導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇對(duì)量子計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 趨勢(shì) 發(fā)展

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能化的超級(jí)計(jì)算

可能你不知道，超高速計(jì)算機(jī)采用平行處理技術(shù)改進(jìn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行多條指令或同時(shí)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成，能完成普通計(jì)算機(jī)和服務(wù)器不能計(jì)算的大型復(fù)雜任務(wù)。從超級(jí)計(jì)算機(jī)獲得數(shù)據(jù)分析和模擬成果，能推動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域高精尖項(xiàng)目的研算、傳翰和存儲(chǔ)。光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計(jì)算機(jī)中的電子硬件，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。在光子計(jì)算機(jī)中，不同波長(zhǎng)的光代表不同的數(shù)據(jù)，可以對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速地并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升?？傊?，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能化的超級(jí)計(jì)算。

（二）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分子計(jì)算機(jī)

大家都知道，分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲(chǔ)量大。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計(jì)算機(jī)具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機(jī)體中運(yùn)行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無(wú)法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自動(dòng)機(jī)模型、仿生算法、分子化學(xué)反應(yīng)算法等幾種類型。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高，分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬(wàn)倍。分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲(chǔ)1萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。美國(guó)已研制出分子計(jì)算機(jī)分子電路的基礎(chǔ)元器件，可在光照幾萬(wàn)分之一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。以色列科學(xué)家已經(jīng)研制出一種由DNA分子和酶分子構(gòu)成的微型分子計(jì)算機(jī)。預(yù)計(jì)20年后，分子計(jì)算機(jī)將進(jìn)人實(shí)用階段。也就是說計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分子計(jì)算機(jī)。

（三）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了納米計(jì)算機(jī)

納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質(zhì)地堅(jiān)固，有著極強(qiáng)的導(dǎo)電性，能代替硅芯片制造計(jì)算機(jī)?！凹{米”是一個(gè)計(jì)量單位，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品?，F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子算機(jī)也會(huì)像現(xiàn)在的馬達(dá)一樣，存在于家中的各種電器中，那時(shí)問你家里有多少計(jì)算機(jī)，你也數(shù)不清，你的筆記本，書籍都已電子化。再過十幾、二十幾年，可能學(xué)生們上課用的不再是教科書，而只是一個(gè)筆記本大小的計(jì)算機(jī)，不同的學(xué)生可以根據(jù)自己的需要方便地從中查到想要的資料所以有人預(yù)言未來計(jì)算機(jī)可能像紙張一樣便宜，可以一次性使用，計(jì)算機(jī)將成為不被人注意的最常用的日用品。

（四）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)的概念源于對(duì)可逆計(jì)算機(jī)的研究，量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。量子計(jì)算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)。使信息沿著聚合物移動(dòng)。從而進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)用量子位存儲(chǔ)。由于量子疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以是0或1，也可以既存儲(chǔ)0又存儲(chǔ)1。因此，一個(gè)量子位可以存儲(chǔ)2個(gè)數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲(chǔ)位，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量比通常計(jì)算機(jī)大許多。同時(shí)量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算，其運(yùn)算速度可能比目前計(jì)算機(jī)的Pentium DI晶片快10億倍。除具有高速并行處理數(shù)據(jù)的能力外，量子計(jì)算機(jī)還將對(duì)現(xiàn)有的保密體系、國(guó)家安全意識(shí)產(chǎn)生重大的沖擊。無(wú)論是量子并行計(jì)算還是量子模擬計(jì)算，本質(zhì)上都是利用了量子相干性。世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室正在以巨大的熱情追尋著這個(gè)夢(mèng)想。目前已經(jīng)提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點(diǎn)操縱、超導(dǎo)量子干涉等。量子編碼采用糾錯(cuò)、避錯(cuò)和防錯(cuò)等。量子計(jì)算機(jī)使計(jì)算的概念煥然一新。

二、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，將朝著向信息的智能化發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)的大多數(shù)領(lǐng)域以應(yīng)用學(xué)科和工程學(xué)科的出現(xiàn)為標(biāo)志，這些學(xué)科的職責(zé)是促進(jìn)與實(shí)踐有關(guān)的認(rèn)識(shí)的發(fā)展，這些學(xué)科常吸收更為基礎(chǔ)的學(xué)科，提高就能有實(shí)踐的進(jìn)步，在對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)研究中，發(fā)現(xiàn)常有另外一條路徑，這個(gè)過程存在著強(qiáng)烈的相互作用，有關(guān)半導(dǎo)體是如何運(yùn)行的理論也建立了起來，這是用它們能夠使計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)踐中普遍存在的問題得到解決，或者說是促進(jìn)實(shí)踐的發(fā)展。能實(shí)現(xiàn)或更困難一些。顯然，選擇機(jī)制在計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)踐進(jìn)化和認(rèn)識(shí)進(jìn)化之間明顯地提供了一種雙向的連接，推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展。參考文獻(xiàn)：

[1]王華.計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展[J].電腦與電信，2013（02）.

篇2

未來的計(jì)算機(jī)技術(shù)將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計(jì)算機(jī)的核心部件CPU的性能還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。作為Moore定律驅(qū)動(dòng)下成功企業(yè)的典范Inter預(yù)計(jì)2001年推出1億個(gè)晶體管的微處理器，并預(yù)計(jì)在2010年推出集成10億個(gè)晶體管的微處理器，其性能為10萬(wàn)MIPS（1000億條指令／秒）。而每秒100萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)將出現(xiàn)在本世紀(jì)初出現(xiàn)。超高速計(jì)算機(jī)將采用平行處理技術(shù)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行多條指令或同時(shí)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是改進(jìn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的關(guān)鍵技術(shù)。

同時(shí)計(jì)算機(jī)將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語(yǔ)言能力。除了提供自然的輸入手段（如語(yǔ)音輸入、手寫輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。

傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)、光盤存儲(chǔ)容量繼續(xù)攀升，新的海量存儲(chǔ)技術(shù)趨于成熟，新型的存儲(chǔ)器每立方厘米存儲(chǔ)容量可達(dá)10TB（以一本書30萬(wàn)字計(jì)，它可存儲(chǔ)約1500萬(wàn)本書）。信息的永久存儲(chǔ)也將成為現(xiàn)實(shí)，千年存儲(chǔ)器正在研制中，這樣的存儲(chǔ)器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，今日的大量文獻(xiàn)可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)

硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時(shí)也意味著硅技術(shù)越來越近其物理極限，為此，世界各國(guó)的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等將會(huì)在21世紀(jì)走進(jìn)我們的生活，遍布各個(gè)領(lǐng)域。

量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。

量子計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)用量子位存儲(chǔ)。由于量子疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以是0或1，也可以既存儲(chǔ)0又存儲(chǔ)1。因此一個(gè)量子位可以存儲(chǔ)2個(gè)數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲(chǔ)位，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量比通常計(jì)算機(jī)大許多。同時(shí)量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算，其運(yùn)算速度可能比目前個(gè)人計(jì)算機(jī)的PentiumⅢ晶片快10億倍。目前正在開發(fā)中的量子計(jì)算機(jī)有3種類型：核磁共振(NMR)量子計(jì)算機(jī)、硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)、離子阱量子計(jì)算機(jī)。預(yù)計(jì)2030年將普及量子計(jì)算機(jī)。

光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計(jì)算機(jī)中的電子硬件，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。

與電子計(jì)算機(jī)相比，光計(jì)算機(jī)的“無(wú)導(dǎo)線計(jì)算機(jī)”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5分硬幣大小的棱鏡，它的通過能力超過全世界現(xiàn)有電話電纜的許多倍。光的并行、高速，天然地決定了光計(jì)算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng)，具有超高速運(yùn)算速度。超高速電子計(jì)算機(jī)只能在低溫下工作，而光計(jì)算機(jī)在室溫下即可開展工作。光計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯(cuò)性。系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯(cuò)時(shí)，并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。

目前，世界上第一臺(tái)光計(jì)算機(jī)已由歐共體的英國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)、意大利的70多名科學(xué)家研制成功，其運(yùn)算速度比電子計(jì)算機(jī)快1000倍。科學(xué)家們預(yù)計(jì)，光計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步研制將成為21世紀(jì)高科技課題之一。

生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)）

生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當(dāng)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。

20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(DNA)處于不同狀態(tài)時(shí)可以代表信息的有或無(wú)。DNA分子中的遺傳密碼相當(dāng)于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，DNA分子間通過生化反應(yīng)，從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼。反應(yīng)前的基因代碼相當(dāng)于輸入數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼相當(dāng)于輸出數(shù)據(jù)。如果能控制這一反應(yīng)過程，那么就可以制作成功DNA計(jì)算機(jī)。

蛋白質(zhì)分子比硅晶片上電子元件要小得多，彼此相距甚近，生物計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬(wàn)倍。DNA分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液，可存儲(chǔ)1萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。DNA計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以生物計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與生物活體相聯(lián)。預(yù)計(jì)10～20年后，DNA計(jì)算機(jī)將進(jìn)入實(shí)用階段。

納米計(jì)算機(jī)

“納米”是一個(gè)計(jì)量單位，一個(gè)納米等于10[-9]米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。

現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積不過數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

目前，納米計(jì)算機(jī)的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實(shí)驗(yàn)室的科研人員已開始應(yīng)用納米技術(shù)研制芯片，一旦他們的研究獲得成功，將為其他縮微計(jì)算機(jī)元件的研制和生產(chǎn)鋪平道路。

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)蔓延與提升

今天人們談到計(jì)算機(jī)必然地和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，一方面孤立的未加入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)越來越難以見到，另一方面計(jì)算機(jī)的概念也被網(wǎng)絡(luò)所擴(kuò)展。二十世紀(jì)九十年代興起的Internet在過去如火如荼地發(fā)展，其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術(shù)能像Internet一樣，劇烈地改變著我們的學(xué)習(xí)、生活和習(xí)慣方式。全世界幾乎所有國(guó)家都有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接或間接地與Internet相連，使之成為一個(gè)全球范圍的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。人們可以通過Internet與世界各地的其它用戶自由地進(jìn)行通信，可從Internet中獲得各種信息。

回顧一下我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，就可以感受到互聯(lián)網(wǎng)普及之快。近三年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)對(duì)我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀況的調(diào)查表明我國(guó)的Internet發(fā)展呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，2000年1月我國(guó)上網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)為350萬(wàn)臺(tái)，2001年的統(tǒng)計(jì)數(shù)為892萬(wàn)臺(tái)，翻一番多；2000年1月我國(guó)上網(wǎng)用戶人數(shù)890萬(wàn)；2001年1月的統(tǒng)計(jì)數(shù)為2250萬(wàn)人，接近于3倍；2000年1月CN下注冊(cè)的域名數(shù)為48575，2001年1月的統(tǒng)計(jì)數(shù)為122099個(gè)，接近于3倍；國(guó)際線路的總?cè)萘磕壳斑_(dá)2799M，8倍于2000年1月的351M。

人們已充分領(lǐng)略到網(wǎng)絡(luò)的魅力，Internet大大縮小了時(shí)空界限，通過網(wǎng)絡(luò)人們可以共享計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和信息資源。“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的概念被事實(shí)一再證明，被世人逐步接受。

在未來10年內(nèi)，建立透明的全光網(wǎng)絡(luò)勢(shì)在必行，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進(jìn)行醫(yī)療診斷、遠(yuǎn)程教學(xué)、電子商務(wù)、視頻會(huì)議、視頻圖書館等將得以普及。同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將成為眾多公司競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，未來我們可以通過無(wú)線接入隨時(shí)隨地連接到Internet上，進(jìn)行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。

