计算机在物理学中的应用论文题目
计算机为物理学带来的影响: 一、计算机是物理学发展成熟的必然产物 二、随着计算机日新月异的发展,已经出现了物理学计算机; 三计算机对物理学研究方法产生了极大地影响, 这种影响表现在三个方面: 猜想检验, 场景仿真,理论推导。 从计算机发展的历史看, 它的每一个阶段都是以物理学的发展作为基础的。电子管, 晶体管, 以及集成电路, 大规模集成电路, 每一个主要元件, 都是物理的发明。随着计算机技术日新月异的发展, 计算机系统不仅为物理学的计算带来了便利, 也将不断地影响物理学的研究方法, 为物理学的快速发展提供强大的动力。两门学科相互影响,相互依存,共同 发展。物理学进步使计算机硬件得以发展,计算机的升级也帮助物理学前进。 但是如果没有物理学在近代史上的飞速发展,就不会有近代电子数字计算机(ENIAC) 的诞生。 作为孕育计算机诞生与发展的物理学,如果说早期物理学应用计算机主要解决人们的计 算速度、强度的技术问题,那么到了今天,计算机已在更深刻的层次上促进物理学的发展, 由于在物理学很多领域中能够找到精确解的理论问题已经不多了,剩下的是大量的复杂的非 线性问题,对这些问题的分析、预测和求解离开计算机,人们几乎无能为力了。另外一个方 面,在计算机出现之前,人们只能够通过真实的实验来验证物理理论的正确性、工程中也往 往需要耗费巨额资金做实验来探测某些数据和验证方案的可行性。而今天很多实验可以通过 计算机仿真实验来完成,达到与真实的实验完全相同的效果,成本低廉且安全环保,用计算 机来进行科学实验是科学技术史上革命性的变化。
当AlphaGo宣布击败李世石之时,所有的人都认识到,一个全新的时代开始了。对于IT从业者和人工智能研发者来说,这是最好的时代:人工智能将全面更新人类的生产、生活、学习、消费和娱乐方式,甚至思考方式,美好的前景已经开始展现。但是,对于不理解甚至恐惧人工智能者来说,这是最坏的时代:人们有理由担心自己的工作被机器取代。物理学家霍金甚至呼吁,要警惕人工智能支配甚至控制人类!无独有偶,在此前稍早时3D打印技术的进展一度引发轰动。紧接着,工业0设想甚嚣尘上。根据德国工业0指引,科技和工业先进国家正在由工业0迈向工业0。我国在同时具备工业0、0、0的背景情况下,也出台了《中国制造2025》文件。人们都在憧憬未来的智能制造,德国人则更加明确地指出,在工业0时代3D打印技术将居于智能制造的核心。最近几个月,微软、谷歌、Facebook、联想等IT公司竞相研发虚拟现实系统,并已经开始陆续推出上市产品。本文试从哲学角度对上述人工智能、虚拟现实和3D打印做技术以及一些相关领域作简要讨论,以求对晚近IT的某种抽象理解,进而讨论IT这个本时代代表性技术的社会影响。一、 图灵机讨论还需要从图灵机开始。大约80年前,图灵创造性地描述了著名的“可计算机器”模型。这种被后人称为“图灵机”的模型,无论在理论上还是在实践上都是计算机科学和人工智能研究的奠基之作。下图是明斯基理解的图灵机模型。图 1 图灵机模型从结构上看图灵机由以下几个部分组成:(1) 一条无限长的纸带TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子,每个格子上包含一个来自有限字母表的符号,字母表中有一个特殊的符号口表示空白。纸带上的格子从左到右依此被编号为 0,1,0,B,A,纸带的右端可以无限伸展。(2) 一个读写头HEAD(即图 1中的q1部分)。该读写头可以在纸带上左右移动,能读出当前所指的格子上的符号,并能改变当前格子上的符号。(3) 一套控制规则TABLE。控制规则根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作,并改变状态寄存器的值,令机器进入一个新的状态。(4) 一个状态寄存器。状态寄存器用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的,并且有一个特殊的状态,称为停机状态[1]。在过去80年时间里,数字计算机是可以按照我们所描述的原理制造的,而且的确已经制成了,同时确实能非常接近地模仿人类计算和推理的行为。这个机器的每一部分都是有限的,但它有一个潜在的无限长的纸带。因此这种机器只是一个理想的设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。随后,1950年,图灵更进一步提出,图灵机就是一种思维机器。图灵的原意是,运用这样的机器,他能够证明机器可以任意模仿人类的智能,以图灵机为基础的机器思维是可能的。众所周知,图灵机器设想经过冯·诺依曼等人改进后成就了现代电子数字计算机,并获得远超预期的发展。根据图灵的建议,一种鉴定机器是否拥有智能的有意义的方法是令机器与人类对弈。这一建议影响了许多代计算机的发展。在计算机无数重要功能设置和应用中,与人类对弈一直为人看重,同时计算机也表现出众。2005年,“深蓝”在国际象棋对阵中击败世界冠军卡斯帕罗夫;到2016年,AlphaGo则在围棋对弈中击败世界冠军李世石。这两次重要事件被认为是计算机和人工智能的里程碑式的进步。然而,图灵原初关于计算机可以模拟思维的设想并没有得到所有哲学家和人工智能学者的一致认同,反而激起经久不息的热烈争论。其中,反方意见特别值得关注:1979年,休伯特·德雷福斯在其著作《计算机不能做什么?》中指出,建立在图灵机器基础上的计算机器不可能产生人类的智能[2];1980年,约翰·塞尔用令人叹为观止的“中文屋”思想实验证明,建立在现代计算机基础上的机器系统只是在执行指令、行动、推理,与理解无关。机器系统和意识与理解无涉[3]。约翰·塞尔本人就是重量级人工智能学家和哲学家。10余年后,德雷福斯把原先的著作换名为《计算机还不能做什么?》,几乎一字不改地重新出了这本书第三版。德雷福斯给这个版本加写了一篇很长的序言,指出虽然时间过去10多年,计算机早就今非昔比并且经过与网络和各项社会应用结合已发展成社会基础设施,但是我们离实现人工智能不是近了而是更远了:因为脑科学的进展使得我们对智能有了比过去更确切的了解,然而我们的人工系统却远远不能实现那样的功能模拟[4]。另一方面,2002年约翰·塞尔也在《中文屋21年》一文中坚定地认为,我们距离真正的人工智能还有很长的路要走[5]。自1980年代以来,人们虽然穷尽各种办法,但是机器理解问题还是一筹莫展。尽管现代计算机器拥有极为强大的计算功能,数以亿计的固定与移动计算设备已经被广泛使用,诸如AlphaGo、虚拟现实、无人驾驶系统、各类拟人机器人以及3D打印、智能制造系统等等给人以深刻印象,甚至改变了工业产业态势,改变了社会运行机制,然而德雷福斯和塞尔他们提出的问题并没有得到解决:计算机没有产生出智能。