基本信息
《30位信息學家的貢獻》
【作者】楊宗凱 主編
【出 版 社】 湖北少年兒童出版社 【書 號】 9787535340184
【出版日期】 2008 年1月 【開 本】 16開 【頁 碼】 209 【版 次】1
內容簡介
馬克思說：“在科學的入口處，正像在地獄的入口處一樣，必須提出這樣的要求：‘這裡必須根絕一切猶豫；這裡任何怯懦都無濟於事。’”
20世紀信息科學的發展得益於計算機技術的高速發展，它正由電腦程式控制化向智慧型化方向發展；通信技術伴隨著信息科學的發展不斷進步；20世紀中發展起來的網路技術正在改變著人們的生活。
在20世紀信息科學發展的歷史長河裡，湧現出30個作出了重大貢獻的科學家或科學家群體。他們提出了控制論，發明了電子計算機，創建了國際網際網路……本書將帶你來到20世紀科學的入口處，在這裡回望20世紀信息科學發展的歷史，了解你想知道的20世紀信息科學發展的一切。
作譯者介紹
本書提供作譯者介紹
楊宗凱，1963年出生，中共黨員，教授，博士生導師，華中師範大學副校長。新世紀百千萬人才工程國家級人選，信息技術學科帶頭人，享受國務院政府特殊津貼，國家“十一五”科技攻關計畫現代服務業重大專項責任專家。長期從事信息技術和通信技術研究，先後在美國、韓國、澳大利亞、新加坡等大學和研究機構從事合作研究工作，在國內外發表學術論文100多篇，出版專著8本，主持國家科技項目多項，科研成果多次獲省部級獎。
目錄信息
《30位信息學家的貢獻》電磁波的發現
無線電報的發明
無線通信
廣播電台的誕生與發展
電視的發明
計算機模型的提出
計算機的發展與程式存儲計算機
控制論的誕生和發展
香農與資訊理論
巨型計算機的發展
世界第一顆試驗通信衛星、無源衛星和有源衛星
第一個無線電尋呼業務的開放
積體電路的設計思想
電話交換技術的新發展——程控交換技術
石英光纖的誕生
美國“矽谷”的興起
國際網際網路的誕生與發展
TCP／IP協定的提出
第一個商用計算機微處理器
微處理機基本技術
乙太網的誕生
實現個人電話的夢想——蜂窩式行動電話的誕生
生物晶片技術的套用
虛擬現實技術的誕生和發展
數位電視發展歷程
中文尋呼機的發展
IP電話的出現
藍牙技術誕生
3G手機研製成功
書摘
傳真技術的誕生
傳真技術早在19世紀40年代就已經誕生，比電話發明還要早30年。它是由一位名叫亞歷山大·貝恩的英國發明家於1843年發明的。但是，傳真通信在電信領域裡發展比較緩慢，直到20世紀20年代才逐漸成熟起來，60年代後才得到了迅速發展。最近十多年來，傳真的發展更為迅速，它已成為使用最廣泛的通信工具之一。
鐘擺的啟示
1842年，蘇格蘭人亞歷山大‘貝恩研究製作了一項用電控制的鐘擺結構，目的是要構成若干個鐘互連起來同步的鐘，就像現在的母子鍾那樣的主從系統。他在研製的過程中，敏銳地注意到一種現象，就是這個時鐘系統里的每一個鐘的鐘擺在任何瞬間都在同一個相對的位置上。
這個現象使貝恩想到，如果能利用主擺使它在運行中通過由電接觸點組成的圖形或字元，那么這個圖形或字元就會同時在遠離主擺的一個或幾個地點複製出來。根據這個構想，他在鐘擺上加上一個掃描針，起著電刷的作用；另外加一個時鐘推動的一塊“信息板”，板上有要傳送的圖形或字元，它們是由電接觸點組成的。在接收端的“信息板”上鋪著一張電敏紙，當指針在紙上掃描時，如果指針中有電流脈衝，紙面上就出現一個黑點。當傳送端的鐘擺擺動，指針觸及信息板上的接點時，就發出一個脈衝。信息板在時鐘的驅動下，緩慢地向上移動，使指針一行一行地在信息板上掃描，把信息板上的圖形變成電脈衝傳送到接收端。接收端的信息板也在時鐘的驅動下緩慢移動，這樣就在電敏紙上留下圖形，形成了與傳送端一樣的圖形。這是一種原始的電化學記錄方式的傳真機，儘管這個最初的實驗結果很粗糙，卻有力地證明了實現傳真的可能性。
