量子计算发展趋势范文
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【关键词】计算机技术 信息化 发展趋势
一、计算机科学与技术的历史步伐
已去的20 世纪,是计算机飞速发展的一个时期。世界上第一台电子计算机“ENIAC”诞生于1946年,至此计算机的发展才不过60年的光阴。现代计算机体系结构的形成及其技术实现的有关发明,主要归功于两位数学家,与四位物理学家,由于他们的不懈努力奠定了计算机科学与技术发展的基石。
英国数学家布里顿.艾伦.图灵和美国数学家冯.诺依曼在计算机体系结构方面做出了巨大的贡献。1935 年到1936年间由图灵设计的抽象计算机“图灵机”成为计算机发展历史中的里程碑,因此,图灵被人们公认为计算机科学之父。冯.诺依曼在1945年总结了ENIAC计算机的优缺点, 提出了基于存储程序的通用电子计算机EDVAC逻辑设计方案,1952年成功设计建造,它在体系结构设计中实现了数字化的计算过程、存储程序控制并按电子学原理工作,这三点奠定了现代计算机体系结构的基础,因此,人们又把现代计算机称之为“冯.诺依曼计算机”。
1947美国贝尔实验室的物理学家威廉.肖克莱、约翰.巴丁和沃尔特.布莱顿共同发明了晶体管,他们一起成为了晶体管之父。11年之后,美国物理学家杰克.基尔比研制出第一块集成电路(IC),从此,以晶体管为基础的芯片按照摩尔预言的速度发展,带来了今天计算机的普及,基尔也成为了电子学革命之父。
大规模集成电路的发展和微处理器的出现,其直接成果就是带来了计算机的高性能和快速小型化,1971年,世界上第一款微处理器—Intel4004问世,1978年,英特尔公司开发出了8086,首次用于IBM PC机中,电脑走入家庭。一个全新的概念“个人电脑(PC)”取代了“微电脑”的概念,
二、计算机科学与技术得到发展的原因
(一)日新月异的时代需求
起初对计算机的时代需求为“二战”时期,有着对各种信息进行处理加工的欲求,这样促使进算计的研发运用。随后信息化时代的快速发展,计算机的运算速度也在不断的提高,存储功能不断强大,使其在教育、经济等领域迅速发展普及。市场激烈的竞争之下,计算机要顺应社会需求,不断的研发变化着,无形的竞争很大程度上促进了计算机科学技术的发展进步。
(二)稳定的选择机制基于计算机技术
对于相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间,这种不确定因素可能最后影响选择机制。大多数,同时发挥作用的围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素,选择的环境常常是非常敏锐和稳定的,这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。
在实践中,最强的技术性创新,把经济之间的激烈竞争转化为了技术性的较量。其计算机的发展在工程学科和应用学科也给我们许多启发。这使计算机的选择机制判断更加稳定明显,这样就更容易解决计算机在生产生活的运用中所存在的各种问题。同时,计算机选择机制的发展与计算机的发展是一种双向促进的关系,一种技术的发展可以促进另一种技术的进步。
(三)科学技术的发展离不开计算机技术的支持
新一代的技术与其他领域结合,又为了满足其需求不断的研发更新,慢慢计算机技术成为生活生产中的重要工具,并成为其他行业生产中重要的工具,直接与间接的促进了各个行业科学技术的发展,最终提高了社会的经济水平。
三、计算机科学与技术的发展趋势
计算机的具体发展趋势主要分为两大部分:
(一)智能化
智能化计算机是指设计结构独特并采用平行的处理技术,对计算机中的多个数据及多种指令可进行同时处理和分析的一种超级计算机。超级计算机相对于普通的计算机来说有着更高的运算速度。这些更智能化的计算机跟接近与人类大脑的性能,可以为人们生活和工作提供方便。更可以在某些高端行业,帮忙处理大量繁杂数据,提高工作效率,节省时间与成本。这也就是计算机发展的趋势是更人性化,更智能化。
(二)新型计算机
计算机的发展是基于硅芯片技术的不断更新,但由于需求的不断加强,硅芯片的研发潜力已近极限。所以很多新型计算机就成为了计算机技术的发展趋势。
(1)纳米计算机。计算机技术与纳米技术相结合,便有了纳米计算机。纳米元件与电子元件相比,其体积较小,质地优良且导电性能较高,完全可以取代传统的硅芯片。纳米技术兴起于20世纪80年代初,纳米作为一种计量单位,它的目标是使人类可以自由的操作原子。使用纳米级芯片组成的纳米计算机的能耗非常小,几乎可以忽略不计,性能上远远高于现有的计算机,所以纳米计算会是计算机技术的发展趋势之一。
(2)量子计算机。量子力学的原理来对大量数据进行运算以及存储和分析处理的源自可逆计算机的一种物理装置,而量子计算机就是基于这个。量子效应是量子计算机研发的基础,这种计算机中,开与关的状态是通过激光脉冲来改变一种链状分子聚合物的特性来决定的。由于量子的叠加效应,与传统计算机对比而言,量子计算机存储的数据量要大得多,还有就是,其运算速度是传统计算机的十亿倍。除了其存储性能及运算速度方面的优势外,其在安全性及安保体系等方面的优良性能也远远高于传统计算机。这也成为了计算机发展的另一趋势。
(3)光子计算机。光子计算机是利用光子进行计算,用光子代替传统的计算机通过电子进行数据计算、传输和储存。并把传统计算机的导线互联转变成了光互联。传统的计算机硬件结构复杂,多数为电子硬件,而光子计算机则为光子硬件,并为光运算,不同的数据是由光的不同波长表现出来的,对于复杂的任务可以进行快速处理。成为新型计算机一员。
四、总结
以上为对计算机科学与技术发展趋势的探究,从其发展趋势到发展其必要原因到未来计算机从智能化到新型化的发展态势的必然进行了探究阐述。
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关键词:计算机技术 发展趋势
中图分类号:G633.58
一、前言
当前计算机技术获得了迅猛发展,广泛地应用于人们的生活中,给人们的生活带来了巨大的便利,计算机技术也从单一化领域逐步发展到多元化领域。但随着社会经济的发展,各行各业对计算机技术的要求越来越高,要适应社会需求,就必须深入研究计算机技术,以使计算机技术更好地满足社会需求。
何为计算机技术呢?计算机技术是指运用计算机综合处理和控制文字、图像、动画和活动影像等信息,使多种信息建立起逻辑链接,集成为一个系统并具有交互作用。这与传统的多种媒体简单组合是完全不同的。计算机技术是将视听信息以数字信号的方式集成在一个系统中,计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换,还可以查询、检查。