或许,回到初心,包括图灵在内的早期人工智能研究者只是希望用人工系统模拟人类智能,而非人工生产出智能。然而随着机器运算能力的急速增强,人们慢慢产生“错觉”,以为高运算性能的机器系统可以生产出智能,进而人工智能成为追求目标。那么,我们究竟应该如何看待图灵机器呢?怎样理解图灵机滥觞形成的计算机大世界、大世纪呢?二、 机器与知识的相互作用对此,我们可以引入卡尔·波普尔的三个世界理论来帮助理解。首先,需要把人类的创造物(精神活动的产品)从客观世界和人类自身之中分离出来,这样我们就有了三种客观实在:物质自然、人以及人的精神活动产品。波普尔已经对这种三个世界作了较深入的研究,分别称之为世界1、世界2和世界3。波普尔指出[6],最先有世界1,再经过长期自然进化和演化后产生出世界2,而人类知识特别是理论成就累积成为世界3。人类文明建立在三个世界共同发展的基础之上,特别是世界3的积累与扩展。20世纪70年代,波普尔与澳大利亚脑科学家、诺贝尔奖获得者艾克尔斯合作,尝试用三个世界理论解释发生在人类大脑中的认知过程。他们合著的《自我及其大脑》(The Self and Its Brain)一书是研究心理学、认知关系问题、身心关系和人工智能问题的经典文献[7]。波普尔是个实在论者,他的三个世界都有强烈的本体论特征,特别是世界3,其客观实在性和自主性是他所一贯坚持的。然而,波普尔对三个世界之间的关系的意见不完全适合于今天的信息时代。他虽然认为世界3是客观的,甚至是自主的(即有其客观规律的),但是世界3并不能够直接与世界1进行相互作用,人(世界2) 是世界3与世界1之间必须的和最为关键性的中介[8]。这样的理论可以解释计算机发明以前的情况,但显然是不合适解释我们遇到的计算机器问题,因为它武断地割裂了物理世界与人类精神活动产品之间可能会发生的联系与互动,而随着IT进步这一情况已经发生了根本变化。仔细考察以图灵机和以计算机为核心的信息处理技术系统,我们就必须承认,这样的系统由两大部分组成,服从物理运动规律的机器硬件系统(参见图 1、q1、世界1) 和人类的精神活动产品软件(长纸带记载的程序、计算机程序软件和各种格式文档文本)。这两大部分的技术构成、功能和特点都是前所未有的。计算机硬件系统的核心是处理器,它能够按照时间序列和程序预设进行运算,使人的意图“可执行”,鉴于它的物理特性和实体特征,我们认为它是属于世界1的;计算机程序以其是人类的精神活动产品而言,理所当然属于世界3成员。但是它又是一种十分不同于波普尔意义上的精神产品,与过去的书籍、纸张上印记的知识有着根本的区别。它包含有可以控制机器(计算机)运行的时间指令,这些指令在特定的按时间序列运行的信息处理器中能够得到执行,因而程序是一种“时间相关”的世界3。此前的世界3只是“时间无关”的文本。这样由软、硬件组成的信息处理系统,本质上具备使世界3与世界1进行直接相互作用的能力。在前述图灵机模型中,正是在读写头与长纸带中所发生的情形:通过机器与程序之间的时间关联,二者相互间发生作用,同时各自的物理状态发生相应改变。我们可以认为,现代IT技术本质上是由计算机运行相应的应用程序实现的,一切运用计算机器实现的功能,都是软件和硬件二者相互作用的结果,即世界1与世界3的相互作用。①我们之所以强调二者的相互作用,是因为在实际运算中发生的不仅仅是硬件被动地执行软件程序的指令——如果是那样的话,人工智能只不过是一种工业自动控制系统——而是在这样的技术系统中,硬件部分还有大量的感知元器件担任自动输入功能,系统把探测到的信号转换或者添加到软件程序中,进而完成硬件系统对软件系统的“反作用”。这种作用与反作用的动力来自于计算机系统的核心——中央处理器。在整个机器系统的运算过程中,软件和硬件的这种相互作用时时刻刻发生着。这样,我们就可以把现在和未来社会还原到机器与知识的相互作用模型上。如果用这样改进了的三个世界理论眼光来观察虚拟现实,当人参加到这样的智能系统中去的时候,所发生的情况就是三个世界的相互作用。计算机把信号处理成人类感官能够识别的光(图像或影像)、声、机械(触觉)等物理信号,为人的感觉器官感知;而人的通过头部、手部和躯体的运动把控制信息经过硬件系统送入机器的感知部分,转换为电信号后加入到软件和程序中,再经过机器的执行再次转换成物理信号反馈给人。所以,这里发生的是三个世界的相互作用,其中世界3与世界1两个部分的相互作用完全可能是直接的,世界1与世界3的物理状态时刻变化着。到这里,我们就看到人工智能最具有哲学意义的方面:它在人类文明历史上首次实现了三个世界的相互作用。这是一项根本性的突破,只有现代信息技术才能够实现这样的突破。它要求对波普尔的三个世界理论做出重大修正:世界3与世界1相互作用。但是,这项突破的全部意义远远超出哲学范畴,它还将深远影响人类对于数据的认识,对于未来制造业的认识,影响人类的知识创造、对知识本身的意义与价值的评估、对未来的以知识为基础的经济活动的认知、对新的劳动概念、新的生产关系的理解与认识等等。简而言之,可以预期,发现使知识与物质世界直接相互作用的手段与原理将会对人类文明走向起到重大影响。三、 数据及其意义由于世界3本质上就是数据,知识与机器互动原理使得数据有了新的更加根本性的重要意义。随着大数据时代到来,数据代替经验成为认知来源,已经越来越得到广泛认同。历史事实(特别是科学研究历史)表明,所谓经验,本质上是人们通过某些手段获得数据,例如测量。人们通过测量获得数据,然后在数据中进行筛选,进而运用归纳方法或演绎方法在数据之间建立联系,得到科学认知或一般意义上的认知。某种意义上说,科学进步就是获得越来越多的数据化经验。例如对于不同颜色的光的识别,牛顿时代的人们可以用肉眼比对颜色差异,但到十九世纪末,由于发明了色谱仪和光栅,颜色就可以直接转换成数值出。这对许多科学研究领域都极为有用,甚至是绝大多数科学数据的来源。我们对原子世界的认知、对于宇宙的认知,全部来源于光现象的数据化。以往所谓的数据只是主要与科学技术研究和工业生产有关。然而到了今天,随着信息技术飞速进步,数据已经几乎完全覆盖了我们的感官:我们所看到的、听到的,甚至触摸到的以及嗅觉和味觉都能够感知到。几乎除了人体自身的主观感受外(如疼痛感),一切客观经验实际上都通过某种技术方式转换成数据,从而在很大程度上替代了我们对外部世界的直接认识。数据的影响已经远远超出科学研究领域。在这个大数据时代,我们获得与存储的数据量以指数规律增长,人人都面对数据,都受到数据影响。即使不是唯一来源,数据也已经成为我们感受和认知外部世界的最主要来源。此外,或许更重要的是,数据中还有很大一部分是人们编写的知识或计算机程序。