第一章：信息化发展

信息的基本概念

• 信息论，与控制论和系统论并称为现代科学的“三论”。
• 香农指出，信息就是能够用来消除不确定性的东西。

信息的特征 $\color{red}{★}$

1. 客观性。信息是客观事物在人脑中的反映，而反映的对象则有主观和客观的区别，因此，信息可分为主观信息（例如，决策、指令和计划等）和客观信息（例如。 国际形势、经济发展和一年四季等）。
2. 普遍性。物质决定精神，物质的普遍性决定了信息的普遍存在。
3. 无限性。客观世界是无限的，反映客观世界的信息自然也是无限的。
4. 动态性。信息是随着时间的变化而变化的。
5. 相对性。不同的认识主体从同一事物中获取的信息及信息量可能是不同的。
6. 依附性。信息的依附性可以从两个方面来理解，一方面，信息是客观世界的反映，任何信息必然由客观事物所产生，不存在无源的信息;另一方面，任何信息都要依附于一定的载体而存在，需要有物质的承担者，信息不能完全脱离物质而独立存在。
7. 变换性。信息通过处理可以实现变换或转换，使其形式和内容发生变化，以适应特定的需要。
8. 传递性。信息在时间上的传递就是存储，在空间上的传递就是转移或扩散。
9. 层次性。客观世界是分层次的，反映它的信息也是分层次的。
10. 系统性。信息可以表示为一种集合，不同类别的信息可以形成不同的整体。
11. 转化性。信息的产生不能没有物质，信息的传递不能没有能量，但有效地使用信息，可以将信息转化为物质或能量。

信息的功能：

1. 为认识世界提供依据。
2. 为改造世界提供指导。
3. 为有序的建立提供保证。
4. 为资源开发提供条件。
5. 为知识生产提供材料。

信息的质量属性：$\color{red}{★}$

1. 精确性，对事物状态描述的精准程度。
2. 完整性，对事物状态描述的全面程度，完整信息应包括所有重要事实。
3. 可靠性，指信息的来源、采集方法、传输过程是可以信任的，符合预期。
4. 及时性，指获得信息的时刻与事件发生时刻的间隔长短。
5. 经济性，指信息获取、传输带来的成本在可以接受的范围之内。
6. 可验证性，主要质量属性可以被证实或者证伪的程度。
7. 安全性，指在信息的生命周期中，信息可以被非授权访问的可能性。

信息的传输模型

信息系统的基本概念

系统是由相互联系、相互依赖、相互作用的事物或过程组成的具有整体功能和综合行为的统一体。

系统的特性

1. 目的性。定义一个系统、组成一个系统或者抽象出一个系统，都有明确的目标或者目的，目的性决定了系统的功能。
2. 整体性。系统是一个整体， 元素是为了达到一定的目的， 按照一定的原则，有序地排列起来组成系统，从而产生出系统的特定功能。
3. 层次性。系统是由多个元素组成的，系统和元素是相对的概念。元素是相对干它所处的系统而言的，系统是从它包含元素的角度来看的，如果研究问题的角度变一变，系统就成为更高一级系统的元素，也称为子系统。
4. 稳定性。 系统的稳定性是指; 受规则的约束， 系统的内部结构和秩序应是可以预见的;系统的状态以及演化路径有限并能被预测;系统的功能发生作用导致的后果也是可以预估的。稳定性强的系统使得系统在受到外部作用的同时，内部结构和秩序仍然能够保持。稳定性。 系统的稳定性是指; 受规则的约束， 系统的内部结构和秩序应是可以预见的;系统的状态以及演化路径有限并能被预测;系统的功能发生作用导致的后果也是可以预估的。稳定性强的系统使得系统在受到外部作用的同时，内部结构和秩序仍然能够保持。
5. 突变性。突变性是指系统通过失稳，从一种状态进入另一种状态的一种剧烈变化过程，它是系统质变的一种基本形式。
6. 自组织性。开放系统在系统内外因素的作用下，自发组织起来，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。
7. 相似性。系统具有同构和同态的性质，体现在系统结构、存在方式和演化过程具有共同性。系统具有相似性，根本原因在于世界的物质统一性。
8. 相关性。元素是可分的和相互联系的，组成系统的元素必须有明确的边界，可以与别的元素区分开来。另外，元素之间是相互联系的，不是哲学上所说的那种普遍联系，而是实实在在的、具体的联系。
9. 环境适应性。系统总处在一定环境中，与环境发生相互作用。系统和环境之间总是在发生着一定的物质和能量交换。

对于信息系统而言，以下特性会表现得比较突出 $\color{red}{★}$

1. 开放性。系统的开放性是指系统的可访问性。
2. 脆弱性。这个特性与系统的稳定性相对应，即系统可能存在着丧失结构、功能、秩序的特性.
3. 健壮性。系统具有的能够抵御出现非预期状态的特性称为健壮性，也称鲁棒性。

