T及3.0T的，其中3.0T的磁场很强效果很好，但是费用比较昂贵，无放射性，但存在噪声等问题，也不能检查胸部，相信以后技术会得到逐步提高，改善这些缺点。
X射线成像仪器：胸透，可以用于检查乳癌，还有其它射线成像，如胃镜等，钡餐，产气剂等得使用，最后参观了医院的PACX系统，为医院各部门各个医生之间图像信息的传送提供了很大的方便，使得医生在办公桌前就可以很好的了解病人情况，并且图像也很清晰，可以根据需要变换，以便更好的分析，方便，快捷，节省人力，物力。
四、东芝大连
6月12日为大连东芝企业行，由唐洪老师带领。到达了位于开发区的东芝公司。
我们在会议室看了东芝医疗器械开发中心的宣传片，他们的负责人为我们简要讲解了东芝医疗器械开发中心的运作。然后在技术师带领下参观了他们的设备间，工作室，实验室等地。我们粗略的了解了CT的装配与生产过程，也了解了需要对仪器进行测试的强电和弱点间。最后请大工毕业到东芝工作的师兄师姐进行汇报和解答我们的疑问。我们不仅了解了技术方面的知识，更收获了师兄师姐奋斗的过程。这些都让我们对东芝大连医疗器械开发中心有了深入的了解。
五、总结
个人觉得这个小学期的课程很有意义，较之之前一个大学期的理论课，这次小学期的课程既包括了需要自己查资料学习，操作性强的matlab编程，又包括了医院和企业的实地参观！可谓是操作与实践相结合。这次课程加深了我们对生物医学工程的理解，我们了解到自己需要做的东西是什么样的，从编程到仪器的应用生产，不像之前对这个专业还存在很多迷茫。
第五篇：信息技术导论论文
华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
《信息技术导论》
论文题目:
光纤通信技术应用及前景
专业班级：
光电1304班
学号：
U201314115
姓名：
张培杰
联系方式：
***
华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
光纤通信技术应用及前景
光纤通信是现代通信技术中最为重要的技术之一，信息高速公路就是由光导纤维缆铺设而成的。所谓光纤通信，即是用光导纤维制成光缆，代替传统的金属制的电缆，用程序控制的数字交换代替传统的机电交换，用数字通信替代模拟通信。光纤通信作为一门新兴技术,近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。它的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。
【关键词】 光纤通信 现状 趋势 前景 展望
1.引言
光纤通信自问世以来,通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点,已经广泛应用于市内局间中继,长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网,同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用.并已逐渐用于用户系统.光缆将取代过去用户系统无法实现宽频信息传输的传统线路,这样便可提供高质量的电视图像和高速数据等新业务,以满足人们广泛的生活和业务的需要„„
2.光纤的概述
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与
华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下优点:1)通信容量大、传输距离远;2)信号串扰小、保密性能好;3)抗电磁干扰、传输质量佳;4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;5)材料来源丰富,环境保护好;6)无辐射,难于窃听;7)光缆适应性强,寿命长。
就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
3.光纤通信技术发展的现状
光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。
1.1光纤接入技术
光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。
FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制订了相应的优惠政策,这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。
在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的直接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。
1.2波分复用技术
华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同,将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器),将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时),从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。自从上个世纪末,波分复用技术出现以来,由于它能极大地提高光纤传输系统的传输容量,迅速得到了广泛的应用。
1995年以来,为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题,密集波分复用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量,经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计,截止到2002年,商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。
与此同时,随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm,通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260nm～1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0km～80km内较高的性能价格比,因而受到运营商的欢迎。
4.光纤通信技术的发展趋势 4.1向超大容量WDM系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本;3)与信号速率及电调制方式无关，华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
是引入宽带新业务的方便手段;4)利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。
鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动,波分复用系统发展十分迅速。预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
4.2实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用。
实现光联网的基本目的是:1)实现超大容量光网络;2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展高潮。】
4.3光接入网
过去几年间,网络的核心部分发生了翻天覆地的变化,无论是交换,还是传输都已更新了好几代。不久,网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面,现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是:减少维护管理费用和故障率;开发新设备,增加新收入;配合本地网络结构的调整,减少节点,扩大覆盖;充分利用光纤化所带来的一系列好处;建设透明光网络,迎接多媒体时代。
4.4新一代的光纤
近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴
华中科技大学光学与电子信息学院2013—2014学《信息技术导论》课程论文
露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
5.结论
21世纪以来,光通信技术取得了长足的进步,在上文中我们主要讨论了光通信技术及其应用的现状和发展趋势,但这些进步的取得,是包括光传输媒质、光电器件、光通信系统,以及网络应用等多方面技术共同进步的结果。技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的“冬天”但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。
参考文献
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光导纤维通信系统简介
2009-07-02 胡庆.《光纤通信系统与网络（修订版）》电子工业出版社2010-08.
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