数字信号处理是一个高度膨胀领域,是属于最先进的电子系统. 例如系统是移动通信系统, mp3/cd/dvd-players和医疗制度体现了心脏起搏器,助听器及实例算法不同类型的过滤, 编码和图像识别. 往往是一个实时性要求存在,这就限制了可能性进行信号处理的一个标准计算机. 标准处理器1 675所发展到涵盖了广泛的应用,因此,可以用 在许多系统和高度的灵活性. 但是,有很多申请的规定,例如吞吐量和功耗的需求,特定应用的体系结构. 本课程将给予洞察如何规范算法可以从一个给定的标准. 主要部分的课程将集中在应用设计的具体结构,可以实施 无论重构硬件,例如: FPGA中,或作为定制电路,即专用集成电路. 标准信号处理器及其与其他解决方案还将讨论. 内容是: 1 . 表征和代表性的信号处理算法:信号流,数据流和依赖图的概念和迭代方向. 2 . 建筑转化的概念,时序,流水线和并行处理的高吞吐量和/或低功耗. 不同类型的结构,如时间复用和硬件映射和如何变换,可他们之间使用 观念的展开和折叠. 3 . 变换算法如何复杂算法可以降低,从而达到更有效地实施,通过概念 强度折减. 4 . 不同的编码体系,他们如何使用,如何影响执行绩效.
从TI第一颗DSP诞生至今已有25年,成就了无数辉煌。多核、SoC的发展方向使DSP将继续高速成长,同时,它的发展也正在面临来自FPGA、ASIC的挑战。DSP概念最早出现在上个世纪60年代,到70年代才由计算机实现部分实时处理,当时主要用于高尖端领域。由于DSP技术与大量运算相关,每秒完成百万条指令运算就变为一个新的单位MIPS(每秒百万条指令)。80年代,有些公司陆续设计出适合于DSP处理技术的处理器,于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。TI在1982年发布了第一颗DSP芯片,名为TMS32010,这是一个处理速度达5个MIPS的处理器。加入TI公司有12个年头的清华才俊郑小龙,从技术应用工程师打拼到负责DSP在中国的销售业务,熟谙DSP圈里的事。他谈起了DSP诞生的故事:那时只有两种处理器,一种是作为PC核心的CPU,另一种是微控制器MCU。这两种处理器的在进行大量运算时都面临技术瓶颈,业内就在考虑“是不是需要一种高速的数字信号处理的器件”。那个时候,数字信号处理的理论已经有了,像滤波器、编码解码等对于乘加结构要求很高,如果用CPU来处理的话,指令非常多、效率比较低;而如果在处理器中就有这样一个乘加结构,数字滤波器就可以实现实时的处理结果。DSP刚开始出现时,采用了NMOS工艺,然后由于功耗的原因,很快转到CMOS,例如C54、C55等型号中的“C”就表示CMOS。那个时候成本还是比较高的,实现每个MIPS的成本高达10~100美元,成为商品化的障碍。发展轨迹:DSP历史的三个阶段TI首席科学家兼DSP业务开发经理方进 (Gene Frantz)在年前接受电子工程专辑采访时曾这样说过,“DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段:第一阶段,DSP意味着数字信号处理,并作为一个新的理论体系广为流行;随着这个时代的成熟,DSP进入了发展的第二阶段,在这个阶段,DSP代表数字信号处理器,这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化;接下来又催生了第三阶段,这是一个赋能(enablement)的时期,我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。” 80年代开始了第二个阶段,DSP从概念走向了产品,TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。方进先生在一篇文章中提到,新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险,究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时,DSP在军事、工业和商业应用中不断获得成功。到1991年,TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片,首次实现批量单价低于5美元,但所能提供的性能却是其5至10倍。 到90年代,多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。TI首家提供可定制 DSP——cDSP,cDSP 基于内核 DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度,大加速了产品的上市时间。同时,TI瞄准DSP电子市场上成长速度最快的领域。到90年代中期,这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等,其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。这时,DSP业务也一跃成为TI最大的业务,这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。 21世纪DSP发展进入第三个阶段,市场竞争更加激烈,TI及时调整DSP发展战略全局规划,并以全面的产品规划和完善的解决方案,加之全新的开发理念,深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。DSP演进图:性能、价格、功耗是不变的追求无疑,CMOS工艺的改变大大降低了功耗,而且随着工艺节点从3微米、微米、微米以及未来的纳米工艺,低功耗是DSP一个不变的特性。同时,DSP的主频不断得到提升,从开始的5MHz,到100MHz、200MHz。“一个关键的转折点出现在90年代中期,TI开发出多并行处理结构,1997年推出了C6000 DSP,有8个并行运算单元,原来每个单元性能可达200MPS,这样一下子提高了8倍到1600 MIPS。” 这些运算单元可以有不同的组合,分为2组、每组4个,包括逻辑处理、数字处理、乘法运算、移位处理四类单元,分别适合不同的应用。这一时期,DSP已广泛用于数据通信、海量存储、语音处理、消费音视频产品等,特别是在蜂窝电话领域的成功。郑小龙说道,“今天针对基站应用的C6?16主频达到、处理能力超过8000MIPS。” 性能、价格、功耗永远是DSP追求的目标。在这个目标的驱动下,每隔十年DSP的性能、规模、工艺、价格等就会发生一个跃迁。如表1所示,DSP的演进同样遵循着摩尔定律,伴随着集成度的不断提高,是性能的提升、价格的下降。表1:每隔十年DSP性能、规模、工艺、价格的变动。 针对DSP功耗的变动趋势,存在一个Gene定律。从图1可见,1982年每MIPS的功耗为250mW,到1992下降为,而到2000年仅为,2004年到,而预计2010年将挑战。Gene定律认为,DSP功耗性能比每隔5年将降低10倍。
数传信号处理是一个一个大多数现代的电子系统的部份高度易膨胀的领域。 如此系统的例子是移动的沟通, MP3/激光唱碟/ 数字化视频光盘驱动器和被例如心律调整器和助听器和运算法则的例子医学的系统是不同类型的过滤,编码和图像承认。 时常一个真正的时间需求存在, 哪一极限可能性运行在一部标准的计算机中处理的信号。 标准的处理器是被发展包括宽范围的申请而且能因此被用于许多系统而且给高的柔性替代选择。 然而,许多申请有在举例来说生产和耗电量上的需求以要求申请特性建筑学。 这课程将会提供对一件运算法则规格如何能从一给定组的标准被实现的洞察。课程的主要部份将会把重心集中在能被实现的申请特性建筑学的设计在或之上再结构的硬件, 举例来说 FPGAs,或当一个订制的线路,也就是 ASIC 。 标准的信号处理器和他们的关系对其他的解决也将会被讨论。 内容是: 1. 信号的描述和表现处理运算法则: 信号-流程,数据-流程和依赖曲线图和重复的观念跳跃。 2. 建筑的变形–为高的生产及[或] 低的耗电量处理的再时间安排,流水线流通和平行的观念。 不同类型的建筑学 , 像是时间- 多重发讯和被映射的硬件和变形如何能在他们之间被做使用展开的观念和折叠的。 3. 运算法则变形–运算法则的复杂能如何被减少并且正在藉此经过力量减少的观念达成比较有效率的落实。 4. 不同的数系统,他们被用的方式,而且他们如何影响落实和表现。
随着MP3音频压缩和CD技术的普及,消费者开始希望这些功能和便利也能在包括汽车在内的其他常用设备上实现。因此,制造商开始将数字媒体处理技术引入汽车,使驾驶员和乘客可以数字化地获得娱乐和信息。
半导体技术是将数字媒体引入汽车的核心。随着技术的成熟,制造商已经能够提高数字汽车音频设备的性能和可用性。车载收音机数字信号处理是将数字媒体渗透到车载收音机中的技术。数字信号处理器(DSP)通过在汽车娱乐系统的边带和中频信号中工作,使汽车收音机从单一的音频处理器发展成为复杂的高科技信息和娱乐中心。
为什么是数字信号处理?