移動(dòng)計(jì)算技術(shù)與系統(tǒng)

隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用、無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的成熟以及計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高，新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。移動(dòng)計(jì)算正是為提高工作效率和隨時(shí)能夠交換和處理信息所提出，業(yè)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

移動(dòng)計(jì)算包括三個(gè)要素：通信、計(jì)算和移動(dòng)。這三個(gè)方面既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。移動(dòng)計(jì)算概念提出之前，人們對(duì)它們的研究已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，移動(dòng)計(jì)算是第一次把它們結(jié)合起來進(jìn)行研究。它們可以相互轉(zhuǎn)化，例如，通信系統(tǒng)的容量可以通過計(jì)算處理（信源壓縮，信道編碼，緩存，預(yù)?。┑玫教岣摺?/p>

移動(dòng)性可以給計(jì)算和通信帶來新的應(yīng)用，但同時(shí)也帶來了許多問題。最大的問題就是如何面對(duì)無(wú)線移動(dòng)環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。在無(wú)線移動(dòng)環(huán)境中，信號(hào)要受到各種各樣的干擾和衰落的影響，會(huì)有多徑和移動(dòng)，給信號(hào)帶來時(shí)域和頻域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時(shí)延等等問題。這樣一個(gè)環(huán)境下，引出了很多在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中未遇到的問題。第一，信道可靠性問題和系統(tǒng)配置問題。有限的無(wú)線帶寬、惡劣的通信環(huán)境使各種應(yīng)用必須建立在一個(gè)不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，移動(dòng)終端位置的移動(dòng)要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行配置和更新。第二，為了真正實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)中進(jìn)行各種計(jì)算，必須要對(duì)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行支持。第三，如何將現(xiàn)有的主要針對(duì)話音業(yè)務(wù)的移動(dòng)管理技術(shù)拓展到寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第四，如何把一些在固定計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的成熟技術(shù)移植到移動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中。

篇3

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代；計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展；方向；趨勢(shì)

0引言

計(jì)算機(jī)是我們工作生活中一個(gè)比較常見的物品，又被人們習(xí)慣性地稱為“電腦”，它不僅被應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)跟邏輯的運(yùn)算，而且具備強(qiáng)大的存儲(chǔ)與修改功能，是一種現(xiàn)代化的智能電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)有兩部分主體結(jié)構(gòu)，一部分是硬件系統(tǒng)，另一部分是軟件系統(tǒng)，共同保障計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨著科技水平的不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)也在隨之發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為一個(gè)綜合型的生活辦公工具應(yīng)用到人們生活工作中的同時(shí)，其發(fā)展備受人們的關(guān)注，相關(guān)行業(yè)人員也在致力于計(jì)算機(jī)的發(fā)展研究過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸走上了一個(gè)越來越成熟的軌道。但是，當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也受到了一定的阻礙，人們過于關(guān)注對(duì)計(jì)算機(jī)娛樂方面的應(yīng)用，比如聊天、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物等內(nèi)容，卻忽視了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，甚至不了解。本文將帶領(lǐng)大家一起去了解一下現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程以及未來的發(fā)展動(dòng)向。

1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)在1946年2月，埃克特和莫克利這兩位美國(guó)的發(fā)明家在美國(guó)的賓夕法尼亞大學(xué)共同將它研制出來。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的問世開啟了人類社會(huì)發(fā)展的新篇章，讓社會(huì)發(fā)展邁出了一大步，開啟了人們的新生活，帶領(lǐng)人們進(jìn)入了信息革命時(shí)期。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)跟我們現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)外形差距較大，那臺(tái)計(jì)算機(jī)有好幾間房子一樣大，但是它的計(jì)算速度卻并沒有高于我們現(xiàn)在使用的微型計(jì)算機(jī)。從世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世到現(xiàn)在我們使用的計(jì)算機(jī)，無(wú)數(shù)的計(jì)算機(jī)研發(fā)人員一直在努力，尤其是科學(xué)家馮諾依曼在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮了重要的作用，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”。馮諾依曼開啟了計(jì)算機(jī)發(fā)展的新時(shí)代，帶動(dòng)了廣大科研人員對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究。隨著時(shí)間的推移，計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以分為四代：

1.1電子計(jì)算機(jī)

電子計(jì)算機(jī)時(shí)代是計(jì)算機(jī)發(fā)展的第一個(gè)時(shí)代，從1946年開始，到1957年結(jié)束。電子計(jì)算機(jī)與世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)有些類似，電子元件是計(jì)算機(jī)的主要器件，電子計(jì)算機(jī)也因此得名。電子管具的體積比較大，但是存儲(chǔ)的容量相對(duì)較小，因此電子計(jì)算機(jī)的耗電比較快，不具備穩(wěn)定性。這類計(jì)算機(jī)一般應(yīng)用于科學(xué)研究過程中，而且在電子計(jì)算機(jī)時(shí)代，計(jì)算機(jī)一般使用機(jī)器語(yǔ)言或者是匯編語(yǔ)言，并不具備系統(tǒng)軟件。

1．2晶體管計(jì)算機(jī)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，量子力學(xué)和固體物理能帶論的不斷呈現(xiàn)，開啟了半導(dǎo)體器件的計(jì)算機(jī)時(shí)代，理論研究給半導(dǎo)體器件的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，提供了實(shí)踐的依據(jù)。早在20世紀(jì)50年代上下，點(diǎn)接觸晶體管就被兩位科學(xué)家研制出來。隨著科學(xué)的發(fā)展，結(jié)型晶體管又相繼問世。自此之后，晶體管的發(fā)展就步入一個(gè)相對(duì)成熟的軌道，成功的應(yīng)用與計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程匯總，讓計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了第二個(gè)時(shí)代，也就是我們所說的晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代。晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代從1958年開始，結(jié)束于1964年。晶體管具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，它雖然體積較小，但是質(zhì)量比較輕，而且工作的效率相對(duì)較高，散熱比較少，損耗較低，對(duì)于電子管的效能發(fā)揮到了一定的程度，因此，二代計(jì)算機(jī)的體積在不斷減少，但是使用的年限卻在增加，這就為計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。除此之外，晶體管計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新之處在于它擁有浮點(diǎn)算法這一新應(yīng)用，對(duì)于計(jì)算機(jī)運(yùn)算水平是一個(gè)大的提升，讓計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)處理以及工業(yè)控制方面有了更大的突破。

1．3中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

隨著晶體管的呈現(xiàn)，使得集成電路的發(fā)展更加順暢。不久之后，科研人員開始著手于研究晶體管以及其他電學(xué)元件，以此來制作更加復(fù)雜高端精密的集成電路。在1959年，有位著名的發(fā)明學(xué)家叫做羅伯特羅伊斯，他發(fā)明的集成電路更加復(fù)雜化，是通過平面工藝生產(chǎn)出來的，可以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。從那之后，計(jì)算機(jī)開始利用中小規(guī)模集成電路來進(jìn)行技術(shù)發(fā)展，也就隨之進(jìn)入了第三個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)代，被人們稱為中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代與之前存在的兩個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)代相比，又有所不同，中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的中心部分仍舊是存儲(chǔ)器，但是計(jì)算機(jī)的體積開始不斷減小，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)的能耗在不斷降低，但是運(yùn)算的速度以及可靠的程度卻又在不斷提升過程中。除此之外，中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備得到完善與更新，它的功能組件強(qiáng)化，不僅可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理，還能夠在企業(yè)管理、輔助設(shè)計(jì)、輔助制造跟自動(dòng)控制領(lǐng)域進(jìn)行充分的應(yīng)用。

1．4大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升，工業(yè)制造水平也在逐步提升，集成電路的技術(shù)有了新的發(fā)展。摩爾定律表明，當(dāng)價(jià)格不變的時(shí)候，集成電路上能夠容納的晶體管數(shù)目，每隔18個(gè)月就能夠增加一倍，在這個(gè)過程中，它的性能水平也在提升，計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代，被人們稱為大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。自從1970年之后，以大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的計(jì)算機(jī)開啟了第四個(gè)全新的計(jì)算機(jī)時(shí)代。升級(jí)發(fā)展之后的第四代計(jì)算機(jī)的性能有了明顯的優(yōu)勢(shì)，存儲(chǔ)的容量明顯得到了提升，在一個(gè)一厘米的圓形芯片上可以容納上百萬(wàn)的電子元件。在這一時(shí)期，第四代計(jì)算機(jī)時(shí)代呈現(xiàn)出一個(gè)關(guān)鍵性的分化，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為依托不斷發(fā)展起來的微處理器以及微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以大致分為四個(gè)階段。第一個(gè)階段是1971年到1973年，微處理器主要有三種，分別為4004、4040以及8008這個(gè)類型。第二個(gè)階段是1973年到1977年，這一個(gè)時(shí)間段是微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及創(chuàng)新的時(shí)期。第三個(gè)階段是從1978年開始到1983年結(jié)束，在這一時(shí)間段里，是十六位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段。第四個(gè)階段從1983年開始，也是三十二位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段。

2計(jì)算機(jī)技術(shù)的新發(fā)展方向與趨勢(shì)

時(shí)代在不斷變革和發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)也處在一個(gè)時(shí)刻發(fā)展與創(chuàng)新的過程中，但是隨著經(jīng)濟(jì)水平以及科技水平的提升，現(xiàn)代各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展也隨之進(jìn)行著，無(wú)論是生物領(lǐng)域還是物理領(lǐng)域，以及一些新材料的出現(xiàn)，都為新型計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定著前提條件。一系列新型計(jì)算機(jī)已經(jīng)在醞釀發(fā)展的過程中，比如生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)以及納米計(jì)算機(jī)等。或者這些新型計(jì)算機(jī)的發(fā)展還未成型或者技術(shù)發(fā)展沒有十分成熟，但是它們的呈現(xiàn)代表著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新方向與新趨勢(shì)。

2.1生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)是一種全新的計(jì)算機(jī)類型，還有一個(gè)別名叫做仿生計(jì)算機(jī)，它的創(chuàng)新之處在于使用了生物芯片替代了原本半導(dǎo)體上大量晶體管。生物計(jì)算機(jī)主要通過生物工程技術(shù)所出現(xiàn)的蛋白質(zhì)分子來作為主要的原料以及生物芯片，所以被叫做生物計(jì)算機(jī)。脫氧核糖核苷酸上存在著一些遺傳信息，它是一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，因此，它具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)，而且運(yùn)算能力非常強(qiáng)大，與傳統(tǒng)硅片相比更是略勝一籌。數(shù)據(jù)顯示，一毫克的DNA的存儲(chǔ)能力與一萬(wàn)片的光碟片差不多大容量。除此之外，DNA還具有超能力，能夠同時(shí)進(jìn)行兆個(gè)運(yùn)算指令。這一系列的優(yōu)勢(shì)因素都給生物計(jì)算機(jī)的成熟發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，讓它具備了集成電路所沒有的優(yōu)勢(shì)，大致可以歸結(jié)于五點(diǎn)。第一點(diǎn)，生物計(jì)算機(jī)的體積比較小，但是容量卻比較大。第二，生物計(jì)算機(jī)具有良好的可靠性，這主要得益于計(jì)算機(jī)的內(nèi)部芯片，一旦出現(xiàn)問題，這個(gè)內(nèi)部芯片可以自行進(jìn)行恢復(fù)。第三，生物計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量比較大，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一立方米的生物大分子溶液里大約可以存儲(chǔ)一萬(wàn)億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。第四，生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比較快，這主要得益于DNA能夠同時(shí)處理兆個(gè)指令的特別優(yōu)勢(shì)。第五，生物計(jì)算機(jī)具有良好的并行性。跟過去的計(jì)算機(jī)不同的是，生物計(jì)算機(jī)得益于DNA與蛋白質(zhì)，因此充分發(fā)揮并行功能。生物計(jì)算機(jī)以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要工程，當(dāng)前，生物計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向主要有兩個(gè)，一個(gè)是研制有機(jī)分子元件，利用它來替換半導(dǎo)體元件，為分子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)提供幫助。另一個(gè)是通過不斷探究人腦結(jié)構(gòu)跟思維規(guī)律來研究生物計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，為生物計(jì)算機(jī)的成熟呈現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