1843年，亞歷山大·貝恩發明的傳真機獲得了專利，標誌著傳真機的誕生，比1876年出現的電話還要早33年。這個裝置套用於第一份橫跨美國的電報信息傳輸中。
滾筒式傳真機
1850年，又有一位英國的發明家弗·貝克卡爾進一步發展了貝恩的傳真技術。他對傳真機的結構作了很大的改進，他採用“滾筒和絲桿”裝置代替了時鐘和鐘擺的結構。這種改進的結構，工作狀況有點像車床，滾筒作快速鏇轉，傳真傳送的圖稿卷在滾筒上隨之轉動，而掃描針則沿著絲桿緩慢地順著滾筒的軸向前進，對滾筒表面上的圖形進行螺鏇式的掃描。
1862年，義大利物理學者高瓦尼·凱斯利建造了他稱之為“pantelegraph”（意為pantograph和telegram的混合產物）的早期傳真電報機。它是以亞歷山大·貝恩的發明為基礎，包括一套同步化裝置。從1865年到1870年間他的pantelegraph為法國郵政電報代理所使用，用於巴黎和馬賽等城市之間輸送照片和文字等。
1865年，一位名叫阿巴卡捷的伊朗人根據貝恩和貝克卡爾提出的傳真機原理和結構，自己研製出了可以實際套用的傳真機，並且帶著他的傳真機到法國巴黎、里昂和馬賽等城市進行了傳真通信的實驗。同年，第一台工作傳真機器和傳真伺服器建立。
相片傳真機的發明
相片傳真機能傳送多色調的相片、圖像等。它主要用於新聞通信社傳送、收集和交換國內外新聞照片和圖像。這也是傳真最早的用途之一。由於人們對新聞照片和攝影圖片的傳送要求是很廣泛的，因此許多科學家都曾致力於相片傳真機的研究。
1883年，德國電氣工程師尼普柯夫用他發明的“尼普柯夫圓盤”，以機械掃描方式進行了首次圖像傳送。但每幅畫面僅24線，圖像相當模糊。
1903年醫生亞瑟·科爾在德國發明了圖片傳真術，一種仍然使用電線用人工壓住和傳輸圖片傳真的方法。傳真機包含了光電掃瞄器，就算是普通影印紙圖像也可以被傳送，接收的一端把圖像印刷在熱敏感紙上。今天的設計也同樣建立在此基礎上。
1907年11月8日，法國的一位發明家——愛德華·貝蘭在眾目睽睽之下表演了他的研製成果——相片傳真。1912年，世界上第一幅通過傳真機傳送出去的新聞照片出現在巴黎的一張報紙上，引起很大的轟動。1913年，他又製成了世界上第一部用於新聞採訪的手提式傳真機。
1925年，艾多奧德·畢林在法國成功發明了畢林諾圖解。他發明的裝置是將一張圖紙放在一個圓筒上，用一道強光對它進行掃描，讓它轉換成光信號；或者是缺少光的情況下，進入傳動系統的脈衝之內。
相片傳真把指針接觸式的掃描改變成光電掃描，不僅使傳真的質量大大提高，而且光電掃描和照相感光製版配合，使相片傳真得以實現。
1925年，美國貝爾實驗室研製出高質量的相片傳真機。貝爾實驗室的傳真機原理是這樣的：傳送端將傳送的圖像卷在傳真機的滾筒上，滾筒一面鏇轉一面橫向移動，光點在圖像上逐行來回掃描，並覆蓋整個畫面，這樣圖像就被分解成了若干個連續的小點。光點照射在圖像深淺不同的部位反射出強弱不同的光，反射光被光電管接收並轉換成強弱不同的電信號，再經調製和放大傳送到傳輸線路上。接收端則起著合成圖像的作用，輸入的信號經放大、解調後，加在輝光管上，再轉換成強弱不同的光點。接收機上也有一個滾筒，滾筒的鏇轉移動和傳送端同步。該筒上裝有感光記錄紙，輝光管轉換的光點照射在感光紙上。由於滾筒做同步的鏇轉和移動，所以記錄紙被逐點逐行感光，並形成一個與傳送圖像相似的傳真圖像。
雖然傳真機的出現已有很長一段時間，但是彩色傳真機直到20世紀20年代才出現，最早的彩色傳真記錄的圖片刊登在《貝爾系統技術報導》1925年4月的卷首插圖上。這幅圖片實際上是用濾色鏡按紅、綠、藍順序將三種顏色分三次獨立傳送，然後再重疊合成的。後來有人用同樣的基本技術，採取了一些自動化的操作，研製成能複製彩色圖片的傳真設備。1945年8月，在波茨坦會議上，杜魯門、史達林和艾德禮的彩色照片成功地從歐洲通過無線電傳到華盛頓。但直到20世紀80年代中期，彩色傳真機才逐漸發展到了可以實用化的程度。
