21世纪初信息技术发展的宏观图景与工程专门人才需求特征，本文主要内容关键词为：图景论文,信息技术论文,人才需求论文,特征论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言：人才培养与科学技术发展预测
我国正在进行面向21世纪的高等学校专业教育教学改革。这一改革的目的是为国家未来的发展提供高质量的人才。于是，首当其冲的问题是：国家未来的发展对人才有什么样的需求？显然，国家发展的关键在科技，科技发展的根本在人才。因此，上述问题就变成：未来科技发展的图景是什么？这种发展图景对人才培养会提出什么样的需求？只有正确地回答这些问题，才能把握好人才培养改革方向。
诚然，人们满可以从情报资料中寻找到大量关于科学技术发展的预测结果。但是，既然我们是研究者，我们就不能满足于第二手资料的堆积。既然我们预测科学技术发展的目的是为了培养适应这种发展需要的人才，我们就应当亲自去研究去探索科学技术发展的内在规律，去获得真知灼见，而不能满足于肤浅的外部描述。
系统学的观点告诉我们，世界是复杂的，世上的各种事物之间存在错综复杂的联系和相互影响，因此，对于任何问题的理解都不应当局部地孤立地静止地进行就事论事的分析，而必须高屋建瓴，通过辩证的全面的系统的考察引出科学的结论。
显然，对于科学技术发展的预测，也不应当就科技本身论科技，而应当实事求是地把它放到一个合理的环境中进行系统的动态的考察。
二、21世纪初信息科学技术发展的宏观图景
从研究人类社会科学技术发生、发展进步的宏观规律可以得到明确的启示：从20世纪中叶到21世纪中叶的一百年内外，科学技术发展的主导特征是要综合利用物质、能量、信息三种资源，创制既有活力又有智慧的智能工具，为经济发展和社会进步以及国防安全服务。创制智能工具的核心任务是要在理论上和技术方法上回答“如何把信息提炼成为知识，以及进而把知识激活成为智能”的问题。这是现代和未来相当长一段时期内信息科学技术发展的主导潮流和发展方向。与此同时，物质科学技术和能量科学技术将沿着它们自身的研究目标继续前进，并为实现这一目标提供优良的材料和能量支持。
按照辅人律、拟人律和共生律的原理，智能工具的作用是扩展或补充人类的智力功能。具体来说，智能工具本质上是一个智能信息网络。不过，由于社会、经济、政治、军事等等问题的多样性和复杂性，不能想象整个社会只依靠某一件通用的或万能的智能工具来解决所有的问题。不可能存在这样一种无所不能的通用智能工具。事实上，人们必然根据各种不同的实际需要创制出各种各样的智能工具——各种各样的智能信息网络。我们把这些面向专门应用领域的智能工具称为专门领域智能工具，或简称为专用智能工具，也就是专用智能信息网络。
虽然我们有理由相信不存在某一件万能的智能工具，但是，如果把所有面向不同应用领域的大量专用智能信息网络集成起来，就会构成事实上的通用的万能的智能信息网络的体系。只不过这种集成不可能通过简单互连互通的办法来实现，而必须遵循专用智能信息网络集成的规律，这就是网络集成的机制。而且，这样大量专用智能信息网络集成在一起，也必须具有恰当的体系结构。
一个非常直观的概念是：一般来说，专用智能信息网络的“节点”（感测与识别系统，计算与智能系统，控制与显示系统）在作用空间上都是严格的局域性功能系统，然而在社会日益高度发展的今天，任何专用智能信息网络的服务都不应当限制在局域范围，因此必须通过一种公共平台来沟通“局域功能”与“广域服务”之间的距离。这种公共平台就是传递信息的公用通信网。
这样，集成在公用通信网络平台上的大量专用智能信息网络体系，就构成面向全社会各行各业几乎无所不包的智能工具的大体系——基于公用通信网络的智能信息网络大体系，这个智能信息网络大体系是一个开放的复杂的巨系统，它的各个分系统都是面向各自专门应用领域的专用智能信息网络，因此都可以看作是某种具有自主目标的智能主体，它们之间又竞争（对网络资源利用的竞争）又合作（为完成共同任务的合作），通过自组织的机制形成合理的海量智能主体协同工作的网络大体系，并且可以不断接受新的智能主体的加入。
目前，智能信息网络大体系的技术状态处在快速发展的过程之中。
●信息获取能力方面：由于各种敏感技术、遥感遥测技术、雷达技术、模式识别技术、数据采掘技术、知识发现技术、机器学习技术不断进步，系统的感知能力越来越强，感知距离越来越远，分辨能力越来越高，分类水平越来越好，识别能力越来越准确。目前，除了识别和学习能力之外，系统的感知能力和分辨能力已经远远超出人类自身的感知和分辨水平，甚至超乎“千里眼顺风耳”的想象。
