书城科普日新月异的信息科学(新编科技大博览·A卷)
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第13章 通信技术(2)

信息高速公路的建成不仅会对全球的经济、政治、文化产生极大影响,而且也会使人们的工作方式、学习方式和生活方式发生深刻的变革。就工作方式而言,有了信息高速公路,劳动者在体力和智力两个方面将获得空前解放,工作和研究交流变得更为方便,工作方式变得个性化,在家上班成为新时尚,但同时,这一切都将建立在劳动者不断更新其知识和技能的基础之上,所以终身教育将成为个人生存竞争的必需,以素质为前提的职业竞争将日趋激烈。就学习方式而言,远距离教育和多媒体进入课堂,会使学习方式更为灵活和主动,一场知识传播革命指日可待。但是我们也将看到:不善于抓住学习机会和墨守成规的人将由于其知识的迅速老化愈益缺乏竞争力,学习会成为个人生活不可缺少的部分。就生活方式而言,随着社区服务的完善,个人生活将更加方便和个性化,娱乐和休闲方面的信息服务将进一步提高人们的生活质量,人际交往也将更为广泛,新的网上交际方式得到普及。但是,人们对信息的过分依赖甚至迷恋,将使传统的人际服务和交往中的真正面对面的机会逐渐减少,使人与人之间的人情味日益淡化,对人的心态可能会造成许多负面的影响。

最后我们还要看到,信息高速公路的发展一方面使信息资源得到了充分的利用,另一方面也带来了低质量信息的泛滥,加剧了各种形式的信息犯罪。正是由于信息已经是人类社会最重要的资源之一,我们对信息高速公路所导致的正、反两方面的影响要始终予以高度的关注。

信息高速公路的应用

信息高速公路用光缆和相应的软、硬件设备以及网络体系把所有的行政机关、学校、公司企业、医院、图书馆等不同的机构与每个普通家庭连在一起,形成了一个全球性计算机化的高速信息网。通过它我们可以迅速地获得信息检索、信息通信和在线服务等多种信息服务。

我们正处在一个信息爆炸的时代。及时准确地了解有关信息已成为我们正常地生活、学习和工作的必要条件,而信息高速公路的建成,将使我们能在信息的海洋里轻松地检索各种信息。

到那时,我们不仅能看到当日的新闻,还能回顾几十年前的报道。可视图文系统将自动地为用户积累专题新闻:在气象新闻中,我们可以看到世界各重要城市短期和中长期的气温、气候、湿度等资料;在就学指南中,有世界著名学府的位置、规模、申请情况、奖学金标准、住宿等信息;在旅游专题中,记录了各国数千家旅馆的地址、电话、租金、设施、接受的信用卡、服务项目等资料,还有各种航班和车船信息;在文化娱乐专题中,有数千部电影摘要、新电影和演出预告、新的电子游戏简介等可供自由选择。

通过信息高速公路上的信息检索,我们还能利用联机期刊服务在家中和办公室的电脑上阅读报刊或图书。这种服务在功能上相当于一个巨型的图书馆,它可以让用户任意浏览各种出版物或复制需要经常参阅的内容。

当我们想观看各种声像节目时,信息检索的交互式视频业务将为我们提供娱乐、通信等方面的服务。通过一种既像电视又像电脑和电话的双向电视,我们可以点播大量的文娱节目,还可以自己创作一些新的节目供大家欣赏;用它来与朋友联络时,它又成了一部可视电话;通过它还可找到电子游戏的玩伴,或者相互竞赛、或者共同协作,使游戏更为刺激和精彩。

信息高速公路的建立,将使我们获得全新的通信方式。在现有的Internet网的实践中,我们已经看到了电子邮件巨大的优越性。它灵活、方便的收发方式,免除了大量的复制、传递工作,节省了许多宝贵时间。将来,电子邮件系统将发展成集信函、电报、智能电报、传真、可视图文等非话电文业务以及语音、活动图像等新一代业务于一体的综合通信系统,并且将具有更好的兼容性和安全性,使用户用起来更为方便和放心。

随着信息高速公路的发展,大信息量的远程信息交换所花费的时间将越来越短,包括活动图像在内的信息几乎能同时为通信者所共享。在家办公和在家开会将变成现实。利用高速的远程通信网,证券公司的经纪人可以在家中使用电脑接受投资人的委托和发出买入或卖出的指令;部门经理可以在家里用电子邮件向上级汇报工作,也可以用可视电话或可视会议系统与有关人员“面对面”地交换意见。