二、计算机保持关键技术的发展
计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束,采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。超高速计算机将采用平行处理技术,使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理,这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。同时计算机将具备更多的智能成分,它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段外,虚拟与现实技术是这一领域发展的集中体现。传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升,新的海量存储技术趋于成熟,新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB。信息的永久存储也将成为现实,千年存储器正在研制中,这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。
三、新型计算机技术的应用
随着硅芯片技术的快速发展,硅技术也越来越接近物理极限,为了解决物理性对硅芯片的影响,世界各国都在加紧研制新技术,计算机领域将会出现一些新技术,给计算机的发展带来质的飞跃。虽然这些新型计算机技术还在发展中,但不久这些新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会遍布我们生活的各个领域,获得广泛的应用。
1、量子计算机
这种计算机是根据量子效应设计出来的,借助链状分子聚合物的特性来实现开关状态,分子状态变化借助于激光脉冲改变,使相关的信息跟着聚合物转变,然后实现运算。量子计算机是立足于力学规律之上进行运算及存储信息的,量子计算机的存储量是非常大的,不仅能高速地处理数据,还有着安全的保密体系。量子计算机技术的发展是科学界一直追逐的梦想,现在还只是利用了量子点操纵、超导量子干涉等方面,此领域还有待更进一步的研究,量子计算机的应用必会给未来计算机技术发展带来新机遇。
2、光子计算机
光子计算机也就是全光数字计算机,就是用光子代替电子,用光互连代替导线互联,光硬件代替电子硬件,从而实现光运算代替电子运算。光与电子相比,其传播速度非常快,它的能力超过了现有电话电缆的很多倍,同时光子计算机在一般室温下就可以使用,不易出现错误,和人脑具有类似的容错性。这些优势必会提高计算机的效能,使光子计算机获得广泛的发展与应用。
3、生物计算机
生物计算机也即是分子计算机,其运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。生物计算机的转换开关是由酶来担当的,要更好地显现出酶,就需要酶和蛋白质融合在一起。通过这种技术制作的生物计算机体积小,耗电少,存储量大,还能运行在生化环境或者有机体中,比较适合应用于医疗诊治及生物工程等。
4、纳米计算机
纳米属于计量单位,大概是氢原子直径的十倍。纳米技术从开始就受到了科学家们的关注,也是80年代初迅速发展起来的前沿技术,科学家们一直深入研究。现在纳米技术应用领域还局限于微电子机械系统,还没有真正应用于计算机领域。在微电子机械系统中应用纳米技术知识,是在一个芯片上同时放传感器和各种处理器,这样所占的空间较小。纳米技术如果能应用到计算机上,必会大大节省资源,提高计算机性能。
四、未来计算机技术的发展趋势
1、无线化趋势
计算机实现无线化一直是人们梦寐以求的,这与当前笔记本实现的无线是不同的,未来计算机无线化是指网络与设备间的无线连接,如果无线化得到了实现,未来在家中使用台式电脑比用笔记本还方便,因为显示器与主机不用再连线。也就是说实现无线显示器,这种技术被称为UWB技术,属于无线通信技术,可以为无线局域网和个人局域网提供方便,带来低功耗、高带宽的优势。
2、网络化趋势
目前,信息技术获得了快速发展,计算机也越来越普及,各种家用电器也开始走向智能化,未来有可能实现家电与计算机之间的网络连接,计算机可以通过网络调控家电的运作,也可以通过网络下载新的家电应用程序,从而提高家电的性能。同时利用互联网也可以远程遥控家中的家电,在办公室就能让家中的电器工作,为生活提供便利。
3、人性化趋势
计算机的普及必会要求计算机更好地为人服务,这就需要计算机与人之间的交流要人性化,这样人们才会真正使用计算机。要实现这个目标,计算机的交互方式将会走向多样化,可以通过书写控制,也可以通过语言控制、眼镜控制等。随着智能化的提升,计算机可以自动选择操作流程,使用起来较为简单,有可能达到与家用电器操作一样简单,使用者不需要专门学习就能操作。
五、总结语
科学技术是第一生产力,随着信息技术的发展,计算机给人们的生活带来了诸多便利,故大力发展计算机技术是必要的。目前,一些新型的计算机技术已经开始应用到一些领域,未来计算机技术的发展必会超出人们的预想。
参考文献
1、赵玉帅,有关计算机技术的讨论及未来的发展方向[J],信息与电脑,2010年第3期
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关键词:计算机;科学;技术;发展趋势
中图分类号:TP393;P208文献标识码:A文章编号:1006-8937(2015)32-0086-02
作者简介:谈青青(1994-),女,江苏扬州人,大学本科,研究方向:计算机与技术
由于经济的不断发展,计算机发展趋势逐渐深入。通过长期发展,计算机应用范畴由单一化迈向多元化。当前,计算机科学与技术逐步成熟,计算机体积逐渐变小,运转速度大大提升,成本也逐渐降低,变成工作与生活中的必备品。并且大型计算机的发展也尤为迅猛,不论是国防、军事还是天文方面,计算机能力逐渐展现出来。当前阶段,计算机科学与技术融入到社会生产及生活的各个角落,有效提升了百姓的生活,为社会的发展推波助澜。
1计算机科学与技术的发展现状
1.1计算机科学与技术的普遍性与深入发展
科技的发展令计算机技术的发展尤为迅猛,计算机的发展也加快了科技生产力的进步,所以计算机对人类生产生活具有较大的意义。计算机普及与发展令人们的生产、生活更加便利,已经融入到人们生活、经济、文化等各方面,且由于生产力的发展对人们产生较大的影响。
1.2计算机科学与技术的专业化及综合化的发展