这可以理解为人们将获得的经验数据加以条理化和建立逻辑关联,使之可用于解释现象,可控制计算机器。前一种情况早在现代数据产业形成之前已经广泛存在于书籍报章之中,实际上是通常所说的科学理论以及用以描述和解释各类社会现象与历史的学说;后一种情形则以现代计算机为存在基础,它是使计算机服务于人类的重要知识。这些知识与程序、与前述的数据差别在于,前者是离散的、随机的、数量巨大的,而后者是经过分类整理建立逻辑关联的,甚至经过形式化处理的。有了对知识与机器相互作用、人工智能以及虚拟现实的哲学解释,就容易评估数据的意义。虽然,关于人工智能、虚拟现实能否以及能在多大程度上成为人的经验和认识的来源,还不能过于乐观,目前的技术发展水平只是展示了一种可能性。就使人获得经验、体验或知识而言,人工智能还处于很原始的阶段,更谈不上近期有望从根本上改观人类的生活和生存方式。但数据越来越成为或取代人类的认识来源已经是不争事实。这是数据的第一个意义。人工智能和虚拟现实已经在智能制造、宇宙研究、医学教育(如解剖)、飞行训练、核爆炸模拟等一些专门领域得到应用,其效果得到广泛好评。我们有理由认为,在可见的将来大数据可能会对人与自然的基本认知关系提出带有根本性的挑战。其次,根据已经报道的许多实例,智能系统系统会产生出仅仅依靠人类大脑所不可能做到的发现、发明或效果,如混沌学中的洛仑兹吸引子,数学上关于四色图定理的证明,甚至虚拟生命体Tierra以及AlphaGo运算出的围棋下法等。从人的角度来看,这些意味着重要的发现,其创新之处是明显的;但对于机器而言,所有这些都只是计算机软、硬件互动合作的结果,并不是机器系统所能够理解的,然而其中有许多结果却不是人可以预先预测到的,更不是人们所期待的。关键之处在于:机器的运算结果对于机器的意义、对于人的意义,都是从人的角度看到的,也就是说,机器运行的结果还是需要人来理解,并作出最终价值判断。第三,机器与知识的相互作用可能是人类非常期待并将深刻影响未来社会的,可以产生出新的“世界1”,这就是3D打印所带来的变化。从原理上说,有了3D打印,只要能够编写出相应的运算程序,任何物件都可以被制造生产出来。数据从来没有像现在这样对于社会如此重要。至此,我们认识到,长期以来,人们很可能误读了图灵机模型,它不太可能是智能或思维模型,但却十分可能是一种知识与机器的互动模型,这种互动不但成就了今天的网络、超算和亿万终端狂欢的世界,还能够创造出新的世界3、新的世界 1,未来社会可以还原到最简模型。四、 IT影响社会的途径基于以上认知,我们必须关注IT对未来社会的影响。IT影响社会(实际上是影响人)有三条主要路径,这三条路径依次逐渐开通,同时存在并同时发挥影响。路径一是知。上面开头的简要讨论已经涉及“知”的一部分问题,但还不是全部。“知”原本属于个体意义上的,但是许多人共同的“知”就具有社会意义。这正是“知识就是力量”的根本含义。严格说,“知”并不是到了大数据时代才是一个重要议题,此前的书籍发明、之后的纸质和电子媒体兴起都大大促进了“知”。“知”使人脱离蒙昧,促进文化文明发展,促进社会进步和现代化。 “知”显然是一种进步。在数据时代之前,“知”存在于书籍报章之中,存在于饱学之士的大脑中。知识的传播依靠阅读和学习。几千年中,求知和知识传播是社会历史发展的主要动因。数据时代以网络和高速计算机以及海量存储为物质基础。在这种新的基于知识的社会基础设施架构上,“知”转化为数据成为海量资源,获取知识变得极为方便又即时传递,每一个人的“知”可以通过网络与他人共享,数据形态的“知”转变成每一个人的“知道”。使他人“知道”成为网络时代或数据时代的标志之一。早在上世纪60、70年代网络问世之初,IT影响社会的第一种路径就已经开始显现。今天,通过淘汰纸质和传统电子传媒,它的影响力已经达到鼎盛。“知”或“知道”通过网络成为亿万人的共识和共同意向,甚至共同行动的指引,成为一种前所未有的力量,这就是网络和数据所发挥的传媒作用。 “知”为什么具有这样一种力量?这是数据时代需要特别研究的问题。需要指出的是,“知”与“知道”在现阶段展示了网络与数据的巨大社会效应,以至于许多人把网络和数据理解为具有传播功能的传媒。然而,这种对于数据和网络的认识认识并不全面,它只注意到了它们的媒介作用,而没有注意到它们的生产力性质。从另一个更具本质意义的角度说,“知”必须通过人的认知主体才能实现。因此,数据影响社会的这一路径是通过外部数据与人的精神活动相关联的。这可以部分地回答上述问题,“知”因为改变了个体的主观认知状态从而影响社会。传统的纸媒、书籍和电子媒体也发挥了这样的作用,但是网络和数据改变的不是这一影响机制,而是改变了影响的方式和范围以及时效。路径二是变。数据通过网络与社会既有部门和产业结合,盘活生产要素,推动生产力升级和社会转型,进而形成新生产力。笔者理解,这就是方兴未艾的“互联网+”、工业0、高性能互联网的实质意义。本质上这一影响的实现机制无异于前一情形,无论是社会部门或产业受到影响,都是供职于其中的个体的人因获得“知”而改变主观状态从而影响其观念和行为,进而改变生产与消费行为方式,改变人们和社会机构的认知与管理方式,实现产业与社会的变化与转型。目前我国力推的“互联网+”和“中国制造2025”规划,正是运用这一影响机制。第二种路径正在崛起,将在大约50年内完成自己的历史使命,把人类送进工业0的生产阶段。“互联网+”致力于将互联网与传统产业部门相联系,促进我国现实社会生产中的工业0、0和工业0等几种模式向工业0方向发展转化,从而按照“中国制造2025”规划分三个阶段实现这种转化,到21世纪中叶我国将建成领先的现代化制造业强国。需要指出的是,相比前述仅仅把网络看做传媒,人们的认识水平已经大大提高,开始主动将数据和网络与现实的社会生产设施装备相结合。IT不仅发挥“知”和知识传递功能,更被当做一种极具时代特色的活跃的新生产要素发挥作用,使得农耕时代和传统工业时代的社会生产力中加入了更多的知识成分。数据在网络中的快速流动,为传统产业注入前所未有的活力,带来生产与消费的信息,定制化生产的数据与要求,智能与自动化化生产的标准和规则。它优化旧的产业,传统制造业逐步升级向着未来的智能化生产过渡。路径三可以恰当地称之为创。数据与特定物理设施直接互动形成新的产出能力,包括知识和物质产品。IT的创新创造本质得到淋漓尽致的发挥。这里说的产出新知识,已经在科学研究中被大量事实证明,数据与机器(计算机器)的互动可以产生出新的知识,如四色图定理的证明、贝尔不等式的证明、洛伦兹吸引子的发现等等。不久前的AlphaGo击败围棋世界冠军、近期推出的大量虚拟现实场景和游戏都生动地证明了这一点。