信息技术已经融入了人们生产和生活的方方面面，其催生的新事物和新理念也令人眼花缭乱、应接不暇，熟练地掌握和运用它们，已经成为一个当代复合型人才必备的素质。

本书主要围绕着网络、数据、计算、智能、安全5条主线介绍信息技术发展史上的趣事以及相关领域的核心技术，详细内容分为引领时代的浪潮、编码的奥秘、计算机硬件、软件、数据管理、互联网、信息安全、人工智能、物联网、大数据、云计算、信息的素养共12个专题，涉及计算机、软件工程、电子、通信、自动化等多个专业的入门知识。

希望通过本书，使读者能够系统地了解信息学科取得的辉煌成就以及IT产业的技术底蕴，初步接触到前沿的、富有挑战性的热点问题，培养敏锐的观察能力和发散的思维能力，激发深入探究、主动创新的科研热情。

从大学阶段学习信息技术开始，我感觉到社会大众对这个领域的看法趋向两个极端： 一部分人觉得信息技术非常高、大、上，进入这个圈子的人要么是收入丰厚的白领，要么是智商超群的精英；另一部分人觉得信息技术特别难、苦、累，从事相关行业的人要么是满面沧桑的码农，要么是呕心沥血的极客。为什么两种看法差别如此之大，简直是“天渊之别”？我想这很可能是由于信息技术自身的特点造成的： 它不仅与各个学科交织在一起，而且和人们的生活息息相关；人们很容易以偏概全，拿自己接触到的部分当作整体，将个例当作普遍；更何况，信息产业就是经济形势的晴雨表，每两三年就可能让你坐上一趟“过山车”，体会一下什么叫“冰火两重天”……

我自毕业之后就打算写一本介绍信息技术的书，主要也是被两方面的需求所驱动： 一方面是觉得有必要给身边的亲戚朋友科普一下，澄清大家对信息技术的误解，以免大家见面都问我电脑修得熟不熟练，漏洞补得瓷不瓷实，网络疏通得拿不拿手；另一方面是在北京工商大学的教学改革中，我尝试开设了一门面向全校本科生的通识选修课——“信息技术前沿”，很需要一本科普性的教学参考书，虽然我翻阅了上百本信息技术类的书籍，但目前还没找到非常合适的书。

从事科研和教学的人不难发现，跟同一领域的专家或者学生交流比较容易。因为大家有相同的知识背景，“行家一出手，就知有没有”，专业词汇和公式一写，不用太多解释，就已“了然”。而“隔行如隔山”，一旦要面向亲朋好友这样的普通大众，就没这么省事儿了，就算你从头至尾全是中文表述，他们还觉得你说得像外语。同理，来上我这门课的很多学生都是文、商、艺术类专业的，即使他们都上过“计算机文化”之类的基础课程，也不能指望他们在完成自己繁重的学业之后，再去苦读信息技术方面的专业书籍。

可以想象，通识课程与专业课程的培养目标、教学内容和授课方式也是大不一样的。我开这门课的初衷就是希望通过课堂上教师的讲述以及多媒体材料的展示，让同学们了解到信息技术如何应用到生产生活的方方面面，透过令人眼花缭乱的各种新理念认识到它们的本质，并初步具备一个当代大学生必需的信息素养。我从一开始就把这门课定位在两个字上——“易”和“趣”。

“易”主要指的是“容易”。长久以来，信息技术类的课程一直以内容深奥、公式繁杂、门槛较高著称。这让非专业人士学习起来无从下手、举步维艰，以致大家“不明觉厉”、敬而远之……我在课程的准备过程中将相关内容重新整理，粗分为12个专题，采用深入浅出的方式，结合生活中的实际例子来描述信息技术的基本原理、方法和应用，即使难度较大的地方也只需要具备中学的基础就能理解。

“趣”指的就是“有趣”。老师尽可能采用举例子、打比方、播视频、放图片的形式完成课堂教学，并讲述相关大牛的趣事、信息产业的规律、知名企业的境况，这不仅有利于吸引同学们的注意力和活跃课堂氛围，而且对于学生扩展知识面、培养发散思维、提升就业竞争力都有很大的帮助。

这门课程教过几轮之后，我开始着手整理这本科普书籍，一边写作一边继续丰富我的教学材料，因此本书的主要框架和课堂教学安排基本一致。当然，没有了授课时间这样的限制，书中就可以在一些有意思的地方铺展开来，并通过“扩展阅读”和“附录”的形式保证每个主题内容的相对完整。至于正文中间的小字内容和旁注，有兴趣的读者可以简单看一下，直接跳过也不会影响对主体内容的理解。