●信息传递能力方面：由于光纤传输技术、无线传输技术、卫星传输技术、移动通信技术、个人通信技术、交换技术、路由技术、存储技术、多媒体技术、组网技术和密码技术的迅速发展，系统的传输容量越来越大，传输速率和效率越来越高，传输质量越来越好，安全性越来越强。事实上，系统的信息传输能力已经大大超过人类自身的信息传输能力，正是在信息传输与共享能力的意义上，把整个世界变成了名副其实的“地球村”。
●信息处理和再生方面：由于计算理论与技术、逻辑理论与技术、智能理论与技术、神经网络理论与技术、认知科学理论与技术、仿生理论与技术的不断完善，系统的处理速度越来越快，处理能力越来越强，处理的精度越来越高，智能水平越来越高、决策质量越来越好、适应能力越来越强。实际上，系统的计算速度和精度已经远远超过人类的水平，当然，机器的智能水平永远也不可能赶上更不可能超越人类的智能水平。
●信息施效的能力方面：由于各种控制理论与技术、远动理论与技术、非线性理论与技术、自适应——自学习——自组织——自诊断——自修复理论与技术、行为理论与技术、显示技术的发展，系统控制的强度越来越大，控制的精度越来越高，控制的能力越来越强，控制的质量越来越好。从目前的发展水平看，系统在控制强度和精度的能力方面已经远远高出人类自身的控制水平。
随着经济的发展、科学技术的进步和社会公众文化素质的提高，智能信息网络大体系将迅速得到全面普及并不断走向高水平，广大社会成员将越来越充分地享用到越来越多和越来越好的智能信息服务。人们不但可以利用智能信息网络方便地传递和共享信息，而且可以利用智能信息网络来完成各种各样的复杂任务：网上工业生产，网上农业生产，网上商业贸易，网上学校教育，网上合作研究，网上环境监测，网上交通运输管理，网上办公决策，网上医疗会诊，网上信息服务，网上文化娱乐，网上作战指挥，网上会议和交流等等。总之，几乎一切活动都可以在网络上进行。而且，由于网络上没有地理的距离，没有时间的限制，没有语言的障碍，利用网络就是利用全人类的智慧和能力。因此，一旦通过网络来解决问题，就可以方便地利用网上无限丰富的知识资源，使问题得到高效率高水平的解决。这样，智能信息网络大体系就真正成为了现代社会的信息基础结构。有了智能信息网络，人们就如虎添翼；而人们一旦离开网络，就可能寸步难行，一事无成。
这就是未来科学技术的发展及其应用的宏观图景。
与农业时代的人力工具和工业时代的动力工具相比，这种智能工具大体系具有一系列前所未有的重要特征：
第一，工具的资源要素
制造人力工具只需要利用物质一种资源；制造动力工具需要同时利用物质和能量两种资源。与此不同，制造智能工具需要综合利用物质、能量和信息三种资源。
第二，工具的能力范畴
人力工具主要扩展人的体质功能；动力工具主要扩展人的体力功能。和这种情况完全不同，智能工具主要扩展人的智力功能。
第三，工具的技术特征
制造人力工具的技术特征主要是把物质资源加工成材料，并按照需要把它们装配起来；制造动力工具的技术要素还要把能量资源转换成为动力，并把动力域材料结合起来。制造智能工具的技术要素则还要进一步把物质加工成为材料，把能量转换成为动力，把信息提炼成为知识，并把知识激活成为智能。
第四，工具的集成机制
人力工具和动力工具的集成都是通过人工方法实现；智能工具的集成可以通过开放系统的自组织方法实现。
第五，工具的使用和占有的方式
人力工具通常由劳动者个人使用，个人占有；动力工具一般由团体使用，团体占有。和这种情况完全不同，只要遵守一定的规则，任何劳动者都可以使用智能工具大体系来完成自己的工作，但是任何劳动者个人和团体都不能单独占有。智能信息网络大体系是全体社会成员共同的财富。
第六，工具的工作方式
人力工具需要人力驱动和人力驾驭；动力工具不需要人力的驱动但仍需要人来驾驶。智能工具既不需要人力的驱动也不需要人来驾驶，一旦任务定义明确，基本上是自主工作，只当任务超出机器智能水平的时候才需要人的干预。
第七，工具的生产产品
人力工具和动力工具主要生产物质产品，满足人们在衣食住行方面日益增长的基本需求。智力工具则不仅以更高的效率和更高的质量生产物质产品，而且将生产越来越多越来越好越来越新颖的信息产品和知识产品，满足人们不断开拓的更高的文明需求。
第八，工具的时代特色
人力工具支持了农业时代的社会生产力，创造了农业时代的社会文明；动力工具支持了工业时代的社会生产力，带来了工业时代的高度文明。与此不同，智能工具将支持信息时代的社会生产力，将建造空前发达的信息时代文明。
