第71章 信息科学(2)

　　知识点：载波通信、频率搬移、增音机

　　为什么移动电话的声音没有普通电话清晰

　　电话铃响了。拎起电话听筒，传来了对方的声音，听起来很清晰。这是固定安装在室内的普通电话，它给人们带来了便捷的通信方式。如果在外出途中需要打电话，可以使用便携式的移动电话(俗称手机)。但是，在移动电话里听到的声音，有时候就没有在普通电话里听到的声音那样清晰了。

　　固定安装在室内的普通电话，在打市内电话时，要通过电话局内的程控交换机和线路，才能将通话双方联接起来。双方在通电话时的声音信号，要先变成相应的电信号，在有形的金属线路中来回传送。这种电话在通信技术上叫有线电话。有线电话上的电信号是在封闭的线路中传送的，很少会受到外界环境中电磁的干扰，所以当电信号在电话机中还原出声音信号时，很少有干扰引起的噪声，听起来十分清晰。

　　移动电话通信是一种无线电通信。它在传送模拟声音的电信号时，不使用金属线路，而使用高频率的无线电波作为载体，在空间向四面八方传播，并与无线电基站内的发射机和接收机及安装在每台移动电话内的微型收发信号器，组成无线电双向通信。这与使用普通电话进行有线通信是不一样的，它很容易受到外界电磁干扰而产生噪声。宇宙中的银河系、大气中的电闪雷鸣、工业设备和用电器具上迸爆的电火花等都能产生频率范围极宽的电磁波，其频率一旦与移动电话接收的无线电波频率吻合，它们就会长驱直入，被移动电话接收到而产生于扰噪声。

　　另外，由于技术和设备上的原因，移动电话还会受到两个相同或相邻频率的无线电波的同频或邻频干扰，产生讨厌的噪声。在高楼林立的大城市中，受到地理位置和建筑物影响，无线电波传播不到或只能传播到很少一部分的地区，移动电话的声音会很轻甚至听不到，而噪声会很大，使通信质量变差。

　　移动电话在传输过程中信号没有放大，这也是声音不清晰的原因之一。

　　采用数字电信号的移动电话(俗称数字机)比起采用模拟电信号的移动电话(俗称模拟机)来，通话清晰度已有了很大的提高。随着通信技术的发展，将在移动通信全系统中采用更优化的设计。到那时，移动电话的通话清晰度就可与普通固定电话相媲美了。

　　知识点：电话、无线电通信、移动电话

　　为什么有些城市的电话号码特别长

　　如果你仔细观察过电话号码的编排，你会发现，有些城市的电话号码特别长，而有的很短，这是为什么呢?

　　原来，电话要互相接通，每一部电话机必须有一个电话号码，而且这个号码是电话网中独一无二的。为了实现电话间的自动拨号，各个国家电话号码的编排，必须符合国际电话电报咨询委员会对国际电话号码编号的规则。国际电话号码是由国家代码、国内长途区号、电话局号和用户号码组成的，采用不等位编号。也就是说，国家或地区的电话容量不同，国家代码的位数也就不同。但是，总的号长不能超过15位。

　　我国的长途电话号码是由邮电部统一规划制订的。它由长途区号、电话局号和用户号码组成，最长不超过10位。为了使电话交换机能判别电话是否是长途电话，打长途电话时要加拨长途字冠：打国际长途时要加拨“00”；打国内长途时要加拨“0”。

　　有趣的是，一个城市电话网的号码编排，还与这个城市的地域环境、经济状况、政治地位、人口数量及电话的普及率有很大关系呢。

　　一座城市地域偏僻，经济不发达，信息闭塞，电话普及率就低，电话数量就少，当然电话号码的位数也少。我国已统一规定，首位号码为“0”，用作长途自动拨号代码，“1”用作各种特别服务号码字冠，例如：112表示障碍台，119表示火警，168表示信息台等。故只能用2-9作为首位号，实际上只有80％的号码分配给用户。一个4位制的电话局，最多有8000个电话号码。依此类推，8位时，最大容量为8000万门。