通过信息高速公路,我们将获得一种前所未有的服务方式,这就是各种各样的在线服务。所谓在线服务,就是接入通信网后能得到的服务;所谓在线,不仅意味着终端连在某一通信线上,更意味着进入了一个与物理空间相对应的信息空间。在这个信息空间中,人与人之间的物理空间距离消失了,信息高速公路将使我们能够几乎即刻获得服务的响应。通过在线购物服务,用户可以获得多达几十万种商品的信息,还可以与批发商讨价还价;电子银行、电子股票市场,将使许多繁琐的手续简化为轻轻地敲几下键盘;电子医疗保健系统,将使全社会的成员得到更为公平的医疗机会,小城镇的医生可以在大医院专家的在线指导下给病人做手术,每个人都有机会接受专家的在线健康咨询;电子教育在线服务可以让学生以极其灵活的作息安排或者巧妙地利用业余时间完成课业的学习,终身教育的概念将得到真正的贯彻,不出家门就能拿到外国的学位,留学的概念自然也会随之而变;在电子公告栏上,我们可以找到更多的朋友和知音:开一个乡村音乐欣赏会,讨论生态环境问题,发表对女权主义的看法,推介一种减肥的食谱,交流一下打棒球的心得……在信息高速公路上“堵车”

在许多介绍有关信息高速公路的文章中,我们常被告知,信息高速公路可以通过其无所不在、近乎完美的网络,为用户提供十分便捷的信息服务。但是,我们也应该看到,信息高速公路中的通信网络与现有通信网络一样,常会出现暂时性和局部性的拥塞,若不能得到及时控制,就会像交通堵塞一样,将给整个网络带来灾难性的后果。造成这种“堵车”的主要原因有以下两点:

其一,网络信息交换量和传输量(即网络负荷)过大。我们知道,在信息高速公路的网络上不但有电话业务,还有数据交换量和传输量更为巨大的电报、传真、视频通信、电子邮件等非话业务。当交换设备或传输系统发生故障时,会使网络资源紧张;地震、台风等自然灾害对网络设施的破坏,也会减少某些网络资源;社会、商业、政治的某些不可预期的事件,常会导致传输和交换业务量的骤然增加。然而,每个用户却可以不受限制地随时进入网络。这样,在发生上述情况时,用户呼叫的成功率下降,且往往由于呼叫失败者的不断试呼,更加剧了异常业务量的发生。当信息的传输和交换量大大超出交换机和传输电路的容量时,就会引发网络过负荷。此时,若不采取相应的网络管理措施,将会使网络性能恶化,并最终演化成网络拥塞。

其二,信息高速公路中信息交换和传输业务具有极大的突发性。在通常情况下,信息高速公路中的巨型计算机和大型计算机可能会以每秒吉比特(Gbps)以上的速率将数据输入网络。由于传输速率高,一般数据文件的传输时间极短。被传送的信息往往会在极短的传输时间内占用所经线路的大部分通道。但是,一旦传输完毕,网络负荷便急剧下降。由此可见,网络中的业务具有很大的突发性,网络中的负荷也因而具有很大的不稳定性。这就给网络的优化设计和网络的控制管理带来了极大的困难。

信息高速公路中业务的突发性时常会引发暂时性和局部性的拥塞。网络负荷的不稳定性会进一步造成数据交换时间和传输时间的不确定性。尤其是当信息高速公路用于分布式科学计算时,巨型机、并行机之间将进行大量数据的频繁交换,在网络设计和管理方面必须充分考虑网络业务的突发性和网络负荷的不稳定性,才可能较好地控制拥塞的出现。

要想从根本上减少拥塞,必须不断提高通信网的信息交换和传输容量,制订能充分利用网络资源的信息传递模式,开发能够应对各种突发情况的网络管理技术。

只有这样,才能使信息高速公路在任何时候和不论发生什么情况都能提供最充分且有效的服务,真正体现其高速、准确传递信息的宗旨。

Internet网与信息高速公路的区别

说到信息高速公路,人们就会联想到互联网络Internet。Internet经过20多年的发展,已从最初单纯的研究信息交换网演变成世界上最大的计算机网络。随着信息高速公路热的兴起,Internet受到世界各国的广泛重视,目前已有180多个国家和地区的数千万用户接入Internet网。在信息高速公路没有建成之前,它将是全球机构及个人之间重要的信息交流工具。

