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清华大学计算机科学与技术系徐光
西门子（中国）有限公司肖江
信息技术的革命已成为经济发展的重要动力。从信息技术本身的发展来说也是充满活力，正面临发展的大好形势。计算机、通信和视频/音频技术构成了信息技术的核心。在计算机领域，摩尔定理仍然有效，计算机的计算能力继续以每18个月翻一翻的速度增长。在通信领域，以第二代的互联网为代表的高速网络标志着网络的带宽已成倍地增长。视频音频技术正在由模拟技术向数字化技术过渡，数字化技术给视/音频技术带来了革命性的变化，使它具有了交互性并可与计算机和通信方便地结合。但信息技术的进一步发展仍然面临着新的挑战-这就是应用的开发，也就是如何有效地利用我们所拥有的很高的计算能力，很宽的带宽和数字化的视音频技术。应用的开发就是促进和培养需求，它是技术发展的推动力。如果我们能利用现有的信息技术优越条件，开发出全新的应用，将不但能使信息产业健康地发展，而且将使我们的生活和工作方式发生革命性的变化。
信息与通信网络的发展前景
未来的通信市场的发展将以技术为先导，以应用和服务为主体。任何技术都是为了更好地使业务提供商向最终用户提供应用和服务。西门子公司针对通信市场和通信技术的发展，提出了自己对未来通信网络的观点：
未来的通信技术发展将更加迅猛，技术更新的速度更快。未来的通信网络世界将是一个丰富多彩的世界。各种传统的和新兴的网络技术将相互影响，相互渗透。在短期内，任何一种技术都不能独霸市场。不同的网络运营商、不同的网络应用要求不同的网络解决方案。未来的网络将跨越技术边界，各种不同的网络之间将能相互融合，相互渗透。这种融合和渗透将不仅仅是业务上的融合和渗透，它同时是信令和网络/业务管理方面的融合和渗透。它牵扯的层面广泛、技术复杂，将是未来通信发展中最具挑战性的环节。
有效地利用现有的信息技术
多媒体技术的出现使视频和音频信息进入了计算机。但计算机还不能有效的处理知识，还不具备人的智能，所以，目前计算机还只能协助人完成工作。因此目前大多数的计算机系统都不是完全自主的系统，而是人与计算机一起共同完成工作的人-机系统。计算机所能起的合适作用是信息交流的媒介。人们需要能克服时间和空间的约束进行高效的、利用视觉和听觉的信息交流。因此高效的信息交流必须利用多媒体信息。计算机、网络和视/音频(多媒体)技术相结合产生的新一代分布式信息技术就有可能提供人们所需要的信息交流服务。新一代分布式信息技术的特点是:具有由多种媒体信息无缝融合构成，并且是沉浸式的信息交互环境;能支持多用户之间成组的实时交互;有多功能感知的人机接口;基于内容的信息检索。基于这样的分布式信息技术开发的各种系统其中包括:数字图书馆，远程教育系统，电子商务，虚拟企业，虚拟实验室，各种计算机支持的协同工作系统。这些系统的开发和应用将对我们的生活，学习和工作方式产生革命性的变化。
数字图书馆
数字图书馆被认为是21世纪信息产业主要的发展方向，它的最终目的是收藏人类有史以来所有的知识和创造，并使任何人、在任何地方都可随时获得所需的任何信息。数字图书馆的功能与传统图书馆相似，但在实现上是基于计算机，网络和多媒体技术。数字图书馆的功能可概括为：
建立数字化的馆藏
从广义来说，数字图书馆收藏的信息不单是书面的文献，而应包括视频和音频资料。因此数字图书馆收藏的实际是多媒体文档。
用高效方便的手段对数据进行筛选，分类，整理，概括和检索
由于数字图书馆储存的信息量大，并且涉及多媒体信息。因此，这里需要基于内容的信息检索技术。
具有安全和知识产权保护的信息管理和服务
在安全保护，访问许可和记帐服务等完善的权限管理下，经授权的信息可通过互联网的分布技术，实现全球信息共享。在服务内容上，数字图书馆还可提供电子出版物，数据库，互联网上的各种信息。读者不仅能得到二次文献，还可得到全文多媒体信息。
数字图书馆是不但是一个内容丰富的数字化信息源，能为读者方便，高效的提供信息服务，而且还可成为读者，专家，馆员进行信息的交互中心，和重要的信息生产基地。因此数字图书馆项目还是一个长远的研究课题。 基于互联网的远程教育