随着计算机的普及,不但令发展趋势更为大众化和综合化,也令计算机的运用愈发专业。相对而言,为了满足一些特殊专业与人员所需,计算机的专业化随之提升,为人们的不同所需提供服务。
1.3计算机科学与技术的突破及深入的发展
计算机技术的发展令其在不同领域的专业化发展愈发迅速,功能也更为固定,这令计算机应用专业化及专业功能显著区分,为计算机的发展迎来更多的突破及挑战,从电子管到计算机,历经了40余载的时间,而半导体电视取缔晶体管的历程仅历经了10年。到了集成电路时则发展的更加迅速,这一转变,为计算机科学与技术的发展迎来了愈来愈多的深入与突破的机遇。计算机技术通过化学与工程学科为出发点,作为具有实践性的基础学科,需要不断加快人们对意识的发展。传统而言,意识到提升必定会变成现实推动力而加快实践发展。可是在计算机研究范围内,意识与实践相互作用更为显著,计算机科学与技术在国外计算机研究出晶体管以后,成为科学范畴热学的一大进步,所以,对于计算机半导体的理论也创建起来,并且随着意识的提升而不断发展。
2计算机科学与技术迅速发展的原因
首先,计算机科学与技术的发展改革是为了可以令此类时常性、创造性的方式更加便于处理,如此可以更为符合当代人的所需。因此,创造性与时常性的方式加快了计算机科学与技术的高速发展。其次,计算机科学与技术通常需要可以在理论中执行,也可在计算机中执行。一旦出错,则会令所有计算机系统发生问题。再次,计算机市场竞争关系加快当前计算机科学与技术的发展,计算机融入到人们的生活与学习当中。因此,计算机市场竞争也加快了计算机科学与技术的发展。最后,计算机科学与技术价值的分析需要较长时间,在此期间,会有较多不稳定因素对最终的价值及选择形成影响。通过实践可以看出,用户与市场选择对计算机科学与技术的发展造成影响,受到市场竞争的影响,优于其他计算机科学与技术在技术方面具有优势,则令产品具备较强的竞争力,可是用户选择会受到众多因素的制约,有些用户不但需要计算机在技术中超前,还需在社会中获得认可。因此,计算机科学与技术的发展需要依照市场所需以及的人们认可方能获得进步[1]。
3计算机技术发展的总体趋势
计算机科学技术的总体趋势能够分为高、广、深,虽然当前计算机科学技术的发展尤为迅速,可是其发展动向依旧以这三点为主。计算机技术朝着“高”的方面发展主要表现在计算机硬件工作频率方面,提升计算机工作频率可以有效提高计算机性能,由于计算机工作频率的提升,其运转速度更为快速。当前,英特尔公司已经可以研发出约10亿个晶体管的微处理器。当前性能最优的通用是计算机集成了高达上万个微处理器,对于有些专用机而言,其并行程度较高。除却硬件更高之外,操作系统性能的提高对计算机发展尤为关键,其包括两点:①令计算机与人们相互间引发人性化衔接;②关于计算机资源采取有效管理,令计算机内部可以相互搭配,共同工作。由于计算机科学技术的持续深入,其已经由不同方面进入生活当中,计算机的普及逐渐扩大,“广”字体现出计算机网络覆盖范畴的加大以及计算机技术向不同领域的融入。可以发现,未来计算机技术会在人们生活的各个方面所体现。“深”则代表计算机技术人员智能化发展动向,智能化将会在此后计算机科学技术发展中具有较高的比例,并且,计算机科学技术也会结合相应的感知能力与逻辑思维,这一人工智能的发展会令人们与计算机的沟通更为顺利[2]。
4计算机科学与技术的发展趋势
4.1高性能新型计算机的诞生
由于计算技术的不断发展,计算机芯片技术日趋成熟,芯片技术在开发阶段具有较大的发展前景。当前,众多不同类别的计算机也在研发当中。其中有三种计算机因此产生。
4.1.1量子计算机
为了令计算机能耗问题得以解决,源于可逆计算机的探究,一个依照量子力学规律执行的高速数学与逻辑运算、处理及保存量子信息的物理设备孕育而生,其可以运算并解决量子信息,执行量子算法,这就是量子计算机。
4.1.2纳米计算机
纳米自身则为计量单位,纳米技术由微电子机械系统出发,将电动机、传感器以及各类处理器均设置于一个硅芯片当中,以此创建一个系统。通过纳米技术产生的芯片成本较低,令纳米计算机备受重视,其无需具备精密的生产车间,也无需具备较高的试验设施与技术成产团队,则能够制作出芯片,不仅运用较广且成本较低[3]。
4.1.3光子计算机
此种计算机是作为从光信号进行数字计算、逻辑操控以及信息处理的全新类型,因为光具有高速性与天然性,令光子计算机在处理方面的能力较强,不但具备较强的高运算能力,还具备与人脑类似的兼容性。由于光学与计算机科学技术的相融合,令光子计算机变成十分有利的工具。
4.2计算机科学与技术的智能化发展趋势
一般计算机无法进行繁琐、庞大的数据核算,所以则需开发智能化超级计算机。因为智能化超级计算机在配置方面十分强大,处理器较多,所以能够顺利进行繁琐、庞大的数据核算。智能化超级计算机的特点为具备了较强的处理技术及特有的设计构造。面对高端领域,智能化超级计算机能够细致分析数据。在某种层面而言,透过运用智能化超级计算机不但能够节约时间,还能够节约人力。在生活当中,智能化超级计算机系统十分便利,功能较为完善,因此有利于人们的工作与生活。
5结语
综上所述,计算机的发展是社会发展不可分割的部分,丰富了人们的生活,提高了工作的效率,加快了社会的发展,计算机科学与技术的发展已经融入到生活中的各个方面,为人们的生活给予了有效的保障,随着计算机科学与技术的发展,也会为国家乃至社会提供更多的便利条件。
参考文献:
[1]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自动化,2010,(8).
[2]谢平.对计算机科学与技术发展趋势的探讨[J].计算机光盘软件与应用,2012,(5).
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【关键词】现代;计算机技术;发展;方向;趋势
0引言
计算机是我们工作生活中一个比较常见的物品,又被人们习惯性地称为“电脑”,它不仅被应用于高速数据跟逻辑的运算,而且具备强大的存储与修改功能,是一种现代化的智能电子设备。计算机有两部分主体结构,一部分是硬件系统,另一部分是软件系统,共同保障计算机的正常运转。伴随着科技水平的不断提升,计算机技术也在随之发展,计算机作为一个综合型的生活办公工具应用到人们生活工作中的同时,其发展备受人们的关注,相关行业人员也在致力于计算机的发展研究过程中,计算机技术的发展已经逐渐走上了一个越来越成熟的轨道。但是,当前计算机技术的发展也受到了一定的阻碍,人们过于关注对计算机娱乐方面的应用,比如聊天、网络购物等内容,却忽视了现代计算机技术的发展与创新,甚至不了解。本文将带领大家一起去了解一下现代计算机技术的发展历程以及未来的发展动向。
1计算机的发展历程