　　上海是我国经济较发达的大城市，又是世界上人口最多的城市之一，人口数量达1400万。这几年，通信事业发展很快，电话普及率近30％。按照专家们测定，一般电话交换机装容量达到号码数的30％-50％时，电话号码就要升位。所以，为了保证上海的通信事业有大的发展，上海于1995年11月15日，将电话号码由7位升至8位，成为继巴黎、东京、香港之后，世界上第四个实行电话号码8位制的城市。因为电话号码的长短受长途区号的限制，所以长途区号短的城市，市内电话号码就长。8位电话号码是世界上城市电话号码中最长的。

　　知识点：电话号码、电话普及率

　　为什么拨打“114”很快能查询到所需电话号码

　　查询电话号码通常有两种办法，一种是翻阅电话簿，一种是拨打“114”(电话号码查询台)。电话簿不是到处都有，而且查找起来也不那么轻松，而拨打“114”，只要你提出要求，它就会迅速而准确地告诉你答案，所以“114”查询台越来越受到人们的青睐。

　　早期的“114”靠的是人工查询。专职查询员上岗前，往往要背熟成百上千个常用电话号码，身边还得准备不少分门别类的卡片，以备随时查找。当你问到她熟知的号码时，她便立即告诉你，否则她就得翻阅卡片，找到后再回答你。这样，你查询号码时往往需要等待一些时间。

　　现在的查询业务基本上由计算机来完成。计算机里存储了比电话簿上多得多的信息。当查询员接到你的询问后，她只要简短地在计算机上按几个键，计算机就会很快查找到你所要的电话号码，并通过专用的“模拟器”，模仿人的声音报出号码。

　　为了使计算机迅速、正确地完成查询工作，通常需要在其内部建立一个“数据库”，将千千万万个电话号码按一定规则、有条不紊地排列存储在里面，以备随时查询。

　　电话号码的排列方法有很多，如可按行业分，有工业、农业、商业、交通、司法、文教、旅游等等，而工业又可分重工业、轻工业等，轻工业又可分纺织、日用家电等，日用家电又可分洗衣机、电视机等众多不同的专业。又如，可以把所有单位名称，按拼音字母顺序排列。

　　当然，建库和查找方法还有很多，而且实际情况也复杂得多。但由于计算机运算速度极快，每秒钟在十亿次以上，所以这类查询即使再复杂，对计算机来说也只是“小菜一碟”，处理起来很轻松，瞬间就能给出答案，几乎不需要查询者等待。

　　知识点：数据库、查询、电话号码

　　为什么计算机又称电脑

　　人类在与大自然的斗争中，逐渐创造出各种各样的工具和器械，这些工具和器械其实就是人的各种器官的“延伸”。例如：锄头、铁锹、锤子、钳子、车床、大吊车、挖土机等是人手功能的延伸，用它们可以改变物体的位置和形状；汽车、火车、自行车、轮船、飞机、宇宙飞船等是人腿功能的延伸，它们可以将人们方便、快速地从一个地方带到另一个地方；放大镜、电子显微镜、电子望远镜、传真机、扫描仪等是人眼功能的延伸，它们可以帮助人们看清楚微小或遥远的物体；电话机、收音机、高级组合音响等可以看作是人耳功能的延伸，它们可以帮助人们听到远处的声音……

　　那么有没有一种工具或器械可以看作是人脑的延伸呢?有！那就是电子计算机。

　　电子计算机具有强大的计算功能，能代替人脑又快又准确地完成复杂的计算工作。你一定很熟悉圆周率π吧！π是个无理数，根据一定的法则可以一直计算下去。几千年来，多少伟大的数学家都为计算π的精确值耗尽毕生精力。19世纪，英国学者威廉·欣克花了整整30年的时间，将π值算到了小数点后的707位，把圆周率计算提高到一个新的水平。然而自从1946年发明了第一台电子计算机埃尼亚克，值这个难题很快被攻克了。1949年，有人用埃尼亚克计算π值，只花了70小时就算到了小数点后的2037位，对照威廉·欣克的计算结果，发现小数点后第528位是错误的，由于这个错误他后面的所有计算被一笔勾销，他等于白白浪费了10多年的宝贵光阴。