信息社会的到来对教育提出了全新的需求和挑战。它要求发展一种新的学习文化，特点是：终生学习（life-longlearning）；自我管理的学习（self－regulation）；协作的学习（cooperation）；主动的和自我完善的学习（active-constructivisticlearning）。
在实现这种新的学习文化时需要有新的学习环境的支持，特点是:
开放性：是指它可满足各种不断变化和不同的学习需要，同时也意味着它应该与不断发展的技术界和产业界相交互。
灵活性：是指它可适应个人不同的学习需要和学习模式，并能提供与教师和其他同学充分交流的功能。这样就使学员就可在他们所希望的时间，以他们习惯的方式，学习感兴趣的内容。
分布性：是指能与远方的有关人员交流信息和一起工作，并能无障碍地访问和使用远方的教学设施。
这种新的学习环境就是远程教育系统，它是计算机，多媒体和通信技术相结合的结果。远程教育主要是基于互联网的远程教育系统。
远程教育系统中主要包括：
信息空间（informationspace）：
*各种大量的电子化的教材以及能高效的访问这些教材的强大功能；例如，教材点播（education-on-demand）。
*方便地建立，管理和维护这些教材的机制和手段。
*信息空间研究和开发的重点是：多媒体信息的集成;用超媒体的概念来构成信息空间，以及与其他院校，企业的信息空间和教学设施的连接。
协同工作和学习的支撑环境：
*师生之间进行与课程有关的专题讨论;例如，桌面会议系统连同实时信息访问；
*文档的协同编著；
*项目组内的协作和协调。
新一代的信息系统
美国国家宇航局（NASA）主持研究的智能综合环境（IntelligentSynthesisEnvironment，ISE）为例具体说明。ISE被认为是具有革命性意义的新一代信息系统，更为集中地体现了新一代信息系统的特点和重要性。ISE的服务对象是由16个国家联合研究的国际空间站。这样的一个复杂项目的开发如果没有分布式信息系统的支持是难以想象的。ISE的目的是把与空间站的开发和运行有关的科学家，设计组，制造商，供应商和顾问连接起来，对空间站从设计，制造，装配，调试，仿真，到运行的全过程提供信息管理和服务。在这样的分布式信息系统支持下，各个研究组，各种过程，和各门学科无缝的集成起来，可灵活地组织多学科的队伍，和更好地理解和利用不同的文化，从而使每个项目的研究中集成了最好的才能和技术。ISE由以下四部分组成：以人为中心的计算，分布式协同工作环境，快速合成和仿真工具，全过程的集成和验证。这里强调的是所有四个部分的协调配合。它们要由一种新的计算文化把它们连接起来（图1）。
以人为中心的计算，包括以下方面：
沉浸和自适应的接口
使用成组的虚拟现实交互设备提供沉浸式的接口，以及使用神经网络自适应接口，即通过检测人脑的和波的模式来感知用户的实际需求和修改意愿。这是由生物电接口利用肌动电流图的信号（electromyographic）来进行的。
基于自然语言对话的人机通信
使用户能以自然语言来管理信息和操作系统。
能和交互的智能代理（agent）
智能代理的目标是由系统来代替用户完成由数据得到信息，根据知识作出判断和决策的过程。
分布式协同工作环境
要支持多用户在沉浸式的虚拟现实接口中，以多媒体，可视化数据的进行的实时通信。研究表明这样的协同工作环境极大地提高了协同工作的效率。
快速合成和仿真工具
其中包括各种CAD/CAM/CAE工具，并要把这些工具无缝地集成在一起。
全过程的集成和验证
由于空间站系统对系统设计的正确性和系统可靠性的高度要求，全过程的集成和验证就有特殊的重要性。
ISE的计算环境的特点是：并行，分布，协作和沉浸的。它需要：
（1）超高性能计算能力。要求超过petaflop（次/秒），以便支持实时图象处理，3D动画，运动视频和视觉通信等；
（2）超高速通信和网络。网络的速度需要超过每秒terabit（位/秒）。
由上所述可见，新一代信息系统的开发将对人类的生活，学习和工作方式产生巨大的影响同时对计算机的计算能力和网络的通信带宽提出了很高的要求。这又为计算机和网络技术的进一步发展创造了良好的条件。因此，大力开发和研究新一代信息系统是当前的重要任务。
