近百年来，特别是近50年来，信息技术科学的迅猛发展改变了人类社会的面貌，也改变了我们每个人的生活。每天，世界上有数以亿计的人用手机互通信息，从电视上了解万里之外的新闻，把计算机作为学习研究以及娱乐的工具……

这一切是如何发生的？是哪些人和哪些事件，引起和推动了人类社会这一轮空前大发展的浪潮？这本书里所叙述的100年来的30件事，让我们看到信息技术科学发展历史的概貌，给上述问题一个粗略的回答。

马克思说：“在科学的入口处，正像在地狱的入口处一样，必须提出这样的要求：‘这里必须根绝一切犹豫；这里任何怯懦都无济于事。”’

20世纪信息科学的发展得益于计算机技术的高速发展，它正由计算机程序控制化向智能化方向发展；通信技术伴随着信息科学的发展不断进步；20世纪中发展起来的网络技术正在改变着人们的生活。

在20世纪信息科学发展的历史长河里，涌现出30个作出了重大贡献的科学家或科学家群体。他们提出了控制论，发明了电子计算机，创建了国际互联网……本书将带你来到20世纪科学的入口处，在这里回望20世纪信息科学发展的历史，了解你想知道的20世纪信息科学发展的一切。

传真技术的诞生

电磁波的发现

无线电报的发明

无线通信

广播电台的诞生与发展

电视的发明

计算机模型的提出

计算机的发展与程序存储计算机

控制论的诞生和发展

香农与信息论

巨型计算机的发展

世界第一颗试验通信卫星、无源卫星和有源卫星

第一个无线电寻呼业务的开放

集成电路的设计思想

电话交换技术的新发展——程控交换技术

石英光纤的诞生

美国“硅谷”的兴起

国际互联网的诞生与发展

TCP／IP协议的提出

第一个商用计算机微处理器

微处理机基本技术

以太网的诞生

实现个人电话的梦想——蜂窝式移动电话的诞生

生物芯片技术的应用

虚拟现实技术的诞生和发展

数字电视发展历程

中文寻呼机的发展

IP电话的出现

蓝牙技术诞生

3G手机研制成功

传真技术早在19世纪40年代就已经诞生，比电话发明还要旱30年。它是由一位名叫亚历山大·贝恩的英国发明家于1843年发明的。但是，传真通信在电信领域里发展比较缓慢，直到20世纪20年代才逐渐成熟起来，60年代后才得到了迅速发展。最近十多年来，传真的发展更为迅速，它已成为使用最广泛的通信工具之一。

1842年，苏格兰人亚历山大·贝恩研究制作了一项用电控制的钟摆结构，目的是要构成若干个钟互连起来同步的钟，就像现在的母子钟那样的主从系统。他在研制的过程中，敏锐地注意到一种现象，就是这个时钟系统里的每一个钟的钟摆在任何瞬间都在同一个相对的位置上。

这个现象使贝恩想到，如果能利用主摆使它在运行中通过由电接触点组成的图形或字符，那么这个图形或字符就会同时在远离主摆的一个或几个地点复制出来。根据这个设想，他在钟摆上加上一个扫描针，起着电刷的作用；另外加一个时钟推动的一块“信息板”，板上有要传送的图形或字符，它们是由电接触点组成的。在接收端的“信息板”上铺着一张电敏纸，当指针在纸上扫描时，如果指针中有电流脉冲，纸面上就出现一个黑点。当发送端的钟摆摆动，指针触及信息板上的接点时，就发出一个脉冲。信息板在时钟的驱动下，缓慢地向上移动，使指针一行～行地在信息板上扫描，把信息板上的图形变成电脉；中传送到接收端。接收端的信息板也在时钟的驱动下缓慢移动，这样就在电敏纸上留下图形，形成了与发送端一样的图形。这是一种原始的电化学记录方式的传真机，尽管这个最初的实验结果很粗糙，却有力地证明了实现传真的可能性。1843年，亚历山大·贝恩发明的传真机获得了专利，标志着传真机的诞生。比1876年出现的电话还要早33年。这个装置应用于第一份横跨美国的电报信息传输中。

1850年，又有一位英国的发明家弗·贝克卡尔进一步发展了贝恩的传真技术。他对传真机的结构作了很大的改进，他采用“滚筒和丝杆”装置代替了时钟和钟摆的结构。这种改进的结构，工作状况有点像车床，滚筒作快速旋转，传真发送的图稿卷在滚筒上随之转动，而扫描针则沿着丝杆缓慢地顺着滚筒的轴向前进，对滚筒表面上的图形进行螺旋式的扫描。

1862年，意大利物理学者高瓦尼·凯斯利建造了他称之为“pantelegraph”(意为pantograph和telegram的混合产物)的早期传真电报机。它是以亚历山大·贝恩的发明为基础，包括一套同步化装置。从1865年到1870年间他的pantelegraph为法国邮政电报代理所使用，用于巴黎和马赛等城市之间输送照片和文字等。

1865年，一位名叫阿巴卡捷的伊朗人根据贝恩和贝克卡尔提出的传真机原理和结构，自己研制出了可以实际应用的传真机，并且带着他的传真机到法国巴黎、里昂和马赛等城市进行了传真通信的实验。同年，第一台工作传真机器和传真服务器建立。相片传真机能传送多色调的相片、图像等。它主要用于新闻通信社发送、收集和交换国内外新闻照片和图像。

这也是传真最早的用途之一。由于人们对新闻照片和摄影图片的传送要求是很广泛的，因此许多科学家都曾致力于相片传真机的研究。

1883年，德国电气工程师尼普柯夫用他发明的“尼普柯夫圆盘”，以机械扫描方式进行了首次图像传送。但每幅画面仅24线，图像相当模糊。

1903年医生亚瑟·科尔在德国发明了图片传真术，一种仍然使用电线用人工压住和传输图片传真的方法。传真机包含了光电扫描仪，就算是普通影印纸图像也可以被传送，接收的一端把图像印刷在热敏感纸上。今天的设计也同样建立在此基础上。