车载收音机行业正在从模拟信号处理向数字信号处理发展,因为它可以帮助车载收音机制造商提高收音机性能、音频质量,提供更大的灵活性和更快的设计周期,并加快上市时间,简化生产和稳定运营环境。与20世纪90年代发展起来的最早的汽车DSP相比,如今的汽车DSP可以在单个芯片上提供更高级别的功能。另一个趋势表明了汽车DSP发展的重要性,即在较早的信号转换处理阶段,将无线电信号转换为数字格式。
模数转换在信号处理流程中向前移动,从靠近输出端的基带端到更靠近提供射频信号的天线。复杂的交互式模拟滤波器已经被数字信号处理电路所取代。数字处理的其他优点是可以提高无线电性能和音频质量,通过DSP实现更灵敏的控制和全部音频处理,实现无限线性化性能。使用复杂的数学算法通过相位分集性能改善无线电接收。
数字接收将越来越成为一项重要的功能,未来很可能将射频信号直接数字化。尽管仍将受到发射系统模拟性能的限制,但通过数字域中的模拟信号处理,性能质量将得到显著提高。为了提高在各种环境中的性能,各种数字传输方案正在开发中。数字无线电系统可以优化各种传输模拟信号的接收。通过在数字域中执行信号处理,与今天的模拟接收机相比,它的性能将大大提高。
高清收音机和卫星收音机是两种新兴的数字发射和接收系统。高清广播(也称为带内同频道或IBOC)用于在现有频谱的边带中数字传输地面调幅/调频广播信息,为广播公司提供了一种简单升级的数字传输方法。它也适用于配备中频车载DSP的无线电接收机,因为它可以通过添加高清协处理器轻松升级。卫星无线电信号由供应商在千兆赫的S波段传输。卫星无线电广播公司可以向全球观众广播,而对信号质量几乎没有损害。和高清收音机类似,卫星发射可以满足提供汽车定位信号的要求,让驾驶员可以接收到实时的天气预报和路况信息。
另一个重要的发展趋势是增加硬件模块与软件功能的集成,减少硬件模块的数量。汽车DSP中包含了更多的软件功能。比如飞利浦SAF7730就是一种软件无线电DSP,在一个芯片上集成了5个DSP内核,通过软件实现信号处理。最新的基于中频的汽车DSP完全可以实现中频级的处理,完成模块中软件块的主要任务。这些芯片集成了射频前端、放大器、MP3和CD应用。这种芯片可以以较低的原材料成本提供高性能无线电接收和小尺寸模块。更多的软件组件可以提供更大的灵活性,让车载收音机供应商可以在同一个基础平台上设计不同的组合功能,满足用户的需求。这种平台设计方法不仅提高了产品产量,而且提高了可靠性。这种芯片也将满足未来十年汽车音响系统CD、MP3功能的主流市场需求。
预计未来DSP将进一步加强集成,实现主要的车载音频功能。支持系统和宏控制系统将嵌入音频压缩处理和一个32位单片机。大多数功能可以通过内部系数或不同的只读存储器代码进行修改,而无需改变硬件应用。通过专注于一个平台设计,系统设计人员不再需要努力解决主要由硬件引起的质量问题。尽管由于处理能力的限制,仍然会有硬件限制,但通过ROM代码开发,新的独特功能将很容易实现。
软件DSP
基于软件的数字信号处理器扩展了简单的解决方案,使汽车收音机制造商能够添加新的功能和更显著的功能,与通常基于硬件处理的收音机集成电路的重新设计相比,节省了时间和成本。
例如,汽车无线电制造商现在要求提高多径性能和天线分集。他们还面临着许多新的半导体特性和广播标准。所有这些都可以通过使用基于软件的架构和半导体和音频软件库或中频概念轻松实现。厂商可以通过简单的软件升级,利用新功能来改善收音机的功能,提高产品的特异性,提高收音机的性能。
但是应用软件无线电需要很大的处理能力。例如,飞利浦在其新车CarDSP中嵌入了5个DSP,提供约650MIPS的能力。新处理器带来了一系列的音频改进,包括音乐改进、自适应低音炮2代、lifevibes“purestudio”、SRS“CircleSurroundII”等等。利用均衡功能可以实现每辆车的声音优化。单调谐器的改进提高了收音机和天线的性能,包括更好的邻道抑制和增强的多径抑制,而双调谐器提供了最合理的多径降低效果,软件无线电算法可以控制来自两个调谐器的输入信号。
为了支持双调谐器,飞利浦提供基于IF的DSP,如SAF7730,管理相位分集和RDS背景扫描,同时实现数字广播和音频功能。它提供了高度创新的集成水平。它将模拟和数字模块(混合信号)结合在同一个车载DSP中,包括模拟中频输入、数字无线电接收和音频处理、采样率转换器以及数字和模拟音频输出。信号处理完全由软件实现。数字中频车载DSP市场的高度集成化也非常独特。它扩展到具有成本效益的高密度数字中频解决方案,并通过高密度和最先进的COMOS18收缩工艺实现。
软件DSP提供了软件解决方案的所有灵活性。在这方面,飞利浦为用户提供了一套先进的音频和无线电处理软件库,所有这些软件都可以嵌入SAF7730。此外,软件无线电系统提供的灵活性使用户能够整合自己的软件知识产权,获得更多的产品独特性。
飞利浦SAF7730提供自适应低音炮2代、音乐改善、多径抵消和天线分集,带来出色的收音机接收和音质。收音机的软件DSP大大改善了目前传统收音机广播的音质,为收音机制造商提供了空调整收音机设计以适应未来数字收音机的空间。高清收音机的应用可以通过使用IIS输入/输出来实现。事实上,首款性价比高的高清收音机即将开始量产。
为未来做准备。
下一代数字信号处理器支持车载收音机中的压缩音频。它的基本结构是一样的,只是中频输入会减少,SRC、ADC、DAC的集成度会增加。单片机可以最大限度地减少光盘机构的设计和系统控制能力。单片机内嵌32位ARM7TDMI处理器,其中包含各种外设实现系统功能,如电台和音频信号处理以及压缩音频解码等。,这样更容易完成软硬件设计和应用开发。嵌入式闪存可以通过修改代码进行升级。ARM微控制器将实现对CarDSP的宏控制。但在目前的市场条件下,CarDSP仍然只用于高端车型,主流车载收音机需要支持模拟解决方案,而这款DSP将针对主流车载收音机。
鉴于发射系统处理模拟信号的能力在性能上仍然有限,未来随着IC的小型化和CarDSP性能的提高,可能很快就能看到射频信号从无线电波直接数字化。这将使最终的模拟无线电信号在数字领域得到完全处理。DSP将继续为车载收音机提供扩展的收听范围,让用户可以在更宽的频段接收更多的电台,而无需不断调整收音机以获得更好的接收效果。DSP将使传统的模拟调幅、调频广播更清晰,音质更好,干扰更低。
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【文章摘要】 计算机诞生于上世纪40年代的美国,第一台计算机埃尼阿克于宾夕法尼亚大学制造而成,随之而来的便是现代化科技信息时代。至今,计算机已经经历了60多年的发展,其更新换代的速度极快,现代社会中的计算机容易携带,属于多功能便携式计算机。现代化计算机发展飞速,且帮助人们解决了日常生产生活问题。可以说计算机技术的飞速发展,可有效改善人民的生活水平,且促进国民经济发展。本文分析了计算机技术的发展及其未来趋势,并提出了实用性应用策略,为计算机的进一步发展提供参考依据。
【关键词】 计算机技术;发展;未来趋势
引言
经济水平的不断提升,推动了计算机技术的飞速发展,经过多年的发展,计算机技术应用范围逐渐广泛。随着人类社会的不断发展,计算机科学和技术亦随之不断成熟,计算机体积亦持续变小,且其运转速度飞速提升,这时其制造成本亦不断降低,已经是人们日常生活与工作中不可缺少的工具。计算机技术已被广泛应用于各大行业,提高了人们的生活水平,且推动了社会的进一步发展。因此,探讨计算机技术的发展及其未来趋势,对计算机技术水平的提升有着极大推动作用。
1.计算机技术
1946年,世界上第一台计算机在美国诞生,到了1959年,第一台国产计算机诞生且投运。计算机控制技术发展经历了下述几个阶段:起步时期是在上世纪50年代中期,这时的计算机被运用至工业生产中,为工业行业带来很大的经济效益;到了60年代时,则计算机控制技术进入了试验阶段,这个时期的计算机控制技术是应用于化工行业中,且替代传统欧诺个模拟控制;而在70年代时,计算机则到了快速推广阶段,微型计算机的运行的速度极快,其可靠性高,体积变小,价格也开始下降,从而被应用于诸多行业中;现代化计算机控制技术还在不断改善,比如基于PC总线板卡和工控机的'计算机控制系统,亦或者是基于PLC计算机控制系统与集散控制系统等,但计算机技术的发展不会至此停止,未来的计算机控制技术会打破各种传统,产生新型计算机控制技术,从而推动社会科技的进一步发展。计算机技术的发展及未来趋势探讨曹晶中国电信股份有限公司新疆分公司