世界上第一台计算机出现在1946年2月,埃克特和莫克利这两位美国的发明家在美国的宾夕法尼亚大学共同将它研制出来。世界上第一台计算机的问世开启了人类社会发展的新篇章,让社会发展迈出了一大步,开启了人们的新生活,带领人们进入了信息革命时期。世界上第一台计算机跟我们现在的计算机外形差距较大,那台计算机有好几间房子一样大,但是它的计算速度却并没有高于我们现在使用的微型计算机。从世界上第一台计算机问世到现在我们使用的计算机,无数的计算机研发人员一直在努力,尤其是科学家冯诺依曼在计算机技术的发展进程中发挥了重要的作用,被后人称为“现代计算机之父”。冯诺依曼开启了计算机发展的新时代,带动了广大科研人员对计算机技术的研究。随着时间的推移,计算机的发展可以分为四代:
1.1电子计算机
电子计算机时代是计算机发展的第一个时代,从1946年开始,到1957年结束。电子计算机与世界上第一台计算机有些类似,电子元件是计算机的主要器件,电子计算机也因此得名。电子管具的体积比较大,但是存储的容量相对较小,因此电子计算机的耗电比较快,不具备稳定性。这类计算机一般应用于科学研究过程中,而且在电子计算机时代,计算机一般使用机器语言或者是汇编语言,并不具备系统软件。
1.2晶体管计算机
随着科学技术的不断发展,量子力学和固体物理能带论的不断呈现,开启了半导体器件的计算机时代,理论研究给半导体器件的发展奠定了理论基础,提供了实践的依据。早在20世纪50年代上下,点接触晶体管就被两位科学家研制出来。随着科学的发展,结型晶体管又相继问世。自此之后,晶体管的发展就步入一个相对成熟的轨道,成功的应用与计算机的发展过程汇总,让计算机的发展进入了第二个时代,也就是我们所说的晶体管计算机时代。晶体管计算机时代从1958年开始,结束于1964年。晶体管具有相对优势,它虽然体积较小,但是质量比较轻,而且工作的效率相对较高,散热比较少,损耗较低,对于电子管的效能发挥到了一定的程度,因此,二代计算机的体积在不断减少,但是使用的年限却在增加,这就为计算机的发展奠定了基础。除此之外,晶体管计算机的创新之处在于它拥有浮点算法这一新应用,对于计算机运算水平是一个大的提升,让计算机在数据处理以及工业控制方面有了更大的突破。
1.3中小规模集成电路计算机
随着晶体管的呈现,使得集成电路的发展更加顺畅。不久之后,科研人员开始着手于研究晶体管以及其他电学元件,以此来制作更加复杂高端精密的集成电路。在1959年,有位著名的发明学家叫做罗伯特罗伊斯,他发明的集成电路更加复杂化,是通过平面工艺生产出来的,可以应用于商业领域。从那之后,计算机开始利用中小规模集成电路来进行技术发展,也就随之进入了第三个计算机时代,被人们称为中小规模集成电路计算机时代。中小规模集成电路计算机时代与之前存在的两个计算机时代相比,又有所不同,中小规模集成电路计算机的中心部分仍旧是存储器,但是计算机的体积开始不断减小,与此同时,计算机的能耗在不断降低,但是运算的速度以及可靠的程度却又在不断提升过程中。除此之外,中小规模集成电路计算机的外部设备得到完善与更新,它的功能组件强化,不仅可以应用于数据处理,还能够在企业管理、辅助设计、辅助制造跟自动控制领域进行充分的应用。
1.4大规模和超大规模集成电路计算机
伴随着我国经济水平的提升,工业制造水平也在逐步提升,集成电路的技术有了新的发展。摩尔定律表明,当价格不变的时候,集成电路上能够容纳的晶体管数目,每隔18个月就能够增加一倍,在这个过程中,它的性能水平也在提升,计算机的发展进入了一个全新的时代,被人们称为大规模和超大规模集成电路计算机时代。自从1970年之后,以大规模集成电路和超大规模集成电路为标志的计算机开启了第四个全新的计算机时代。升级发展之后的第四代计算机的性能有了明显的优势,存储的容量明显得到了提升,在一个一厘米的圆形芯片上可以容纳上百万的电子元件。在这一时期,第四代计算机时代呈现出一个关键性的分化,大规模、超大规模集成电路为依托不断发展起来的微处理器以及微型计算机。微型计算机的发展可以大致分为四个阶段。第一个阶段是1971年到1973年,微处理器主要有三种,分别为4004、4040以及8008这个类型。第二个阶段是1973年到1977年,这一个时间段是微型计算机的发展以及创新的时期。第三个阶段是从1978年开始到1983年结束,在这一时间段里,是十六位微型计算机的发展阶段。第四个阶段从1983年开始,也是三十二位微型计算机的发展阶段。
2计算机技术的新发展方向与趋势
时代在不断变革和发展,大规模和超大规模集成电路计算机也处在一个时刻发展与创新的过程中,但是随着经济水平以及科技水平的提升,现代各个领域的发展也随之进行着,无论是生物领域还是物理领域,以及一些新材料的出现,都为新型计算机的发展奠定着前提条件。一系列新型计算机已经在酝酿发展的过程中,比如生物计算机、量子计算机、光子计算机以及纳米计算机等。或者这些新型计算机的发展还未成型或者技术发展没有十分成熟,但是它们的呈现代表着计算机技术发展的新方向与新趋势。
2.1生物计算机
生物计算机是一种全新的计算机类型,还有一个别名叫做仿生计算机,它的创新之处在于使用了生物芯片替代了原本半导体上大量晶体管。生物计算机主要通过生物工程技术所出现的蛋白质分子来作为主要的原料以及生物芯片,所以被叫做生物计算机。脱氧核糖核苷酸上存在着一些遗传信息,它是一种双螺旋结构,因此,它具有强大的存储优势,而且运算能力非常强大,与传统硅片相比更是略胜一筹。数据显示,一毫克的DNA的存储能力与一万片的光碟片差不多大容量。除此之外,DNA还具有超能力,能够同时进行兆个运算指令。这一系列的优势因素都给生物计算机的成熟发展奠定了基础,让它具备了集成电路所没有的优势,大致可以归结于五点。第一点,生物计算机的体积比较小,但是容量却比较大。第二,生物计算机具有良好的可靠性,这主要得益于计算机的内部芯片,一旦出现问题,这个内部芯片可以自行进行恢复。第三,生物计算机的存储量比较大,有关数据显示,一立方米的生物大分子溶液里大约可以存储一万亿的二进制数据。第四,生物计算机的运算速度比较快,这主要得益于DNA能够同时处理兆个指令的特别优势。第五,生物计算机具有良好的并行性。跟过去的计算机不同的是,生物计算机得益于DNA与蛋白质,因此充分发挥并行功能。生物计算机以它独特的优势成为21世纪科学技术发展的一个重要工程,当前,生物计算机的发展方向主要有两个,一个是研制有机分子元件,利用它来替换半导体元件,为分子计算机的出现提供帮助。另一个是通过不断探究人脑结构跟思维规律来研究生物计算机的结构,为生物计算机的成熟呈现奠定基础。
2.2量子计算机