信息技术的革命已成为经济发展的重要动力。从信息技术本身的发展来说也是充满活力，正面临发展的大好形势。计算机、通信和视频/音频技术构成了信息技术的核心。在计算机领域，摩尔定理仍然有效，计算机的计算能力继续以每18个月翻一翻的速度增长。在通信领域，以第二代的互联网为代表的高速网络标志着网络的带宽已成倍地增长。视频音频技术正在由模拟技术向数字化技术过渡，数字化技术给视/音频技术带来了革命性的变化，使它具有了交互性并可与计算机和通信方便地结合。但信息技术的进一步发展仍然面临着新的挑战-这就是应用的开发，也就是如何有效地利用我们所拥有的很高的计算能力，很宽的带宽和数字化的视音频技术。应用的开发就是促进和培养需求，它是技术发展的推动力。如果我们能利用现有的信息技术优越条件，开发出全新的应用，将不但能使信息产业健康地发展，而且将使我们的生活和工作方式发生革命性的变化。
信息与通信网络的发展前景
未来的通信市场的发展将以技术为先导，以应用和服务为主体。任何技术都是为了更好地使业务提供商向最终用户提供应用和服务。西门子公司针对通信市场和通信技术的发展，提出了自己对未来通信网络的观点：
未来的通信技术发展将更加迅猛，技术更新的速度更快。未来的通信网络世界将是一个丰富多彩的世界。各种传统的和新兴的网络技术将相互影响，相互渗透。在短期内，任何一种技术都不能独霸市场。不同的网络运营商、不同的网络应用要求不同的网络解决方案。未来的网络将跨越技术边界，各种不同的网络之间将能相互融合，相互渗透。这种融合和渗透将不仅仅是业务上的融合和渗透，它同时是信令和网络/业务管理方面的融合和渗透。它牵扯的层面广泛、技术复杂，将是未来通信发展中最具挑战性的环节。
有效地利用现有的信息技术
多媒体技术的出现使视频和音频信息进入了计算机。但计算机还不能有效的处理知识，还不具备人的智能，所以，目前计算机还只能协助人完成工作。因此目前大多数的计算机系统都不是完全自主的系统，而是人与计算机一起共同完成工作的人-机系统。计算机所能起的合适作用是信息交流的媒介。人们需要能克服时间和空间的约束进行高效的、利用视觉和听觉的信息交流。因此高效的信息交流必须利用多媒体信息。计算机、网络和视/音频(多媒体)技术相结合产生的新一代分布式信息技术就有可能提供人们所需要的信息交流服务。新一代分布式信息技术的特点是:具有由多种媒体信息无缝融合构成，并且是沉浸式的信息交互环境;能支持多用户之间成组的实时交互;有多功能感知的人机接口;基于内容的信息检索。基于这样的分布式信息技术开发的各种系统其中包括:数字图书馆，远程教育系统，电子商务，虚拟企业，虚拟实验室，各种计算机支持的协同工作系统。这些系统的开发和应用将对我们的生活，学习和工作方式产生革命性的变化。
数字图书馆
数字图书馆被认为是21世纪信息产业主要的发展方向，它的最终目的是收藏人类有史以来所有的知识和创造，并使任何人、在任何地方都可随时获得所需的任何信息。数字图书馆的功能与传统图书馆相似，但在实现上是基于计算机，网络和多媒体技术。数字图书馆的功能可概括为：
建立数字化的馆藏
从广义来说，数字图书馆收藏的信息不单是书面的文献，而应包括视频和音频资料。因此数字图书馆收藏的实际是多媒体文档。
用高效方便的手段对数据进行筛选，分类，整理，概括和检索
由于数字图书馆储存的信息量大，并且涉及多媒体信息。因此，这里需要基于内容的信息检索技术。
具有安全和知识产权保护的信息管理和服务
在安全保护，访问许可和记帐服务等完善的权限管理下，经授权的信息可通过互联网的分布技术，实现全球信息共享。在服务内容上，数字图书馆还可提供电子出版物，数据库，互联网上的各种信息。读者不仅能得到二次文献，还可得到全文多媒体信息。
数字图书馆是不但是一个内容丰富的数字化信息源，能为读者方便，高效的提供信息服务，而且还可成为读者，专家，馆员进行信息的交互中心，和重要的信息生产基地。因此数字图书馆项目还是一个长远的研究课题。 基于互联网的远程教育