2.未来计算机技术的特点
计算机科学及技术专业化、综合化随着计算机技术水平的不断提升,使得计算机更为大众化、综合化,现代化计算机应用亦是十分专业。为了能够满足许多特殊专业人员的业务需求,则计算机专业化水平飞速提升,目前的计算机可为人们提供不同的服务。计算机高层次着眼于计算机性能及其运行速度而言,计算机主频精密度已实现更高等级的发展。而英特尔公司目前已经具备10亿以上的晶体管处理其,于同个计算机中运用成百上千的处理器,现代化社会发展下的许多国家最高级计算机均是并行处理来实现运行的。此类计算机运行方式,使得计算机更高级,人们对此类高等级的计算机运行方式十分青睐。计算机科学技术更广泛随着计算机技术的飞速发展,其已被广泛应用于各大行业、各个国家,可以称得上是无处不在的,近些年来的计算机逐渐渗透于多个领域,这时的计算机则有着更大程度的拓展。未来的每个家庭中都会有计算机,而人们的日常学习及工作均实现完全电子化,且计算机价格亦会逐渐降低,从而逐渐走进寻常百姓家。
3.计算机技术发展趋势
着眼于计算机而言,其早期主要是服务于军事的,早期的计算机体积极大,其实际应用局限性极大。而计算机硬件技术的飞速发展,现代化计算机效率更高、且其体积很小,当代人们使用的服务器、个人PC、笔记本电脑、平板电脑等,这些均是计算机飞速发展的体现。随着互联网技术的发展,计算机信息技术亦随之出现。而信息网络属于一个十分庞大的社会性资源,人们可以采用各种终端来获得所需的信息,终端系统会对其进行详细处理,最终尽数呈现。且互联网的发展使得网络数据传输速度不断提高,且其数据传输亦十分安全。而现代社会更强调云计算技术与云服务模式,这也是互联网技术发展至这一阶段的重要表现,本文对计算机技术发展趋势进行了下述几方面分析:
计算机硅芯片超高性能可以说超高性能的计算机硅芯片决定着计算机的价值,硅技术的飞速发展,新计算机研究亦开始定型,当代的超高性能计算机包括量子计算机、分子计算机、纳米计算机、光子计算机。而量子计算机的储存量很大,其计算速度极快;分子计算机储存信息很多,且其运算速度亦是非常快,体积要比普通计算机小,耗电量小;纳米计算机价值很高,其体积小,且制造成本低,运算速度极快,且储存量亦大,若该项技术被真正落实,则会取代硅芯片计算机;光子计算机运行速度是较为客观的,其主要是采用光子换掉电子,从而进行数字计算,且不同数据采用不同长度的波替换的,能够处理极其复杂的数据。
计算机微型化早期的计算机就像是个庞然大物,各项基本功能的发挥均需宽大且庞大的体积而实现,但随着计算机技术的飞速发展,计算机体积不断缩小,且其功能亦在不断健全与完善,很小软件的结合都可发挥及其强大的功能。微型化计算机可促使计算机逐渐渗透进人们的各方面生活;计算机体积的缩小,人们可以自由携带,以便提升人们的生活水平。
光学计算机光学计算机强调的是以电子或者是电流促使计算机快速处理海量信息,它具有极高的运算速度及耗电量极地的特点,其间不可缺少的器件就是空间调制器,用光内连技术实现储存部分与运算部门的链接,且其运算部分是可以直接存取的。光的传播速度极快,且光子计算机可以在室温下使用,并且不容易出现错误。光学计算机的思想在计算机体系结构方面取得了一系列的创新和突破,但在现阶段,光学计算机仍处于研发阶段。
计算机及通信技术结合现代化电子技术发展飞速,网络化早已打破了传统的计算机实现,手机快速普及,且与人们现代化生活早已合二为一,使得人们的通信更便捷,且现代人的行踪已经不是秘密,电话联系就可将人们变为社会透明人。加上移动商务与移动办公的涌现,人们传统的生活、工作模式早已被打破,而各种移动通信设备的应用,使得人们的生活与通信变得更便捷。
4.计算机相关技术中多功能体系的建立
通过对于计算机的发展史的介绍,计算机的发展离不开相关的多功能体系的建立和完善。随着完善过程的迈进,计算机也得到了很好的发展。计算机技术的不断发展的关键就是构建不同的计算机相关的功能体系。
5.结束语
随着互联网工程的大量普及和应用,计算机技术被广泛使用。根据计算机技术在各个行业中应用的情况可以看出它对我们生活的影响是巨大的,甚至成为了不可或缺的部分。为了能够使计算机技术更好的为人们服务,加大力度开发新的计算机技术成为当前的首要任务。
计算机科学与技术的发展日新月异,因此,我们要把握其发展趋势,才能更好的推动计算机科学与技术的发展。下面是我整理了计算机科学与技术论文 范文 ,有兴趣的亲可以来阅读一下!
对计算机科学与技术发展趋势的探讨
摘要:计算机科学与技术的发展日新月异,因此,我们要把握其发展趋势,才能更好的推动计算机科学与技术的发展。本文分析了计算机科学与技术发展的整体方向,并就计算机技术的几个具体发展趋势进行了探讨。
关键词:计算机科学与技术;发展趋势;研究
中图分类号:TP3-4文献标识码:A 文章 编号:1007-9599 (2012) 05-0000-02
计算机科学与技术与我们的社会、生活、工作等方方面面都息息相关,因此,分析计算机科学与技术发展的趋势问题具有十分重要的现实意义。为此,本文分析了计算机科学技术的发展趋势,以下是本人对此问题的几点看法。
一、计算机科学与技术发展的整体方向
计算机科学与技术的发展可以说是日新月异,发展速度非常的快,但统观计算机技术的未来发展,主要向着“高”、“广”、“深”三个方向发展。具体分析如下:
第一,向“高”度发展。体现在计算机的主频上,随着主频的逐步提高,计算机的整体性能会越来越稳定,速度会越来越快。英特尔公司已经研制出能集成超出10亿个晶体管的微处理器,也就是说一台计算机不止使用一个处理器,可能会用到几十、几百甚至更多的处理器,即并行处理,截止目前,在世界范围内性能最高的通用机就采用了上万台处理器。而专用机的并行程度又要高出通用机,其关键核心技术是 操作系统 ,体现在两方面,一方面是如何高效能的使很多计算机之间产生联系,实现处理机间的高速通信,另一方面是如何有效管理这些计算机,并使之互相配合、协调工作。
第二,向“广”度发展。随着计算机的高速发展,计算机已经普及,成为个人常用之物,可以说人手一台。向“广”度发展指网络化范围的扩大以及向各个领域的逐渐渗透。到那时,计算机就会无处不在,像现在的发动机一样,应用于所有电器中,你家里的电器不管是冰箱、洗衣机还是 笔记本 、书籍等都已电子化。说不定多少年后学生用的教科书也被淘汰,被和教材大小一样的笔记本计算机所代替,学生可根据自己实际需要查阅、记录所需的资料。有人预言未来的计算机如此普及价格就和买一本书一样便宜,还有一次性使用的,用完就可以扔掉,它将成为人们生活中最常用、最方便的日用品。
第三,向“深”度发展。即向人工智能方向发展。比如说,如何把网上丰富的、有用的信息变为己有,如何使人机更好地互动等,这是计算机人工智能发展、研究的的主要课题。所谓人工智能,即计算机的智能成分占主要,会具备多种感知能力、 逻辑思维 能力,到那时,人们可以与计算机自由交流,用手写字输入,甚至可以用表情、手势和计算机沟通,人机交流方便、灵活、快捷。使人产生身临其境之感的交互设备也已经发明出来,主要体现在虚拟现实技术领域方面。同时,信息将实现永久性存储,百年存储器正在研发当中,让我们一起期待吧。
二、计算机科学技术的几个具体发展趋势
从近几年来计算机科学的发展来看,计算机科学技术的具体发展趋势,主要有以下几个方面:
(一)运算速度大大提高的高速计算机