2．2量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)也是新型計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它是建立在量子力學(xué)規(guī)律以及依托量子效應(yīng)和量子比特而進(jìn)行的超速運(yùn)算、強(qiáng)大存儲(chǔ)的一種新型計(jì)算機(jī)裝置。假如這個(gè)裝置處理和運(yùn)算時(shí)使用的是量子信息，那么在進(jìn)行量子算法的時(shí)候，就是所謂的量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算機(jī)的一個(gè)不同之處在于它不僅能夠使用0和1進(jìn)行存儲(chǔ)，還能夠用粒子的量子疊加來進(jìn)行存儲(chǔ)信息的匯總。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)四十位元的量子計(jì)算機(jī)可以解開一千零二十四位的集成電路計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)幾十年才能夠解決的問題。量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度令人驚嘆。到現(xiàn)在為止，全球還沒有呈現(xiàn)出一個(gè)成熟意義上的量子計(jì)算機(jī)，不同國(guó)家和地區(qū)的科研人員仍然沒有放棄努力，致力于對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研究過程中，呈現(xiàn)出許多跟量子計(jì)算機(jī)相關(guān)的科學(xué)方案以及科學(xué)假設(shè)。在實(shí)際研究過程中，這一系列的科學(xué)方案仍然存在著一些不成熟的地方，但是伴隨著時(shí)代的進(jìn)步，相信量子計(jì)算機(jī)終究會(huì)被攻克，完美地呈現(xiàn)在人們的生活中。

2．3光子計(jì)算機(jī)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)著光學(xué)的發(fā)展，科研人員開始著手用光子來替代電子，光運(yùn)算開始慢慢取代電運(yùn)算，一系列的光學(xué)元件開始取代電子元件與電子設(shè)備，不斷應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中。光子計(jì)算機(jī)主要是運(yùn)用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯測(cè)算以及信息的存儲(chǔ)處理等的新型計(jì)算機(jī)，主要的優(yōu)勢(shì)可以歸納為三個(gè)方面：第一，強(qiáng)可靠性，光子沒有電荷，所以就不存在電磁相互作用，具有較強(qiáng)的可靠性。第二，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度極高，光子的并行性比較強(qiáng)，因此具有較強(qiáng)的處理能力，加上光子傳播速度很快，進(jìn)一步提升了光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。第三具有超大的存儲(chǔ)容量，光子互聯(lián)不受到電磁的干擾，因此具有較高的互聯(lián)密度。

2．4納米計(jì)算機(jī)

納米材料作為一種新型的高科技材料，在薄膜晶體管中的應(yīng)用解放了傳統(tǒng)意義上的晶體管。納米計(jì)算機(jī)解決了一些頑固的技術(shù)難題，與此同時(shí)，由于納米材料研發(fā)的芯片具有更低的生產(chǎn)成本，因此，納米計(jì)算機(jī)的發(fā)展前景更加樂觀。作為21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，相信隨著科研人員的不斷探索與發(fā)現(xiàn)，納米計(jì)算機(jī)技術(shù)一定可以隨著時(shí)間的推移走進(jìn)我們老百姓的生活中，幫助我們解決日常生活中的一系列問題。

3總結(jié)

時(shí)代在不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提升。社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展要求越來越高，計(jì)算機(jī)作為人們工作生活中一個(gè)必不可少的輔助用品，必將走在不斷發(fā)展的路上，微型、智能、多功能發(fā)展，生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)以及納米計(jì)算機(jī)等一系列新型計(jì)算機(jī)，作為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向與趨勢(shì)一定可以破除各種技術(shù)阻礙，通過科研人員堅(jiān)持不懈的努力成為老百姓生活中的一部分，為美好生活的構(gòu)建增添色彩。

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篇4

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù)；技術(shù)創(chuàng)新；創(chuàng)新原因

一、電子計(jì)算機(jī)發(fā)展中的突破性進(jìn)展及其技術(shù)原因

由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于復(fù)雜計(jì)算量任務(wù)的需求日益增加，人們迫切需要一種能夠進(jìn)行精確計(jì)算的電子設(shè)備，于是電子計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，在隨后的幾年中，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了更加迅速的發(fā)展，并取得了很多里程碑式的突破，其主要表現(xiàn)和原因如下：

（一）晶體管技術(shù)與晶體管計(jì)算機(jī)的發(fā)明

在第二次世界大戰(zhàn)以前，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科研人員發(fā)現(xiàn)了一種能夠使得微弱電流少量的變化，能夠?qū)α硗獾碾娏鳟a(chǎn)生很大影響的材料，人們稱之為“晶體管”；后來，人們逐漸發(fā)展晶體管在工作上不僅能夠替代原有部件的作用，而且能夠更好地提高計(jì)算機(jī)的性能，于是一些科研人員開始研究以晶體管計(jì)算機(jī)代替原有的電子管計(jì)算機(jī)，并確立了讀寫方便的二進(jìn)制，同時(shí)人們從中得到啟發(fā)，發(fā)明小型的供個(gè)人使用的計(jì)算機(jī)將會(huì)成為未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向之一。采用晶體管作為主要部件的計(jì)算機(jī)被成為“第二代電子計(jì)算機(jī)”，并在隨后的時(shí)期被廣泛地運(yùn)用，同時(shí)為以后的發(fā)展提供了契機(jī)。

（二）集成電路與PC機(jī)時(shí)代的到來

通過在發(fā)明晶體管計(jì)算機(jī)中的啟發(fā)，通過當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)人們已經(jīng)能夠?qū)⒕w管、二極管和電阻等一些元部件和電路連線在一塊集成電路板上，與普通的電子電路相比，集成電路具有體積小、重量輕、易攜帶、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，而且其可靠性也在逐步提高。后來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到集成電路的好處，并將集成電路運(yùn)用到電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)中來，同時(shí)將集成電路進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，不僅促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，而且使得計(jì)算機(jī)的成本降低，為未來計(jì)算機(jī)的普及奠定了良好的基礎(chǔ)。

集成電路的發(fā)展不僅推動(dòng)了電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，而且為PC時(shí)代的到來開辟了道路，隨著集成電路被廣泛的應(yīng)用到電子計(jì)算機(jī)中，IBM公司首先建立了自己的集成電路工廠，并且在不斷的摸索中，終于制造出了以集成電路為基礎(chǔ)的電子計(jì)算機(jī)，從而使得計(jì)算機(jī)的發(fā)展到了第三時(shí)期。

（三）微處理芯片與英特爾系列

微處理器與集成電路和晶體管并稱為計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的三大發(fā)明，可見微處理器對(duì)于計(jì)算機(jī)發(fā)展的推動(dòng)力是不可或缺的，這三項(xiàng)發(fā)明分別使得電子計(jì)算機(jī)進(jìn)入了新的時(shí)代。

當(dāng)時(shí)微處理器的發(fā)明人員認(rèn)為可以將復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)方案更加簡(jiǎn)潔化，在這一啟發(fā)下，計(jì)算機(jī)的芯片主要是由只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取器和輸入輸出接口和中央處理器組成，在這一結(jié)構(gòu)的啟發(fā)下，研發(fā)人員開始投入到微處理器的試運(yùn)行過程中。

微處理器最終成功地研發(fā)并投入生產(chǎn)，使得整個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)向著更加微型化的方向發(fā)展，尤其是在PC機(jī)領(lǐng)域，微處理器的產(chǎn)生，使得很多設(shè)想成為可能。

二、影響現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)因素

科學(xué)家認(rèn)為，電子計(jì)算機(jī)的集成度已經(jīng)到達(dá)一個(gè)瓶頸時(shí)期，在集成電路板上如果再放置具有更強(qiáng)計(jì)算能力的部件，容易使得芯片散熱不好，從而影響計(jì)算機(jī)的使用壽命。但是，人們對(duì)于電子計(jì)算機(jī)的要求卻在不斷提高，這一矛盾就導(dǎo)致了科學(xué)家開始尋找其他的路徑來不斷推進(jìn)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新，主要包括以下幾點(diǎn)：

（一）人工智能技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)功能和計(jì)算性能的進(jìn)一步提高，人們開始思考能否讓計(jì)算機(jī)模擬人類的思考和解決問題的模式，從而變得更加智能化，使得能夠進(jìn)一步解放人類勞動(dòng)。目前為止，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人工智能的領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大的成就，例如：一些專家系統(tǒng)已經(jīng)能夠利用已有的知識(shí)幫助人們解決問題，另外一些語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)能夠解放人們的雙手，通過聲音的錄入就能夠生成文字等等，這些技術(shù)雖然能夠在一定程度上，使得電子計(jì)算機(jī)模擬人腦的行為，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法跟人類的智能相媲美，因此在人工智能的道路上，我們還需要更多的研究和突破。

（二）量子力學(xué)的研究推動(dòng)著量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展

當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的綜合性應(yīng)用的計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)一個(gè)瓶頸時(shí)期的時(shí)候，人們開始探索能否將計(jì)算機(jī)向著專用的方向發(fā)展，例如：人們可以利用量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行量子計(jì)算，但是從傳統(tǒng)的綜合性應(yīng)用的計(jì)算機(jī)到量子計(jì)算機(jī)的改造是一項(xiàng)復(fù)雜的過程，這一過程中必須要攻克以下幾個(gè)難題，例如：去相干的問題和糾錯(cuò)的問題等等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)明了量子計(jì)算機(jī)并且使得它的應(yīng)用走向成熟，目前，對(duì)于量子力學(xué)的不斷研究為量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成為未來電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的新方向。

（三）光學(xué)為光子計(jì)算機(jī)的研究提供可能

光學(xué)的概念來自于愛因斯坦對(duì)于光學(xué)的研究，他在研究中發(fā)現(xiàn)與電子相比，光具有以下特點(diǎn)：光子的分辨率比較高；光子的速度更加快；光子的這些特點(diǎn)使得其未來具有更廣闊的應(yīng)用前景。而對(duì)于光學(xué)的研究，例如：激光、光纖、光存儲(chǔ)和光顯示等等，以及光學(xué)與光電子學(xué)的結(jié)合，標(biāo)志著現(xiàn)代光學(xué)的誕生，這些技術(shù)的發(fā)展都有力地推動(dòng)了光子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

作為一種全新的計(jì)算機(jī)，光子計(jì)算機(jī)是以光子作為信息的載體，而且能夠進(jìn)行光運(yùn)算的新型計(jì)算機(jī)；在光學(xué)研究的基礎(chǔ)上，目前光子計(jì)算機(jī)能夠“與”、“或”、“非”三種基本的運(yùn)算，同時(shí)還支持加法的運(yùn)算等等，雖然目前光子計(jì)算機(jī)還沒有正式的誕生，但是人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到其優(yōu)勢(shì)，也成為計(jì)算機(jī)未來發(fā)展的方向之一。

（四）DNA分子邏輯門奠定了DNA計(jì)算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)