量子计算机也是新型计算机技术发展的产物,它是建立在量子力学规律以及依托量子效应和量子比特而进行的超速运算、强大存储的一种新型计算机装置。假如这个装置处理和运算时使用的是量子信息,那么在进行量子算法的时候,就是所谓的量子计算机。量子计算机与一般计算机的一个不同之处在于它不仅能够使用0和1进行存储,还能够用粒子的量子叠加来进行存储信息的汇总。有关数据显示,一个四十位元的量子计算机可以解开一千零二十四位的集成电路计算机需要花费几十年才能够解决的问题。量子计算机的运算速度令人惊叹。到现在为止,全球还没有呈现出一个成熟意义上的量子计算机,不同国家和地区的科研人员仍然没有放弃努力,致力于对量子计算机的研究过程中,呈现出许多跟量子计算机相关的科学方案以及科学假设。在实际研究过程中,这一系列的科学方案仍然存在着一些不成熟的地方,但是伴随着时代的进步,相信量子计算机终究会被攻克,完美地呈现在人们的生活中。
2.3光子计算机
科学技术的发展带动着光学的发展,科研人员开始着手用光子来替代电子,光运算开始慢慢取代电运算,一系列的光学元件开始取代电子元件与电子设备,不断应用于电子计算机的发展过程中。光子计算机主要是运用光信号进行数字运算、逻辑测算以及信息的存储处理等的新型计算机,主要的优势可以归纳为三个方面:第一,强可靠性,光子没有电荷,所以就不存在电磁相互作用,具有较强的可靠性。第二,光子计算机的运算速度极高,光子的并行性比较强,因此具有较强的处理能力,加上光子传播速度很快,进一步提升了光子计算机的运算速度。第三具有超大的存储容量,光子互联不受到电磁的干扰,因此具有较高的互联密度。
2.4纳米计算机
纳米材料作为一种新型的高科技材料,在薄膜晶体管中的应用解放了传统意义上的晶体管。纳米计算机解决了一些顽固的技术难题,与此同时,由于纳米材料研发的芯片具有更低的生产成本,因此,纳米计算机的发展前景更加乐观。作为21世纪科学技术发展的一个重要方向,相信随着科研人员的不断探索与发现,纳米计算机技术一定可以随着时间的推移走进我们老百姓的生活中,帮助我们解决日常生活中的一系列问题。
3总结
时代在不断发展,科学技术水平也在不断提升。社会的进步和发展对于现代计算机技术的发展要求越来越高,计算机作为人们工作生活中一个必不可少的辅助用品,必将走在不断发展的路上,微型、智能、多功能发展,生物计算机、量子计算机、光子计算机以及纳米计算机等一系列新型计算机,作为现代计算机技术的一个发展方向与趋势一定可以破除各种技术阻碍,通过科研人员坚持不懈的努力成为老百姓生活中的一部分,为美好生活的构建增添色彩。
【参考文献】
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超高密度量子效应存储器存在的问题。随着科学技术的不断进步,纳米技术在计算机中的应用逐渐普及,纳米计算机也将成为一种发展趋势,而超高密度存储量子效应的电子“芯片”在纳米计算机中会成为一个主要的元件,是计算机信息系统的计算机可以提供高容量的存储设备与快速访问,但没有机械运动部件。然而,能够创建纳米电子逻辑设备,提出了新的挑战,量子效应的纳米电子制造业的超高密度存储阵列或设备使用相同的芯片。几万亿到前所未有的密度组装计算机纳米计算机连接问题。纳米电子元件需要巧妙的结构,布局合理,这其中需要考虑的一个重要的问题就是纳米计算机之间的互相连接的问题。计算机之间互相连接的问题,也就是计算机结构的各种输入与输出的问题。纳米计算机作为计算机发展的一个趋势,其工作原理是将巨大的信息量都存储在一个比较小的空间内,并且要对这些信息进行有效地利用。因此,这就需要纳米计算机之间,计算机与外部环境之间有准确的连接。当前,计算机的发展趋势是逐渐微型化,微型化又会出现一个问题,即如何保持电线之间的隔离,避免过热或或者串线,因此,要有一些几何约束,不能无限制地增加数量的连接。因此,为了纳米电子器件、量子效应的计算机系统,急需解决纳米计算机的连接问题。
2交互式电子技术手册的问题
交互式电子技术手册的发展经过了很长的一段时间,发展到现在,一共有五个阶段。但是目前还没有真正意义上的人工智能的集成故障诊断的综合电子技术手册。各种各样的电子技术手册虽然代表了不同的发展阶段,和优势的电子技术手册、低水平仍有其价值。随着电子信息技术组织、管理和传播的优势明显,收集。在信息化、数字化的时代,电子技术手册更关注的是对各种信息获取的便捷程度,展电子技术手册,不仅需要一个良好的外部组织环境,还需要良好的管理、用户手册等诸多内容。
3在时间与频率标准方面的应用
时间和频率是对一个现象进行描述的重要参数,这两者之间,可以通过时间的标准来引导出频率的标准,也可以两者都使用同一个标准。可以通过标准的标准频率源,它可以是一个引用来分享。1952时间标准,建立国际天文联盟定义的基础上,地球的自转和革命,分别称为世界时(UT)和星历表时间(ET)。目前,世界上很多国家都制定出了相应的量子频率标准,如133铷原子频率标准(CS)、氢频率标准,一个标准的原子氢、甲烷、饱和度和他-Ne激光器频率标准和吸收。这样做之后,从过去的微观运动,在这场伟大的运动的原子结构的标准时间。另一方面,设备简单、体积和重量;另一方面,它大大提高了稳定性的频率标准(1430000000-1430000000-300000000秒)。1967年,国会通过了一项决议,规定:13个国际测量的时间第二阶段等于133919631的“770全国铯超精细跃迁”。时间基准,开发高精度频率测量技术,这将有助于太空飞行,太空探索,还可以促进现代微波技术、激光技术、雷达等方面的发展。有些应用程序在任何情况下,近似静态分析,关键问题在交互式电子技术手册,纳电子学的基本知识和挤压,在时间和频率标准和应用电子技术专业。在蓬勃发展的同时,在现代高新技术产业、先进的信息在我们的生活中,广泛应用新技术、建筑,没有科学,我们研究一个新的理论和国家经济建设和和谐社会建设、专业技能、实践在空气中,应用程序的理论。
4结语
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【关键词】计算机;科学技术;发展;历程
计算机的发明与应用,标志着人类社会一个新的里程碑。计算机的发明与应用将人类社会带入了以信息科技为主导的第三次科技革命,并使人类步入了“知识经济时代”。计算机科学技术在将人类生活日益信息化的更新改进中,也实现了其自身逐渐向多元化的转变。
1.计算机科学发展历史与快速发展原因
1.1计算机科学的发展历史