有必要说明一点，本书与课程的目标一致，着重于从纷繁复杂、体量庞大的信息技术领域里捋出清晰的脉络。因此有很多技术细节被我刻意忽略，以免导致信息冗杂而使读者产生认知负担。所以建议大家把这本书看成了解信息技术的入门读物，搭起一个简易的“大框架”之后，再去深入了解每一个小领域的技术细节就会变得轻松一些。

我在写作过程中参考了与信息技术相关的大量书籍，详细书目参见每一章最后列出的参考文献。可以说，没有前辈们的贡献，就没有本书的出版，也希望本书能成为这些参考文献的前期读物。在此，向有关作者表示由衷的感谢。

书中一部分图片是作者创作的，一部分引用的图片明确标注了来源，其余图片大都来自百度图片。书中引用的图片如有版权问题，请原作者告知作者，谢谢！

由于信息技术领域仍处于快速发展和不断更迭的状态，加之作者水平有限，书中难免存在一些不足之处，敬请读者批评指正。如果读者希望在信息技术科普或教学方面与作者进行交流，请将邮件发送到caojian9527@sina.com。

曹健

2018年4月

于北京工商大学〖1〗IT文化——揭开信息技术的面纱〖1〗

●第1章引领时代的浪潮1

1.1信息活动的意义2

1.2信息科学与技术4

1.3信息技术的革命6

1.3.1语言的突破7

1.3.2文字的诞生9

1.3.3印刷术的出现12

1.3.4电磁波的应用13

1.3.5计算机的发明15

1.4信息时代的到来17

参考文献19

●第2章编码的奥秘20

2.1计数有学问21

2.1.1掰指头数数21

2.1.2画线做记录23

2.2简约而不简单24

2.2.1伟大的发明25

2.2.2统一的框架27

2.3用电来计数29

2.3.1原始的模拟29

2.3.2开关的电路30

2.4神奇的二进制32

2.4.1运算法则32

2.4.2编码字符34

2.4.3度量信息37〖1〗IT文化——揭开信息技术的面纱〖1〗扩展阅读39

布莱叶盲文39

莫尔斯电码40

参考文献42

●第3章计算机硬件43

3.1元器件的进化44

3.1.1自动控制的开关44

3.1.2从继电器到晶体管47

3.1.3集成出来的奇迹49

3.2理论指导实践51

3.2.1抽象的模型51

3.2.2系统的结构54

3.3应用无处不在56

3.3.1超越科学计算57

3.3.2走进千家万户59

3.3.3颠覆传统行业61

3.4样式千姿百态64

扩展阅读67

计算机的那些“祖先”67

“硅谷”名字的由来69

参考文献71

●第4章软件72

4.1分门别类话软件73

4.2强大的操作系统76

4.2.1分身有术76

4.2.2管理得法82

4.3PC时代的主角87

4.3.1打造产业链87

4.3.2安迪比尔定律89

4.4软件工程的困境92

4.4.1软件危机92

4.4.2质量保证95

扩展阅读98

屡试不爽的“三板斧”98

业务扩展的背后推手100

参考文献102

●第5章数据管理103

5.1决策的依据104

5.1.1多算胜少算104

5.1.2数据的文化107

5.2科学的方法110

5.2.1站在前人的肩上110

5.2.2事实胜过雄辩113

5.2.3提高质量的法宝115

5.3管理的技术118

5.3.1数据的批量处理118

5.3.2数据库的基本思想122

5.3.3挖掘数据中的金矿126

扩展阅读128

IBM——数据处理的先行者128

Oracle——平淡无奇的传奇129

参考文献131

●第6章互联网132

6.1互联网的结构133

6.1.1连接的开始134

6.1.2规则的统一136

6.1.3分组的传递139

6.2互联网的服务143

6.2.1电子邮件和文件传输143

6.2.2万维网——互联网的“灵魂”145

6.2.3域名和域名服务149

6.2.4服务提供的方式152

6.3互联网的进化155

6.3.1互联网1.0时代156

6.3.2互联网2.0时代158

6.3.3互联网3.0时代162

扩展阅读165

思科的经营绝招165

互联网产业的规则167

参考文献168

●第7章信息安全169

7.1密码学基础170

7.1.1古典密码的技术170

7.1.2现代密码的思想174

7.1.3计算上的安全178

7.2完整性技术181

7.3身份认证184

7.3.1用户所知道的185

7.3.2用户所拥有的187

7.3.3用户生物特征190

7.4网络攻防192

7.4.1谁在攻击网络193

7.4.2计算机病毒196

7.4.3常见黑客技术199

7.4.4网络安全防御201

扩展阅读203

“一代名机”Enigma203

“世界头号黑客”凯文·米特尼克207

参考文献209

●第8章人工智能210

8.1智能的前世今生210

8.1.1古代的机械智能211

8.1.2人工智能的起源212

8.1.3人工智能的诞生214

8.2思维的探索研究215