信息系统

• 简单地说，信息系统就是输入数据，通过加工处理，产生信息的系统。
• 面向管理和支持生产是信息系统的显著特点,以计算机为基础的信息系统可以定义为：结合管理理论和方法，应用信息技术解决管理问题，提高生产效率，为生产或信息化过程以及管理和决策提供支撑的系统。 管理模型、信息处理模型和系统实现条件三者的结合，产生信息系统，其抽象模型，如下图所示。
• 管理模型是指系统服务对象领域的专门知识， 以及分析和处理该领域问题的模型，也称为对象的处理模型;
• 信息处理模型指系统处理信息的结构和方法。管理模型中的理论和分析方法，在信息处理模型中转化为信息获取、存储、传输、加工和使用的规则
• 系统实现条件指可供应用的计算机技术和通信技术、从事对象领域工作的人员，以及对这些资源的控制与融合。
• 采用现代管理理论（例如，软件工程、项目管理等）作为计划、设计、控制的方法论，将硬件、软件、数据库、网络等部件按照规划的结构和秩序，有机地整合到一个有清晰边界的信息系统中，以到达既定系统的目标，这个过程称为信息系统集成。

信息化从“小”到“大”分为以下五个层次：$\color{red}{★}$

1. 产品信息化。产品信息化是信息化的基础
2. 企业信息化。企业信息化是指企业在产品的设计、开发、生产、管理、经营等多个环节中广泛利用信息技术，辅助生产制造，优化工作流程，管理客户关系，建设企业信息管理系统，培养信息化人才并建设完善信息化管理制度的过程。
3. 产业信息化。指农业、工业、交通运输业、生产制造业、服务业等传统产业广泛利用信息技术来完成工艺、产品的信息化，进一步提高生产力水平
4. 国民经济信息化。指在经济大系统内实现统一的信息大流动，使金融、贸易、投资、计划、通关、营销等组成一个信息大系统，使生产、流通、分配、消费等经济的四个环节通过信息进一步联成一个整体。
5. 社会生活信息化。指包括商务、教育、政务、公共服务、交通、日常生活等在内的整个社会体系采用先进的信息技术，融合各种信息网络，大力开发有关人们日常生 活的信息服务，丰富人们的物质、精神生活，拓展人们的活动时空，提升人们生活、工作的质量。

信息化的基本内涵启示我们：信息化的 $\color{red}{★}$

• 主体是全体社会成员，包括政府、企业、事业、团体和个人；
• 时域是一个长期的过程；
• 空域是政治、经济、文化、军事和社会的一切领域；
• 手段是基于现代信息技术的先进社会生产工具；
• 途径是创建信息时代的社会生产力，推动社会生产关系及社会上层建筑的改革；
• 目标是使国家的综合实力、社会的文明素质和人民的生活质量全面提升。

国家信息化体系六要素 $\color{red}{★★★}$

1. 信息资源。信息资源的开发和利用是国家信息化的核心任务，是国家信息化建设取得实效的关键。
2. 信息网络。信息网络是信息资源开发和利用的基础设施，包括电信网、广播电视网和计算机网络。
3. 信息技术应用。信息技术应用是信息化体系六要素中的龙头，是国家信息化建设的主阵地。
4. 信息技术和产业。信息产业是信息化的物质基础。
5. 信息化人才。人才是信息化的成功之本。
6. 信息化政策法规和标准规范。是国家信息化快速、有序、健康和持续发展的保障。

信息系统的生命周期可以简化为$\color{red}{★★★}$

• 系统规划（可行性分析与项目开发计划）
• 系统分析（需求分析）
• 系统设计（概要设计、详细设计）
• 系统实施（编码、测试）
• 运行维护等阶段

为便于论述针对信息系统项的项目管理，信息系统的生命周期还可以简化为：

• 立项（系统规划）、
• 开发（系统分析、系统设计、系统实施、系统验收）、
• 运维、
• 消亡

新型基础设施建设

1. 信息基础设施。 信息基础设施主要指基千新一代信息技术演化生成的基础设施。 1.1 信息基础设施包括： 以5G、 物联网、 工业互联网、 卫星互联网为代表的通信网络基础设施； 1.2 以人工智能、 云计算、 区块链等为代表的新技术基础设施； 1.3 以数据中心、 智能计算中心为代表的算力基础设施等。 信息基础设施凸显 ”技术新”。
2. 融合基础设施。 融合基础设施主要指深度应用互联网、 大数据、 入工智能等技术， 支撑传统基础设施转型升级， 进而形成的融合基础设施。 融合基础设施包括 智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。 融合基础设施重在 “应用新”。
3. 创新基础设施。 创新基础设施主要指支撑科学研究、 技术开发、 产品研制的具有公益属性的基础设施。 创新基础设施包括重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。 创新基础设施强调 “ 平台新”。

GB/T 39116《智能制造能力成熟度模型》规定了企业智能制造能力在不同阶段应达到的水平。 若企业应对装备、系统等开展集成， 实现跨业务活动间的数据共享， 则该企业属千 水平。