DNA計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與分子生物學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，從此計(jì)算機(jī)的發(fā)展又開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。DNA分子具有較高的存儲(chǔ)能力和強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力，所以DNA計(jì)算能夠解決一些復(fù)雜的問題。DNA計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)能夠使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)入到人體內(nèi)甚至細(xì)胞內(nèi)，可以作為一種監(jiān)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)DNA的變化等等，而且還能夠合成一些藥物，用來治療人體的疑難雜癥等等，具有非常廣闊的應(yīng)用前景，但是，目前DNA計(jì)算機(jī)的還處于研究過程中，完成對(duì)其真正的應(yīng)用尚需時(shí)日。

（五）納米技術(shù)的出現(xiàn)使得納米計(jì)算機(jī)成為研究熱潮

隨著國(guó)際上對(duì)于納米技術(shù)的研究，一些納米材料正式誕生，使得全世界投入到了一股研究納米技術(shù)的熱潮中。同樣，人們開始思考利用納米計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一些更加強(qiáng)大的功能，例如：可以利用納米技術(shù)制作一些縮微計(jì)算機(jī)元件，而且這種納米計(jì)算機(jī)一旦研究成功就有可能消耗很少的資源，在性能上也將獲得更大的提高。目前，建造一個(gè)芯片生產(chǎn)工廠耗資巨大，使得很多廠商都不堪重負(fù)，但是如果利用納米技術(shù)來制造和生產(chǎn)計(jì)算機(jī)的芯片，工廠的占地面積和所需資源等等都將大大降低。

三、影響現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的社會(huì)因素

通過以上的分析和論述可知，在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中，很多技術(shù)的研究為計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展提供了契機(jī)，使得現(xiàn)代計(jì)算機(jī)朝著很多方向進(jìn)行發(fā)展。但是，影響現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止科學(xué)技術(shù)因素，還與社會(huì)因素密不可分，影響現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的社會(huì)因素主要有以下幾點(diǎn)：

（一）國(guó)家需求對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展要求

隨著目前世界上各個(gè)國(guó)家都處速發(fā)展時(shí)期，一些工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)和計(jì)算復(fù)雜程度逐步增加，采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足這些需求。因此，必須要對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。例如：目前的加密技術(shù)正在逐步提高，密文在目前的計(jì)算量來講是無(wú)法破譯的，但是隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)性能的提高，運(yùn)算速度的加快等等，密碼必須進(jìn)行更嚴(yán)密的運(yùn)算，這就需要超級(jí)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行。超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠使得運(yùn)算速度得到很大提高，可以在國(guó)防安全和信息安全等方面起著重要的作用。

（二）人們對(duì)于計(jì)算機(jī)的需求也是創(chuàng)新因素之一

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)被普遍地推廣和應(yīng)用，人們對(duì)于計(jì)算機(jī)的需求也在不斷上升，這也成為計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的重要因素之一，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，體積微型化，為了能夠打破時(shí)間和空間對(duì)于計(jì)算機(jī)使用的限制，人們需要一種能夠便于攜帶的、體積更小、續(xù)航能力更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，這就促使著計(jì)算機(jī)技術(shù)向著更加完善的方向發(fā)展；第二，功能全面化，人們對(duì)于計(jì)算機(jī)的需求也向著功能更加全面的方向發(fā)展，希望能夠利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作、學(xué)習(xí)和娛樂等等，所以現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)也正在向著功能更加全面的方向發(fā)展著。

四、面對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的幾點(diǎn)建議

人們的生活每時(shí)每刻都在變動(dòng)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新也無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)展，面對(duì)日新月異的計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新，主要有以下幾點(diǎn)建議：

第一，準(zhǔn)確把握需求，一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)生肯定有一定的需求因素為推動(dòng)力，明確需求才能更好地研究出符合相關(guān)需求的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)有著眾多的研究領(lǐng)域，每個(gè)研究領(lǐng)域都可能為計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新提供啟發(fā)，所以在通用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上研究一些針對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)技術(shù)也非常重要，從而能夠更好地促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新。

第三，計(jì)算機(jī)在給人們帶來方便的同時(shí)，也存在著很多隱患，例如：病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息竊取和輻射等問題，不僅影響著人們的健康，而且還威脅著國(guó)家的安全，因此我們?cè)谥铝τ谟?jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新過程中，也需要考慮計(jì)算機(jī)帶來的負(fù)面影響。

第四，信息時(shí)代的到來，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供了另一個(gè)契機(jī)，隨著人們逐漸認(rèn)識(shí)到信息的重要性，人們開始利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行溝通和交流，所以計(jì)算機(jī)的攜帶、功耗、續(xù)航以及成本等問題也成為計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新過程中需要考慮的重要因素。

第五，由于目前計(jì)算機(jī)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，所以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不僅僅需要本領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)的支持，而且還需要其他領(lǐng)域知識(shí)的配合，在此過程中需要研發(fā)和技術(shù)人員對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)有著深入的了解，才能夠真正制造出跨領(lǐng)域發(fā)展的計(jì)算機(jī)。

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篇5

關(guān)鍵詞:計(jì)算科學(xué)計(jì)算工具圖靈模型量子計(jì)算

1計(jì)算的本質(zhì)

抽象地說,所謂計(jì)算,就是從一個(gè)符號(hào)串f變換成另一個(gè)符號(hào)串g。比如說,從符號(hào)串12+3變換成15就是一個(gè)加法計(jì)算。如果符號(hào)串f是x2,而符號(hào)串g是2x,從f到g的計(jì)算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導(dǎo)規(guī)則,令g是一個(gè)定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個(gè)角度看,文字翻譯也是計(jì)算,如f代表一個(gè)英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點(diǎn)？為什么把它們都叫做計(jì)算？因?yàn)樗鼈兌际菑募褐?hào)(串)開始,一步一步地改變符號(hào)(串),經(jīng)過有限步驟,最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)(串)的變換過程。

從類型上講,計(jì)算主要有兩大類:數(shù)值計(jì)算和符號(hào)推導(dǎo)。數(shù)值計(jì)算包括實(shí)數(shù)和函數(shù)的加減乘除、冪運(yùn)算、開方運(yùn)算、方程的求解等。符號(hào)推導(dǎo)包括代數(shù)與各種函數(shù)的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無(wú)論是數(shù)值計(jì)算還是符號(hào)推導(dǎo),它們?cè)诒举|(zhì)上是等價(jià)的、一致的,即二者是密切關(guān)聯(lián)的,可以相互轉(zhuǎn)化,具有共同的計(jì)算本質(zhì)。隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,還可能出現(xiàn)新的計(jì)算類型。

2遠(yuǎn)古的計(jì)算工具

人們從開始產(chǎn)生計(jì)算之日,便不斷尋求能方便進(jìn)行和加速計(jì)算的工具。因此,計(jì)算和計(jì)算工具是息息相關(guān)的。

早在公元前5世紀(jì),中國(guó)人已開始用算籌作為計(jì)算工具,并在公元前3世紀(jì)得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發(fā)明了算盤,并在15世紀(jì)得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎(chǔ)上發(fā)明的,比算籌更加方便實(shí)用,同時(shí)還把算法口訣化,從而加快了計(jì)算速度。

3近代計(jì)算系統(tǒng)

近代的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了計(jì)算工具的發(fā)展:在1614年,對(duì)數(shù)被發(fā)明以后,乘除運(yùn)算可以化為加減運(yùn)算,對(duì)數(shù)計(jì)算尺便是依據(jù)這一特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。1620年,岡特最先利用對(duì)數(shù)計(jì)算尺來計(jì)算乘除。1850年,曼南在計(jì)算尺上裝上光標(biāo),因此而受到當(dāng)時(shí)科學(xué)工作者,特別是工程技術(shù)人員廣泛采用。機(jī)械式計(jì)算器是與計(jì)算尺同時(shí)出現(xiàn)的,是計(jì)算工具上的一大發(fā)明。帕斯卡于1642年發(fā)明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運(yùn)算的手搖計(jì)算器,是長(zhǎng)1米的大盒子。自此以后,經(jīng)過人們?cè)谶@方面多年的研究,特別是經(jīng)過托馬斯、奧德內(nèi)爾等人的改良后,出現(xiàn)了多種多樣的手搖計(jì)算器,并風(fēng)行全世界。

4電動(dòng)計(jì)算機(jī)

英國(guó)的巴貝奇于1834年,設(shè)計(jì)了一部完全程序控制的分析機(jī),可惜礙于當(dāng)時(shí)的機(jī)械技術(shù)限制而沒有制成,但已包含了現(xiàn)代計(jì)算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術(shù)有了很大的發(fā)展,電動(dòng)式計(jì)算器便慢慢取代以人工為動(dòng)力的計(jì)算器。1941年,德國(guó)的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計(jì)算器,實(shí)現(xiàn)了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計(jì)算機(jī)

20世紀(jì)初,電子管的出現(xiàn),使計(jì)算器的改革有了新的發(fā)展,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)和有關(guān)單位在1946年制成了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展,使人類進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。它是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,也當(dāng)之無(wú)愧地被認(rèn)為是迄今為止由科學(xué)和技術(shù)所創(chuàng)造的最具影響力的現(xiàn)代工具。

在電子計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)高速發(fā)展過程中,因特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對(duì)電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)所依賴的半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展作出預(yù)言:半導(dǎo)體芯片的集成度將每?jī)赡攴环?。事?shí)證明,自20世紀(jì)60年代以后的數(shù)十年內(nèi),芯片的集成度和電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度實(shí)際是每十八個(gè)月就翻一番,而價(jià)格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發(fā)展速度被公認(rèn)為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計(jì)算的極限”

人類是否可以將電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度永無(wú)止境地提升?傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高有沒有極限?對(duì)此問題,學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無(wú)限提高,最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計(jì)算的結(jié)果——造成熵的降低,這種向低熵方向無(wú)限發(fā)展的運(yùn)動(dòng)被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的,因此,傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到21世紀(jì)30年代,芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時(shí),導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律——牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行,而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。

哲學(xué)家和科學(xué)家對(duì)此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在21世紀(jì)前30年內(nèi)終止。著名科學(xué)家,哈佛大學(xué)終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學(xué)代表著一個(gè)時(shí)代最為大膽的猜想(形而上學(xué))。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢(mèng)想—發(fā)現(xiàn)—解釋—夢(mèng)想”的不斷循環(huán),我們可以開拓一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域,世界最終會(huì)變得越來越清晰,我們最終會(huì)了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的7量子計(jì)算系統(tǒng)