在许多媒体报道中,“Internet”常与“信息高速公路”同时出现,容易使人误以为Internet就是信息高速公路。实际上,正如比尔·盖茨在《未来之路》中所言:“个人计算机、多媒体只读存储器(CD-R·M)软件、高容量有线电视网、有线和无线电话网以及Internet都是信息高速公路的前身。每一个都预示着未来,但每一个都不能代表真正的信息高速公路。”

我们可以将Internet看作正在规划和建设的信息高速公路的原型。但是,与未来的信息高速公路相比,我们只能称Internet为“初级的信息高速公路”或“信息公路”。首先,Internet现有的电子邮件、数据检索、电子公告版、远程登录、电子市场等信息服务功能,还远远不能满足信息高速公路所要达到的信息服务要求。在设想中的信息高速公路上,人们不仅能随时自由地与通信对象进行双向信息交流,还能够如亲临现场一般地获取教育、医疗、社区服务、声像娱乐等信息服务。实现这些服务的关键是信息交流的双方能够及时获得对方的现场活动画面。由于Internet的信息传输速度较慢、传递图像画面的时间过长、信息传输速度随着网络的拥挤程度的变化而起伏不定,目前仍无法顺利地现场传送活动的彩色图像。这样一来,可视电话、双向电视、可视会议系统、视频点播服务、远程教育、可视图文系统等服务就都无法大范围拓展了。

其次,Internet网的建网原则过于强调彻底的自由和开放,导致了许多信息安全问题和社会问题。显然,未来的信息高速公路从建立之初就要考虑信息安全问题和对用户恶意行为的控制,以杜绝信息越轨和信息犯罪行为。

此外,Internet最初是作为学术网络发展起来的,其设计对象是有专业知识背景的用户,一般的用户在操作时有很大的困难。这与信息高速公路便捷地服务全社会每一个成员的宗旨相去甚远。

建立信息高速公路,将是一项全新的巨大工程。每秒钟能传送千亿比特以上信息的通信网,集图像、文字、声音、数据处理功能于一体的多媒体一体化终端,先进的软件平台和工具,能支持信息高速传送的网络传输方式和管理技术,信息量巨大的数据库和图像库等,都是一些全新的概念。它们是现有最先进的计算机技术、通信技术、声像技术等电子信息技术进一步发展的产物。Internet只是信息高速公路的开端,未来的信息高速公路将与Internet大不相同的方式日新月异地展示在我们面前。

信息高速公路上使用的计算机系统和数据库

在信息高速公路上,高性能的通信网将各种信息资源与广大客户连在一起。为了适应迅猛增加的、具有随机性、并发性和突发性等复杂特性的多媒体综合信息业务的需要,必须建立起相应的计算机系统和数据库。

在信息高速公路中的信息中心,一般都建有巨大的数据库和多媒体信息库,它们是全社会共享的主要信息资源。其中存储的数据和信息可能是某地区几十年来详细的气象资料,也可能是成千上万的影视拷贝,可供用户随时自由访问。

显然,这些数据库和信息库必须有总体数据吞吐能力和信息处理能力巨大的计算机系统的支撑,才能充分发挥其信息服务的功能。由于单个微处理器(CPU)的运行速度已逐渐接近技术极限,目前开发的高性能计算机系统的主流结构是用多个处理器联结而成的并行多处理机系统。并行多处理机通过若干个CPU的协同工作,使整个系统的信息处理能力和数据存取速度大为提高。在硬件技术方面,许多大规模并行处理巨型机采用了精简指令(RISC)等先进技术,可以在同一时间里执行多条指令,其运行速度已超过传统的向量巨型机。NEC公司开发的一种大规模并行处理机系统在进行大型数据处理时,从200万个数据库中抽取10万个数据仅需5分钟,而普通机型往往要花费几个小时。

为了更好地满足信息服务的需求,在信息高速公路的各个部分还必须建立一种基于计算机互联网络的计算机系统。这种系统便是分布式计算机系统,它是由多个分散的计算机经互联网络连接而成的一种系统。这种系统强调系统中的软件与硬件资源和各项任务由全系统共享或承担,同时也保留了各个用户使用自身资源的高度自主权。