傳真機的分類
1964年美國施樂公司發明了長距離電子影印法（Long DistanceXerography，簡稱LDX）。之前，傳真機一直存在設備昂貴和操作困難的缺點，直到1966年施樂公司發明了Magnafax Telecopier，它體積較小，約有46磅重（約17千克），比當時的任何傳真機都要袖珍。它是第一台基於電話線的傳真機，比較容易使用並可以與任何電話線連線，一份常用檔案傳輸大約六分鐘。由於要使用熱敏紙，所以總散發出一股糊膠皮的味道，而且它的程式反應不快，但總的來說它代表了科技的進步。在20世紀60、70年代，日本一些公司陸陸續續進入了傳真機這個市場，很快地新一代的更快速、更小和更有效率的傳真機變成現實。
到20世紀70年代後，以電話線為媒介傳輸圖像的傳真機在美國開始普遍套用於商業領域，之後的二三十年，在全世界範圍內，在各個領域的套用也越來越普遍。
1996年，撇爾尼·寶爾思發明了第一個33．6 kbps的網路傳真機。
傳真機的種類比較多，分類的標準也不盡相同。但是萬變不離其宗，傳真機都具有收發傳真和複印三個基本功能。為了更好地認識傳真機，現將常見的類型總結如下表：
在70年代以前，主要是使用一類機，70年代曾經使用二類機，80年代開始推廣使用三類機，隨著性能和功能的不斷完善，三類機已逐漸成為傳真通信中主要機種。四類機的使用目前尚不普遍。
電磁波的發現
1820年，丹麥物理學家奧斯特發現，當金屬導線中有電流通過時，放在它附近的磁針便會發生偏轉。接著，學徒出身的英國物理學家法拉第明確指出，奧斯特的實驗證明了“電能生磁”。他還通過艱苦的實驗，發現了導線在磁場中運動時會有電流產生的現象，此即所謂的“電磁感應”現象。
著名的科學家麥克斯韋進一步用數學公式表達了法拉第等人的研究成果，並把電磁感應理論推廣到了空間。他認為，在變化的磁場周圍會產生變化的電場，在變化的電場周圍又將產生變化的磁場，如此一層層地像水波一樣推開去，便可把交替的電磁場傳得很遠。1865年，麥克斯韋發表了電磁場理論，成為人類歷史上預言電磁波存在的第一人。
電磁波無處不在
正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀面的“朋友”。
隨著人們生活水平的日益提高，電視、電腦、微波爐、電熱毯、電冰櫃等家用電器越來越普及，電磁波輻射對人體的傷害也越來越嚴重。但由於電磁波看不見、摸不著、感覺不到，且其傷害是緩慢、隱性的，所以尚未引起人們的廣泛注意。
生活環境中充滿了電磁波，只要是用電的電器用品，都會放出電磁波。牆壁中看不見的電線，也會使電磁波檢測筆“嘩嘩”叫。所以睡覺時不要太靠近裝有電線的牆壁，以免因電磁波影響而無法好好休息。
而現代人人手一部的手機，它的電磁波其實是很強的。在電腦前撥通手機，大家往往會發現電腦熒幕閃爍不已；在打開的收音機前撥通手機，收音機也受到很大的干擾。
微波爐的微波也是很強的電磁波，有人曾經做過實驗，發現微波抑制了植物的生長！這個實驗是將4盆綠豆苗分別放人微波爐中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒後，移出置於空曠處，另外一盆完全不照射微波的豆苗作為實驗控制組。觀察這5盆綠豆芽每天的生長進度，發現不受微波照射的實驗控制組，綠豆苗生長正常。經微波照射過後的綠豆苗，只有照射5秒的一盆尚存活，其他陸續枯萎，可見微波對生物的殺傷力。
電磁波這么可怕，我們該怎么預防呢？
1不用時拔掉電器插頭：電器用品不使用時，最好將插頭拔掉，避免室內環境受到電磁波的侵害。
2保持與電器的距離：距離越遠，電磁波強度越弱。所以在使用電器用品像電腦、電視、電風扇、吹風機、微波爐、電磁爐時，都要保持一定的距離，以求安全。
電磁波和赫茲
