1.3.1信息技术推动科技革新与进步 课件-高中信息技术同步精品课堂（粤教版2019）必修二

中物理 第一章 走进信息社会 粤教版（2019） 信息技术（高中） （必修二） 第6课时 信息技术推动科技革新与进步 1 课堂导入 信息技术的发展使人类社会发生了翻天覆地的变化，“信息社会”、“信息技术”、“信息时代”，这不仅是耳目一新的理论，更是每天发生在我们身上的生动现实。 信息技术促进新技术的变革，极大的推动了科学技术的进步，微电子技术的应用普及，带动了基础理论学科研究、量子通信与计算、人工智能、空间探索、新能源开发、生物工程等一批尖端技术的发展。 1 学习目标 1、知道引力波探测工程——天琴计划。 2、了解什么是量子通信。 3、了解什么是人工智能和人工智能系统。 4、掌握思维导图、多媒体创作工具等数字化学习工具开展调查。 5、知道通过权威机构、权威专家可以获得真实、有效的数据。 6、理解调查研究的实施过程。 2 目录 一、引力波探测工程—天琴计划 二、量子通信 三、人工智能 一、引力波探测计划—天琴计划 一 引力波探测工程—天琴计划 “天琴计划”是中国科学院罗俊院士2014年3月在华中科技大学的一次国际会议中提出 ，2015年7月在中山大学发起的一个科研计划，中山大学和华中科技大学正在组建研究小组开展我国空间引力波探测计划任务的预先研究，制定我国空间引力波探测计划的实施方案和路线图，提出“天琴”空间引力波探测计划。 从1916年科学家预测出引力波，到2015年科学家们获得引力波直接观测证据，引起全世界的轰动，这期间整整跨越了一百年。 一 引力波探测工程—天琴计划 引力波被探测的背后，离不开信息技术的支持。 探测仪采集海量数据，通过数据网格传输给相应计算机中心超级计算机进行快速分析，采用机器学习等先进算法对引力波天文大数据进行深入挖掘，识别引力波信号中的噪声、评估设备的响应函数和分析引力波的来源。 以上的过程还需要多核处理器、科学工作流系统等软硬件的支持。 一 引力波探测工程—天琴计划 二、量子通信 二 量子通信 2016年8月16日凌晨1时40分，人类历史商第一颗用于量子通信研究的“墨子号”量子科学实验卫星在我国酒泉卫星发射中心发射升空。 量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式，量子通信研究是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。 二 量子通信 量子通信过程示意图 量子通信具有很多特点，其中与传统的通信方式相较，量子通信最大的优势就是绝对安全和高效率性，首先传统通信方式在安全性方面就有很多缺陷，量子通信会将信息进行加密传输，在这个过程中密钥不是一定的，充满随机性，即使被相关人员截获，也不容易获取真实信息，另外量子通信还有较强的抗干扰能力、很好的隐蔽性能、较低的噪音比需要以及广泛应用的可能性。 量子通信技术发展成熟后，将广泛地应用于军事保密通信及政府机关、军工企业、金融、科研院所和其他需要高保密通信的场合。 二 量子通信 1、采用量子中继技术，扩大通信距离。 这方面以中国的“京沪干线”项目为代表。由于单光子在传输过程中损耗很大，对于远距离传输，必须采用中继技术。然而量子态的非克隆原理给量子中继出了很大难题，因为量子态不可复制，所以量子中继不能像普通的信号中继一样，把弱信号接收放大后再转发出去。量子中继只能是在光子到达最远传输距离之前接收其信号，先存储起来，再读出这个信号，最后以单光子形式发送出去。量子中继很像火炬接力，一个火炬在燃料耗尽之前点燃另一个火炬，这样持续传送下去，不能一次同时点燃多个火炬。量子中继有很多方案，包括光量子方案、固态原子方案等。 二 量子通信 2、采用星地通信方式，实现远程传输。 采用卫星通信后，两地之间的量子通信更加方便快捷。在真空环境中，光子基本无损耗，损耗主要发生在距地面较低的大气中。据测算，只要在地面大气中能通信十几千米，星地之间通信就没有问题。中国学者曾经在北京与怀柔之间成功地进行夜晚十几千米的单光子传输实验，为星地量子通信奠定了坚实的实验基础。 二 量子通信 3、建立量子通信网络，实现多地相互通信。 量子通信要想实用化，必须覆盖多地形成网络。2009年，郭光灿小组在安徽芜湖建立了世界首个量子政务网，标志着中国量子保密通信正式进入应用阶段。，国内外都建成了多个实用的量子通信网络，下一步的发展是扩大节点数，扩展通信距离，形成大覆盖面积的广域网。 二 量子通信 三、人工智能系统 三 人工智能系统 移动互联网、云计算、物联网、大数据等推动人工智能技术迅猛发展。语音识别和人脸识别是人工智能的具体应用。 三 人工智能系统 语音识