近年来,美国人发明了一种通过空气的绝缘性来大幅度提高电脑运行速度的新技术。由纽约保利技术公司研究人员发明生产出一种电脑中使用的新型电路,这种电路的芯片之间是由一种“胶滞体包裹的导线”进行连接的,而组成这种“胶滞体”的物质中有90%的成分是空气,众所周知,空气恰恰是一种不导电的优良的绝缘体。经实践研究表明,计算机运行速度的快慢与晶体管或芯片之间信号的传递速度有直接关系,目前国际上普遍采用的“硅二氧化物导线”在信号传递的过程中一般都会吸收掉一部分信号,因此延长了传递信息的时间。而保利技术公司研究制造的这种“胶滞体导线”,在信息传输过程中几乎没有吸收任何信号,所以它能够更快的传递信息。除此之外,这种导线不但有利于大幅度降低电耗,节约材料成本,而且无需更改计算机芯片,可直接安装,最重要的是极大的提高了计算机运行速度。但美中不足的是,这种导线的散热效果较差,无法及时排出电路生成的热量。为此,保利公司迅速组织科研人员,针对这一缺陷进行创新改造,终于研究出一种“电脑芯片冷却”技术,即在计算机电路中置放许多装有液体的微型管道,用以吸收电路在工作中形成的热量。电路开始发热时,其产生的热量可以将微型管中的液体汽化,汽化之后的物质逐渐扩散到微型管的另一端,会重新凝结,顺流到微型管底部,从而达到吸收热量、有效散热的功效。目前,美国宇航局正在对该项技术进行太空失重实验,如果实验取得成功,“空气胶滞体”导线技术将被广泛应用于全球计算机的使用中,有助于大幅度提高计算机的运行速度。
(二)超微技术领域的生物计算机
早在二十世纪八十年代,生物计算机就已经投入研制了,这种计算机最大的特点就是利用生物芯片,由生物工程技术中所产生的“蛋白质分子”组合构成。在这种生物芯片中,信息是以波的方式进行传递的,其运算速度快的惊人,几乎相当于普通计算机运算速度的十万倍,且具备强大的储存空间,而其能量消耗仅为普通计算机的十分之一,这种生物计算机的优势作用显而易见。由于蛋白质分子具有再生能力,因此,它可以通过自我组合而合成新的微型电路,这样就使得计算机具备了生物体的基本特征,因此被称为生物计算机。例如:这种计算机可以通过生物自身的调节作用自主修复出现故障的芯片,甚至能够模拟人脑进行思考。1994年,美国首次将生物计算机公诸于世,随之公布的还有模拟电子计算机而进行的逻辑运算,并提出了解决“虚构”的七座城市之间路径问题的最佳设计方案。前不久,来自世界各国的二百多名计算机专家学者就曾经齐聚美国的普林斯顿大学,联名呼吁计算机科技应向生物计算机领域努力进军。根据现在的生物计算机技术发展来看,预计将在不久的未来,制造出通过物理和化学作用就能检测、处理、储存、分析、传输数据信息的分子元件。现阶段,计算机科学家们已经在生物超微技术领域取得了一定成就,实现了部分突破,制造出了超微机器人。而科学家们更长远的计划是让这种超微机器人变成一部微型生物计算机,从而在生物体内取代某些人体器官,完成血管、内脏等器官的修复作用,并杀死病毒细胞,使人类身体健康、延年益寿。
(三)以光为传输媒介的光学计算机
光学计算机是一种以光作为信息传输手段的计算机,这种计算机与传统计算机(电子)相比,具有诸多优势特点:光的速度有目共睹,这是电子计算机永远无法比拟的,并且光速具有一定的频率和偏振特征,大大提高了光学计算机传输信息的能力;光的发射根本不需要任何导线,即使发生交会也不会造成干扰;光学计算机的智能水平也大大高于电子计算机。可见,光学计算机是人类不断追求的理想计算机。早在二十世纪九十年代,世界各国以及各个科研机构,就已经投入大量的人力、物力、财力用以研发“光脑技术”。其中,由英国、德国、法国、意大利等60多个国家组成的科研队伍研发的光学计算机成果显著,该计算机的运算速度比电子计算机快了一千多倍,而且准确率相当高。除此之外,有些超高速计算机只能在低温状态下运行,而光学计算机不受温度的限制;光学计算机的存储量超大,抗干扰能力超强,不管在什么条件下都能正常运行;光脑具有与人脑相似的特性,就算系统中的某一元件出现损坏,也不影响运算结果。
(四)含苞待放的量子计算机
计算机专家已经根据量子学理论知识,在量子计算机的研制方面取得了一定成果,如:美国科学家已经成功完成了4个“锂离子”量子的缠结状态,这一成果体现了人类在量子计算机研究领域上已经更上一层楼。
(五)应用纳米技术的纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。应用纳米技术研制的计算机内存芯片,其体积只有数百个原子大小,相当于人的头发丝直径的千分之一。美国正在研制一种连接纳米管的 方法 ,用这种方法连接的纳米管可用作芯片元件,发挥电子开关、放大和晶体管的功能。专家预测,10年后纳米技术将会走出实验室,成为科技应用的一部分。纳米计算机体积小、造价低、存量大、性能好,将逐渐取代芯片计算机,推动计算机行业的快速发展。
当然,以上仅是本人对计算机科学与技术发展趋势的几点浅薄认识和看法,对于此问题的研究,有待于我们做进一步的探讨和思考。
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临床生物化学和生物化学检验是一门集基础 理论 与专业技术紧密相结合的 应用 性专业学科,在该学科的教学过程中,如何抓住重点,深化教学改革,提高教学质量,使学生精医术、懂人文、有理想、能创新,下得去、用得上、留得住、有作为,体现民族学院的大医精诚,把学生培养成高素质的检验人才,我们结合我校情况和临床生化检验教学特点,通过一系列的新模式教学改革,收到了很好的效果。具体 内容 和实施 方法 如下。
1 临床生物化学和生物化学检验教学的现状
临床生物化学和生物化学检验基础要求高 临床生物化学和生物化学检验是建立在 分析 化学、生物化学等基础上的专门学科,它要求医学生必须熟练地掌握临床生物化学和生物化学检验的基本理论和基本技能,熟悉人体器官、组织、体液的化学组成和进行着的生化过程以及疾病、药物对这些过程的 影响 ,了解疾病诊断、病情监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等内容,才有助于对临床生物化学和生物化学检验知识的深刻理解。根据医学院校的课程要求,分析相关的教学内容,对比国内外有关的教材并 参考 其他医学院校的教学要求,重点要强调知识更新,以最新的教材为主,使用周新教授主编的《临床生物化学和生物化学检验》第三版教材,融合其他参考书对教学内容加以扩充,同时通过阅读国内外专业期刊、杂志,浏览专业网站,将国内外的最新相关 研究 成果和技术及时地介绍给学生,使教学内容更加充实,弥补了教材中某些内容的滞后性,加大了课堂教学的信息量。这样,教材内容丰富、新颖、重点突出、实用,既利于教也利于学。
临床生物化学和生物化学检验教学内容多、抽象、难以理解 临床生物化学和生物化学检验由于涉及生物化学的基础理论知识,理解起来显得困难,而且随着学科的不断 发展 ,新疾病、新技术、新理论的出现,需要教学的内容增多。这给教学带来很多难题,长期以来,临床生物化学和生物化学检验是学生较难掌握的理论课程之一。加上学校教学改革的深入,教学时间的缩短,造成了教学内容与时间的矛盾。同时院系合一的工作特点,给老师带来教与学协调困难,几乎没有多余的时间给学生讲解临床最新仪器检测项目的原理、方法、检测范围、注意事项以及质量控制方面的有关内容。而学生对这些临床常用的检测项目的原理、方法、检测范围等知之甚少,对全面质量控制体系的运作、项目的校准、实验室误差的来源及如何纠正等十分关键的内容了解不多,期望通过实践加深对书本内容的理解未能实现,因此普遍觉得书本知识与实习内容难以相互联系及转化。然而,要加强临床生物化学和生物化学检验教学与临床实践的联系,使学生看到临床生物化学和生物化学检验在以后的 学习 和工作中的用途。在提高理论教学质量的前提下,通过改革实验 教学方法 ,这既是提高教学效果的有效 措施 ,又是对老师新的挑战。
临床生物化学和生物化学检验实践性强和操作性强 临床生物化学和生物化学检验是检验专业的一门重要学科,也是一门高度综合性的应用 科学 ,近年来随着 计算 机、生物化学、分子生物学、生物医学工程学和 电子 技术等学科的发展,临床生物化学和生物化学检验又吸收引进了大量的其他学科的先进技术,使临床生化检验工作在分析检测的速度和灵敏度上有了很大的提高,检测的方法学也有了很大的发展。为适应 时代 的需要,我们应该在现有的理论教学基础上,不断对我们所开展的实验课进行更新、调整,实验课是临床生物化学和生物化学检验 教育 过程中不可缺少的一部分,是一种实践性教学方式,是对理论教学的辅助,是对将来实习、工作的铺垫。它不仅可验证基础知识,巩固课堂所学的理论,更重要的是对学生进行基本技能训练,初步培养实践能力与独立工作能力。 目前 检验仪器不断地向自动化、智能化方向发展,检测项目由原来的单一项目检测到多项联合检测,检测内容由简单的的基本定性或半定量到微量、超微量检测,近几年来基因工程技术、酶工程技术、细胞生物工程技术、分子生物学工程技术等在临床上已广泛应用,因此,对检验人员的知识结构提出了更高的要求。
