電子信息科學與技術導引

《電子信息科學與技術導引》是2021年清華大學出版社出版的圖書，作者是王希勤、黃翊東、李國林、葛寧、馬洪兵、吳及、王昭誠、王生進。

基本介紹

• 中文名：電子信息科學與技術導引
• 作者：王希勤、黃翊東、李國林、葛寧、馬洪兵、吳及、王昭誠、王生進
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2021年1月
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂
• ISBN：9787302551287

內容簡介

本書全面系統地闡述電子信息科學與技術知識體系的七個層次:場與電荷載體、電勢與電路、比特與邏輯、程式與處理器、數據與算法、數據包與網路、媒體與認知,展示知識體系七個層次之間的內在關聯性和每個層次內部的基本問題,突出知識體系的全面性和系統性,構建了電子信息科學與技術知識體系的核心框架,使得電子信息學科的課程知識安排有了清晰的脈絡主線,為相關核心課程的建設提供了理論依據。通過本課程的學習,新生、讀者將初步建立電子信息學科知識的核心概念,理解課程體系設定的背景,有助於自主安排後續專業課程的選修及確立未來的研究方向。

本書針對電子信息相關專業本科生和研究生,電子信息相關領域工程師,具有高中畢業水平的電子信息愛好者。本書是電子信息學科學生、讀者的入門 MAP 指引型教材。

圖書目錄

緒論 電磁學與分析數學史概覽

第1章 電磁場與物質

1.1 電磁波——傳播的電磁場

1.1.1 電磁波的概念

1.1.2 描述電磁波的物理參量

1.1.3 電磁波的粒子性

1.2 物質——電磁波的介質

1.2.1 晶體的概念

1.2.2 晶體中電子的能帶

1.2.3 人工納米結構

1.3 電磁場與物質的相互作用

1.3.1 非共振相互作用

1.3.2 共振相互作用

1.3.3 電磁場與導體的相互作用

第2章 電勢與電路

2.1 電路功用

2.1.1 對電能量進行處理

2.1.2 對電信息進行處理

2.1.3 用電路實現信息的遠距離傳遞： 一個射頻通信系統實例

2.2 電路抽象

2.2.1 基本單元電路與基本器件

2.2.2 電路基本定律

2.2.3 基本分析方法

2.2.4 電路抽象三原則

2.3 數字抽象

2.3.1 數位化就是離散化

2.3.2 數位化後信息受損了嗎

2.3.3 二進制與開關

2.3.4 開關與數字電路

2.3.5 積體電路與數位化趨勢

2.4 能量處理和信號處理的一些額外說明

2.4.1 能量處理： 能量轉換與傳輸

2.4.2 信號處理： 信號與系統問題

2.5 小結

2.5.1 發展趨勢

2.5.2 新興熱點

2.5.3 紮實基礎

第3章 比特與邏輯

3.1 概念與內涵

3.1.1 比特的定義

3.1.2 比特的物理觀

3.1.3 比特的數學觀

3.1.4 比特的電子工程觀

3.2 編碼映射與布爾代數

3.2.1 編碼

3.2.2 邏輯的由來

3.2.3 布爾代數

3.3 權重與計算

3.3.1 權重編碼

3.3.2 算術

3.4 不確定與信息度量

3.4.1 信息的定義

3.4.2 信息的作用

參考文獻

第4章 程式與處理器

4.1 程式和程式設計語言

4.1.1 電腦程式

4.1.2 程式設計語言

4.2 歷史的視角： 從算盤到ENIAC

4.2.1 早期計算工具

4.2.2 機械式計算機

4.2.3 電子計算機

4.3 處理器的基本原理

4.3.1 二進制運算電路

4.3.2 馮·諾依曼計算機

4.3.3 指令集體系結構

4.3.4 處理器如何工作

4.4 現代處理器設計技術

4.4.1 處理器的性能

4.4.2 CISC與RISC

4.4.3 指令級並行處理

4.4.4 Cache和新匯流排技術

第5章 數據與算法

5.1 數據

5.1.1 什麼是數據

5.1.2 數據處理技術

5.1.3 數據的重要性

5.2 數學模型

5.2.1 什麼是數學模型

5.2.2 數學模型的種類

5.2.3 數學模型與計算機

5.3 算法

5.3.1 什麼是算法

5.3.2 問題與解

5.3.3 算法的分析與評價

5.3.4 算法的實現方式

5.3.5 常用的算法設計思想

5.4 數據與算法的相互作用

參考文獻

第6章 通信與網路

6.1 概述

