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浅议计算机科学技术的现状及其发展前景

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摘要:得益于半导体技术、集成电路技术等的高速发展,计算机科学技术也正飞速发展着,从根本上改变了人们的生活和思维方式。随着越来越多的研究者加入计算机科学技术的研究行列,计算机科学技术必将会取得更大的突破,并更大程度地改变人们的生活。本文概述了计算机科学技术的史时势,回顾历史,分析现状,展望未来。力求给读者一整个清晰的关于计算机科学技术的发展脉络。

关键词:计算机科学技术;现状;发展前景

中图分类号:TP3-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2013) 03-0000-02

1 史

那些过去我们所做过的所有研究和努力并没有沉寂,伟大的科学家们在艰难的时期用他们伟大的智慧研究出的开创性的成果,奠定着整个计算机科学技术庞大整体的基石。

为了计算导弹的弹道,加强军队军事实力,1946年2月14日,美国军方研制出ENIAC计算机。由于当时设备造价昂贵并且由于电子管庞大的体积等,运算成本很高(每秒5000次的加法运算),当时计算机只限于军事单位使用。在此之后,很多国家的政府部门和科研机构和大型企业,开始了计算机的研究与应用。计算机逐步走向家庭和中小企业是在1982年第一台个人计算机产生之后开始的,个人计算机的诞生使得计算成本下降,加快了计算机的普及。到了二十世纪90年代,很多家庭都开始使用上了计算机。

计算机的基本特点如下:

记忆能力强.在计算机中有容量很大的存储装置,它不仅可以长久性地存储大量的文字、图形、图像、声音等信息资料,还可以存储指挥计算机工作的程序。

计算精度高与逻辑判断准确。它具有人类无能为力的高精度控制或高速操作任务。

能自动完成各种操作。计算机是由内部控制和操作的,只要将事先编制好的应用程序输入计算机,计算机就能自动按照程序规定的步骤完成预定的处理任务。

2 时

和平的年代为科学研究提供了足够好的条件,思想的火花在科学界不断碰撞而后开出灿烂的花,计算机技术如今已经融进生活的每一气息里。分析现状,才能把握计算机科学技术发展的方向,为计算机科学技术的更加完善壮大疏通脉络。

当下,无论是在国家、企业、家庭或者个人层面,计算机科学技术的应用都得到了广泛的发展和飞跃的进步,我们可以轻易发现,计算机科学技术是一个具有超强生命力和发展前景的领域,其无论在运算速度、开发成本和使用性能尚都得到了质与量的飞跃。每一次计算机科学技术的进步都带来软件工程、材料科学、集成电路技术、网络技术的发展,而这些技术的发展又进一步促进计算机科学技术的提高。

随着人们生活节奏的加快,个人计算机技术正朝着智能化和可移动方向发展。小巧的体积,轻便的重量,超高的配置等都是当前个人计算机的常态表现。得益于个人计算机技术的飞速发展以及互联网技术的广泛普及,如今人们了解并传递信息的途径增多并变得及时有效,学习技能并改变生活的方法增多并高效便捷。很多大型公司员工足不出户便可完成各种工作。人们在思想上和行动上得到了真正的解放。

当代计算机技术中还有一类就是经常被普通大众忽略但是作用却是不容小觑的,它就是超级计算机。超级计算机能够完成个人电脑无法的超大资料和超高速运算问题。拥有多种外围设备和丰富的软件系统。由于其强大的功能、高速的运算、巨大的存储容量等,超高速计算机正用于国家高科技领域和尖端技术研究中,式国家科技发展水平和综合国力的重要标志,它对国家安全和经济社会的发展有着举足轻重的意义。对于我国来说,譬如“天河一号”超级计算机的研制成功的确对于提升我国计算机科学技术在国际的地位有重要意义,然而相应的针对超级计算机的应用缺乏、软件开发滞后等问题也是亟待解决的。

可以相信,通过我们这一代人的不懈努力,计算机技术的种种瓶颈和挑战都将被有效克服。计算机技术一定朝着一个更快更好的方向发展并更大程度上改变人们生活。

3 势

展望未来,计算机科学技术的发展又将是一片生机,前景广阔.计算机学家、数学家等科学家们的执着追求和不懈努力,将会使他们在21世纪的计算机发展史上谱写出更加灿烂辉煌的新篇章。