课程设置和教学内容无法适应时代发展要求 随着医学技术的发展,临床生物化学和生物化学检验在医学中的地位越来越重要。在新的形势下,我校检验专业主要培养面向 农村 、面向基层、面向社区的实用型检验人才。目前我院的临床生物化学和生物化学检验课程设置,理论课时是40学时,实验课时是55学时,而教学大纲要求理论课一般在54~60课时之间,实验课为70课时左右,如此少的理论和实验课时,难以完成教材内容,更何谈联系临床。再加上目前我们院校的课程教学内容体系仍然没有突破传统的以学科为中心的模式,课程之间独立性较大,学科界线明显,课程内容重复;虽然重视基本知识和技能的教学,又忽略对医学生职业态度和伦理、沟通技能、信息管理、批判性思维等方面的培养,无法适应 现代 医学专业人才全面发展的需求。通过对临床生物化学和生物化学检验教学的改革,我们认为,只有改革教学内容,改进教学方法,重视实验操作的基本功训练,加强实验技能考核,同时狠抓医德医风、职业道德规范教育,才能提高学生的基础理论水平和实验技能,培养出优秀的检验工作者。
2 如何实施临床生物化学和生物化学检验教学改革
加强师资队伍的培养,注重人力资源整合 具有一支高水平的教师队伍,是培养高质量人才的保证。目前我院临床生物化学教研室设有9名教师,其中博士、硕士各1人,教授1人,副教授2人,年青教师占大多数,是一支既具有扎实坚固的专业知识又有相当丰富临床 经验 的检验人员。应根据实际情况,派送没有受过专业训练的老师进行医学检验专业的单科进修,或参加有关专题的短期培训,或与教学经验丰富的老教师共同切磋授课经验,集体备课等等。通过专业学习,加深教师对专业知识的理解和运用。要鼓励教学经验丰富,专业知识广搏和科研能力较强的教师指导,同时要加强青年教师的培养,培养一支既精通专业理论,又熟悉实验操作、科研能力较强的“双师型”师资队伍。教师只有充分掌握本学科广搏的专业理论,先进的技术方法,了解本学科发展趋势和动态,才能给教学改革和创新活动提供较高的起点,才有利于培养学生发现 问题 、分析问题和解决问题的能力;有利于培养学生创造性思维和科研能力。
借鉴国际标准,推进医学院校本科临床生物化学和生物化学检验教学改革的创新 美国临床化学协会提议,医学检验人才必须具备:医学基础理论知识、临床 医学知识 、实际操作技能和临床实验室质量管理技能等四方面的知识和技能[1]。我院作为一所综合性医学院校,要对办学宗旨和目标进行合理定位,明确宗旨和目标的关键是进行科学定位。办学定位从大的范围来讲,主要是指学校是研究型、教学研究型或教学型、应用型。定位不一样,体现在对人才培养规格的要求上有所不同。根据我国的国情,重点医科大学主要培养研究性初级医生,地方性非重点医学院校主要培养应用性初级医生。不同的定位形成不同类型院校不一样的办学理念、宗旨和目标,对教学过程产生不一样的影响,也就 自然 形成不一样的办学特色[2]。因此,临床生物化学和生物化学检验教学质量在医学检验系学生的培养中,有着举足轻重的地位。然而要保证每一个学生有机会早期接触病人,参与病人医疗工作,在临床生物化学和生物化学检验教学中面临新的竞争,新的挑战,为解决这一面临问题,学院要成立一个大的模拟 医院 ,势在必行。旨在让学生对人体健康和患病时的化学状态进行研究以及掌握用于诊断、 治疗 和预防疾病的化学试验方法。通过人才培养目标定位,使培养的人才既符合国情需要又能与国际接轨。
临床生物化学和生物化学检验教学 内容 和教学 方法 的改革
选择规划教材,完善教学内容,制定教学大纲,优化教学组合 应采用与临床检验相适应的《临床生物化学和生物化学检验》第三版新教材。新教材的使用还需要各教师根据各自院校的专业层次,培养目标,教学时数的不同,对教材内容作适当的侧重,同时要注重癌基因与抑癌基因、肿瘤标志物、 治疗 药物浓度监测等内容的教学,以利于学生对当今 科技 水平 发展 的了解。在本课程的教学过程中,要求主要以临床常见疾病及其生化检验指标为主线,突出疾病的生化机制和生化检验技术两个方面,力求将生化检验与疾病诊断,病情监测和预后判断结合起来,从 现代 检验医学的高度开拓临床医学的新视野。在系统讲授 理论 知识的同时,开展讲课方法多样化:讲座式教学、 问题 讨论式教学、举例论证式教学、对比归纳式教学及双语教学,同时加强病例讨论,生动有趣地启发思维,培养学生建立正确的实验诊断思维和 应用 知识的能力,促进学生自主性 学习 、 研究 性学习和个性发展。
采用多媒体教学,提高教学质量,教学联系临床,提高学生兴趣 多媒体教学手段的应用可使一些抽象难懂的概念变为具体的可观察的画面,具有直观、生动、形象的特点,易于吸引学生注意力,激发学生的学习兴趣;有助于生化概念的理解和方法的掌握,增强学生对教学内容的理解和应用;此外,还可化繁为简,便于记忆,提高学生信息处理和运用的能力,使学生产生求知欲和兴趣,开阔视野,更好的引导学生,达到学而有效之目的。多媒体教学还可帮助学生学习和探究知识的教学过程,从而引导学生用 科学 的方法去学习和研究,有效地弥补教学时数的不足,缓解有限的教学时间和不断增加的教学内容之间的矛盾。多媒体教学过程本身教会学生如何利用多媒体提高学习的效率。课件是多媒体教学的一个最重要的组成部分,制作好坏直接 影响 教学效果。所以,课件制作过程中应当注意文字与图片、图像的有机结合,文字简洁、图片清晰,使学生一目了然又不过分花俏,以免分散学生注意力,起不到应用效果。
开放实验室,为学生提供第二课堂 实验教学是教学体系的重要组成部分。生化及生化检验是一门实验性学科,只有通过不断的开发新技术、新实验,才能完成理论验证的教学任务。学生通过亲自动手操作,增强对所学理论知识的感性认识,同时把所学理论知识运用到实践中解决实际问题,是学生加深对生化理论的理解,发展学生创造力、培养学生独立思考和独立工作能力的良好途径。实验室对学生全天开放,由学生自己独立完成实验,教师只做辅导。实验后,老师做全面 总结 ,把学生在实验过程中存在的问题、需要注意的事项等,作详细的答疑与讨论。通过定期开放实验室,巩固实验操作基本技能训练及相关知识介绍,不断培养学生动手能力、创新意识和创新能力,开放实验室已得到学生的认可和好评。
3 临床生物化学和生物化学检验教学改革效果评价
教学目标明确 在教学管理中,实行“主讲教师负责制”、“教案规范化”,加强教师的责任感。在教学模式上,实行开放式教学体系,使学生学习方式多维化。让学生慢慢树立了这样的认识:理论都是以实验为基础的,理论知识是对实验的总结和提炼。在理论与实验教学中,目标明确、重点突出,课堂教学效果大大提高。
有利于培养学生科研素质 创新能力是一个国家或民族发展的决定性推动力,因此培养学生的创新意识,激发创新热情和精神,发展创新能力是大学教学中的重要任务。创造力不仅是一种能力的培养,更重要的是一种精神、一种素质的培养[3]。强化和拓展专业技能,奠定学生科研工作的基础,注重学生科研能力的培养,十年来,在临床生物化学教研室老师的指导下,每个学生都撰写一篇 毕业 论文,其中70%左右的毕业论文在各级专业杂志上公开发表。开展学生科研工作是促进教师队伍素质提高的有效方法,教学相长,互相促进,与学生共同完成毕业论文的选题、开题、实施、总结、撰写过程,无疑对指导教师自身素质和能力提出了更高的要求,迫使教师加强学习,了解和掌握本学科的新进展及相关学科的知识,不断提高自已的带教能力和教学水平。
有利于提高教师的教学和科研水平 教师在完成理论多元化教学的同时,注重设计性实验课更加必要,教师必须精心备课,对各种方法都要了解,掌握涉及到的理论知识、临床知识、专业知识,要广泛查阅 文献 ,比较综合;还要求具备较强的实验动手能力,一定的实验 分析 问题、解决问题的能力。在提高教师综合教学能力的同时,还极大促进了教师科研意识和能力的提高。真正做到教学相长。
【 参考 文献】
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[3] 冯文莉,涂植光,康格非,等.对 目前 高等医学检验教育培养目标的思考[J]. 中国 高等医学教育,2002(1):5-7.