　　电子计算机不仅能用于计算，而且还具有很强的记忆储存、逻辑判断和逻辑推理的功能，而这些功能可以代替人的部分脑力劳动，从这个意义上说，它是人脑功能的延伸。人是种生物体，靠摄取食物维持生命，电子计算机依赖电“生存”，所以在一些国家和地区，人们将电子计算机称为电脑，把微型电子计算机称为微脑。

　　知识点：计算机、电脑、代替、脑力劳动

　　为什么计算机能和你玩游戏

　　说起玩游戏，一些同学可能会很起劲，但接触最多的恐怕还是电子游戏机。你可知道，在计算机上玩游戏，真是趣味无穷!计算机游戏五花八门，天上、地下、海中，人类、动物、妖怪、古代、现代、未来几乎都涉及到了。这些新奇的游戏，为人们的想象力插上了翅膀。其中不论是模拟战争、探险还是下棋，无不体现了计算机的机智。

　　当然，计算机游戏也是一类软件，这类软件除充分利用了计算机的图形功能、声响效果之外，或多或少地采用了人工智能的技术。

　　计算机游戏大体可以分为体育类、打斗类、桌面类、探险类、解谜类及博弈类。一般说来，在这六个类中，前四类涉及到的人工智能技术较少，主要是考验游戏者的反应和速度。这些游戏中设计了丰富的场景和动听的背景音乐，在不同的场景下，游戏者利用键盘或游戏操纵杆控制屏幕上的某个影像对象，例如赛车、飞机、王子等等。计算机根据游戏者在键盘或游戏操纵杆上的输入，使该对象在屏幕上相应地进行动作。这类游戏的设计重点是游戏场景和音乐，一般不需要游戏者动脑筋，只需要他们有快速的动作和随机应变能力。

　　一些简单的游戏，具有初步程序设计知识的人也可以设计出来，例如，“俄罗斯方块”这个游戏，我们可以利用程序设计语言来编写它。不过，不是所有的游戏都可以简单地设计完成的，解谜类游戏和博弈类游戏就涉及人工智能技术，没有人工智能方面的知识，就难以完成这两类游戏程序的设计。“计算机下棋”实际上也是一种游戏，而这种计算机博弈问题是一个经典的人工智能研究领域。最后，我们应该看到，计算机游戏可以增加乐趣、缓解人们的精神压力，自己动手来改进或设计游戏程序，还能增进计算机知识，提高程序设计技能。但是，如果因着迷于玩计算机游戏而荒废学业，养成不良生活习惯，那就不好了。

　　知识点：计算机游戏、软件、人工智能技术

　　为什么要用鼠标器

　　长期以来，键盘是计算机使用的标准输入设备，但是人们普遍感到键盘很不直观。用键盘输入前，必须首先记住命令的内容，然后键入相应键才能让计算机执行这项命令，稍有差错，计算机就不听“指挥”了。如果能找到一种工具像人手一样在屏幕上自由移动，将会给计算机的使用带来极大的方便。鼠标器就这样应运而生了。它的外形是个椭圆形小盒，尾部拖着一条信号电缆，像一条尾巴，整个形状像一只小老鼠，故被命名为鼠标。早期的鼠标器结构上还有许多缺陷，如精度很低、反应不灵敏等等。直至1983年发明了机械光学式鼠标之后，精度和使用寿命都有了极大的提高。windows开发成功并广泛流行后，鼠标已成为PC一类计算机的标准外围设备。

　　鼠标的基本功能是将手的移动转换为屏幕上光标的移动，将手指击键转换为点取。虽然鼠标不能像键盘那样方便地输入程序、数据，发出各种高度灵活的综合指令，但鼠标能完成许多由键盘操作难以完成的复杂控制，弥补键盘在某些方面的不足。目前，鼠标在计算机系统中是不可缺少的人机通信工具。

　　鼠标的发明使人机交流大为方便，被美国电子和电气工程师协会列为计算机诞生50年来最重大的事件之一。