近年,知识与特定的计算机器互动创造出新的物质产品、提供新的社会服务已经初见端倪,这就是3D打印以及当前令人目不暇接的各类无人车辆和飞行器,还有机器人和人工智能实验。未来还会有更多的数据通过与计算机器和工作母机的互动生产出物理实体,前景无限宽广。这种数据影响社会的方式是一种崭新的机制,与前两种情形根本不同,展现了数据与网络结合的新生产力本质。它大大超出了我们以前对于计算机、IT和社会生产的经验,超出了过去几乎一切认知。实际上,它完全绕过了常规的主体认知环节,本质上无需人的直接参与但却可以营造出人需要的产品与服务,包括知识的和物件的。人类第一次面对这样一种新情况:在物质和知识生产中,人不再必须直接参与生产活动之中,而由人创造的知识替代人本身。生产劳动实质上转变为智力劳动,是数据形态的知识与机器相互作用在从事具体的社会生产。第三种路径虽然今天才刚刚出现苗头,然而它预示着未来将越来越显现出巨大的活力和优越,越来越势不可挡。人类从来没有像现在这样,面对一个始于知识存储和传播却要全面替代人的体力劳动和部分脑力劳动的技术体系。这种数据影响社会的机制,将人从直接的生产活动中解脱出来。人的劳动将由体力和体力参与为主转变为脑力活动为主。实际上,人将主要从事知识生产,而物质生产将由知识与机器的互动来实现和完成。其结果就是培育出一种全新的人类、全新的社会。在这样一个社会里,人们生产知识,运用共享的数据从事生产满足生存与生活所需。如果说,人类将会实现大同社会,那么知识与数据的共享将是首要条件,而知识与机器互动创造社会财富将是一种可能而现实的途径。IT的三种影响社会路径,并非相互取代关系,而将是长期共存。它们共同满足了人类的求知、进步和创新的本性。五、 小结最后,回到对此前讨论的哲学解释,我们说世界3与世界1的直接互动并不意味着人变得多余了。在人-机互动关系中,人的精神创造处于最关键性的原创地位:机器是由人设计制造出来的,程序是人编写的,机器输出的结果也需要人来做出价值判断。因此,世界3与世界1的直接互动是有条件的,人的参与对于机器系统而言是无条件的,人居于最终支配地位。正因为如此,讨论人工智能是否会超越人类智能,并没有特别的实际意义。目前国内外计算机科学专家和信息科学家比较一致的看法是,未来的人工智能还将会有长足的发展,并不存在人工智能能否超越人类智能的问题。然而,人工智能能够在某些方面补充人类智能的不足却是确定无疑的。如汪成为院士所主张的,信息技术在未来最有希望的发展方向是产生一种“人-机共生体”,其中机器部分将进行复杂繁琐的数据运算和逻辑推理,并直接推动物理世界的机器设备运行以实现人类的目标,人脑则负责创造性、美感、情感、价值判断等方面[9]。于渌院士则进一步明确提出,未来社会将是一种平行世界,由强大的计算系统配合着人类大脑从事社会管理和社会生产,他将这样的社会称为“工业0”。
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计算机在物理学中的应用论文
物理学作为一门基础学科,一直是我们高中生(特别是理科生)学习的重点。但很多同学在接触物理过程中,认为学物理是无用的,因为其好像对我们的个人生活并没有什么实际性的帮助,反而因为难度较高造成了很大的学习压力,殊不知计算机与物理学存在着不能割裂的联系,已成为我们生活中不可缺少的一部分。 一、计算机发明的背景及其发展历程 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及计算机所使用的实验手段和思维方法的自然科学,它是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结的一门学科。物理学的影响深远,这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现,物理学的新点子很容易在其它学术领域产生共鸣。例如,在电磁学上的进展,直接地导致了发电机的产生,使电力的大规模生产与传输成为现实,大幅度地提升了整个社会的生活水平。计算机这一伟大发明就是在人类不断的认识世界,发现自然界规律的的背景下产生的。 自1946年第一台计算机发明以来,计算机虽然只经过了几十年的发展,但计算机已经经历了占地面积大、速度慢、储存量小,主要用于数据计算的第一代计算机――电子管计算机;以磁芯或磁鼓作存储器,开始用于数据处理和过程控制的第二代计算机――晶体管计算机;主存储器渐渐过渡到半导体存储器并且主要部件变成中小规模集成电路的第三代计算机――中小规模集成电路计算机;体积缩小、性能提高、集成更高的并开始广泛用于各种领域的第四代计算机――大规模和超规模集成电路计算机。现在,人类已经迎来了计算机、网络、通信技术三位一体的具有人工智能的第五代计算机时代,可以说,在计算机发展的每一个阶段,物理学都留下了不可磨灭的印记。 二、物理学对计算机发展的影响 第二次科技革命中最具代表性的即是奥斯特的“电磁感应”现象的发现,该发现为发电机和电动机的制造创造了可能性,之后法拉第的“电磁感应定律”更是为发电机的发明和投入使用奠定了坚实的基础,使人类迎来了区别于以往的新能源。同时从电磁感应实验以及应用物理理论研究到电气化时代的到来,电力成为了新型主要的能源,电力设备也逐渐的发展起来[1],计算机就是在电力的支撑下才有了发展的可能。计算机等电力设备产生的前提是电力的存在,并且它们赖以工作的前提也是充沛的电力,可以说,计算机赖以存在的首要前提便是物理学中电力的发现。 现今,如果问影响人类最广泛的计算机功能是什么?很多人会毫不犹豫的选择网络。网络不仅拉近了人与人之间的联系,而且因为资源的共享使生活更加便捷、工作更加科学。那究竟网络是怎样实现的,它又与物理学有那些联系呢?网络就是通过线路互连起来的、资质的计算机集合,确切的说就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来,并配置网络软件,以实现计算机资源共享的系统。网络传输需要介质,网络常用的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介等,这其中无论是金属导体还是光纤导体,都离不开其物理性能的开发,其本身存在的物理性能是支撑网络传输的基础。并且随着计算机制造业的大力发展,更是将计算机网络硬件的可靠性及性价比推向一个新的高峰[2],这种现状下计算机硬件的改革与创新也不断开展,物理作为支撑硬件发展的物质和性能基础任务还很巨大。