图灵在1936年发表了题为“论可计算及其在判定问题中的应用”的论文,从此开启了计算机科学技术的新纪元。1946年至1969年是计算机使用电子管的阶段,国际首台通用电子数字计算机――埃尼阿克在1946年诞生,这个时期的计算机体积较大较重,花费成本大,运行并不快,它主要提供科学计算服务。 1959年到1964年是计算机晶体管阶段,在发展计算机科学计算的基础上,出现了中、小型计算机,开始大量生产低成本廉小型数据处理计算机。从1964年起,随着集成电路的不断发展,计算机步入了产品系列化阶段,应用范围越来越大。从1990以来,计算机科学技术日益微型化、智能化,它在社会发展中的作用越来越大。计算机科学技术以其超强的生命力和不可替代性,在社会发展中不断更新换代,发展前景一片大好。
1.2促进计算机科学技术快速发展的因素
社会需求的驱动。二战时期对信息的紧迫需求,大大的促进了计算机科学技术的发展,并将计算机科学技术应用于军事领域。后来,计算机因为其强大的运算能力,从研究所和政府部门转向民间,被发展为广泛的民用,并且被广泛应用于尖端科学领域,随着各行业对计算机高性能和大容量的需求,带动了计算机科学技术的进一步发展。
1.3芯片制作、软件开发
计算机芯片和软件的不断开发,使得计算机辅助设计得到了很大的发展,它们的运用加速了计算机的研发,使得计算机科学创新技术日益加快。
1.4共享信息促进了计算机的发展
信息共享使得计算机科学技术日益大众化,大大促进了科学技术的进步,在最新信息的平台基础上进行计算机的创新,缩短了研发周期。
1.5选择机制促进了计算机的发展
在选择机制下,认识的提高会带动选择判据的提升。计算机在人们的日常应用中被广泛接纳,得以在一次次的历史抉择中占据绝对的优势,所以,人们会想方设法的解决好计算机技术发展过程中出现的问题和障碍。选择机制为计算机技术的发展提供了绝好的契机,促进了计算机科学技术的快速发展。
2.计算机技术的发展现状
2.1微处理器的发展遇到新问题
正如我们所了解到的,开发和使用微处理器,使计算机性能得到了大大的提高, 它就如同化学反应中的一剂催化剂,促进了计算机技术发展更新。而改善微处理器性能的关键在于能否进一步减小芯片内晶体管的尺寸和宽度,这需要曝光光源的波长更短,从而将晶体管做得更小。但是UV(紫外线)已经无法使晶体管更小化,短时间内微处理器性能无法实现很大提升。这就在一定程度上阻碍了微处理器的发展。
2.2纳米电子技术崭露头角
一直以来,电子元件都是计算机技术发展的一大推动力,在计算机技术的发展历程中发挥了重要作用。然而,近年来,随着信息技术的迅猛发展,计算机技术微型化、智能化、超高速化的倾向越来越明显,与此同时,电子元件技术却没有获得同样的发展,目前来看已很难适应计算机技术进一步的发展需求,如同一双大小不合且过了时的鞋子,已无法跟上计算机的前进步伐。此时,纳米电子技术的出现,无疑成了摆脱这种僵局的一个突破口。纳米电子技术,凭借自身的优势和特点,很好地解决了计算机集成度和处理速度的双重限制,为计算机的发展前景提供了无限可能。
3.计算机科学技术未来发展趋势
计算机技术的发展史是一段光辉的历程,随着科学技术的日渐发展,计算机必定会迎来更好的春天,计算机在以后的发展中必将朝着高速化、智能化、多元化的方向发展,更好的与人类生活的紧密联系。
3.1纳米技术
纳米技术跟传统的电子元件相比,优势明显,不仅能冲破计算机集成度和处理速度的两度限制,而且将在未来的发展道路上越走越好。随着纳米技术的发展和普及,一方面,量子计算机的储存容量和运算速度均得到了显著的增强,另一方面,生物计算机在集成度、存储容量等方面具有极大的优势,处理速度更相当于普通电子计算机的几百倍。
当前所使用的计算机硅芯片物理极限已经无法再突破,无论是在体积方面还是耗电量上都无法再少了,也无法再提高通电和断电的频率。有专家预言要解决此问题必须采用纳米晶体管制作“纳米计算机”。据估计,纳米计算机的运算速度将会是现在的硅芯片计算机的 1.5万倍,但其所耗能量却少很多。纳米技术是从20世纪80年代初才迅速发展起来的新的前沿科研领域,最终的目的是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造出具有特定功能的产品出来。
3.2 3D异类器件集成
两股不同的力量正推动着 3D阵列中集成半导体器件向不同方向发展。
一种方向是在公共平台上集成不同技术来提供最佳信息处理解决方案的需要。显而易见,微缩的CMOS之外的新兴技术通过混合搭配应用需要适应特定的技术,在性能上具有很大的改进潜力。不同技术的组合需要功能不同技术的3D集成,这些技术下至微处理器、ASIC和DRAM,上到RF、模拟、光学和MEMS。这类不同的技术包括将分子、塑料和快速单磁通(single―flux)量子超导体以及其他新兴技术直接3D集成到硅的平台上。
另一个重要驱动力是减少全局互联的延时,更好的提高系统性能。在同等条件下,器件的3D集成比平面排列的晶体管互联延时更少。因为3D集成的表面比平面电路低,必须解决3D集成的散热问题。3D集成中内存与处理器的集成前景广阔。
3.3量子胞自动开关
在量子胞自动开关(QCA)当中,包含了多个量子点规则排列的细胞构成了一种局部互联的架构。用静电互想的感应的作用,来给细胞之间提供联系,而并不是依靠线路。在向细胞内注入一对电子的时候,这一对电子的方向就决定着单元的状态。磁 QCA是另外一个刚刚发展起来的技术,目前电子QCA正处于主导地位,暂时还不能对它的性能来进行评价分析。将这些QCA 组合在一起,可以实现和使用布尔逻辑门电路完全不一样的电路功能。
3.4量子计算机
量子计算机是基于量子效应基础上开发的,它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态,利用激光脉冲来改变分子的状态,使信息沿着聚合物移动,从而进行运算。一个量子位可以存储2个数据(0和1可同时存取),同样数量的存储位,量子计算机的存储量比普通计算机要大得多,而且能够实行量子并行计算,其运算速度可能比现有的个人计算机的奔腾3的晶片快将近10亿倍。
3.5生物计算机与光子计算机
生物计算机的运算就是实现周围物理化学介质与蛋白质分子的相互作用的过程。由酶来充当计算机的转换开关,而程序则表示在酶合成系统本身和蛋白质的结构。20世纪90年代,相关学者发现脱氧核糖核酸 DNA在不同状态下代表不同信息。DNA分子中的遗传密码就相当于存储的数据,DNA分子间再通过生化反应,从一种基因代玛转变成另外一种基因的代码。反应前的基因代码相当于输入的数据,反应后的基因代码则相当于输出的数据。如果能控制这一个反应的过程,那么我们就可以成功的制作DNA计算机了。蛋白质分子彼此之间的距离很近,比硅晶片上电子元件要小得多,生物计算机完成一项运算所需要的时间仅仅可以用微微秒还计算,所以,它要快于人的思维上百万倍。
【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,2007,10.