《 生物化学检验实验 报告 书写综述 》
【摘 要】书写实验报告是生物化学检验实验教学中的重要环节之一。就实验报告书写的重要性、存在的问题及提升实验报告书写质量的策略进行了综述,旨在引起教师、学生对实验报告书写的重视,更好地提升实验教学质量。
【关键词】实验教学;实验报告;质量
生物化学检验是医学检验专业的主干课程之一,具有较强的实践性,有一半的学时是在实验室完成的。为了让学生能够更好地适应临床,满足行业的用人需求,对学生进行临床实践的训练至关重要。训练的初期主要是在相关实验课中进行,以后在进入临床实习来加强。因此,在重视理论教学的同时,来加强实验教学环节是充分体现学科的特点、提高教学质量的关键,也为进入临床打下牢固的基础。而实验报告书写是实验教学过程中重要的环节之一,是实验效果的重要衡量依据,也能够综合反映学生分析问题、研究问题、解决问题和撰写科技论文的能力。但在实验教学中却发现,学生虽然能够及时上交实验报告,但撰写的质量并不高,存在着很多的问题。提升学生实验报告书写质量显得格外重要。许多学者经多年的教学经验,提出了学生书写实验报告的重要性、存在的问题及提升实验报告书写质量的策略,现归纳如下:
1 实验报告书写的重要性
实验报告的书写能够培养学生严谨的科学态度;促进了学生主管能动性的发挥;培养了学生的创新精神、团队意识和竞争精神;促进了学生的观察能力、综合分析能力、逻辑推理归纳能力、发现问题及解决问题的能力等综合能力的提高;有助于巩固学生的理论知识,加强理论联系实践;也加强了学生的文字表达能力和写作水平,为今后科研论文的撰写打下了坚定的基础。通过学生实验报告的反馈,有助于教师重新审视自己的能力水平,更好地完善教学方式,提高教学质量,同时对教学改革也起到很好的推动作用[1-2]。
2 学生书写实验报告存在的普遍问题
不重视实验前的预习,书写时不加思考,互相抄袭,实验报告内容雷同;态度不严谨,不是按照实际操作书写,而是照抄实验指导,使实验报告书写一直流于形式;大多数学生在综合能力方面存在不足,当实验结果出现异常时,就无从下手,不知原因出在哪里,不能客观全面地对实验现象或结果进行分析讨论;内容方面,书写不完整,往往缺少实验方法评价、分析讨论、结果应用、注意事项等重要内容[3-5]。
3 如何提升实验报告书写质量
如何改变这一现状,通过加强学生实验报告书写,促进实验教学提出以下几点建议:
提高认识
首先加强教师对实验报告的重视度,来提高学生对实验报告书写重要性的认识[6]。
加强实验课前的预习
重视学生对实验课的预习,教师应将实验课预习的重要性传递给学生,要求学生提前预习;明确预习提纲和预习内容,强调实验的重点和难点;要求学生通过预习知晓实验目的、实验原理、操作步骤、注意事项等内容,并做好预习报告;通过提问的方式检查学生是否预习或预习的效果[7-8]。
加强教师对学生实验报告的指导、批阅
教师应以饱满的工作热情和严谨的科学态度来指导学生书写实验报告,并指导书写什么内容,解决哪些问题,引导学生分析问题,提高学生解决问题的能力;要求学生认真完成报告中的每一项内容,并将分析结果写入实验报告;批阅学生的实验报告时,要善于发现报告书写中的闪光点,做到及时讲评、积极肯定,以此来提高学生写好实验报告的积极性[9-10]。
打破传统、推陈出新
实验报告的写作不应拘泥于一种形式,应在满足实验报告的学术性、科学性、理论性、规范性、创新性和探索性的基础上[11],勇于创新。
反思 式实验报告
传统实验报告的书写存在很多弊端,学生书写实验报告不思考、不归纳、不总结、存在千篇一律的抄书现象。王晓冰等人提出将反思 日记 融于实验报告,要求学生书写反思式实验报告的想法。实践证明,相比传统实验报告的书写,书写反思式实验报告虽存在一些问题,但这种书写方式更能促使学生对整个实验过程进行回顾,更好地做到理论与实际的结合,使学生的理论知识得以巩固,从而也提高了对操作技能的掌握水平,与此同时,也有助于加强教师和学生的互动,对教师的成长和实验教学的改进有很好地促进作用[12]。
论文式实验报告
姚青、李江滨等对论文式实验报告的书写在实验教学中的应用进行了探讨,指出此举使学生的科研理念得到培养;学生对实验指导的抄袭得以杜绝;教师的评分标准发生转变,使之学生不再单单注重实验结果正常与否,而是更注重对结果的分析是否合理, 学习态度 得以纠正;于此同时,论文式实验报告的书写有助于提高学生自主获取知识的能力,查阅文献的能力以及 创新思维 能力,从而提高了论文撰写能力,为今后毕业论文和科研论文的撰写奠定了良好的基础[13-14]。
利用现代科学技术来强化实验报告的书写
杜斌等对利用现代科学技术来强化实验报告的书写进行了探索,虽然此举也存在一些不足,但收获还是颇丰的。他们发现利用现代科学技术来书写实验报告更能促使教师对实验报告书写指导的重视;使学生的学习兴趣得到激发,学生的学习积极性和团队合作精神也被很好地调动起来, 人际交往 能力也有很大提高;学生的学习态度更加严谨、科学[15]。
总之,实验教学是高等医学教育的重要组成部分,尤其是对生物化学检验课程,而书写实验报告是实验教学过程中不可或缺的环节[16]。所有的生化检验任课教师和学生都应当重视实验报告的书写,勤思考、多总结、在前人的基础上勇于创新,为提高实验报告的书写质量不断努力。
【参考文献】
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分析化学学科的发展经历了三次巨大变革:第一次是随着分析化学基础理论,特别是物理化学的基本概念(如溶液理论)的发展,使分析化学从一种技术演变成为一门科学,第二次变革是由于物理学和电子学的发展,改变了经典的以化学分析为主的局面,使仪器分析获得蓬勃发展。目前,分析化学正处在第三次变革时期,生命科学、环境科学、新材料科学发展的要求,生物学、信息科学,计算机技术的引入,使分析化学进入了一个崭新的境界。第三次变革的基本特点:从采用的手段看,是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学;从解决的任务看,现代分析化学已发展成为获取形形色色物质尽可能全面的信息、进一步认识自然、改造自然的科学。现代分析化学的任务已不只限于测定物质的组成及含量,而是要对物质的形态(氧化-还原态、络合态、结晶态)、结构(空间分布)、微区、薄层及化学和生物活性等作出瞬时追踪、无损和在线监测等分析及过程控制。随着计算机科学及仪器自动化的飞速发展,分析化学家也不能只满足于分析数据的提供,而是要和其它学科的科学家相结合,逐步成为生产和科学研究中实际问题的解决者。近些年来,在全世界科学界和分析化学界开展了“化学正走出分析化学”、“分析物理”、“分析科学”等热烈议论,反映了这次变革的深刻程度。(一)提高灵敏度这是各种分析方法长期以来所追求的目标。当代许多新的技术引入分析化学,都是与提高分析方法的灵敏度有关,如激光技术的引入,促进了诸如激光共振电离光谱、激光拉曼光谱、激光诱导荧光光谱、激光光热光谱、激光光声光谱和激光质谱的开展,大大提高了分析方法的灵敏度,使得检测单个原子或单个分子成为可能。又如多元配合物、有机显色剂和各种增效试剂的研究与应用,使吸收光谱、荧光光谱、发光光谱、电化学及色谱等分析方法的灵敏度和分析性能得到大幅度地提高。(二)解决复杂体系的分离问题及提高分析方法的选择性迄今,人们所认识的化合物已超过1000万种,而且新的化合物仍在快速增长。复杂体系的分离和测定已成为分析化学家所面临的艰巨任务。由液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱和毛细管电泳等所组成的色谱学是现代分离、分析的主要组成部分并获得了很快的发展。以色谱、光谱和质谱技术为基础所开展的各种联用、接口及样品引入技术已成为当今分析化学发展中的热点之一。在提高方法选择性方面,各种选择性试剂、萃取剂、离子交换剂、吸附剂、表面活性剂、各种传感器的接着剂、各种选择检测技术和化学计量学方法等是当前研究工作的重要课题。(三)扩展时空多维信息现代分析化学的发展已不再局限于将待测组分分离出来进行表征和测量,而是成为一门为物质提供尽可能多的化学信息的科学。随着人们对客观物质的认识的深入,某些过去所不甚熟悉的领域,如多维、不稳态和边界条件等也逐渐提到分析化学家的日程上来。例如现代核磁共振波谱、红外光谱、质谱等的发展,可提供有机物分子的精细结构、空间排列构型及瞬态等变化的信息,为人们对化学反应历程及生命过程的认识展现了光辉的前景。化学计量学的发展,更为处理和解析各种化学信息提供了重要基础。(四)微型化及微环境的表征与测定微型化及微环境分析是现代分析化学认识自然从宏观到微观的延伸。电子学、光学和工程学向微型化发展、人们对生物功能的了解,促进了分析化学深入微观世界的进程。