三、对高等教育人才培养的需求特征
由于人类所积累的知识不断深化和泛化，现代学校已经不可能培养出象古代的亚里斯多德或者象近代的莱布尼兹那样全面的通才。在这种背景下，高等学校兴办各种专业的目的是要为国家培养各个方面的专门人才。
这种专门人才一方面应当拥有各个学科领域的基本知识，能够在本专业领域内适应未来科学技术的发展，并能根据所面临的实际情况应用所学的科学技术知识创造性地解决实际的问题。其中，关于各个学科领域的基本知识主要在中等学校学习阶段获得，而专业能力则主要在大学形成。
对于高等学校信息工程专业培养的专门人才来说，共性的要求是：一方面他们应当能够适应未来信息科学技术的发展，同时应当能够应用所学知识创造性地解决我国在本领域所面临的信息工程技术问题。与此不同的是，这一专业领域的毕业生们将面对快速形成的智能信息网络的大体系，并成为它的主导人群。因此，对他们的要求将更加严格。
不难看出，21世纪信息科学技术发展的上述宏观图景确实对高等学校信息科学技术专业人才培养的工作提供了许多重要的启迪，在人才的知识结构、实践能力和基本素质方面提出了许多新的要求，其中主要有如下一些基本的需求特征：
第一，知识结构的口径要宽
信息科学技术和工程的知识结构集中地、典型地体现在智能信息网络之中，它包含了信息获取、传递、处理、再生、施用、集成等功能系统的理论分析设计和工程知识，制造这些功能系统所需要的机械——微机械——电子——微电子——光学——光电子——生物学——生物电子等实现知识，为了理解这些知识的工程科学基础知识，以及与此相适应的政治、经济、社会、人文、法律、环境等基本知识。显然，这是一个有层次、有主有从、有序有机的知识结构体系，不是互相平摊的简单堆积。
第二，知识结构要具有开放性
21世纪初叶的信息科学技术处在特别快速发展的时期，信息获取的学习能力方面、信息处理的认知能力方面、信息再生的智能水平方面、信息网络体系结构和集成机制方面以及智能信息服务的能力方面，新理论、新知识、新技术、新方法都将层出不穷。因此，上述知识结构必须是动态的、开放的、发展的。
第三，知识结构要具有交叉渗透性和复合集成性
上述知识结构体系表明，信息科学技术的知识与机械、电子、光学、生物学以及生命科学之间有着非常密切的交叉渗透的关系。特别引人注目的是，智能信息网络许多高级的信息获取、传递、处理、再生和施用的技术原型都来源于生物、动物和人类，因此，这种交叉渗透是信息科学技术生命力的重要源泉。要善于对这些不同学科的知识形成恰当的复合集成的能力。
第四，知识结构要具有多样性特色
信息科学技术的知识结构是一个有层次、有主有从、有序有机的体系，其中又充满了多种学科知识的交叉渗透，因此，是一个复杂的知识体系结构，一个大学毕业生很难面面俱到全面掌握。应当设定一些既具有共同的基础又具有不同的特色的培养目标，并针对不同的培养目标形成多样化的集成综合的知识结构。
第五，知识结构要具有自组织能力
21世纪的信息科学技术将发生特别快速的发展，其中有些是可以预见的，有些是不可预见的。因此，毕业生的知识结构除了必须具有开放的特点能够接纳新知识之外，还必须具有在新的知识环境下自我组织能力，不断地调整和优化自己的知识结构，适应新的变化与发展。
第六，知识和能力的实践性
信息科学知识结构的复杂性和快速更新性，决定了人们不可能单靠理解和记忆来把握这些眼花缭乱的知识。信息科学技术本身既有很强的理论性，又具有特别鲜明和强烈的实践性。因此，学生只有通过理论学习和实践训练才有可能真正形成自己良好的知识结构和解决实际问题的能力。
第七，能力的创新性
正由于信息科学技术处于特别快速的发展时期，学生必须具有创新的思维和观念才能很好地理解这些发展和变化。至于要想在这样快速的发展变化环境中取得主动，驾驭发展，更必须有创新的能力和素质。在这种快速发展的环境中，创新能力是一个分水岭：善于创新者将独领风骚；墨守陈规者将难免淘汰。
第八，素质的综合性
智能信息网络是整个社会的信息基础结构，它用信息的纽带把全社会的劳动者联系在一起。因此，它是一个社会性整体性特别强的职业，需要很强的综合素质，包括强烈的爱国主义精神和高尚的道德情操，很强的合作能力和团队精神等等。
四、结语：任重道远的改革
以上这些要求对照现在的现实情况，不能不承认，我们正在进行的教育改革确实是任重道远。只有投入很大的改革力度，才有希望获得成功。