量子力学的发现帮助理解半导体,导致现代电子时代,产生核能。量子力学导致核能发展,在研制核弹途中,科学家可以忽略爱因斯坦的警告,导致核事故,造成生物消失和环境恶化;网络科学导致信息智能化,在研制网络武器过程中,政治家和商人可以回避网络武器化的现实,导致伊朗铀离心机毁坏,同时增加伊朗网络军人的数量。而且,武器化的信息开始危害制造网络武器的人;物理学是现代科学技术的支撑。每发现一条物理学规律,科学技术就会有所扩展。由于人的趋利避害,往往高智商和拥有权力的不遵守规则教化的人类拥有主动权或者生存权。牛顿发现万有引力,导致现代宇宙探索;爱因斯坦发现量子力学,导致人工智能和核能出现物理学是现代科学技术的基础,哲学是保证科学不损害生命的基础。
现代科学技术的发展,为教育提供了越来越多的应用性成果,给教学工作带来了极其深刻的变化,现代教学手段的发展和应用为中学物理教学手段充实了新的内容,带来了新的教学模式。为提高中学物理教学质量,培养新型的人才,中学物理教学手段必须在传统教学手段的基础上,结合现代化教学手段,使传统的教学手段和现代化教学手段得到有机的结合,以取得优化教学和目的。现代化教学设备的原理和结构各不相同,所记录、存贮、传递和再现的信息内容也是多种多样,然而它们都有一个共同的特点就是能使师生的感官得到延伸,能将课堂教学空间扩大,使在课堂上传递的知识信息更加丰富、生动。在物理教学中常应用的各类现代化教学设备及其特性如下:一、光学投影设备在物理教学的应用教学中常用的光学投影设备主要有幻灯机,投影仪。利用光学投影设备其最大的特点就是幻灯软件和投影片都有可以自己制作(其中包括老师和学生的制作),它能够胜任许多板书、板画难于胜任的任务,而且投影软件可以长期保存,重复使用,用它来揭示一些复杂的图像、历史资料和其他物理真实现象的图片是很优越的,在制作软件时如果加上一些特技的手段可以使图产生形变化,产生动态感,可更好地引导学生观察、提高学生的学习兴趣。例如、在第一次引导学生认识天平的时候,由于演示示范用的天平太小,而且天平的结构也比较复杂,教师难于引导学生观察和讲清它的构造,这时,可以利用天平的复合投影片来辅助教学,从天平的底座开始,一步一步的复合,边复合边讲解,这样能较好地突出观察重点,调动学生的有意注意和无意注意,并能使学生了解天平各部份的联系。用这样的方法引导学生对照实物观察,就可能弥补实物不易观察清楚的缺陷。又如,利用可动式投影片对学生进行仪表的读数的训练,能提高课堂教学的效果,如图所示,在基底片上画出电压表的表面刻度盘和双量程接线柱,在动片上画上电压表的指针,用子母扣扣在指针转轴处,将动静片铆合起来,用带色的小圆圈放在相应的一对接线柱上,转动动片使指针指在一定的位置,即可训练学生读数。利用光学投影仪还可以辅助演示实验的教学。有的实验器材由于受尺寸限制,在实验的时候现象不是很明显,可见性差,实验效果不佳。此时利用投影设备把它投影出来,就把不易观察到的实验现象成功地投影出来,提高实验效果。例如进行磁力线的观察、电流表、电压表的读数等。这样通过投影设备的放大作用,提高了实验的效果。二、音像媒体在物理教学中的应用物理课堂教学中的音像媒体有电视、录音和录像等,其中录像教学手段使用得更加广泛,效果更好,这是因为录像媒体既有像电影一样的声音、色彩和效果,而且价格比较低,使用和制作方便,一般教师都能独立操作完成的特点。因此,在还没有普及多媒体电脑教学的条件下,使用录像媒体已成为优化中学物理课堂教学的一种重要手段。(1)强化教学信息。录像教材所提供的教学信息既有声音、有图像、色彩丰富、形象生动的特点。在课堂教学中穿插录像片断,无疑可以增加学生的兴趣,令学生观后印象深刻,便于记忆。如在讲述“天体运动”内容时,我结合实际情况,事先火箭发射的卫星工作的过程,在课上放给学生看,并启发学生一起分析,激发了学生的兴趣,从而培养了学生主动寻找并观察周围物理现象的良好习惯。(2)创设教学情境。如在高中物理上讲“滑动变阻器”时,我事为学生播放一段在晚会上或一些舞会上的录像情况,让学生在轻松愉快的音乐声中观看到会场上灯光的强弱变化,并在最后出现字幕:灯光为什么会发生强弱变化?这时学生注意力十分集中,通过短短的几分钟,教师就将全班学生带入了课堂教学情境中。(3)优化演示实验。演示实验是中学物理课堂教学的重要组成部分。但是从传统的演示实验手段来看,有些实验无法在课堂上演示;而有的实验难度大,成功率低;有的实验耗时长而又观察不清。而录像媒体所提供的画面可以快放、慢放、能把重点部分放大,也能缩小;同时还具有倒放、停格、快速选择等功能。同时在放录像的过程中还可以配以合适的音乐和相应的解说词,教师可以根据画面的情况作适当的提示,把教材中抽象的知识化为较形象的知识、较理性的知识化为较感性的知识,从而提高教学效果。例如、卫星的发射、火箭的结构和升空情况、宇航员在飞行中的失重现象以及宇航员在月球上行走的情况。这些都是平时难以形象表达出来的,而又具有教育意义的课例,利用电视录像就可以较好地把知识形象地表现出来,提高实验效果。三、计算机媒体在物理教学中的应用计算机多媒体在物理教学中的应用主要有以下几方面。(!)利用多媒体组合辅助物理课堂教学。通过计算机多媒体可以向学生提供丰富的信息,把本来在课堂上无法得到的直接经验通过多媒体把教材中抽象的知识化为较形象的知识、较理性的知识化为较感性的知识,使知识形象化地表现出来。如声音、灯光、图片、照片、动画以及电影的有机组合变化,起到传递感性经验的作用。计算机灵活多变的组织和表现方法还能有机组合教学材料,帮助学生形成概念,加深理解,掌握原理,学会解决问题的方法,提高解决问题的能力。计算机多媒体辅助物理教学应该根据教学内容,学生的实际情况及学校现有的教学条件进行设计。其中的关键是多媒体教学软件的制作,课件的制作主要有三个方面:一是教师采用多媒体软件(如Authorware等)根据授课需要自行制作;二是从现有的软件公司出版发行的教学软件中选用;三是从中小学教育信息网络中下载适用的课件。(2)多媒体环境下个别化的自主学习。这是一种替代教师讲授的形式,作为对课堂补充,教师根据教材的要求,篇制一系例的问题,例如:知识讲解、举例说明、信息演示(图片、动画、电影、解说等)评价打分、反馈建议等方面的内容。在学生自学的基础下,由计算机向学生提问,要求学生回答。学生在计算机多媒体环境下的学习,除了可广泛接受多媒体传递的物理教学信息的刺激以外,还有其独特的地方,首先是学生可以充分发挥个人主观能动性,学生掌握人机交流作用中的主动权,能充分参与学习;其次,学生可以按人类思维方式,即学习过程中的非线性网状进展方式去获取知识,达到最佳学习效果,并根据自己的理解控制和调整学习过程。(3)计算机多媒体辅助物理实验。利用计算机多媒体辅助物理实验,它除了具有录像优化实验的相同效果外,它还可以利用“数据采集录入控制仪”它是在不同的传感受器配合下,与计算机的通信接口连接,配以各种教学实验软件,可以按照物理教学的要求,进行各种各样的实验。