量子計(jì)算最初思想的提出可以追溯到20世紀(jì)80年代。物理學(xué)家費(fèi)曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué)對(duì)象的行為。他遇到一個(gè)問題:量子力學(xué)系統(tǒng)的行為通常是難以理解同時(shí)也是難以求解的。以光的干涉現(xiàn)象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個(gè),有可能發(fā)生的情況就會(huì)多出一倍,也就是問題的規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增加。模擬這樣的實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算量實(shí)在太大了,不過,在費(fèi)曼眼里,這卻恰恰提供一個(gè)契機(jī)。因?yàn)榱硪环矫?量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測(cè)性:在干涉實(shí)驗(yàn)中,只要給定初始條件,就可以推測(cè)出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計(jì)算,那么搭建這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)量其結(jié)果,就恰好相當(dāng)于完成了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算。因此,只要在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的過程中,允許它在真實(shí)的量子力學(xué)對(duì)象上完成實(shí)驗(yàn),并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合到計(jì)算中去,就可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下,1985年英國(guó)牛津大學(xué)教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計(jì)算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇——圖靈論題。費(fèi)曼指出使用量子計(jì)算機(jī)時(shí),不需要考慮計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的,即把計(jì)算看作由“神諭”來實(shí)現(xiàn)的:這類計(jì)算在量子計(jì)算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計(jì)算在一些特定的計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)確實(shí)比傳統(tǒng)計(jì)算更強(qiáng),例如,現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴于把一個(gè)大整數(shù)(如1024位的十進(jìn)制數(shù))分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個(gè)問題是一個(gè)典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)上還沒有找到一種有效的辦法將這種計(jì)算快速地進(jìn)行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計(jì)算機(jī)全部利用起來來計(jì)算上面的這個(gè)1024位整數(shù)的質(zhì)因子分解問題,大約需要28萬(wàn)年,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類所能夠等待的時(shí)間。而且,分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級(jí)增大,也就是說如果要分解2046位的整數(shù),所需要的時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺(tái)量子計(jì)算機(jī),我們只需要大約40分鐘的時(shí)間就可以分解1024位的整數(shù)了。

8量子計(jì)算中的神諭

人類的計(jì)算工具,從木棍、石頭到算盤,經(jīng)過電子管計(jì)算機(jī),晶體管計(jì)算機(jī),到現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī),再到量子計(jì)算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過程讓人思考:首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計(jì)算,隨后,人們發(fā)明了算盤,來幫助人們進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動(dòng)“算珠”,機(jī)器也可以用來搬動(dòng)“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機(jī)械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計(jì)算工具的同時(shí),數(shù)學(xué)家們開始對(duì)計(jì)算的本質(zhì)展開了研究,圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。

量子計(jì)算的出現(xiàn),則徹底打破了這種認(rèn)識(shí)與創(chuàng)新規(guī)律。它建立在對(duì)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的在現(xiàn)實(shí)世界的不可計(jì)算性。試圖利用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來代替一系列復(fù)雜的大量運(yùn)算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因?yàn)樵诖酥?所有計(jì)算均是模擬一個(gè)快速的“算盤”,即使是最先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的CPU內(nèi)部,64位的寄存器(register),也是等價(jià)于一個(gè)有著64根軸的二進(jìn)制算盤。量子計(jì)算則完全不同,對(duì)于量子計(jì)算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內(nèi)部的機(jī)理,卻對(duì)“神諭”內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)果深信不疑。人們可以把它當(dāng)作一個(gè)黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對(duì)于黑盒子內(nèi)部發(fā)生了什么和為什么這樣發(fā)生確并不知道。

9“神諭”的挑戰(zhàn)與人類自身的回應(yīng)人類的思考能力,隨著計(jì)算工具的不斷進(jìn)化而不斷加強(qiáng)。電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),大大加強(qiáng)了人類整體的科研能力,那么,量子計(jì)算系統(tǒng)的產(chǎn)生,會(huì)給人類整體帶來更加強(qiáng)大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當(dāng)今時(shí)代的量子“神諭”。不僅如此,量子計(jì)算系統(tǒng)會(huì)更加深刻的揭示計(jì)算的本質(zhì),把人類對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)從牛頓世界中擴(kuò)充到量子世界中。

如果觀察歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)人類文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大,隨著該系統(tǒng)的不斷增大,人們認(rèn)清并解決了許多問題。人類的認(rèn)識(shí)模式似乎符合下面的規(guī)律:

“計(jì)算工具不斷發(fā)展—整體思維能力的不斷增強(qiáng)—公理系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產(chǎn)生”不斷循環(huán)。

無(wú)論量子計(jì)算的本質(zhì)是否被發(fā)現(xiàn),也不會(huì)妨礙量子計(jì)算時(shí)代的到來。量子計(jì)算是計(jì)算科學(xué)本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會(huì)隨著量子計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展而得到解決,它將“計(jì)算科學(xué)”從牛頓時(shí)代引向量子時(shí)代,并會(huì)給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputationandQuantumInformation[M].CambridgeUniversityPress,2000.

篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算工具；圖靈模型；量子計(jì)算；哥德爾不完備定理；神諭

一、引言與計(jì)算的產(chǎn)生

在人類社會(huì)的早期時(shí)代，加減乘除的概念就被人們所認(rèn)識(shí)到。隨著人類文明的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)求方程的解，求函數(shù)的微分和積分等概念也納入了計(jì)算的范疇。伴隨人類生產(chǎn)活動(dòng)的不斷增加，人們對(duì)計(jì)算的要求也越來越大，計(jì)算工具也再不斷的改進(jìn)。

二、遠(yuǎn)古的計(jì)算工具

人們開始產(chǎn)生計(jì)算之日，便不斷尋求能方便進(jìn)行和加速計(jì)算的工具。因此，計(jì)算和計(jì)算工具是息息相關(guān)的。

早在公元前5世紀(jì)，中國(guó)人已開始用算籌作為計(jì)算工具，并在公元前3世紀(jì)得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后來，人們發(fā)明了算盤，并在15世紀(jì)得到普遍采用，取代了算籌。它是在算籌基礎(chǔ)上發(fā)明的，比算籌更加方便實(shí)用，同時(shí)還把算法口訣化，從而加快了計(jì)算速度。因此源用至今，并流傳到海外，成為一種國(guó)際性的計(jì)算工具。

三、近代計(jì)算系統(tǒng)

近代的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了計(jì)算工具的發(fā)展：在1614年，對(duì)數(shù)被發(fā)明以后，乘除運(yùn)算可以化為加減運(yùn)算，對(duì)數(shù)計(jì)算尺便是依據(jù)這一特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。1620年，岡特最先利用對(duì)數(shù)計(jì)算尺來計(jì)算乘除。1850年，曼南在計(jì)算尺上裝上光標(biāo)，因此而受到當(dāng)時(shí)科學(xué)工作者，特別是工程技術(shù)人員所廣泛采用。

機(jī)械式計(jì)算器是與計(jì)算尺同時(shí)出現(xiàn)的，是計(jì)算工具上的一大發(fā)明。帕斯卡于1642年發(fā)明了帕斯卡加法器。在1671年，萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運(yùn)算的手搖計(jì)算器，是長(zhǎng)1米的大盒子。自此以后，經(jīng)過人們?cè)谶@方面多年的研究，特別是經(jīng)過托馬斯、奧德內(nèi)爾等人的改良后，出現(xiàn)了多種多樣的手搖計(jì)算器，并風(fēng)行全世界。

四、電動(dòng)計(jì)算機(jī)

英國(guó)的巴貝奇于1834年，設(shè)計(jì)了一部完全程序控制的分析機(jī)，可惜礙于當(dāng)時(shí)的機(jī)械技術(shù)所限制而沒有制成，但已包含了現(xiàn)代計(jì)算的基本思想和主要的組成部分了。

此后，由于電力技術(shù)有了很大的發(fā)展，電動(dòng)式計(jì)算器便慢慢取代以人工為動(dòng)力的計(jì)算器。1941年，德國(guó)的楚澤采用了繼電器，制成了第一部通用過程控制計(jì)算器，實(shí)現(xiàn)了100多年前巴貝奇的理想。

五、電子計(jì)算機(jī)

20世紀(jì)初，電子管的出現(xiàn)，使計(jì)算器的改革有了新的發(fā)展，并由于二次大戰(zhàn)的迫切的軍事需要，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)和有關(guān)單位在1946年制成了第一臺(tái)電子計(jì)算器。

電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，讓人類進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。它極大影響了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，并徹底改變了人們的生活。電子計(jì)算機(jī)是二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，也當(dāng)之無(wú)愧地被認(rèn)為是迄今為止由科學(xué)和技術(shù)所創(chuàng)造的最具影響力的現(xiàn)代工具。

在電子計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)高速發(fā)展過程中，因特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Godon Moore) 對(duì)電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)所依賴的半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展作出預(yù)言：半導(dǎo)體芯片的集成度將每?jī)赡攴环?。事?shí)證明，自二十世紀(jì)60 年代以后的數(shù)十年內(nèi)，芯片的集成度和電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度實(shí)際是每十八個(gè)月就翻一番，而價(jià)格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發(fā)展速率被公認(rèn)為“摩爾定律”。

六、 “摩爾定律”與“計(jì)算的極限”

人類是否可以將電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度永無(wú)止境地提升? 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高有沒有極限? 對(duì)此問題，學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。

如果電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無(wú)限提高，最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計(jì)算的結(jié)果——造成熵的降低，這種向低熵方向無(wú)限發(fā)展的運(yùn)動(dòng)被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的，因此，傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R. Landauer) 為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到二十一世紀(jì)三十年代，芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度(1 納米= 10-9 米) ，此時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律——牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行，而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作；同樣，芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米) 后，晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。

哲學(xué)家和科學(xué)家對(duì)此問題的看法十分一致：摩爾定律不久將不再適用。也就是說，電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在二十一世紀(jì)前三十年內(nèi)終止。

著名科學(xué)家，哈佛大學(xué)終身教授威爾遜(Edward O. Wilson) 指出：“科學(xué)代表著一個(gè)時(shí)代最為大膽的猜想(形而上學(xué)) 。它純粹是人為的。但我們相信，通過追尋“夢(mèng)想—發(fā)現(xiàn)—解釋—夢(mèng)想”的不斷循環(huán)，我們可以開拓一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域，世界最終會(huì)變得越來越清晰，我們最終會(huì)了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的?！?/p>

這段話成為許多科學(xué)家的座右銘，給人以啟示?？茖W(xué)需要夢(mèng)想，甚至需要形而上的猜想。科學(xué)的預(yù)言有時(shí)在哲學(xué)看來有著形而上學(xué)的味道。而在人類面臨著計(jì)算科學(xué)的最大難題——計(jì)算的極限到來之時(shí)，DNA計(jì)算和量子計(jì)算為實(shí)現(xiàn)人類的這個(gè)夢(mèng)想鋪開了宏偉藍(lán)圖。

七、DNA計(jì)算系統(tǒng)

1994年11月，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家阿德勒曼(L.Adleman)在美國(guó)《科學(xué)》上公布DNA計(jì)算機(jī)的理論，并成功運(yùn)用DNA計(jì)算機(jī)解決了一個(gè)有向哈密頓路徑問題[7]。 DNA計(jì)算機(jī)的提出，產(chǎn)生于這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)，即生物與數(shù)學(xué)的相似性：(1)生物體異常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是對(duì)由DNA序列表示的初始信息執(zhí)行簡(jiǎn)單操作(復(fù)制、剪接)的結(jié)果；(2)可計(jì)算函數(shù)f(ω)的結(jié)果可以通過在ω上執(zhí)行一系列基本的簡(jiǎn)單函數(shù)而獲得。

阿德勒曼不僅意識(shí)到這兩個(gè)過程的相似性，而且意識(shí)到可以利用生物過程來模擬數(shù)學(xué)過程。更確切地說是，DNA串可用于表示信息，酶可用于模擬簡(jiǎn)單的計(jì)算。這是因?yàn)椋菏紫?，DNA是由稱作核昔酸的一些單元組成，這些核昔酸隨著附在其上的化學(xué)組或基的不同而不同。共有四種基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，分別用A、G、C、T表示。單鏈DNA可以看作是由符號(hào)A、G、C、T組成的字符串。從數(shù)學(xué)上講，這意味著可以用一個(gè)含有四個(gè)字符的字符集∑ =A、G、C、T來為信息編碼(電子計(jì)算機(jī)僅使用0和1這兩個(gè)數(shù)字)。其次，DNA序列上的一些簡(jiǎn)單操作需要酶的協(xié)助，不同的酶發(fā)揮不同的作用。起作用的有四種酶：限制性內(nèi)切酶，主要功能是切開包含限制性位點(diǎn)的雙鏈DNA；DNA連接酶，它主要是把一個(gè)DNA鏈的端點(diǎn)同另一個(gè)鏈連接在一起；DNA聚合酶，它的功能包括DNA的復(fù)制與促進(jìn)DNA的合成；外切酶，它可以有選擇地破壞雙鏈或單鏈DNA分子。正是基于這四種酶的協(xié)作實(shí)現(xiàn)了DNA計(jì)算。