1965年,戈登摩尔观察资料发现没18-24个月后生产出来的芯片,其等体积上面包含的芯片数量基本是前代芯片等体积上面芯片容量的2倍,但其价格却减少了一半,于是他提出指导了整个半导体行业发展一直到现在的著名摩尔定律。随着大规模集成电路制备工艺的发展与改进,芯片的集成度已经越来越高并逐渐接近物理学上限。不久前英特尔研制出22nm处理器,很多学者都预测这可能是工业上能够达到的极限了,在更小的距离里,由于量子物理的作用,器件的性能将不在人们的控制之内,摩尔定律也将走向尽头。

我们可以看到,短期内传统的基于半导体集成电路的计算机在短期内不会衰亡,但科学研究到了一定地步之后其肯定会被新的计算机科学技术取代。在此我将一些正在研究阶段的新型计算机技术作简要概括。

以DNA存储技术为依托的生物计算机。

生物计算机的以生物芯片取代传统半导体硅芯片,由美国学者阿德勒曼最先提出。他根据DNA信息传递的启发,将DNA单链巧妙组合起来,得到具有信息价值的DNA链。阿曼德的成功迅速引起了世界各国科学家的广泛关注,科学家们开始讨论以DNA为依托的生物计算机的可行性。

以色列科学家在2001年研制成功世界第一台DNA生物计算机,尽管只有一滴水大小,它却是未来生物计算机的雏形。就在2013年的3月,英国生物信息研究院的科学家们将莎士比亚的154首十四行诗的mp3文件和相关数码照片编入了DNA序列,储存密度达到了惊人的每克2.2PB(1PB=1024TB)。这条消息引爆了人们对信息存储概念的认识大转变。基于DNA的存储技术诞生以及得以实现,坚定了科学家研制生物计算机的信念。

生物计算机物无论是在原材料还是体积运算速度方面,都是传统计算机无法比拟的。也许不久的将来,传统计算机成为历史,生物计算机满街都是。

用光子做信息传递的光子计算机。

光子计算机使用光束代替电子来进行运算和存储,这一点与传统硅芯片计算机有着本质不同,克服了传统计算机的诸多缺点。与传统计算机相比,光子计算机存在以下好处:

(1)光是一种电磁波,因此不带电荷,我们知道,光在自由空间中传播时可以相互交叉而彼此不发生干扰。

(2)光子是没有质量的。它不受介质的干扰,可以在真空和各种介质中传播,并且光子的速度是电子在导线中传播速度的1000倍。可以预料,光子计算机的运算速度必将大大优于传统计算机。

(3)用光子互联的计算机芯片的密度可以达到很高。由于光子不像电子一样在高密度下受到量子效应的干扰,因此用光子在自由空间进行互联,可以有效提高芯片集成密度。

但是想要研制出能实际使用的光子计算机,就必须先开发出可用光束控制的“光学晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙,因此在现有的技术条件下要想短期内使光子计算机实用化还比较困难。

以量子理论为根基的量子计算机。

所谓量子计算机,就是在原子尺度上根据量子理论制造出来的全新概念的计算机。其处理信息的基本数据单元是量子比特,而不是传统的“0”和“1”。量子比特和著名的薛定谔猫一样没有确定的状态,可以同时处于两种状态的叠加态。使得其有着相比于传统比特流得天独厚的优势。

基于量子计算机超高的运算能力,目前世界各个国家的科学家们都对量子计算机的研制给与了密切的关注。美国和中国的科学家们已经在实验室里成功实现了对多个量子比特的同时操作。这使得人类距制造量子计算机的梦想又近了一步。

现在的量子计算机还是个实验室的理论模型,距离实用以及大规模生产还有很长一段路要走。但是科学的发展充满了不确定性。在世界各国科学家们齐心协力的努力下,相信在不久的将来,量子计算机的梦想会变成现实。

此外,根据哲学里的模糊思想,模糊计算机也将是计算机科学技术未来的一个可能的发展方向。

4 结语

以史为镜,与时俱进,迎接未来。我们有理由相信,在科学家们的不懈努力下,在各个学科的不断交融不断促进下,在各种现代化技术的支撑下,计算机科学与技术的未来必将充满无限希望。

参考文献:

[1]陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会,2009,10.

[2]蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信,2008,2.

[3]甘黛娴.计算机科学与技术的发展趋势探析[J],2012,6.

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