电子信息和科学技术导引

这是一篇关于电子信息和科学技术导引的思维导图，主要内容有1.电磁学和分析数学史概览2.电磁场与物质的相互作用3.电路抽象4.比特与逻辑5.程序与处理器6.数据与算法7.通讯与网络8.媒体与认知。

电子信息和科学技术导引

• 8.媒体与认知
  • 信息与媒体
    • 媒体：传递信息的载体、渠道、工具或技术
    • 媒体形式
      • 语音
      • 图像
      • 视频
      • 立体图像
  • 人类感知与认知
    • 视觉感知
    • 亮度感知
    • 视觉时空特性
    • 认知系统
  • 智能信息处理
    • 信号的基本运算
    • 概率与数理统计
    • 信号分析
    • 图像处理
    • 图像识别
  • 媒体与认知相互作用
    • 可穿戴设备
    • 视觉残留应用
  • 媒体认知应用
    • 军事和安全监控
    • 资源和环境保护
    • 工业与交通......
• 7.通讯与网络
  • 通信系统
    • 模拟通信
      • 利用正弦波或脉冲变化模拟原始信号，达到通信的目的
    • 数字通信
      • 以数字信号为载体来传输信息
      • 特点
        • 抗干扰
        • 具灵活性
        • 便于连接计算机
        • 易于加密
  • 通信理论
    • 傅里叶变换
    • 奈奎斯特采样
    • 中心极限定理
    • 贝叶斯定理
  • 网络协议
    • 电路交换
    • 报文交换
    • 分组交换
• 6.数据与算法
  • 数据：客观事物的符号表示
    • 文字
    • 符号
    • 通信信号
    • 多媒体数据
  • 算法：问题的程序化解决方案
    • 数值算法
      • 方程求解
      • 拟合与插值
      • 线性拟合
      • 最小二乘拟合
      • .....
    • 非数值算法
      • 组合优化
      • 排序
  • 算法设计思想
    • 蛮力法
    • 搜索算法
    • 随机算法
    • ......
• 5.程序与处理器
  • 程序
    • 行事的先后顺序
    • 按序设计的计算机指令的集合
  • 处理器
    • 独立执行程序，完成对数据和指令进行加工与处理
  • 计算工具发展史
    • 算盘
    • 加法机
    • 计算器
  • 通用计算机模型
    • 图灵计算机
      • 无限长纸带tape
      • 读写头head
      • 控制规则table
      • 状态寄存器
      • 如ENIAC电子计算机
    • 冯诺依曼计算机
      • 主要思想
        • 用二进制表示十进制数
        • 把数据和程序以编码形式存储在内存
        • 指令用二进制来编码
      • 组成
        • 输入设备
          • 鼠标、键盘等
        • 存储器
          • 将计算所需输入数据和输出数据进行存储
        • 运算器（ALU）
          • 实现基本计算的电路,如加法器、乘法器等
        • 控制器
          • 控制数据的传输及计算
        • 输出设备
          • 显示器、打印机等
  • 指令集
    • 算数逻辑运算指令
    • 流程控制指令
    • 数据传送指令
    • 由处理器完成计算
  • 程序和程序设计语言
    • 机器语言
      • 二进制指令
    • 汇编语言
      • 助记符代替二进制
    • 高级语言
      • 更符合人类习惯
  • 处理器
    • 执行算数运算、逻辑判断、控制存储器访问以及激活输入输出设备等
    • 组成
      • 数据通路
        • 数据传送路径
      • 控制器
        • 指挥计算机所有部件协调工作
      • 运算器（ALU）
        • 实现算数和逻辑运算
  • 性能
    • 处理器性能公式（程序执行时间）：P=I×CPI×T
    • 影响因素
      • 算法
      • 程序设计语言
      • 编译器
      • ISA
      • 硬件实现
    • 提高性能途径
      • 优化编译技术
      • 采用快速电路技术
• 4.比特与逻辑
  • 比特：二值集合中的元素
    • 编码：集合元素与比特串的映射
    • 信息：比特是信息量的单位
  • 逻辑：比特及其构成的布尔函数
  • 布尔函数都可以通过基本与或非运算实现
  • 数字电路与逻辑
• 3.电路抽象
  • 空间离散化
    • Maxwell方程
      • 全电流定律
      • 法拉第电磁感应定律
      • 高斯定律
      • 磁高斯定律
    • 基尔霍夫定律
      • 电压定律：环回路一周总电压为零
      • 电流定律：节点总电流为零
    • 电压电流：静场下电场与磁场的空间离散化抽象
  • 静场电路抽象
    • KCL方程抽象：封闭曲面的总流出电流等于其内自由电荷的流失速度
    • KVL方程抽象：闭环的电场积分等于其所成曲面的磁通量流失速度
    • 电阻元件抽象：电阻大小由导体结构、导体导电性能决定
    • 电源元件抽象：能够将外部能量转化为电动势，可外供电荷以激发电场
    • 电阻电路抽象：静场假设下，电磁场分析抽象为电阻电路分析
  • 非静场电路抽象
    • KCL方程抽象
    • KVL方程抽象
  • 电路抽象三原则
    • 离散化原则：把连续空间的电磁场分析转为有限离散点的支路电压、电流分析
    • 极致化原则：封闭曲面包围空间被极致化为没有空间大小的节点
    • 限定性原则：抽象结果都有其限定范围
  • 元件抽象、短接线和传输线抽象、分层抽象、数字抽象等
• 2.电磁场与物质的相互作用
  • 电磁场：变化的电场和磁场互相激发，形成不可分离的统一电磁场
  • 物理量：振幅、相位、频率、波长等
  • 波粒二象性、态叠加原理
  • 物质聚集态、晶体、导体、半导体、绝缘体、纳米材料
  • 物质和电磁场的相互作用
    • 共振作用
      • 感应电偶极字
      • 反射与折射
      • 光导纤维
    • 非共振作用
      • 辐射与吸收
  • 电磁场与电路理论
• 1.电磁学和分析数学史概览
  • 中国上古作雷为八卦象之一
  • 公元前585年出现关于静电的记载
  • 公元前7-6世纪发现磁石吸铁等现象
  • 萌芽
  • 1600年吉尔伯特发表《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》——标志着人类对电磁研究的开始
  • 1660年盖利克发明了第一台摩擦起电机
  • 1800年伏特发明电堆
  • 19世纪中叶电磁理论建立
  • 1886年赫兹证明电磁波的存在
  • 1896年洛伦兹提出电子论，J.J.汤姆生证明电子存在
  • 1905年爱因斯坦发表五篇重要论文
  • 电磁学发展史
  • 17世纪中叶，有限差分、微积分得到发展
  • 18世纪，三角级数出现
  • 19世纪中叶，分析数学旺盛发展
  • 20世纪初，提出特征函数，发现广义傅里叶展开，建立抽象函数空间的公理体系
  • 分析数学发展史