6.1.1 信息的內涵

6.1.2 典型系統介紹

6.2 信息的傳輸

6.2.1 通信系統的組成

6.2.2 通信基礎理論

6.2.3 調製與解調

6.2.4 編碼技術

6.3 信息的交換

6.3.1 復用和多址

6.3.2 排隊論和網路協定

6.3.3 交換技術

6.3.4 Internet實例

第7章 媒體與認知

7.0 前言

7.1 媒體概念與形式

7.1.1 媒體的廣義定義

7.1.2 多樣形式的媒體

7.1.3 信息媒體

7.1.4 媒體表示形式

7.2 認知科學

7.2.1 認知科學與認知理論

7.2.2 認知過程

7.2.3 感覺與知覺

7.3 人的認知機理

7.3.1 人的認知控制系統構成

7.3.2 人的認知控制系統的層次性

7.3.3 人的感知系統特點

7.3.4 人的視覺感知特點

7.4 智慧型媒體處理

7.4.1 媒體內容的特點

7.4.2 信號分析方法

7.4.3 智慧型處理方法

7.4.4 深度學習方法

7.5 媒體認知套用

7.5.1 媒體與認知的相互作用

7.5.2 媒體認知套用領域

7.5.3 人工智慧套用前景

參考文獻

作者簡介

王希勤，清華大學電子工程系教授，清華大學常務副校長。長期從事信號處理理論、算法和系統實現方面的研究。２００６年任電子工程系主任，發起並主持系教學改革，深入研究電子信息科學與技術知識體系，並推動新課程體系建設，獲２０１２年北京市高等教育教學成果一等獎。

黃翊東，清華大學學術委員會副主任，教育部“長江學者”特聘教授，“新世紀百千萬人才工程”人選。現任中國光學學會常務理事、微納光學專業委員會委員，中國電子教育學會副理事長、高等教育分會副會長，美國光學學會會士（Fellow of OSA），ACS Photonics雜誌副主編。歷任清華大學電子工程系副系主任、系主任，清華大學天津電子信息研究院院長。研究方向是光電子物理及器件，在光纖通信ＤＦＢ雷射器的研究中，提出並實現多項創新技術發明，獲得國外授權專利１８項，被授予ＮＥＣ一等研究功績獎。２００３年回國後，帶領研究小組在光子／光聲晶體、表面電漿波導器件、片上集成自由電子光源、量子光源以及矽基光電子集成器件的研究中取得重要進展，發表論文３００余篇，被引用數千次。多年從事本科及研究生教學管理工作，致力於電子信息領域知識體系和人才培養的研究，是清華大學電子信息課程體系的主要創建人之一。

李國林，清華大學電子工程系副教授。於１９９３年、２００２年獲得清華大學電子工程系電磁場與微波技術專業學士、碩士和博士學位。２００２年入職清華大學電子工程系電路與系統研究所至今，主要從事電路與系統、電子醫療、人機互動等方面的研究工作。２００３年至今，擔任本科生專業基礎課“通信電路”主講教師，該課程分獲清華大學、北京市和國家精品課稱號。２０１１年至今，擔任本科生專業核心課“電子電路與系統基礎”課程負責人和主講教師，該課程被評為２０１８年清華大學“標桿課程”。曾獲２０１４年清華大學第５屆“清韻燭光我喜愛的教師”，２０１７—２０１９年畢業生調查“本科學習期間受益深的課程與教師”，２０１９年清華大學新百年教學成就獎。

葛寧，清華大學研究員、博士生導師、電子工程系通信研究所所長；基金委創新群體核心成員，２０００—２００６年曾任清華華環公司首席科學家；中國指揮與控制學會電磁頻譜安全與控制專業委員會委員、中國電子學會通信學分會委員。１９９３年和１９９７年在清華大學獲得學士與博士學位，１９９７—１９９８年在加拿大多倫多大學做博士後，１９９８—２０００年在美國ＡＤＣ公司任高級工程師。主要從事通信片上系統、短距離無線通信、寬頻無線網路等方面的研究工作。先後負責國家科技重大專項、８６３目標導向、９７３課題和自然基金重點項目等。發表ＳＣＩ論文４０余篇，申請專利２０餘項，獲得積體電路布圖設計專有權２項。曾獲２０１７年通信學會科學技術獎一等獎、２０１４年及２０１７年吳文俊人工智慧科學技術進步獎一等獎、２０１６年電子學會創新團隊獎。

馬洪兵，清華大學電子工程系副教授，博士生導師。1999年於北京大學獲博士學位，主要從事衛星遙感圖像處理與套用方面的研究工作，擔任清華大學電子工程系核心課“數字邏輯與處理器基礎”和專業限選課“作業系統”主講教師。發表論文 70 余篇，編著和翻譯教材 10 部。曾獲清華大學良師益友獎、微軟傑出教師獎、北京市科學技術獎二等獎、中國測繪地理信息協會全國優秀測繪工程獎白金獎、國家林業局梁希林業科學技術獎二等獎等。