DNA計(jì)算與電子計(jì)算機(jī)完全不同，它的計(jì)算單元是裝在試管培養(yǎng)液中的DNA長(zhǎng)鏈。通過控制試管的溫度和向試管中投放反應(yīng)物，來進(jìn)行計(jì)算。

八、量子計(jì)算系統(tǒng)

量子計(jì)算最初思想的提出可以追溯到20世紀(jì)80年代。物理學(xué)家費(fèi)曼RichardP.Feynman 曾試圖用傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué)對(duì)象的行為。他遇到一個(gè)問題[11]：量子力學(xué)系統(tǒng)的行為通常是難以理解同時(shí)也是難以求解的。以光的干涉現(xiàn)象為例，在干涉過程中，相互作用的光子每增加一個(gè) ，有可能發(fā)生的情況就會(huì)多出一倍 ，也就是問題的規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增加。模擬這樣的實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算量實(shí)在太大了，不過，在費(fèi)曼眼里 ，這卻恰恰提供一個(gè)契機(jī)。轉(zhuǎn)貼于 　因?yàn)榱硪环矫?，量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測(cè)性：在干涉實(shí)驗(yàn)中，只要給定初始條件，就可以推測(cè)出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計(jì)算，那么搭建這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量其結(jié)果，就恰好相當(dāng)于完成了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算。因此，只要在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的過程中，允許它在真實(shí)的量子力學(xué)對(duì)象上完成實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合到計(jì)算中去，就可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下，1985年英國(guó)牛津大學(xué)教授多伊奇David Deutsch 提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計(jì)算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇——圖靈論題[15]。費(fèi)曼指出使用量子計(jì)算機(jī)時(shí)，不需要考慮計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的，即把計(jì)算看作由“神諭”來實(shí)現(xiàn)的：這類計(jì)算在量子計(jì)算中被稱為“神諭”（Oracle）。

有種種跡象表明：量子計(jì)算至少在一些特定的計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)確實(shí)比傳統(tǒng)計(jì)算更強(qiáng)，例如，現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴于把一個(gè)大整數(shù)（如1024 位的十進(jìn)制數(shù)) 分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個(gè)問題是一個(gè)典型的“困難問題”，困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)上還沒有找到一種有效的辦法將這種計(jì)算快速地進(jìn)行。目前，就是將全世界的所有大大小小的電子計(jì)算機(jī)全部利用起來來計(jì)算上面的這個(gè)1024 位整數(shù)的質(zhì)因子分解問題，大約需要28 萬(wàn)年，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類所能夠等待的時(shí)間。而且，分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級(jí)增大，也就是說如果要分解2046 位的整數(shù)，所需要的時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，我們只需要大約40 分鐘的時(shí)間就可以分解1024 位的整數(shù)了。

更重要的是，量子計(jì)算從本質(zhì)上說是可逆的，朗道證明了可逆計(jì)算可以不消耗資源———也就是說，量子計(jì)算的運(yùn)算速度可以不違背熵持續(xù)增加原理而無(wú)限增加。從這個(gè)例子我們可以直覺地認(rèn)為量子計(jì)算在處理大規(guī)模計(jì)算問題時(shí)優(yōu)越性是十分明顯的，但目前還沒法用數(shù)學(xué)證明這一點(diǎn)。

九、計(jì)算的本質(zhì)

在人類文明的早期，人們就認(rèn)識(shí)到“加減”這些計(jì)算活動(dòng)，以及它們的重要性。隨著，計(jì)算工具的不斷改進(jìn)，人們的“計(jì)算”本身的也不斷的加深了解。到后來開方、求方程的解、求微分求積分也被納入進(jìn)計(jì)算的范疇。

“什么是計(jì)算？”問題一直到20世紀(jì)30年，才由哥德爾（K.Godel，1906-1978），丘奇(A.Church，1903-1995)，圖靈(A.M.TUI-ing，1912-1954)等數(shù)學(xué)家 的工作，人們才弄清楚什么是計(jì)算的本質(zhì)，以及什么是可計(jì)算的，什么是不可計(jì)算的等根本性問題。

抽象地說，所謂計(jì)算，就是從一個(gè)符號(hào)串f變換成另一個(gè)符號(hào)串g。比如說，從符號(hào)串12+3變換成15就是一個(gè)加法計(jì)算。如果符號(hào)串f是x2，而符號(hào)串g是2x，從f到g的計(jì)算就是微分。定理證明也是如此，令f表示一組公理和推導(dǎo)規(guī)則，令g是一個(gè)定理，那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個(gè)角度看，文字翻譯也是計(jì)算，如f代表一個(gè)英文句子，而g為含意相同的中文句子，那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點(diǎn)？為 什么把它們都叫做計(jì)算？因?yàn)樗鼈兌际菑募褐?hào)(串)開始，一步一步地改變符號(hào)(串)，經(jīng)過有限步驟，最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)(串)的變換過程。

從類型上講，計(jì)算主要有兩大類：數(shù)值計(jì)算和符號(hào)推導(dǎo)。數(shù)值計(jì)算包括實(shí)數(shù)和函數(shù)的加減乘除、幕運(yùn)算、開方運(yùn)算、方程的求解等。符號(hào)推導(dǎo)包括代數(shù)與各種函數(shù)的恒等式、不等式的證明，幾何命題的證明等。但無(wú)論是數(shù)值計(jì)算還是符號(hào)推導(dǎo)，它們?cè)诒举|(zhì)上是等價(jià)的、一致的，即二者是密切關(guān)聯(lián)的，可以相互轉(zhuǎn)化，具有共同的計(jì)算本質(zhì)。隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展，還可能出現(xiàn)新的計(jì)算類型。

隨著計(jì)算機(jī)日益廣泛而深刻的運(yùn)用，計(jì)算這個(gè)原本專門的數(shù)學(xué)概念已經(jīng)泛化到了人類的整個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，并上升為一種極為普適的科學(xué)概念和哲學(xué)概念，成為人們認(rèn)識(shí)事物、研究問題的一種新視角、新觀念和新方法。

十、“計(jì)算主義”的興起

隨著計(jì)算工具的發(fā)展，一些哲學(xué)家和科學(xué)家開始從計(jì)算的視角審視世界，科學(xué)家們不僅發(fā)現(xiàn)大腦和生命系統(tǒng)可被視作計(jì)算系統(tǒng) ，而且發(fā)現(xiàn)整個(gè)世界事實(shí)上就是一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)。當(dāng)康韋證明細(xì)胞自動(dòng)機(jī)與圖靈機(jī)等價(jià)時(shí) ，就有人開始把整個(gè)宇宙看作是計(jì)算機(jī)。因?yàn)樘囟ㄅ渲玫募?xì)胞自動(dòng)機(jī)原則上能模擬任何真實(shí)的過程。如果真是這樣，那么 ，我們便可以設(shè)想一種細(xì)胞自動(dòng)機(jī)，它能模擬整個(gè)宇宙。實(shí)際上，我們完全可以把宇宙看作是一個(gè)三維的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)。基本粒子或其它什么層次的物質(zhì)實(shí)體可以看作是這個(gè)細(xì)胞自動(dòng)機(jī)格點(diǎn)上的物質(zhì)狀態(tài) ，支配它們運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律可以看作是它們的行為規(guī)則。在這些規(guī)則的作用下基本粒子發(fā)生各種變化，從而導(dǎo)致宇宙的演化。

總之，計(jì)算或算法的觀念在當(dāng)今已經(jīng)滲透到宇宙學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)乃至經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)科學(xué)等諸多領(lǐng)域。計(jì)算已不僅成為人們認(rèn)識(shí)自然、生命、思維和社會(huì)的一種普適的觀念和方法 ，而且成為一種新的世界觀。一些學(xué)者認(rèn)為：不僅生命和思維的本質(zhì)是計(jì)算，自然事件的本質(zhì)也是計(jì)算。

十一、量子計(jì)算中的神諭

人類的計(jì)算工具，從木棍、石頭到算盤，經(jīng)過機(jī)械計(jì)算器，電器計(jì)算機(jī)，到現(xiàn)代的電子計(jì)算機(jī)，再到DNA計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過程讓人思考：首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計(jì)算，隨后，人們發(fā)明了算盤，來幫助人們進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動(dòng)“算珠”，機(jī)器可以用來搬動(dòng)“算珠”，而且效率更高，速度更快的時(shí)候，人們自然想到利用機(jī)器來搬動(dòng)算珠，誕生了機(jī)械計(jì)算設(shè)備。

隨后，人們用繼電器替代了純機(jī)械。最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計(jì)算工具的同時(shí)，數(shù)學(xué)家們開始對(duì)計(jì)算的本質(zhì)展開了研究，圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。

電子計(jì)算機(jī)后，人們改變了思路，即：到自然界中去發(fā)現(xiàn)那些符合圖靈模型的現(xiàn)象，例如DNA分子鏈的自我復(fù)制現(xiàn)象。DNA分子提供了AGCT四種堿基，相當(dāng)于電子計(jì)算機(jī)中的2進(jìn)制的0和1。DNA自我復(fù)制的機(jī)制，非常接近電子計(jì)算機(jī)的的模型——圖靈機(jī)模型。

可以說，DNA計(jì)算機(jī)是基于圖靈機(jī)的先進(jìn)計(jì)算方式。但是它始終不能突破圖靈機(jī)的極限。即：在牛頓經(jīng)典物理學(xué)下“確定世界”的計(jì)算模型。

量子計(jì)算的出現(xiàn)，則徹底打破了這種認(rèn)識(shí)與創(chuàng)新規(guī)律。它建立在對(duì)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的在現(xiàn)實(shí)世界的不可計(jì)算性。試圖利用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來代替一系列復(fù)雜的大量運(yùn)算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

應(yīng)為在此之前，所有計(jì)算均是模擬一個(gè)快速的“算盤”，即使是最先進(jìn)電子計(jì)算機(jī)CPU內(nèi)部，64位的寄存器(register)，也是等價(jià)于一個(gè)有著64根軸的二進(jìn)制算盤。在DNA計(jì)算中，這種情況稍微復(fù)雜一點(diǎn)，可視為ATCG四種堿基所構(gòu)成的擁有上百萬(wàn)根軸，每根軸上有四個(gè)珠的“超級(jí)算盤”，盡管它的體積小到可以放在一根試管中。

量子計(jì)算則完全不同，對(duì)于量子計(jì)算的核心部件，類似與古代希臘世界中的“神諭”，沒有人弄清楚神諭內(nèi)部的機(jī)理，卻對(duì)“神諭”內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)果深信不疑。人們可以把它當(dāng)作一個(gè)黑盒子，人們通過輸入，可以得到輸出，但是對(duì)于黑盒子內(nèi)部發(fā)生了什么和為什么這樣發(fā)生確并不知道。