比如由于受条件的限制,利用常规的实验器材有的物理实验很难开展,而利用计算机多媒体可以把不可能演示的现象直接地演示出来。如高速飞行的炮弹在空中飞行的轨迹;降落伞的下落运动,导体内部自由电荷的定向移动等。通过模拟演示,有利于学生提高求知欲望和兴趣,帮助学生理解物理规律。(4)帮助学生练习和复习。教师针对学生的学习水平编制程序练习库,供学生循序渐进反复练习,学生通过人机对话达到巩固和深化所学知识的目的。(5)丰富学生的课外兴趣活动。教师可把丰富多彩的趣味物理问题和实验编制成游戏程序提供给学生,作为物理课外活动的补充,使学生加深对所学知识的理解,培养学生学习物理的兴趣。现代化教学手段的发展和应用,扩大了教育信息,为学生提供了丰富的感性材料。在中学物理教学中,有利于激发兴趣,提高教学效率,促进学生能力的发展和能力的培养。利用现代化教学手段,要从本地区、本校的实际情况出发,并考虑成本、优越性等各方面的因素,使用现代化教学手段和传统的手段双结合,提高教学质量。
有三个影响,如下:一、计算机是物理学发展成熟的必然产物 二、随着计算机日新月异的发展,已经出现了物理学计算机;三计算机对物理学研究方法产生了极大地影响, 这种影响表现在三个方面: 猜想检验, 场景仿真,理论推导。从计算机发展的历史看, 它的每一个阶段都是以物理学的发展作为基础的。电子管, 晶体管, 以及集成电路, 大规模集成电路, 每一个主要元件, 都是物理的发明。随着计算机技术日新月异的发展, 计算机系统不仅为物理学的计算带来了便利, 也将不断地影响物理学的研究方法, 为物理学的快速发展提供强大的动力。物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言,以实验作为检验理论正确性的唯一标准,它是当今最精密的一门自然科学学科。一种自然科学,注重于研究物质、能量、空间、时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识;更广义地说,物理学探索分析大自然所发生的现象,以了解其规则。空间尺度:原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团等。蟒蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次。
计算机在物理学中的应用论文选题
这个得看自己的爱好~还有就是自己擅长哪个方向~
计算机应用专业毕业论文题目1、局域网的组建方法2、图书管理系统的设计3、计算机网络安全及防火墙技术4、校园网站设计4、数据库语言编写学生学籍管理5、个人电脑安全意识如何提高6、浅析计算机病毒及防范的措施7、浅谈计算机网络安全漏洞及防范措施8、二十一世纪的计算机硬件技术9、计算机最新技术发展趋势10、计算机病毒的研究与防治11、论述磁盘工作原理以及相关调度算法12、高校计算机机房管理的维护和探索13、C语言教学系统设计14、浅谈子网掩码与子网划分15、微机黑屏故障与防治研究16、虚拟局域网的组建与应用17、学校图书管理系统的设计18、计算机网络安全管理19、浅谈搜索软件对网络安全的影响20、浅谈办公自动化网络安全21、防火墙技术的研究22、计算机科学与技术学习网站23、单片机的应用24、磁盘阵列的安装、设置、技巧25、多媒体课件或网络课件制作26、嵌入式Internet互联网技术的应用及研究27、Web服务应用研究与设计28、数字逻辑课程多媒体课件设计与实现29、因特网的出现及发展对教育技术的影响30、C++课程设计报告31、局域网的安全攻防测试与分析32、无线局域网的组建与应用33、windows 2003 server操作系统探讨34、网页的设计与应用35、office各组件的相互数据交换36、多媒体课件与传统教学方法比较分析37、linux操作系统的安装调试38、个人网站的设计与实现39、计算机网络故障的一般识别与解决方法40、计算机辅助设计现状及展望41、浅谈auto cad绘制二维图形的方法及技巧42、音频功率放大器43、安全网络环境构建(网络安全)44、图书馆信息管理系统的设计与实现45、数据库应用46、当前企业信息系统安全的现状及前景分析47、企业信息化与数据环境的重建48、基于VFP的小型超市管理系统49、网站建设中故障分类和排除方法50、计算机工具软件使用实战技巧51、组建小型局域网络52、电子小产品设计与制作53、80C51单片机控制LED点阵显示屏设计54、单片微型计算机与接口技术55、嵌入式系统56、linux注:你们可以在这些给定的里面选择也可以自己选其他的。(这个就是给你们参考参考。)你们选好题目后就把所选题目发给我(5月20号之前)。
这个。。。。帮不上忙!祝你好运吧
计算机在物理学中的应用论文摘要
计算机为物理学带来的影响: 一、计算机是物理学发展成熟的必然产物 二、随着计算机日新月异的发展,已经出现了物理学计算机; 三计算机对物理学研究方法产生了极大地影响, 这种影响表现在三个方面: 猜想检验, 场景仿真,理论推导。 从计算机发展的历史看, 它的每一个阶段都是以物理学的发展作为基础的。电子管, 晶体管, 以及集成电路, 大规模集成电路, 每一个主要元件, 都是物理的发明。随着计算机技术日新月异的发展, 计算机系统不仅为物理学的计算带来了便利, 也将不断地影响物理学的研究方法, 为物理学的快速发展提供强大的动力。两门学科相互影响,相互依存,共同 发展。物理学进步使计算机硬件得以发展,计算机的升级也帮助物理学前进。 但是如果没有物理学在近代史上的飞速发展,就不会有近代电子数字计算机(ENIAC) 的诞生。 作为孕育计算机诞生与发展的物理学,如果说早期物理学应用计算机主要解决人们的计 算速度、强度的技术问题,那么到了今天,计算机已在更深刻的层次上促进物理学的发展, 由于在物理学很多领域中能够找到精确解的理论问题已经不多了,剩下的是大量的复杂的非 线性问题,对这些问题的分析、预测和求解离开计算机,人们几乎无能为力了。另外一个方 面,在计算机出现之前,人们只能够通过真实的实验来验证物理理论的正确性、工程中也往 往需要耗费巨额资金做实验来探测某些数据和验证方案的可行性。而今天很多实验可以通过 计算机仿真实验来完成,达到与真实的实验完全相同的效果,成本低廉且安全环保,用计算 机来进行科学实验是科学技术史上革命性的变化。