电子显微技术、电子探针X射线微量分析、激光微探针质谱等微束技术已成为进行微区分析的重要手段。在表面分析方面,电子能谱、次级离子质谱、脉冲激光原子探针等的发展,可检测和表征一个单原子层,因而在材料科学、催化剂、生物学、物理学和理论化学研究中占据重要的位置。此外,对于电极表面修饰行为和表征过程的研究,各种分离科学理论、联用技术、超微电极和光谱电化学等的应用,为揭示反应机理,开发新体系,进行分子设计等开辟了新的途径。(五)形态、状态分析及表征在环境科学中,同一元素的不同价态和所生成的不同的有机化合物分子的不同形态都可能存在毒性上的极大差异。在材料科学中物质的晶态、结合态更是影响材料性能的重要因素。目前已报道利用诸如阳极溶出伏安法、X射线光电子能谱、X射线荧光光谱、X射线衍射、热分析、各种吸收光谱方法和各种联用技术来解决物质存在的形态和状态问题。(六)生物大分子及生物活性物质的表征与测定70年代以来,世界各发达国家都将生命科学及其有关的生物工程列为科学研究中最优先发展的领域,在欧、美、日等地区和国家具有战略意义的宏大研究规划“尤利卡计划”,“人类基因图”及“人体研究新前沿”中,生物大分子的结构分析研究都占据重要的位置。我国在2000年前发展高技术战略的规划中,也把生物技术列为七个重点领域之一。一方面生命科学及生物工程的发展向分析化学提出了新的挑战。另一方面仿生过程的模拟,又成为现代分析化学取之不尽的源泉。当前采用以色谱、质谱、核磁共振、荧光、磷光、化学发光和免疫分析以及化学传感器、生物传感器、化学修饰电极和生物电分析化学等为主体的各种分析手段,不但在生命体和有机组织的整体水平上,而且在分子和细胞水平上来认识和研究生命过程中某些大分子及生物活性物质的化学和生物本质方面,已日益显示出十分重要的作用。(七)非破坏性检测及遥测它是分析方法的又一重要外延。当今的许多物理和物理化学分析方法都已发展为非破坏性检测。这对于生产流程控制,自动分析及难于取样的诸如生命过程等的分析是极端重要的。遥测技术应用较多的是激光雷达、激光散射和共振荧光、傅里叶变换红外光谱等,已成功地用于测定几十公里距离内的气体、某些金属的原子和分子、飞机尾气组成,炼油厂周围大气组成等,并为红外制导和反制导系统的设计提供理论和实验根据。(八)自动化及智能化微电子工业、大规模集成电路、微处理器和微型计算机的发展,使分析化学和其它科学与技术一样进入了自动化和智能化的阶段。机器人是实现基本化学操作自动化的重要工具。专家系统是人工智能的最前沿。在分析化学中,专家系统主要用作设计实验和开发分析方法,进行谱图说明和结构解释。80年代兴起的过程分析已使分析化学家摆脱传统的实验室操作,进入到生产过程、甚至生态过程控制的行列。分析化学机器人和现代分析仪器作为“硬件”,化学计量学和各种计算机程序作为“软件”,其对分析化学所带来的影响将会是十分深远的。
我国政策给予智能制造行业大力支持
我国智能制造的发展起步较晚,最近几年政府发布了一系列政策推动智能制造的发展。2015年,国务院印发的《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,并随后出台了11个配套的实施指南、行动指南和发展规划指南,顶层设计已基本完成,全面转入实施阶段。从《中国制造2025》再到《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿)的发布,都是以发展先进制造业为核心目标,布局规划制造强国的推进路径。我国我国智能制造行业相关政策如下:
八大典型智能制造模式应用广泛
近几年,工业和信息化部持续组织实施智能制造试点示范专项行动,遴选出一批先行先试的试点示范项目,有效带动了我国智能制造的发展。目前应用较为广泛的有八大典型智能制造模式,分别是大规模个性化定制、产品全生命周期数字一体化、柔性制造、互联工厂、产品全生命周期可追溯、全生产过程能源优化管理、网络协同制造,网络运维服务。
中国工业企业智能制造重点部署数字化工厂
根据德勤调查发现,中国工业企业智能制造五大部署重点依次为:数字化工厂(63%)、设备及用户价值深挖(62%)、工业物联网(48%)、重构生态及商业模式(36%)以及人工智能(21%)。
从相关技术来看,受访企业所关注的相关技术包括工业软件、传感器技术、通信技术、人工智能、物联网、大数据分析等。受访企业所关注的技术包括工业软件、传感器技术、通信技术、人工智能/机器人、物联网平台、大数据、识别技术、云计算、虚拟制造技术、3D打印、C2M。
中国智能制造业产值规模迅速扩大
在我国制造行业逐渐呈现出稳定发展趋势的同时,智能制造行业成为了驱动我国制造行业的主要动力之一。我国通过试点示范应用、系统解决方案供应商培育、标准体系建设等多措并举,我国制造业数字化网络化智能化水平显著提升,形成了央地紧密配合、多方协同推进的工作格局,发展态势良好,供给能力不断提升。
随着国家对智能制造的大力支持,我国智能制造行业保持着较为快速的增长速度,2010-2020年,我国智能制造业产值规模逐年攀升;2020年,我国智能制造行业的产值规模约为25056亿元,同比增长。
中国智能制造行业增长空间巨大
中国制造业产能巨大,但同时又存在结构性产能过剩,有强烈的智能化改造需求。智能制造将为设备和软件行业带来机会,机器人、传感器、工业软件、3D打印等都蕴含百亿甚至千亿的市场容量。根据我国智能制造行业发展现状和趋势分析,预计未来几年我国智能制造行业将保持15%左右的年均复合增速,到2026年,我国智能制造行业市场规模将达万亿元左右,整体来看,行业增长空间巨大。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《智能制造行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
智能制造装备覆盖范围广
在新时代,智能制造是制造业正迎来的一次历史性变革,将重塑全球产业竞争格局。智能制造装备是制造业转型升级的关键,智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志。
智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策和控制功能的制造装备的统称,是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合,体现了制造业的智能化、数字化和网络化的发展要求。国家统计局发布的《战略性新兴产业分类(2018)》中,智能制造装备产业被纳入战略性新兴产业,智能制造装备产业覆盖范围广,主要包括机器人与增材设备制造、重大成套设备制造、智能测控装备制造、其他智能设备制造和智能关键基础零部件制造。
智能制造装备行业发展保障大
装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业,装备制造业的发展水平在一定程度上集中体现了国家的综合实力,其发展也为我国产业升级和技术进步,智能制造装备行业发展提供了重要保障。其中计算机、通信和其他电子设备行业营业收入规模最大。2019年达到万亿元。
将国家统计局关于金属制品业,通用设备制造业,专用设备制造业,汽车制造业,铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业,电气机械和器材制造业,计算机、通信和其他电子设备制造业,仪器仪表制造业等营业收入规模进行加总,初步可得装备制造业规模在35万亿元以上水平发展,2019年达到万亿元,同比增长。2020年1-5月达到万亿元。装备制造业规模大,为智能制造装备行业发展提供保障。
机器人与增材料设备制造发展较好
智能制造装备产业中包括工业机器人制造、金属切削机床制造、金属成型机床制造等,数控机床行业是装备制造业智能制造的工作母机,没有数控机床的智能化,就无法实现装备制造业的智能制造。2016-2019年数控金属成形机床、数控金属切削机床产量下降,工业机器人产量上升,表明机床智能化仍不够成熟,我国数控机床的智能化技术尚处于起步阶段,需要进一步发展。工业机器人产量呈增长趋势,机器人与增材料设备制造发展相对较好。
中国制造业产能巨大,结构性产能过剩,有强烈的智能化改造需求。智能制造装备行业覆盖范围广,机器人、传感器、工业软件、3D打印等都蕴含百亿甚至千亿的市场容量。但是当前我国智能制造装备行业仍然处于初级发展阶段,未来发展任重而道远。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国智能制造装备行业发展前景与转型升级分析报告》。