十二、“神諭”的本質(zhì)與哥德爾不完備性

量子計(jì)算在信息的承載體上與經(jīng)典計(jì)算毫無(wú)區(qū)別:它同樣利用二進(jìn)制比特——稱為量子比特——來進(jìn)行運(yùn)算。但是，量子力學(xué)的一個(gè)十分“反直覺”的奇特現(xiàn)象鑄就了量子比特與傳統(tǒng)比特的天壤之別。一個(gè)量子比特不僅僅可以表示信息“0”和“1”，還出人意料地可以表示一種“0”和“1”的疊加狀態(tài)。

我們可以清晰地看到量子計(jì)算的神奇以及它不同于經(jīng)典計(jì)算之處。那么，為什么量子計(jì)算會(huì)顯示出如此奇怪的性質(zhì)呢? 這些性質(zhì)又有什么本質(zhì)的物理原因呢[12]? 遺憾的是，迄今為止，科學(xué)家們還在為這些神奇的量子現(xiàn)象的本質(zhì)而進(jìn)行探索，答案不得而知。

人們對(duì)量子計(jì)算本質(zhì)的無(wú)知來自于人們對(duì)量子世界內(nèi)部的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一。但這并不妨礙人們把量子計(jì)算最為超級(jí)計(jì)算機(jī)的想法。雖然它帶有強(qiáng)烈的工具主義傾向。

量子計(jì)算的科學(xué)研究依然在繼續(xù)，然而，對(duì)量子計(jì)算和量子力學(xué)本身的哲學(xué)研究卻已經(jīng)顯示出人類的無(wú)奈和無(wú)助。也許，世界本身就是一個(gè)整體，我們僅僅從細(xì)處著眼永遠(yuǎn)無(wú)法看到導(dǎo)致整體變化的內(nèi)因。

哥德爾不完備性定理告訴我們，任何一個(gè)足夠強(qiáng)的一致的公理系統(tǒng)的完備性是不可證明的，而它的完備性的不可證明是可以證明的。

一些悲觀的科學(xué)家和哲學(xué)家認(rèn)為：我們科學(xué)研究所依賴的各種公理系統(tǒng)是無(wú)法證明完備的，即現(xiàn)實(shí)世界的有些現(xiàn)象是無(wú)法被已有定律和規(guī)律來揭示，人們努力地試圖用這些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的公理和規(guī)律去解釋量子計(jì)算、量子力學(xué)，去解釋自然和宇宙是不可行的?？茖W(xué)家們一直在努力解釋量子世界的本質(zhì)，但也應(yīng)該清醒，這些努力有可能最終是失敗的。而這些失敗恰恰證明了哥德爾不完備性定理的正確性。所以他們認(rèn)為人類是無(wú)法認(rèn)識(shí)某些規(guī)律的，一些迷題永遠(yuǎn)是個(gè)迷。

十三、“神諭”的挑戰(zhàn)與人類自身的回應(yīng)

筆者的觀點(diǎn)與上述不同，人類的思考能力，隨著工具的不斷進(jìn)化而不斷加強(qiáng)，盡管在遠(yuǎn)古時(shí)期，有些智者的思考能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了他們的時(shí)代，但是，在整體上，人類的思維能力和解決問題的能力是隨著經(jīng)濟(jì)和科技的進(jìn)步而不斷加強(qiáng)。電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，大大加強(qiáng)了人類整體的科研能力，那么，量子計(jì)算系統(tǒng)的產(chǎn)生，會(huì)給人類整體帶來更加強(qiáng)大的科研能力和思考能力，并最終解決困擾當(dāng)今時(shí)代的量子“神諭”。不僅如此，量子計(jì)算系統(tǒng)會(huì)更加深刻的揭示計(jì)算的本質(zhì)，把人類對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)從牛頓世界中擴(kuò)充到量子世界中。

哥德爾的不完備性并不能組織人類對(duì)未知事物的新發(fā)現(xiàn)，如果觀察歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)人類文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”，人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大，隨著該系統(tǒng)的不斷增大，人們認(rèn)清并解決了許多問題。人類的認(rèn)識(shí)模式似乎符合下面的規(guī)律：

“計(jì)算工具不斷發(fā)展——整體思維能力的不斷增強(qiáng)——公理系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大——舊的神諭被解決——新的神諭不斷產(chǎn)生”不斷循環(huán)。

也許那時(shí)會(huì)出現(xiàn)新的“神諭”，而“神諭”的出現(xiàn)對(duì)人類來說并不是負(fù)面的，而是對(duì)人類整體思維能力和認(rèn)識(shí)能力的一次挑戰(zhàn)。并將刺激著人類對(duì)宇宙和自身的更深刻認(rèn)識(shí)。

無(wú)論量子計(jì)算的本質(zhì)是否被發(fā)現(xiàn)，也不會(huì)妨礙量子計(jì)算時(shí)代的到來。量子計(jì)算是計(jì)算科學(xué)本身的一次新的革命，也許許多困擾人類的問題，將會(huì)隨著量子計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展而得到解決，它將“計(jì)算科學(xué)”從牛頓時(shí)代引向量子時(shí)代，并會(huì)給人類文明帶來更加深刻的影響。

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量子力學(xué)誕生于1926年，是人類對(duì)微觀世界加以認(rèn)識(shí)的理論基礎(chǔ)之一。量子力學(xué)和相對(duì)論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰•貝爾于1964年提出貝爾理論，，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應(yīng)的存在。1989年第一次演示成功量子密鑰傳輸，1997年量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證由奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成，2004年，該小組又將量子態(tài)隱形傳輸距離成功提高到600米。2007年開始我國(guó)架設(shè)了長(zhǎng)達(dá)16公里的自由空間量子信道，于2009年成功實(shí)現(xiàn)世界上量子隱形傳態(tài)的最遠(yuǎn)距離。

二、量子通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

量子通信技術(shù)的研究方向除了包括量子隱形傳態(tài)還包括量子安全直接通信等，突破了現(xiàn)有信息技術(shù)，引起了學(xué)術(shù)界和社會(huì)的高度重視。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，量子通信除具有超強(qiáng)抗干擾能力外且不需對(duì)傳統(tǒng)信道進(jìn)行借助；與此同時(shí)量子通信的密碼被破譯的可能性幾乎沒有，具有較強(qiáng)的保密性；另外，量子通信幾乎不存在線路時(shí)延，傳輸速度很快。量子通信發(fā)展僅僅經(jīng)歷了20年左右，但其發(fā)展卻十分迅猛，目前已經(jīng)被很多國(guó)家和軍方給予高度關(guān)注。

量子通信在國(guó)防和軍事上具有廣闊的應(yīng)用前景，作為量子技術(shù)的最大特征，量子技術(shù)的安全性是傳統(tǒng)加密通信所無(wú)可企及的。量子通信技術(shù)的超強(qiáng)保密性，能夠有效保證己方軍事密件和軍事行動(dòng)不被敵方破譯及偵析，在國(guó)防和軍事領(lǐng)域顯示出無(wú)與倫比的魅力。另一方面，在破解復(fù)雜的加密算法上，也許現(xiàn)有計(jì)算機(jī)可能需要好幾萬(wàn)年的時(shí)間，在現(xiàn)實(shí)中是完全無(wú)法接受且?guī)缀鯖]有實(shí)用價(jià)值的。但量子計(jì)算機(jī)卻能在幾分鐘內(nèi)將加密算法破解，如果未來這種技術(shù)被投入實(shí)用，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)密碼體制將處于危險(xiǎn)之中，而量子通信技術(shù)則能能夠抵御這種破解和威脅。

在民間通信領(lǐng)域量子通信技術(shù)的應(yīng)用前景也同樣廣闊。中國(guó)科技大學(xué)在2009年對(duì)界上首個(gè)5節(jié)點(diǎn)的全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建后，使得實(shí)時(shí)語(yǔ)音量子保密通信被首次實(shí)現(xiàn)，城市范圍的安全量子通信網(wǎng)絡(luò)在這種“城域量子通信網(wǎng)絡(luò)”基礎(chǔ)上成為了現(xiàn)實(shí)。

三、總結(jié)

篇8

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展飛快，已經(jīng)漸漸融入人們?nèi)粘Ｉ畹狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴中，快速發(fā)展中不免有些隱患，因此謹(jǐn)慎分析現(xiàn)狀也是十分有必要的，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展也有著積極意義。如今，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)作為一個(gè)生命力強(qiáng)、發(fā)展前景良好的科學(xué)技術(shù)，在個(gè)人、家庭、企業(yè)乃至國(guó)家各個(gè)層面區(qū)域的應(yīng)用都很廣泛，在開發(fā)成本、運(yùn)行速度以及使用性能等方面都取得了不小的突破。同時(shí)，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展也帶動(dòng)了集成電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程、材料科學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)相輔相成，共同向前進(jìn)步發(fā)展。在這個(gè)信息化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)已經(jīng)融入了千家萬(wàn)戶的生活與工作中，在各個(gè)行業(yè)如工農(nóng)業(yè)、文化教育行業(yè)、社會(huì)服務(wù)業(yè)等之中都發(fā)揮著不可代替的重要作用，對(duì)于社會(huì)來說已是不可缺少的一部分。其中最重要的則是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)方面的作用。隨著全球信息化時(shí)代的進(jìn)步，人與人之間、生活與工作之中，信息傳遞是格外重要的。而計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)則是通過互聯(lián)網(wǎng)的作用改善信息傳遞的方式，加快其速度，從而促進(jìn)了信息技術(shù)行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，人們對(duì)于信息的認(rèn)識(shí)也與日劇增，從而對(duì)信息選擇的要求也越來越高，精確性、有效性、及時(shí)性都是人們所追求的目標(biāo)。由于計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行形勢(shì)，使得人們的勞動(dòng)方式與工作模式也得到了轉(zhuǎn)變。秀才不出門，能知天下事。人們可以足不出戶得完成工作與學(xué)習(xí)任務(wù)，節(jié)省了更多人力物力去完成其他的事情，對(duì)行動(dòng)與思想方面也有一定的解放作用。這正是說明了科技乃人類社會(huì)第一生產(chǎn)力。另外，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)帶動(dòng)了信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)也推動(dòng)著電子技術(shù)、生物技術(shù)以及新能源新技術(shù)的研發(fā)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

2計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前景

2.1生物計(jì)算機(jī)

早在1994年3月就有一位美國(guó)科學(xué)家提出了生物計(jì)算機(jī)這一設(shè)想。將DNA堿基序列當(dāng)做信息的編碼載體，利用當(dāng)今的分子生物學(xué)技術(shù)，適當(dāng)使用控制酶，改變DNA堿基序列并使信息有效反映出來，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。DNA計(jì)算機(jī)設(shè)想的出現(xiàn)有效拓寬了人類對(duì)計(jì)算機(jī)了解的視野，改變了計(jì)算機(jī)僅僅只是簡(jiǎn)單是物理性操作的性質(zhì)，增加了操作方式。如今，英國(guó)生物信息研究院的研究人員做出的重大突破使得人們對(duì)信息儲(chǔ)存的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的轉(zhuǎn)變?？茖W(xué)家們將文學(xué)家莎士比亞的154首詩(shī)歌的音樂文件（mp3格式）以及相關(guān)的照片編制了DNA序列，使得儲(chǔ)存密度大大增高，這一消息使得人們對(duì)生物計(jì)算機(jī)的構(gòu)想進(jìn)一步貼近現(xiàn)實(shí)。

2.2量子計(jì)算機(jī)

其特性即原子的同一時(shí)間點(diǎn)處于不同位置之間。在數(shù)據(jù)信息處理，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存兩方面，量子位的能力較晶體管電子位來說都是存在很大進(jìn)步的。