通过对日本、澳大利亚、韩国、印度尼西亚和美国5个国家新信息技术在中小学教育中应用情况的研究,我们得出以下结论: 一、不同国家对新信息技术的理解不完全一致 有些国家认为信息技术就是指计算机及与其相关的通讯技术手段,如日本、新西兰、澳大利亚、韩国等,而有些发展中国家,比如马来西亚就认为,对于发展中国家,在信息技术中应考虑的不仅仅是计算机技术,而应同时考虑其它设备,这就是说应包括印刷材料、媒体包、录音带、录像带、甚至包括人类资源。计算机用于学校对某些国家是一项昂贵的事业,尤其对边远和农村地区,那里的中小学能源可能还是个问题。 但是,无论对信息技术如何理解,计算机在社会中的作用以及计算机在中小学教育中的广泛应用已经越来越得到更多人的重视。 二、与其它媒体在教育中的应用相比,在计算机教育中各国政府的行为比较多 无论国家的教育管理体制是地方分权制还是中央集权制,关于计算机在中小学的应用,各个国家的政府都投入了相当大的精力,具体体现在: 不断建立各种机构和组织,对信息技术的发展以及信息社会给教育提出的挑战进行科学论证和科学决策;为了使教育为信息社会的到来做好准备,重新修改课程大纳,其中信息学和计算机教育是这次课程大纲修改的核心;投资支持国内企业生产专门的教育计算机(如韩国);为学校购买和分发计算机,并将计算机的配置标准化(如韩国,当然,这也曾造成学校计算机的单一化);政府组织专门力量开发软件,组织计算机软件竞赛,以促使提高教育软件的质量(如日本、韩国、马来西亚等);政府制定有力的政策、策略并着力切实全面实施,如建立试点学校,教师分级培训计划等等(日本、韩国、马来西亚、印度尼西亚、美国等)。 三、计算机教育及其教育应用的共同趋势是工具模式、解放学习者 计算机在每个国家具体的应用形式并不完全相同,这和各个国家的教育哲学、教育体制等各方面的具体情况直接相关。但是,共同的趋势是计算机越来越成为人们获取信息、处理信息、储存信息的工具,同时,计算机的知识从“原来技术只是劳技、家政等中的一部分”,逐渐“独立成一门课程”,目前又逐渐被整合到中小学生学习的各门学科当中去。 计算机在中小学教育中的应用方式大体上有指导教师模式、学习者模式、工具模式三种。 在日本,计算机更多的是作为众多媒体资源中的一种,在初中和小学主要是全班用作指导教师模式,执行教师布置的任务;学习者模式即计算机本身及其对社会的影响日本也很重视,只是高考的压力使日本学生更多地学习数学和物理而不是BASIC;日本计算机在学校教育中的最有特色的应用是用于教学过程管理以及教育管理方面;教师把计算机用于反应分析,教师能知道每个学生正在做什么并且可保存学生反应时间的记录,把计算机更好地用作工具评价教学过程并理解学生是如何学习的,所以,计算机作为工具的模式对于日本来讲更注重的是把它作为管理的工具。 对于新西兰、澳大利亚这些地理环境辽阔、人口密度小的国家,计算机除了作为一种学习资源,用于指导教师模式、学习者模式之外,计算机还是远距离通讯的重要设备、重要的节点和终端,是构造交互式、实时性的开放式学习模式的重要枢纽。计算机联网并用于构造新的开放教育、教学模式是这些国家在中小学教育以及其他教育形式中利用计算机的独有的特点。这一特色使得在澳大利亚、新西兰等国的新信息技术真正成为了学生学习的重要不可缺少的学习资源,这种学习资源不仅作为一种可选择的共享资源形式存在,而且它极大地丰富和完善了教学的模式,对教育产生了革命性的影响。 美国的计算机教育的发展则完全按照作为指导教师的模式、作为学习者模式、作为工具模式的发展轨迹,只不过美国更重视学生的计算机素质的培养,重视发展学生利用计算机解决问题的能力,所以计算机作为学习者模式在美国很流行,计算机语言的学习是美国小学、初中甚至高中的比较重要的方面,这方面的成绩是学生升入大学的一个重要参考。韩国、马来西亚等计算机教育不是很先进的国家,他们在发展计算机教育的开始,为了少走弯路,借鉴了发达国家的经验,一般是按照计算机作为学习者模式,即主要教学生计算机语言,到目前发展成计算机作为工具的模式,即逐渐把计算机作为各门课程的辅助工具,并把它与各门课程的学习整合起来。 从世界计算机教育的发展趋势来看,在80年代初,前苏联伊尔肖夫提出的计算机编程是第二文化的观念在各个国家中产生了很大的影响;随着计算机技术的不断发展,和人们对编程是否促进学生思维发展试验的反面结论,促使人们对计算机在教育中作用的更深层次思考,到了80年代中期,计算机作为工具的观念逐渐被人们接受,家庭计算机逐渐增多,软件开发发展迅速,一时间在各门课程中使用计算机辅助软件非常流行;90年代,计算机多媒体、计算机网络的发展给信息技术在教育中的应用提供了更大的可能性,再加上人们对计算机辅助教学软件如何使用才更能达到促进教学的效果的思考,进一步提出了“整合”的概念,即把计算机和计算机教育整合到学生学的各门课程当中去,并提出要通过计算机在教育中的应用解放学习者的重要思考。当然,要完全整合到各门学科当中去,而不是作为强加给教师和学生的一种负担,要解放学习者,解放教师,教师对计算机的掌握、教师的新信息技术的文化和意识是至关重要的。 四、各个国家对教师培训都很重视 国内有一著名学者认为,教师使用信息技术可以分成三个阶段: 早期阶段,在这个阶段计算机刚刚进入师范学校,用计算机、管计算机的只是专门的或是专业人员,此时,计算机是极端的以技术为主的文化,是少数人参与的阶段,在这个阶段,广大的教师没有认识到信息技术和他们的关系,产生“why”的疑问;政府和教师认识到计算机的重要,开始大量投入,包括对教师的培训,但对“how”,即对如何培训、培训内容很困惑,教师对计算机产生恐惧感、神秘感;教师知道如何使用计算机,此阶段教师不仅是去学计算机,而是把计算机结合到课程中,从而成为信息技术在教育中应用的最重要推动力。 因此,对教师的培训是信息技术在教育中应用的关键问题。 对教师的培训,一般包含职前培训和在职培训两方面,对于在职培训,各个国家大都采用了分级培训体系,即政府对各地区代表实施各级水平的培训,这些地区代表回到本地再对当地教师进行培训。有些国家还采取了远距离的培训方式(如印度尼西亚);有些国家为开发计算机软件的人员尤其是教师提供专门的培训(如韩国),以便鼓励他们自己编制软件,以解决软件质量的问题;还有的国家为当地政府的管理人员和研究人员提供专门的培训,以便使他们理解计算机教育的国家政策和教育部的计划,并最终对计算机教育提供科学的行政支持。 一些国家还很重视对教师培训效果的评价,并提出以被训者培训后测验成绩或一些相关行为作为评价培训效果的唯一标准是片面的,评价应具有职前和职后行为的整体性,即应对被训者培训后在他们工作岗位中实际计算机教育应用的能力和效果进行追踪监督,在工作中的应用水平和解决问题的能力等应是评价中要考虑的重要指标等较为切实的思想(如韩国、新西兰、马来西亚、印度尼西亚等)。 