根据《中国制造2025》,我国将大体分“三步走”、用3个10年左右时间,最终跻身世界制造强国前列。在此过程中,必须依靠创新驱动,推广“智能制造”,做大互联网+模式,实现从“制造”向“智造”的新突破。一、创新驱动:创什么,怎么创?核心技术买不来,创新要走“自主化”二、智能制造:造什么,怎么造?深度融合用“乘法”,生产模式“智能化”三、互联网+:加什么,怎么加?人人都是设计师,产业形态“服务化” 与发达制造国家相比,中国制造业基础相对较弱,但互联网应用和创新却更有优势。加快互联网技术应用,将有效改造提升传统制造业。但是制造业的核心竞争力,归根结底仍是产品本身。互联网并非万能,它可以放大优秀的制造能力,却也能让缺乏竞争力的制造企业很快消亡。要重塑“中国制造”新优势,除了全方位拥抱互联网,还需在提高制造能力上下工夫。这才是“中国制造”的“立身之本”。
1、人工智能技术。因为IMS的目标是计算机模拟制造业人类专家的智能活动,从而取代或延伸人的部分脑力劳动,因此人工智能技术成为IMS关键技术之一。IMS与人工智能技术(专家系统、人工神经网络、模糊逻辑)息息相关。2、并行工程。针对制造业而言,并行工程是一种重要的技术方法学,应用于IMS中,将最大限度的减少产品设计的盲目性和设计的重复性。3、信息网络技术。信息网络技术是制造过程的系统和各个环节“智能集成”化的支撑。信息网络同时也是制造信息及知识流动的通道。4、虚拟制造技术。虚拟制造技术可以在产品设计阶段就模拟出该产品的整个生命周期,从而更有效,更经济、更灵活的组织生产,实现了产品开发周期最短,产品成本最低,产品质量最优,生产效率最高的保证。同时虚拟制造技术也是并行工程实现的必要前提。5、自律能力构筑。即收集和理解环境信息和自身的信息并进行分析判断和规划自身行为的能力。强大的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。6、人机一体化。智能制造系统不单单是“人工智能系统,而且是人机一体化智能系统,是一种混合智能。想以人工智能全面取代制造过程中人类专家的智能,独立承担分析、判断、决策等任务,目前来说是不现实的。人机一体化突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能机器的配合下,更好的发挥人的潜能,使达到一种相互协作平等共事的关系,使二者在不同层次上各显其能,相辅相成。7、自组织和超柔性。智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要,自行组成一种最佳结构,使其柔性不仅表现运行方式上,而且表现在结构形式上,所以称这种柔性为超柔性,类似于生物所具有的特征,如同一群人类专家组成的整体。
毕业论文网: 分类很细 栏目很多
我也是数控毕业的。。我记得当年班里50多个人自己写的没几个。。都是随便在网上找个什么大学的毕业论文,然后发挥创意,改改。。 当然,虚伪是成功论文的闪耀点
是啊,总得有个范围吧
数控铣刀的分类及应用的研究 摘共l数控行业的空前发展,使数控铣刀样式萦多,对其进行合理划分和对其应用条件和场合的分析是很有实际惫义的. 「关扭询〕数控铣刀分类应用 近年来,随着数控机床的不断发展,数控机床刀具种类越来越 多,其划分也越来越细,但无论样式如何改变,从总体上看,数控加工 刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,而数控刀具 中又以数控铣刀应用最为广泛,现就目前数控刀铣刀的类型总结如下。 一、.挂.刀的分共 (一)按制造铁刀所用的材料可分为 1.高速钥刀具; 2.硬质合金刀具: 3.金刚石刀具; 4.其他材料刀具,如立方氮化翩刀具、陶瓷刀具等. (二)按铁刀结构形式不同可分为 1.整体式:将刀具和刀柄制成一体。 2.镶嵌式:可分为焊接式和机夹式。 3.减振式当刀具的工作胃长与直径之比较大时,为了减少刀具 的振动,提高加工精度,多采用此类刀具。 4.内冷式:切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部; 5.特殊型式:如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等. (三)按铁刀结构形式不同可分为 1.面铣刀(也叫端铣刀):面铣刀的回周表面和端面上都有切削 刃,端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可 转位结构,刀齿材料为高速钥或硬质合金,刀体为4ocr。钻削刀具,包 括钻头、铰刀、丝锥等: 2.模具铣刀:模具铣刀由立铣刀发展而成,可分为回锥形立铣 刀、回柱形球头立铣刀和回锥形球头立铣刀三种,其柄部有直柄、削平 型直柄和莫氏锥柄.它的结构特点是球头或端面上布满切削刃,圆周刃 与球头刃圃弧连接,可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钥或 硬质合金制造。 键槽铣刀:用于铣削键槽. 成形铣刀:切削刃与待加工面形状一致。 二、,用.挂位刀 现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。 (一)单刃铁刀 该刀具加工效率高,采用优质的硬质合金作刀体,一般采用刃口 锐磨工艺,以及高容l的排屑,使刀具在高速切割中有不粘屑,低发 热,光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业 加工等行业,适合工厂批量加工以及高要求的产品。 (二)两刃立铁刀和四刃立铁刀 该类刀具一般采用整体合金结构,其特点是拥有很强的稳定性, 刀具可在加工面上稳固地工作,使加工质量得以有效的保证。适用材料 范围广,如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钦合金、铸 铁、适用于一般模具、机械零件加工. (三)峨纹铁刀 随着中国数控机床的发展,螺纹铣刀越来越得到人们的认可,它 很好的加工性能,成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决姗纹加工难 题的有力加工刀具.由于目前娜纹铣刀的制造材料为硬质合金,加工线 速度可达80一20(ha/毗n,而高速钢丝锥的加工线速度仅为10~ 3如/耐n,故螺纹铣刀适合高速切削,加工螺纹的表面光洁度也大幅提 高。高硬度材料和高温合金材料,如钦合金、镶基合金的姗纹加工一直 是一个比较困难的问题,主要是因为高速钢丝锥加工上述材料姗纹时, 刀具寿命较短,而采用硬质合金姗纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比 较理想的解决方案.可加工硬度为HRC58一62。对高温合金材料的拐纹 加工,螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。 对于相同绷距、不同直径的娜纹孔,采用丝锥加工需要多把刀具才能完 成,但如采用螺纹铣刀加工,使用一把刀具即可.在丝锥磨损、加工姗 纹尺寸小于公差后则无法继续使用,只能报废;而当螺纹铣刀磨损、加 工燎纹孔尺寸小于公差时,可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调 整后,就可继续加工出尺寸合格的螺纹.同样,为了获得商精度的娜纹 孔,采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法,比生产高精度丝锥要容易得 多。对于小直径螺纹加工,特别是高硬度材料和高温材料的姗纹加工 中,丝锥有时会折断,堵塞螺纹孔,甚至使零件报废;采用螺纹铣刀, 由于刀具直径比加工的孔小,即使折断也不会堵塞螺纹孔,非常容易取 出,不会导致零件报废;采用姗纹铣削,和丝锥相比,刀具切削力大幅 降低,这一点对大直径螺纹加工时,尤为重要,解决了机床负荷太大, 无法驱动丝锥正常加工的问题。 螺纹铣刀作为一种采用数控机床加工姗纹的刀具,成为一种目前 广泛被采用的实用刀具类型. 三、绪论 数控铣刀的种类多种多样,随着数控行业的日益发展,数控铣刀 的类型和应用条件和场合也必将发生变化,我们仍要继续对其动态进行 关注和研究,这是很有现实意义的。 .考文傲: 【1]梁海、黄华剑,螺纹铣刀在数控加工中心上的应用〔J] . 现代制造工程 . 2(KI6,10:2931. 【2]陈小峰.姗纹铁刀在加工中心上的应用〔J] . 机械工人(冷加工),2006 (11):1517 . 【3]张新、张萍,数控机床刀具的分类特点及合理选择[J] . 林业机械与木工 设备 . 2007,6:3335 .