2.3光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)做出的重大突破即為可以利用光速來完成電子儲(chǔ)存以及運(yùn)算等工作，與傳統(tǒng)的芯片計(jì)算機(jī)相比其運(yùn)行速度大大增加。其實(shí)早在20世紀(jì)50年代后期就有科學(xué)家提出光子計(jì)算機(jī)這一設(shè)想，同時(shí)這一設(shè)想也在逐漸向現(xiàn)實(shí)發(fā)展前進(jìn)著。1986年，戴維•米勒研制出小型的光開關(guān)，使得貝爾實(shí)驗(yàn)室的艾倫•黃研制的光處理器有了一定的基礎(chǔ)，在1990年的1月，光計(jì)算機(jī)的工作正式開啟。在元器件方面，光計(jì)算機(jī)有兩種類型，即光電混合型與全光學(xué)型。貝爾實(shí)驗(yàn)室成功工作的光計(jì)算機(jī)采用的就是混合型元器件。然而相比全光學(xué)光子計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行速度還是有些遜色的。要想將全光學(xué)光子計(jì)算機(jī)成功的研發(fā)并制作出，必需研發(fā)出一種特殊的“晶體管”，這種晶體管能夠用一條光來控制另一條光。然而現(xiàn)今存在的光學(xué)“晶體管”存在很大的問題，笨拙且較大的體積是無(wú)法適用在光子計(jì)算機(jī)里的。因此，對(duì)光子計(jì)算機(jī)的研發(fā)工作還需要很大的努力，還有很長(zhǎng)的一段路要走。

3總結(jié)

篇9

現(xiàn)在是信息科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的時(shí)期，大家多多少少對(duì)計(jì)算機(jī)都有一定的了解和掌握，在這個(gè)時(shí)代生存，我們離不開信息這一媒介。我們也正是運(yùn)用了這一媒介來傳遞著大家的生活，我們身邊也處處體現(xiàn)出了信息技術(shù)創(chuàng)造出來的成就，這是一個(gè)高度發(fā)展的時(shí)代，是一個(gè)高度信息化的時(shí)代，也正是有了計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使我們的整個(gè)世界都聯(lián)系起來了，使整個(gè)社會(huì)成為一個(gè)小小的“村”，也正是因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的發(fā)展使得這個(gè)“村”互相滲透、互相融合、互相接納、互相了解，帶給人們無(wú)限的驚喜。

什么是計(jì)算機(jī)呢？俗稱電腦，是一種能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件和軟件組成，沒有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)稱裸機(jī)。常見的形式有臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)，較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)有生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等。

在我們的課堂上一般涉及的計(jì)算機(jī)都是臺(tái)式或者是筆記本計(jì)算機(jī)。信息技術(shù)與課堂整合的概念，最早源自于西方的“課堂整合”概念。課堂整合的含義是指對(duì)課程設(shè)置、各課程教育教學(xué)的目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)等要素作系統(tǒng)的考慮與操作，用整體的、聯(lián)系的、辯證的觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)和研究教育過程中各種教育教學(xué)要素之間的關(guān)系。課程整合并不是指單純地將被劃分的東西拼湊在一起，課程整合是把本來具有內(nèi)在聯(lián)系而被人為地割裂開來的內(nèi)容重新整合為一個(gè)整體的課程模式。這種內(nèi)在的聯(lián)系是自然的、真實(shí)的、本質(zhì)的，而非人為的。所謂信息技術(shù)與課程整合就是指信息技術(shù)以工具的形式與課程融合為一體，信息技術(shù)融入課程教學(xué)各要素中，使之成為教師的教學(xué)工具，學(xué)生的認(rèn)知工具，重要的教材形態(tài)和主要的教學(xué)媒體。在教學(xué)中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮著其應(yīng)有的功能，也為我們的教學(xué)增添色彩，使得兩個(gè)整體的結(jié)合，為教學(xué)又增添了一種靚麗的色彩。

在教學(xué)過程中，計(jì)算機(jī)也是輔助教學(xué)的階段，這是信息技術(shù)應(yīng)用于教育的第一個(gè)發(fā)展，該階段大約是20世紀(jì)60年代初至80年代，主要是利用計(jì)算機(jī)的速度運(yùn)算。圖形動(dòng)畫和仿真等功能輔助教學(xué)，解決教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這一階段，逐漸在大、中、小學(xué)開始開設(shè)了計(jì)算機(jī)公共課程，并稱其為計(jì)算機(jī)教育，還沒有明確提出信息技術(shù)教育的概念。計(jì)算機(jī)是輔助學(xué)習(xí)階段，計(jì)算機(jī)在學(xué)校中逐步以輔助教為主轉(zhuǎn)向以輔助學(xué)為主，強(qiáng)調(diào)如何利用計(jì)算機(jī)作為輔助教與學(xué)的工具。例如，利用計(jì)算機(jī)幫助搜集資料，輔導(dǎo)疑難，自我測(cè)試，以及幫助安排學(xué)習(xí)計(jì)劃等等。計(jì)算機(jī)不僅輔助教師的教，更強(qiáng)調(diào)用計(jì)算機(jī)輔助學(xué)生自主地學(xué)。在這個(gè)發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)教育和信息技術(shù)教育兩種概念同時(shí)被使用。信息技術(shù)與課程整合階段，目前，信息技術(shù)與課程整合已經(jīng)成為信息應(yīng)用于教學(xué)過程的一個(gè)主要模式。原先的“計(jì)算機(jī)教育”概念已經(jīng)被“信息技術(shù)教育”概念所代替。在現(xiàn)代的教學(xué)狀態(tài)中，信息技術(shù)與課程整合既有著密切的聯(lián)系，又具有一定相對(duì)獨(dú)立性特點(diǎn)的新型教學(xué)類型。對(duì)它的研究與實(shí)施對(duì)發(fā)展學(xué)生的主體性、創(chuàng)造性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神和實(shí)踐能力具有重要的意義。

篇10

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展；創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-5349（2015）12－0097－01

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的原因

（一）不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造

不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造是推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的不竭動(dòng)力?，F(xiàn)在社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的需求以及對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的認(rèn)識(shí)是計(jì)算機(jī)技術(shù)得以大力發(fā)展的主要原因。人們對(duì)信息的迫切需求是有一定的歷史原因的。二戰(zhàn)時(shí)期，信息資源的利用率低，信息傳播速度慢，正是在人們迫切的需求下，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)發(fā)展的早期，國(guó)家軍事等部門對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生迫切的需求，之后計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼煤凸I(yè)產(chǎn)品。在計(jì)算機(jī)行業(yè)，市場(chǎng)的占有是十分重要的。為了搶占市場(chǎng)，通過提高計(jì)算機(jī)技術(shù)，滿足市場(chǎng)需求，從而在激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。計(jì)算機(jī)的發(fā)展還得到政策的支持，保證計(jì)算機(jī)快速高效發(fā)展。

（二）主客體的選擇機(jī)制

計(jì)算機(jī)技術(shù)分為主體和客體兩部分。在客體方面，計(jì)算機(jī)面向的群體對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行選擇。在其他條件相同的情況下，先進(jìn)的技術(shù)能夠占據(jù)更多的市場(chǎng)。為了占據(jù)用戶市場(chǎng)，計(jì)算機(jī)技術(shù)之間的競(jìng)爭(zhēng)也更為激烈。針對(duì)計(jì)算機(jī)面向的群體開發(fā)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，更有針對(duì)性，更容易被用戶接受。在主體方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)的研制者是主體，客觀分析計(jì)算機(jī)用戶的需求，研制出相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)。用戶多樣性的存在導(dǎo)致需求存在多樣，計(jì)算機(jī)技術(shù)的研制者要不斷研制出新技術(shù)或新方法，滿足用戶的需求。主客體的選擇機(jī)制在計(jì)算機(jī)技術(shù)的主體和客體之間，建立了一種雙向的互動(dòng)的連接，推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效發(fā)展。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

（一）普及性和發(fā)展性

計(jì)算機(jī)技術(shù)正在不斷影響人們的日常生活，逐漸成為社會(huì)發(fā)展的重要生產(chǎn)力。計(jì)算機(jī)技術(shù)影響人們生活的方方面面，如橋梁設(shè)計(jì)、石油勘探等，在各個(gè)領(lǐng)域都扮演著重要的角色，充分體現(xiàn)出科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)面向的用戶從之前的軍事和科研等轉(zhuǎn)變成來自社會(huì)的各個(gè)普通家庭。毋庸置疑，計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)是人類生活生產(chǎn)的重要組成部分，對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。

（二）專門化和綜合化

計(jì)算機(jī)技術(shù)正朝著專門化和綜合化兩個(gè)方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)逐漸取代了單機(jī)操作的模式，計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性大大提高了。由于國(guó)家政策的支持，計(jì)算機(jī)的專門化更多體現(xiàn)在維護(hù)國(guó)家安全和綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)上。計(jì)算機(jī)技術(shù)的專門化和綜合化充分體現(xiàn)出科技的力量。

（三）突破性和普遍性

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展。計(jì)算機(jī)的更新周期速度變快了，從電子管到半導(dǎo)體晶體管再到半導(dǎo)體，更新的速度從42年變?yōu)?0年。此外，微電子精細(xì)加工到集成電路的誕生，這花費(fèi)的時(shí)間更短，只用了不到兩年的時(shí)間。相信在未來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新周期會(huì)越來越短，更新的速度也越來越快。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以根據(jù)不同人群的需求，加以改進(jìn)和創(chuàng)新，更多體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)技術(shù)的人性化和個(gè)性化。

三、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的整體方向

計(jì)算機(jī)發(fā)展主要朝高、廣、深三個(gè)大方向發(fā)展。第一，計(jì)算機(jī)技術(shù)向高的趨勢(shì)發(fā)展。計(jì)算機(jī)的主頻越來越高，運(yùn)算的速度越來越快。計(jì)算機(jī)的處理器不單是一個(gè)，可以是幾百個(gè)、幾千個(gè)處理器并行處理。多個(gè)處理器并行處理，可以大大提高計(jì)算機(jī)的性能。計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng)可以連接上龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)行有效的管理，互相協(xié)調(diào)工作。第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)向廣的趨勢(shì)發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的的范圍更廣，向各個(gè)領(lǐng)域滲透。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提升，計(jì)算機(jī)的普及率呈現(xiàn)上升的發(fā)展趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的日常生活中可以充分體現(xiàn)出來，洗衣機(jī)、電冰箱等處處體現(xiàn)著計(jì)算機(jī)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)大給信息共享提供了有效的平臺(tái)。第三，計(jì)算機(jī)技術(shù)向深的趨勢(shì)發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)向人工智能發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)的良性互動(dòng)。人工智能是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使之具備一定的感知能力和思維邏輯能力。

（二）計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的具體趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的具體趨勢(shì)主要朝兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)是智能化的高性能計(jì)算機(jī)，另一個(gè)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。智能化的高性能計(jì)算機(jī)有量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)和納米計(jì)算機(jī)。這些高性能的計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)都經(jīng)歷了質(zhì)的飛躍。各種高性能的計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)中，在各自領(lǐng)域中發(fā)揮出重要的作用，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為信息的共享和交換提供了一個(gè)全新的平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的過程中占據(jù)主導(dǎo)和核心地位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。革新計(jì)算機(jī)技術(shù)，加大對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)力度，健全計(jì)算機(jī)技術(shù)的規(guī)章制度，引導(dǎo)計(jì)算機(jī)技術(shù)健康發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)被滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為人們的生活工作提供了極大的便利。

【參考文獻(xiàn)】