8.2.1状态搜索与博弈216

8.2.2知识表示与推理219

8.2.3神经网络与学习223

8.3机器人的广泛应用227

8.3.1传统机器人227

8.3.2半机器人229

8.3.3智能机器人230

8.4智能时代的隐忧231

8.4.1“机器上岗”之利232

8.4.2“失业危机”之痛233

8.4.3“奇点临近”之惧236

扩展阅读238

谷歌公司的智能搜索238

自然语言处理难在何处？241

参考文献243

●第9章物联网244

9.1网络协议的变革245

9.2独一无二的标识248

9.2.1一维条形码248

9.2.2二维条形码250

9.2.3射频识别252

9.3时时刻刻的定位257

9.3.1卫星定位258

9.3.2基站定位260

9.3.3网络定位262

9.4全面感知的技术264

9.4.1感官的延伸264

9.4.2智能的终端266

9.5美好生活的憧憬268

9.5.1构建智能的家居269

9.5.2点亮智慧的地球273

扩展阅读277

生活在智慧城市的一天277

物理世界与信息世界的大融合278

参考文献280

●第10章大数据281

10.1大数据的产生283

10.1.1大数据的来源283

10.1.2大数据的特征286

10.2大数据的思维289

10.2.1全体数据的威力290

10.2.2观其大略的意识295

10.2.3预测未来的能力299

10.3大数据的应用307

10.3.1互联网与大数据308

10.3.2物联网与大数据311

10.4大数据的挑战314

10.4.1没有遗忘的时代315

10.4.2全息可见的困境318

扩展阅读321

情报整理——多维度的数据分析321

缉毒新招——大数据让你无所遁形322

参考文献324

●第11章云计算325

11.1云计算的先驱326

11.2云计算的概念328

11.2.1构建数据中心329

11.2.2租用网络资源331

11.2.3提供云端服务333

11.2.4云计算的本质335

11.3云计算的实现338

11.3.1核心技术问题339

11.3.2全社会的关注342

11.3.3经济上的考量343

11.4云计算的应用344

11.4.1人工智能的飞速发展345

11.4.2信息产业的重新布局347

11.4.3生产生活的全面影响350

扩展阅读354

“并行”不是那么简单354

节能省电各出奇招355

参考文献357

●第12章信息的素养358

12.1思维方式的转变359

12.1.1机械思维的贡献359

12.1.2不确定性的颠覆361

12.1.3新时代的方法论363

12.2信息时代的生活366

12.2.1拓展带宽的依据366

12.2.2学习观念的转变369

12.2.3数据主义的困局375

12.3信息时代的创业378

12.3.1挖掘“第一桶金”379

12.3.2站在“风口浪尖”381

12.3.3创新“商业模式”384

参考文献389

●附录A计算机的外部设备390

A.1海量存储器390

A.2输入设备392

A.3输出设备396

●附录BIT产业的那些定律398

B.1摩尔定律399

B.2安迪比尔定律399

B.3702010定律400

B.4诺威格定律402

B.5基因决定定律403

●附录C信息时代的科学基础405

C.1信息论405

C.2控制论406

C.3系统论407

●后记409

“互联网+”、“大数据“、“人工智能”先后成为了我们工作生活中的热词，说明了信息技术（IT）已经成为所有高科技产业的基本推动力，引领了这个时代的浪潮。但信息技术究竟有哪些门类？如何一步一步发展到今天这样？它们在我们的工作生活中有哪些具体应用？将来会变成什么样子？这些问题大部分人还不甚了解。而信息技术类的专业书籍和课程普遍内容深奥、公式繁杂、门槛较高，往往让大家“不明觉厉”、敬而远之……所以，本书主要针对在校大中学生、IT产业相关的职场人士以及对信息技术感兴趣的读者，以浅显易懂、图文并茂的方式科普信息技术的相关知识，提升人们的信息素养。本书既可以作为面向大众的科普读物，也可以用作各大高校信息类通识课程的教学参考书。

“互联网+”、“大数据“、“人工智能”先后成为了我们工作生活中的热词，说明了信息技术（IT）已经成为所有高科技产业的基本推动力，引领了这个时代的浪潮。但信息技术究竟有哪些门类？如何一步一步发展到今天这样？它们在我们的工作生活中有哪些具体应用？将来会变成什么样子？这些问题大部分人还不甚了解。而信息技术类的专业书籍和课程普遍内容深奥、公式繁杂、门槛较高，往往让大家“不明觉厉”、敬而远之……所以，本书主要针对在校大中学生、IT产业相关的职场人士以及对信息技术感兴趣的读者，以浅显易懂、图文并茂的方式科普信息技术的相关知识，提升人们的信息素养。本书既可以作为面向大众的科普读物，也可以用作各大高校信息类通识课程的教学参考书。