五、新信息技术的复杂性和技术的融合性,要求在教育软件的开发中应有一个由各方面专家组成的分工合作的良好的运行机制 信息技术的不断发展,就是技术的不断分化和融合的过程,如多媒体技术就是集数据处理,接收、处理声音、图像、活动图像、网络联接技术等于一体的综合技术,因此,其相应的教育软件开发就应当综合计算机技术人员、美工、媒体制作人员、教学设计专家、学科内容专家、教育心理专家、教师、管理人员、评价人员等各方面专家的专长,从而从根本上保证了节目各个方面的科学性、权威性,使节目具有较高的质量;同时软件的开发是一个系统开发的过程,制作过程中各个环节、各个阶段应很好的进行衔接,从而保证节目从总体思想、内容确定、脚本创作、以及媒体的表现到软件的制作、以及最后的评价等等具有高度的一致性;在复杂的软件制作过程中,各个阶段的评价和修改,也是有效保证节目质量的重要举措,同时节目的现场试验和修改这种形成性评价的重要方式在制作过程中也是很重要且必不可少的步骤;最后,软件原型的现场监督和反馈信息的收集,这些信息都作为修改节目的重要信息来源,也是继续开发节目的一面镜子。 总之,随着新信息技术的出现,及其在教育中的广泛应用,人们将不断发现许多概念都在重新扩大,如教师、学生、学校、学习、资源等等;人们也将会感到,新信息技术绝不仅仅是为学习者提供了多种可选择的学习资源,它将导致教育方法、教育模式、乃至教育体制的革命。而在这诸多变化中,教育观念的变化和更新是重中之重,否则,就会出现用18世纪的思想利用21世纪技术的历史笑话。 确实,新信息技术、传播媒体的发展给教育现代化带来了机遇,它们在教育领域有良好的、广阔的应用前景。但是我们也应当清醒地认识到,新信息技术本身不会孤立的在教育中必然地发挥作用,新信息技术对培养面向未来人才的作用,是要在现代先进的教育价值观念、现代教育思想指导之下才能得以实现,同时,只有把它和科学地确定课程内容、开发适合于使用新信息技术的教学结构、确定合理而科学的评价标准等教育、教学过程中各方面的措施系统地结合起来,只有为新信息技术的应用提供良好的运行环境和管理机制,才会最终实现优化教育效果的目标。
量子力学的发现帮助理解半导体,导致现代电子时代,产生核能。量子力学导致核能发展,在研制核弹途中,科学家可以忽略爱因斯坦的警告,导致核事故,造成生物消失和环境恶化;网络科学导致信息智能化,在研制网络武器过程中,政治家和商人可以回避网络武器化的现实,导致伊朗铀离心机毁坏,同时增加伊朗网络军人的数量。而且,武器化的信息开始危害制造网络武器的人;物理学是现代科学技术的支撑。每发现一条物理学规律,科学技术就会有所扩展。由于人的趋利避害,往往高智商和拥有权力的不遵守规则教化的人类拥有主动权或者生存权。牛顿发现万有引力,导致现代宇宙探索;爱因斯坦发现量子力学,导致人工智能和核能出现物理学是现代科学技术的基础,哲学是保证科学不损害生命的基础。
物理学作为一门基础学科,一直是我们高中生(特别是理科生)学习的重点。但很多同学在接触物理过程中,认为学物理是无用的,因为其好像对我们的个人生活并没有什么实际性的帮助,反而因为难度较高造成了很大的学习压力,殊不知计算机与物理学存在着不能割裂的联系,已成为我们生活中不可缺少的一部分。 一、计算机发明的背景及其发展历程 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及计算机所使用的实验手段和思维方法的自然科学,它是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结的一门学科。物理学的影响深远,这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现,物理学的新点子很容易在其它学术领域产生共鸣。例如,在电磁学上的进展,直接地导致了发电机的产生,使电力的大规模生产与传输成为现实,大幅度地提升了整个社会的生活水平。计算机这一伟大发明就是在人类不断的认识世界,发现自然界规律的的背景下产生的。 自1946年第一台计算机发明以来,计算机虽然只经过了几十年的发展,但计算机已经经历了占地面积大、速度慢、储存量小,主要用于数据计算的第一代计算机――电子管计算机;以磁芯或磁鼓作存储器,开始用于数据处理和过程控制的第二代计算机――晶体管计算机;主存储器渐渐过渡到半导体存储器并且主要部件变成中小规模集成电路的第三代计算机――中小规模集成电路计算机;体积缩小、性能提高、集成更高的并开始广泛用于各种领域的第四代计算机――大规模和超规模集成电路计算机。现在,人类已经迎来了计算机、网络、通信技术三位一体的具有人工智能的第五代计算机时代,可以说,在计算机发展的每一个阶段,物理学都留下了不可磨灭的印记。 二、物理学对计算机发展的影响 第二次科技革命中最具代表性的即是奥斯特的“电磁感应”现象的发现,该发现为发电机和电动机的制造创造了可能性,之后法拉第的“电磁感应定律”更是为发电机的发明和投入使用奠定了坚实的基础,使人类迎来了区别于以往的新能源。同时从电磁感应实验以及应用物理理论研究到电气化时代的到来,电力成为了新型主要的能源,电力设备也逐渐的发展起来[1],计算机就是在电力的支撑下才有了发展的可能。计算机等电力设备产生的前提是电力的存在,并且它们赖以工作的前提也是充沛的电力,可以说,计算机赖以存在的首要前提便是物理学中电力的发现。 现今,如果问影响人类最广泛的计算机功能是什么?很多人会毫不犹豫的选择网络。网络不仅拉近了人与人之间的联系,而且因为资源的共享使生活更加便捷、工作更加科学。那究竟网络是怎样实现的,它又与物理学有那些联系呢?网络就是通过线路互连起来的、资质的计算机集合,确切的说就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来,并配置网络软件,以实现计算机资源共享的系统。网络传输需要介质,网络常用的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介等,这其中无论是金属导体还是光纤导体,都离不开其物理性能的开发,其本身存在的物理性能是支撑网络传输的基础。并且随着计算机制造业的大力发展,更是将计算机网络硬件的可靠性及性价比推向一个新的高峰[2],这种现状下计算机硬件的改革与创新也不断开展,物理作为支撑硬件发展的物质和性能基础任务还很巨大。
计算机在化学中的应用
非常感谢!
[书名]计算机在化学化工中的应用
[作者]方利国 陈砺
[出版]化学工业出版社
[书号]ISBN-7-5025-4540-9
[格式]PDG &PDF
[页码]251
[年份]2003
[定价]30.00
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