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关键词:计算机;发展;创新;趋势;预测
自第三次产业革命中计算机技术被发明应用之后,计算机技术得到了快速的推广应用,短短几十年来,计算机技术成为了当今社会发展中最重要的科技技术,在各个行业领域有着广泛的应用,更是带动了整个工业时代走向了信息时代。而计算机技术之所以能够在短时间内得到如此大的发展,离不开计算机技术不断的创新。以下本文就对计算机技术发展期间的技术创新进行探究分析。
1、计算机技术的发展现状
计算机技术作为当前社会发展中最重要的科技技术,其给社会所带来的贡献是非常巨大的,可以说计算机技术是一种划时代的科技技术,极大了促进了社会生产力的变革。目前,从计算机的发展现状来看,其先进的技术主要有以下几种:
1.1现代微型处理器。总所周知,处理器是计算机硬件系统中的重要组成部分,是整个系统的核心,为此对处理器的技术改进是计算机技术中的重中之重。从处理器的发展趋势来看,其正向着越来越小的体形发展,目前我国的计算机处理器已经相当小,但还需要做出进一步的微型化处理,受一些量子效应的影响与限制,目前处理器中所采用的紫外光源由于波长过短,已经不是适宜再应用在计算机处理器技术中,为此,我们就需要不断创新发展,提高计算机处理器的研发技术。
1.2纳米技术在电子元件中的应用。由于计算机信息技术的应用不断扩大,使得计算机需要处理的信息量更大,提高计算机的运行效率与处理信息速度就显得非常重要。而当前大多数计算机仍然是采用电子元件作为数据信息处理的基础元件,而电子元件的信息处理能力还较为欠缺,不能很好的满足现代计算机技术的快速发展需求。而纳米技术的应用,形成了新的纳米元件,极大的提高了计算机元件的集成度,使得计算机的信息处理能力大大提高。
1.3分组交换技术。通过分组交换技术将要进行传输的数据进行分割,使其成为长度相等的数据段,然后再每段数据的前面加上相应的信息,来对数据发送的位置进行标识,然后根据这个标识进行数据的传输。这种数据传输方式采用逐段的方式对通信链路进行使用,使得通信的效率大大的提升。
2、计算机技术创新发展的趋势预测
按照当前计算机技术的应用现状来看,计算机技术还会在未来得到更为广阔的应用与发展,为了适应社会发展需求,计算机技术仍然需要不断创新。在此,笔者对未来计算机技术的创新发展趋势进行了大胆预测,认为计算机技术会向着以下几个发展方向不断创新改革,进一步的提高计算机的技术水平。
2.1大力发展纳米技术。纳米技术用于计算机元件中,能够有效的打破当前所使用的电子元件的性能限制,从而发展出生物计算机甚至是量子计算机,从而使计算机的性能得到质的飞跃,而这种计算机是当前计算机发展的重要趋势。由于纳米技术不受计算机集成以及处理速度这两方面的限制,因此需要大力发展该项技术。随着纳米技术的发展,可以产生量子计算机和生物计算机,无论它们的运算速度,还是它们的存储能力都远远超过目前的计算机。
2.2改善计算机的体系结构。当前计算机在结构设计方面主要是进行多任务的并行计算,这样可以利用同一台机器进行多个任务的处理。为了提升当前计算机和用户之间的交互性,应该重点发展集群性的计算机系统,强化系统的可靠性以及兼容性。
2.3网络技术的应用与软件技术的发展。在计算机技术不断发展的同时,网络技术的研发应用也在快速发展,计算机网络技术的结合使用实现了相互促进的良好发展局面,提高了计算机的应用水平,扩大了计算机的应用范围。再加上各种软件新技术的不断研发,更是促进了计算机技术的进一步应用与发展。目前软件技术已经有了很大的发展,相信在未来通过网络技术的应用,软件技术会更加完善成熟,从而为计算机信息技术发展更好的提供服务。
2.4多媒体性能。多媒体性能的开拓与进展把服务器、路由器以及转换器诸多互联网需要的设施的技术明显提高,其中包含有用户端、内存、图形片诸多硬件性能。互联网使用人不再像原来一样被动地接受解决信息的形态,而是更加以踊跃主动的形式来进入现在的互联网空间。除此以外还有蓝牙技能的发明运用,令多媒体通信技能无线电、数字信息、个人区域网络、无线宽带局域网等快速更新。基于新一代的互联网络的多媒体软件开发,结合以前的各类多媒体工作,便可以令PC无线网络发挥得淋漓尽致,兴起互联网新时期的潮流。多媒体性能数字化是促使将来技能扩展的主要方面,数字多媒体芯片性能就会变成将来多媒体性能生命里的核心。
3、创新是促进计算机技术发展的主要动力
计算机技术之所以能够得到快速的发展,主要是因为其拥有永不衰竭的源泉,那就是创新能力。正是在不断的创新下,才促使了计算机信息技术以及其相关的产业技术不断发展,才为人们的生活带来了这巨大的转变。而在计算机技术的创新发展中,要注意结合实际需要,并注重与传统产业相互配合,只有这样,才能更好的促进计算机技术的创新发展。
缔造发明许多有关计算机科技用品的假设都是因为受到社会需要而产生,但是与此同时,又受很多外在条件的影响,比如经济条件、文化差异、组织的规模等也会对计算机科技的缔造产生阻碍。另外,传统、专有、封闭的科技体制的文化、构造、机构产生了与计算机科技体制相似的由专有发展到开放的变化。由此可见,计算机科技的缔造基于社会的发展,而社会的发展及需求也带动了计算机科技的缔造,是协调合作的。计算机科技的迅速发展,由此也产生了许多比起人们需求还要多的有效科技。
4、结语
综上所述,计算机技术作为一种新兴技术,其对社会发展以及人们生活方式有着巨大的影响,并促进了信息时代的快速到来,成为了一种不可缺少的生活必需品。而这些,都依赖于不断的技术创新。在软件、互联网、纳米等技术的不断发展下,必将会实现高速化、智能化、多元化和微型化的计算机技术,因此还需要进一步加强技术创新。
参考文献
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一、计算机科学与技术发展的整体方向