信息社会的到来对教育提出了全新的需求和挑战。它要求发展一种新的学习文化，特点是：终生学习（life-longlearning）；自我管理的学习（self－regulation）；协作的学习（cooperation）；主动的和自我完善的学习（active-constructivisticlearning）。
在实现这种新的学习文化时需要有新的学习环境的支持，特点是:
开放性：是指它可满足各种不断变化和不同的学习需要，同时也意味着它应该与不断发展的技术界和产业界相交互。
灵活性：是指它可适应个人不同的学习需要和学习模式，并能提供与教师和其他同学充分交流的功能。这样就使学员就可在他们所希望的时间，以他们习惯的方式，学习感兴趣的内容。
分布性：是指能与远方的有关人员交流信息和一起工作，并能无障碍地访问和使用远方的教学设施。
这种新的学习环境就是远程教育系统，它是计算机，多媒体和通信技术相结合的结果。远程教育主要是基于互联网的远程教育系统。
远程教育系统中主要包括：
信息空间（informationspace）：
*各种大量的电子化的教材以及能高效的访问这些教材的强大功能；例如，教材点播（education-on-demand）。
*方便地建立，管理和维护这些教材的机制和手段。
*信息空间研究和开发的重点是：多媒体信息的集成;用超媒体的概念来构成信息空间，以及与其他院校，企业的信息空间和教学设施的连接。
协同工作和学习的支撑环境：
*师生之间进行与课程有关的专题讨论;例如，桌面会议系统连同实时信息访问；
*文档的协同编著；
*项目组内的协作和协调。
新一代的信息系统
美国国家宇航局（NASA）主持研究的智能综合环境（IntelligentSynthesisEnvironment，ISE）为例具体说明。ISE被认为是具有革命性意义的新一代信息系统，更为集中地体现了新一代信息系统的特点和重要性。ISE的服务对象是由16个国家联合研究的国际空间站。这样的一个复杂项目的开发如果没有分布式信息系统的支持是难以想象的。ISE的目的是把与空间站的开发和运行有关的科学家，设计组，制造商，供应商和顾问连接起来，对空间站从设计，制造，装配，调试，仿真，到运行的全过程提供信息管理和服务。在这样的分布式信息系统支持下，各个研究组，各种过程，和各门学科无缝的集成起来，可灵活地组织多学科的队伍，和更好地理解和利用不同的文化，从而使每个项目的研究中集成了最好的才能和技术。ISE由以下四部分组成：以人为中心的计算，分布式协同工作环境，快速合成和仿真工具，全过程的集成和验证。这里强调的是所有四个部分的协调配合。它们要由一种新的计算文化把它们连接起来（图1）。
以人为中心的计算，包括以下方面：
沉浸和自适应的接口
使用成组的虚拟现实交互设备提供沉浸式的接口，以及使用神经网络自适应接口，即通过检测人脑的和波的模式来感知用户的实际需求和修改意愿。这是由生物电接口利用肌动电流图的信号（electromyographic）来进行的。
基于自然语言对话的人机通信
使用户能以自然语言来管理信息和操作系统。
能和交互的智能代理（agent）
智能代理的目标是由系统来代替用户完成由数据得到信息，根据知识作出判断和决策的过程。
分布式协同工作环境
要支持多用户在沉浸式的虚拟现实接口中，以多媒体，可视化数据的进行的实时通信。研究表明这样的协同工作环境极大地提高了协同工作的效率。
快速合成和仿真工具
其中包括各种CAD/CAM/CAE工具，并要把这些工具无缝地集成在一起。
全过程的集成和验证
由于空间站系统对系统设计的正确性和系统可靠性的高度要求，全过程的集成和验证就有特殊的重要性。
ISE的计算环境的特点是：并行，分布，协作和沉浸的。它需要：
（1）超高性能计算能力。要求超过petaflop（次/秒），以便支持实时图象处理，3D动画，运动视频和视觉通信等；
（2）超高速通信和网络。网络的速度需要超过每秒terabit（位/秒）。
由上所述可见，新一代信息系统的开发将对人类的生活，学习和工作方式产生巨大的影响同时对计算机的计算能力和网络的通信带宽提出了很高的要求。这又为计算机和网络技术的进一步发展创造了良好的条件。因此，大力开发和研究新一代信息系统是当前的重要任务。