1907年11月8日，法国的一位发明家——爱德华·贝兰在众目睽睽之下表演了他的研制成果——相片传真。1912年，世界上第一幅通过传真机传送出去的新闻照片出现在巴黎的一张报纸上，引起很大的轰动。1913年，他又制成了世界上第一部用于新闻采访的手提式传真机。  1925年，艾多奥德·毕林在法国成功发明了毕林诺图解。他发明的装置是将一张图纸放在一个圆筒上，用一道强光对它进行扫描，让它转换成光信号；或者是缺少光的情况下，进入传动系统的脉冲之内。

相片传真把指针接触式的扫描改变成光电扫描，不仅使传真的质量大大提高，而且光电扫描和照相感光制版配合，使相片传真得以实现。

1925年，美国贝尔实验室研制出高质量的相片传真机。贝尔实验室的传真机原理是这样的：发送端将发送的图像卷在传真机的滚筒上，滚筒一面旋转一面横向移动，光点在图像上逐行来回扫描，并覆盖整个画面，这样图像就被分解成了若干个连续的小点。光点照射在图像深浅不同的部位反射出强弱不同的光，反射光被光电管接收并转换成强弱不同的电信号，再经调制和放大发送到传输线路上。接收端则起着合成图像的作用，输人的信号经放大、解调后，加在辉光管上，再转换成强弱不同的光点。接收机上也有一个滚筒，滚筒的旋转移动和发送端同步。该筒上装有感光记录纸，辉光管转换的光点照射在感光纸上。由于滚筒做同步的旋转和移动，所以记录纸被逐点逐行感光，并形成一个与发送图像相似的传真图像。P1-4

近百年来，特别是近50年来，信息技术科学的迅猛发展改变了人类社会的面貌，也改变了我们每个人的生活。每天，世界上有数以亿计的人用手机互通信息，从电视上了解万里之外的新闻，把计算机作为学习研究以及娱乐的工具。神话小说《封神榜》里所写的“千里眼”和“顺风耳”，已成为普普通通的现实。

这一切是如何发生的？是哪些人和哪些事件，引起和推动了人类社会这一轮空前大发展的浪潮？

这本书里所叙述的100年来的30件事，让我们看到信息技术科学发展历史的概貌，给上述问题一个粗略的回答。

了解过去可以使我们把现在和未来的事情做得更好。这30件事的来龙去脉，能给我们什么启示呢？

在这30件事中，最早的三件其实是发生在19世纪，这就是1850年传真技术的发明，1887年电磁波的发现和1895年无线电报的发明。这三项技术成果是后来一系列发明发现的先导，它们都基于电磁现象及其原理。电磁现象包括两个方面，一是1820年奥斯特发现的电流产生磁场，一是1831年法拉第发现的磁场的变化能产生电流。而当麦克斯韦1865年用数学方程成功地描述了电磁现象后，他立刻从理论上预言了电磁波的存在。22年之后，赫兹用实验证明了麦克斯韦的预言，也就发明检验电磁波的方法，为后来一系列无线通讯的技术拉开了序幕。与电磁波有关的技术发明在30件事中约占四分之一，而其他各项也大多和电磁现象有关。

这些事实表明，对自然现象进行观察和探究，这种最基础的科学研究，是技术发明的根本。根深才能叶茂。没有19世纪对电磁现象的基础研究，就没有20世纪一系列有关的发明创造。当奥斯特、法拉第、麦克斯韦进行电磁现象的研究时，他们的兴趣在于探索大自然的奥秘，而没有明确的应用目标。但他们的工作成果，却为后人提供了无穷无尽的发明创造的源泉。

我们还看到，基础理论研究，特别是高度数学化的基础理论研究，对信息技术的发展有重要的先导作用。麦克斯韦方程预见电磁波的存在，图灵机的理论开辟了计算机科学技术的道路。高锟关于光在传输中损耗的研究预言了石英光纤应用的可能，香农的信息论为信息技术提供了广泛的理论基础。有人说，现代高科技本质上是数学技术。数学已经无孔不入地渗透到信息技术的各个领域之中了。

但是，有了理论基础论和数学方法还是远远不够的。信息技术的每一项创新，每一项应用，都包含着大量的“细节”的精心安排。每一个细节都关乎成败，每一个细节都记录着研发者的呕心沥血。书中的每一个案例，都包含了曲折的动人心弦的故事。开始的想法往往很简单。把一张图分成很多点，这不难想到吧？把几台计算机连起来，这不难想到吧？但从这些想法到电视机，到互联网，就需要多少人的多少个日日夜夜啊！

从书中讲述的故事看到，信息技术的每一项进展，都要有适当的社会条件。一个创新的想法，往往不仅仅是一个人单独产生的。当科学技术发展到一定阶段，当社会生活有了一定的需求，常常有几个人产生相同或类似的创新思路。但最后有的成功了，其他的则开花不结果。这常常是因为得到的社会支持不同。社会对技术创新的支持，要有合理的机制，书中谈到硅谷成功的故事，很有启发意义。

信息技术的发展推动了社会的进步，创造了巨大的社会财富，使亿万人获益。但是有些作出巨大贡献的科学家和发明家，自己却甘于淡泊，以创新发现为最大的乐趣，视无私奉献为生命意义。他们的高风亮节，将永垂史册，永远激励着我们努力学习和创造。

读了书稿，想到以上这些，写下来算是序言吧。

张景中院士

2007年12月