吳及，清華大學電子工程系副系主任，長聘教授，博士生導師。清華大學精準醫學研究院臨床大數據中心共同主任。１９９６年和２００１年在清華大學電子工程系獲得工學學士和博士學位，２０１３—２０１５年在美國喬治亞理工學院擔任訪問學者。主要從事人工智慧、機器學習、自然語言處理、模式識別、數據挖掘等領域的研究工作。從２００６起擔任清

華－訊飛聯合研究中心主任。現在為ＩＥＥＥ高級會員，中國語音產業聯盟技術工作組組長，認知智慧型國家重點實驗室學術委員會委員，口腔數位化醫療技術和材料國家工程實驗室第二屆技術委員會委員，中國計算機學會語音對話與聽覺專業組委員。還擔任２０１８—２０２２年教育部電信類專業教學指導委員會副秘書長。承擔國家重點研發計畫、８６３、國家自然科學基金、工信部電子發展基金等多項國家科研項目。參加的項目“智慧型語音互動關鍵技術及套用開發平台”於２０１１年獲國家科技進步二等獎。負責的項目“面向海量語音數據的識別、檢索和內容分析技術及其套用”獲２０１４年度北京市科學技術獎一等獎。已在Nature Communications，IEEE Trans.on ASLP，AAAI，ACL等重要學術期刊和學術會議上發表論文約１３０篇。

王昭誠，清華大學長聘教授，IEEE Fellow / IET Fellow ,科睿唯安全球高被引學者。1996—1997年，在新加坡南洋理工大學做博士後研究；1997 —1999年，在新加坡 OKI 技術中心任職；1999—2009年，在德國 SONY 歐洲研發中心任職；2009年4月受聘為清華大學教授。研究方向為毫米波通信、無線光通信和人工智慧，主持 973 課題、863 課題和自然科學基金等項目；授權歐美發明專利 46 項( 23 項為完成人)，授權中國發明專利 45 項，多項授權歐美發明專利已被國際標準採納；發表 SCI 論文 150 余篇，出版 Wiley 專著 2 部；被 Web of Science 引用 6000 余次、被 Google Scholar 引用 11000 余次；曾獲國家科學技術進步獎一等獎、IEEE Transactions on Broadcasting 年度論文獎、Electronics

Letters 年度論文獎、IEEE Journal on Selected Area in Communications年度論文獎、ICC2013 / ICC2017 論文獎等榮譽。

王生進，清華大學長聘教授,媒體大數據認知計算研究中心主任。主要研究方向為人工智慧、

機器學習、計算機視覺、圖像處理。多年從事圖像和視頻信息處理、物體檢測與分類、自動目標識別與跟蹤、智慧型視頻分析、目標檢測與識別領域的研究工作。近年來,在計算機視覺、深度學習、智慧型視頻分析、大數據認知計算研究領域開展深入研究並取得了出色成果。

主持或參與多項 973、863、國家自然科學基金、國家科技支撐計畫、國家“十三五”科技重點研發計畫等項目並取得出色成果。在物體識別研究中，在多個國際權威公開數據集上取得了國際領先的成果；在圖像檢索研究中，大幅度提升了圖像檢索中視覺匹配的精確度，在多個國際權威圖像檢索測試集上均達到了國際領先水平。帶領團隊構建了行人再識別領域中三個大型數據集iLIDS-VID、Market1501、MARS，總下載量逾 13000 次，該數據集成為國際上計算機視覺和模式識別國際會議和學術期刊發表的行人再識別論文中的常用測試數據集，在國際學術界產生了較大的影響力。擔任IEEE Trans PAM、IEEE Trans SMC、 CVPR等國際權威期刊和會議的特約審稿人。作為起草人之一，制定中華人民共和國公共安全行業標準《安全防範系統生物特徵識別套用術語》和國家標準《安全防範視頻監控數字視音頻編解碼技術要求(SVAC )》。獲國家科技進步二等獎1項、獲北京市科學技術一等獎 1 項。指導的博士論文獲 2017 年中國人工智慧學會優秀博士論文獎；2018 年8月獲國際模式識別學會 ICPR2018 論文獎；2019 年11月獲吳文俊人工智慧科學技術獎自然科學獎二等獎。

兼任北京圖像圖形學會副理事長、中國圖形圖像學會視頻監控與安全專委會主任、全國安防標委會人體生物特徵識別套用分技術委員會委員、公安部安全防範技術與風險評估公安部重點實驗室學術委員會委員、自動化學會國防大數據分會副主任委員、IEEE Region 10 Beijing

Section 學術活動委員會主席。