提到電磁波，就不能不聯繫到赫茲，他對人類最偉大的貢獻是用實驗證實了電磁波的存在。
麥克斯韋創立電磁理論之後，卻不能通過實驗證明電磁波的存在。1888年，在柏林有一位叫赫茲的青年實驗物理學家完成了這項工作。當時許多人雖嘆服麥克斯韋對電磁波的完美描述，可就是證明不了它的存在。26歲的赫茲卻別有絕招。他將兩個金屬小球調到一定的位置，中間隔一小段空隙，然後給它們通電。這時兩個本來不相連的小球間卻發出吱吱的響聲，並有藍色的電火花一閃一閃地跳過。小球間產生了電場，那么按照麥克斯韋的方程，電場再激發磁場，磁場再激發電場，連續擴散開去，便有電磁波傳遞。
知識連結
赫茲，德國物理學家，經典電動力學的奠基人之一，1857年2月22日生於漢堡，1894年1月1日卒于波恩。早在少年時代就被光學和力學實驗吸引。十九歲進入德勒斯登工學院學工程，由於對自然科學的愛好，次年轉入柏林大學，在物理學教授赫爾姆霍茨指導下學習。1885年任卡爾魯厄大學物理學教授。1889年，接替克勞修斯擔任波恩大學物理學教授，直到逝世。
到底有沒有電磁波呢？最好有個裝置能夠接收它。他在離金屬球4米遠的地方放了一個有缺口的銅環，如果電磁波能夠飛到那裡，那么銅環的缺口間也應有電火花跳過，他將這些都布置好後，這邊一按電鍵，果然圓環缺口上藍光閃閃，這說明發射球和接收環之間有電磁波在運動。既然有波，就也該有波長、頻率和速度。於是他又想親自量量它的波長。其實這也很簡單，他將那銅環接收器向圓球發射器靠近，火花時亮時無，最亮時便是波峰或波谷，不亮時便是零值，於是他便求出了波長，接著又算出了速度為每秒30萬千米，正好等於光速，也具有如光一樣的反射性、折射性。麥克斯韋的理論徹底得到了證實，從法拉第到麥克斯韋再到赫茲，兩位實驗物理學家與一位理論物理學家巧妙的配合終於完成了這個偉大的發現。
赫茲何以有這樣的成就？原因可以有許許多多，但追溯到他的學生時代，有兩條卻極為重要。一是他從小養成了親自動手的好習慣，十分喜歡技術和技能的學習。他在課餘時間拜了一位木工為師，鋸、刨、斧、鑿等工具已使得極為純熟。他還學了一門車工技術，後來赫茲的車工師傅聽說他成了大學教授還對他母親惋惜地說：“唉，真可惜！他本是一個難得的車工啊！”。二是赫茲小時候學習興趣相當廣泛。他學了英語、法語、義大利語，特別是在阿拉伯語方面表現了驚人的才能，以致老師向他的父親鄭重地建議他去選學東方學。他愛美術，素描畫得很好，這又訓練了他的形象思維。他愛數學，常參加數學比賽，這又訓練了他的邏輯思維能力。他想當建築師，曾專攻過建築，後來又當過兵，這使他得到了吃苦耐勞、緊張有序的鍛鍊，他在給父母的信中說：“惰性從我的身上真正被取締了。”
在赫茲以前，由法拉第發現、麥克斯韋完成的電磁理論，因為未經一系列的科學實驗證明，始終處於“預想”階段。把天才的預想變成世人公認的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波，使假說變成現實。
要獲得電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁波輻射源還應當有足夠的功率。名師出高徒，赫茲的恩師赫爾姆霍茨是一位理論和實驗俱佳的卓越物理學家。在他的指導和幫助下，赫茲很快製成了電磁波輻射源，當時它被稱作赫茲振盪器。
當實驗設備基本備齊以後，赫茲投人了實驗過程。這時，他作為卡爾斯魯厄大學的年輕教授，每周需承擔二十幾節課的教學任務，這使他只能從課餘擠時間進行實驗。
這一天，赫茲上完課。“今天的課就講到這裡，再見，先生們！”赫茲教授說完，急忙將幾頁記得密密麻麻的記錄紙準備好，焦急地等待最後一個學生離開教室。到下一節課還有三個小時，這段時間應該好好地利用，再做一次實驗。
“卡爾，我們開始吧！”他呼喚一直等候他的技師。二人很快把教室講台當成實驗台。這裡是赫茲做試驗的唯一場所，因為卡爾斯魯厄大學給他的地方太小了。