• 一级（规划级）： 企业应开始对实施智能制造的基础和条件进行规划， 能够对核心业务活动（设计、 生产、 物流、 销售、 服务） 进行流程化管理。
• 二级（规范级）： 企业应采用自动化技术、 信息技术手段对核心装备和业务活动等进行改造和规范， 实现单一业务活动的数据共享。
• 三级（集成级）： 企业应对装备、 系统等开展集成， 实现跨业务活动间的数据共享。
• 四级（优化级）： 企业应对人员、 资源、 制造等进行数据挖掘， 形成知识、 模型等， 实现对核心业务活动的精准预测和优化。
• 五级（引领级）： 企业应基千模型待续驱动业务活动的优化和创新， 实现产业链协同并衍生新的制造模式和商业模式。

工业互联网

工业互联网平台体系具有四大层级：它以网络为基础， 平台为中枢， 数据为要素， 安全为保障。

车联网

体系框架

车联网Ontemet ofVehicles, IoV)系统是一个 “端、 管、 云” 三层体系。

1. 端系统。 端系统是汽车的智能传感器负责采集与获取车辆的智能信息， 感知行车状态与环境； 是具有车内通信、 车间通信、 车网通信的泛在通信终端； 同时还是让汽车具备IoV寻址和网络可信标识等能力的设备。
2. 管系统。 管系统解决车与车、 车与路、 车与网、 车与人等的互联互通， 实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游， 在功能和性能上保障实时性、 可服务性与网络泛在性，同时它是公网与专网的统一体。
3. 云系统。 车联网是一个云架构的车辆运行信息平台， 它的生态链包含了ITS、 物流、客货运、 危特车辆、 汽修汽配、 汽车租赁、 企事业车辆管理、 汽车制造商、4S店、 车管、 保险、紧急救援、 移动互联网等， 是多源海量信息的汇聚， 因此需要虚拟化、 安全认证、 实时交互、海量存储等云计算功能， 其应用系统也是围绕车辆的数据汇聚、 计算、 调度、 监控、 管理与应用的复合体系。

链接方式

车联网分别是车与云平台、 车与车、 车与路、 车与人、 车内设备之间等全方位网络链接。

1. 车与云平台间的通信是指车辆通过卫星无线通信或移动蜂窝等无线通信技术实现与车联网服务平台的信息传输， 接收平台下达的控制指令， 实时共享车辆数据。
2. 车与车间的通信是指车辆与车辆之间实现信息交流与信息共享， 包括车辆位置、 行驶速度等车辆状态信息， 可用千判断道路车流状况。
3. 车与路间的通信是指借助地面道路固定通信设施实现车辆与道路间的信息交流， 用于监测道路路面状况， 引导车辆选择最佳行驶路径。
4. 车与人间的通信是指用户可以通过Wi-Fi、 蓝牙、 蜂窝等无线通信手段与车辆进行信息沟通， 使用户能通过对应的移动终端设备监测并控制车辆。
5. 车内设备间的通信是指车辆内部各设备间的信息数据传输， 用千对设备状态的实时检测与运行控制， 建立数字化的车内控制系统。

智慧城市

成熟度等级

• 一级（规划级）： 应围绕智慧城市的发展进行策划， 明确相关职责分工和工作机制等，初步开展数据采集和应用， 确保相关活动有序开展。
• 二级（管理级）： 应明确智慧城市发展战略、 原则、 目标和实施计划等， 推进城市基础设施智能化改造， 多领域实现信息系统单项应用， 对智慧城市全生命周期实施管理。
• 三级（协同级）： 应管控智慧城市各项发展目标， 实施多业务、 多层级、 跨领域应用系统的集成， 持续推进信息资源的共享与交换， 推动惠民服务、 城市治理、 生态宜居、 产业发展等的融合创新， 实现跨领域的协同改进。
• 四级（优化级）： 应聚焦智慧城市与城市经济社会发展深度融合， 基千数据与知识模型实施城市经济、 社会精准化治理， 推动数据要素的价值挖掘和开发利用， 推进城市竞争力持续提升。
• 五级（引领级）： 应构建智慧城市敏捷发展能力， 实现城市物理空间、 社会空间、 信息空间的融合演进和共生共治， 引领城市集群治理联动， 形成高质量发展共同体。

农业农村现代化

乡村振兴战略

聚焦数字赋能农业农村现代化建设， 重点建设基础设施、发展智慧农业和建设数字乡村等方面。

1. 建设基础设施。 一手抓新建、一手抓改造， 提出推动农村千兆光网、5G、移动物联网与城市同步规划建设， 提升农村宽带网络水平， 推动农业生产加工和农村基础设施数字化、智能化升级。
2. 发展智慧农业。 建立和推广应用农业农村大数据体系， 推动物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术与农业生产经营深度融合， 建设一批数字田园、数字灌区和智慧农牧渔场， 不断提高农业发展数字化水平， 让农业资源利用更加合理、农业经营管理更加高效。
3. 建设数字乡村。 构建线上线下相结合的乡村数字惠民便民服务体系， 推进 “ 互联网＋ ”政务服务向农村基层延伸， 深化乡村智慧社区建设， 促进农村教育、医疗、文化与数字化结合，提升乡村治理和服务的智能化、精准化水平。

数字中国

《中华入民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中从$\color{red}{数字经济、数字政府、数字社会、数字生态}$四个维度出发勾勒了建设数字中国的宏伟蓝图。