计算机科学与技术的发展可以说是日新月异,发展速度非常的快,但统观计算机技术的未来发展,主要向着“高”、“广”、“深”三个方向发展。具体分析如下:第一,向“高”度发展。体现在计算机的主频上,随着主频的逐步提高,计算机的整体性能会越来越稳定,速度会越来越快。英特尔公司已经研制出能集成超出10亿个晶体管的微处理器,也就是说一台计算机不止使用一个处理器,可能会用到几十、几百甚至更多的处理器,即并行处理,截止目前,在世界范围内性能最高的通用机就采用了上万台处理器。而专用机的并行程度又要高出通用机,其关键核心技术是操作系统,体现在两方面,一方面是如何高效能的使很多计算机之间产生联系,实现处理机间的高速通信,另一方面是如何有效管理这些计算机,并使之互相配合、协调工作。第二,向“广”度发展。随着计算机的高速发展,计算机已经普及,成为个人常用之物,可以说人手一台。向“广”度发展指网络化范围的扩大以及向各个领域的逐渐渗透。到那时,计算机就会无处不在,像现在的发动机一样,应用于所有电器中,你家里的电器不管是冰箱、洗衣机还是笔记本、书籍等都已电子化。说不定多少年后学生用的教科书也被淘汰,被和教材大小一样的笔记本计算机所代替,学生可根据自己实际需要查阅、记录所需的资料。有人预言未来的计算机如此普及价格就和买一本书一样便宜,还有一次性使用的,用完就可以扔掉,它将成为人们生活中最常用、最方便的日用品。第三,向“深”度发展。即向人工智能方向发展。比如说,如何把网上丰富的、有用的信息变为己有,如何使人机更好地互动等,这是计算机人工智能发展、研究的的主要课题。所谓人工智能,即计算机的智能成分占主要,会具备多种感知能力、逻辑思维能力,到那时,人们可以与计算机自由交流,用手写字输入,甚至可以用表情、手势和计算机沟通,人机交流方便、灵活、快捷。使人产生身临其境之感的交互设备也已经发明出来,主要体现在虚拟现实技术领域方面。同时,信息将实现永久性存储,百年存储器正在研发当中,让我们一起期待吧。
二、计算机科学技术的几个具体发展趋势
从近几年来计算机科学的发展来看,计算机科学技术的具体发展趋势,主要有以下几个方面:
(一)运算速度大大提高的高速计算机
近年来,美国人发明了一种通过空气的绝缘性来大幅度提高电脑运行速度的新技术。由纽约保利技术公司研究人员发明生产出一种电脑中使用的新型电路,这种电路的芯片之间是由一种“胶滞体包裹的导线”进行连接的,而组成这种“胶滞体”的物质中有90%的成分是空气,众所周知,空气恰恰是一种不导电的优良的绝缘体。经实践研究表明,计算机运行速度的快慢与晶体管或芯片之间信号的传递速度有直接关系,目前国际上普遍采用的“硅二氧化物导线”在信号传递的过程中一般都会吸收掉一部分信号,因此延长了传递信息的时间。而保利技术公司研究制造的这种“胶滞体导线”,在信息传输过程中几乎没有吸收任何信号,所以它能够更快的传递信息。除此之外,这种导线不但有利于大幅度降低电耗,节约材料成本,而且无需更改计算机芯片,可直接安装,最重要的是极大的提高了计算机运行速度。但美中不足的是,这种导线的散热效果较差,无法及时排出电路生成的热量。为此,保利公司迅速组织科研人员,针对这一缺陷进行创新改造,终于研究出一种“电脑芯片冷却”技术,即在计算机电路中置放许多装有液体的微型管道,用以吸收电路在工作中形成的热量。电路开始发热时,其产生的热量可以将微型管中的液体汽化,汽化之后的物质逐渐扩散到微型管的另一端,会重新凝结,顺流到微型管底部,从而达到吸收热量、有效散热的功效。目前,美国宇航局正在对该项技术进行太空失重实验,如果实验取得成功,“空气胶滞体”导线技术将被广泛应用于全球计算机的使用中,有助于大幅度提高计算机的运行速度。
(二)超微技术领域的生物计算机
早在二十世纪八十年代,生物计算机就已经投入研制了,这种计算机最大的特点就是利用生物芯片,由生物工程技术中所产生的“蛋白质分子”组合构成。在这种生物芯片中,信息是以波的方式进行传递的,其运算速度快的惊人,几乎相当于普通计算机运算速度的十万倍,且具备强大的储存空间,而其能量消耗仅为普通计算机的十分之一,这种生物计算机的优势作用显而易见。由于蛋白质分子具有再生能力,因此,它可以通过自我组合而合成新的微型电路,这样就使得计算机具备了生物体的基本特征,因此被称为生物计算机。例如:这种计算机可以通过生物自身的调节作用自主修复出现故障的芯片,甚至能够模拟人脑进行思考。1994年,美国首次将生物计算机公诸于世,随之公布的还有模拟电子计算机而进行的逻辑运算,并提出了解决“虚构”的七座城市之间路径问题的最佳设计方案。前不久,来自世界各国的二百多名计算机专家学者就曾经齐聚美国的普林斯顿大学,联名呼吁计算机科技应向生物计算机领域努力进军。根据现在的生物计算机技术发展来看,预计将在不久的未来,制造出通过物理和化学作用就能检测、处理、储存、分析、传输数据信息的分子元件。现阶段,计算机科学家们已经在生物超微技术领域取得了一定成就,实现了部分突破,制造出了超微机器人。而科学家们更长远的计划是让这种超微机器人变成一部微型生物计算机,从而在生物体内取代某些人体器官,完成血管、内脏等器官的修复作用,并杀死病毒细胞,使人类身体健康、延年益寿。
(三)以光为传输媒介的光学计算机
光学计算机是一种以光作为信息传输手段的计算机,这种计算机与传统计算机(电子)相比,具有诸多优势特点:光的速度有目共睹,这是电子计算机永远无法比拟的,并且光速具有一定的频率和偏振特征,大大提高了光学计算机传输信息的能力;光的发射根本不需要任何导线,即使发生交会也不会造成干扰;光学计算机的智能水平也大大高于电子计算机。可见,光学计算机是人类不断追求的理想计算机。早在二十世纪九十年代,世界各国以及各个科研机构,就已经投入大量的人力、物力、财力用以研发“光脑技术”。其中,由英国、德国、法国、意大利等60多个国家组成的科研队伍研发的光学计算机成果显著,该计算机的运算速度比电子计算机快了一千多倍,而且准确率相当高。除此之外,有些超高速计算机只能在低温状态下运行,而光学计算机不受温度的限制;光学计算机的存储量超大,抗干扰能力超强,不管在什么条件下都能正常运行;光脑具有与人脑相似的特性,就算系统中的某一元件出现损坏,也不影响运算结果。
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关键词:计算机技术 创新过程 企业 应用与控制管理通信技术 无线通信
一、计算机科学与技术发展的创新过程
(一)计算机科学与技术发展的创新情况
1.计算机科学与技术的微处理器的发展
计算机系统的核心是微处理器,目前微处理器发展进程中,最明显的是尺寸一直在缩小。当前处理器的微型化方面受制于量子效应等多个方面。从当前处理器发展的情况来看,紫外光源对处理器性能提升作用不大,主要是因为其波长短。实现了计算机科学与技术的微处理器的发展。
2.计算机科学与技术的分组交换技术发展
计算机科学与技术的分组交换技术发展,采用分组交换技术对数据加以分割,并让其长度成为相同数据段,之后再在每一段数据前加入相关的信息,标识数据发送位置,之后再按照该标识来对数据进行传输。其方式是采用逐段方法使用通信链路,大大提高通信效能。创造了新的发展空间。
3.计算机科学与技术的纳米科技的发展
计算机技术的日新月异,再加上信息处理量的大增,处理速度变成关键性衡量指标。当前,计算机处理信息是依靠电子元件来完成的,所以,电子元件性能还可继续提升。但是,其实现跨越性发展却较为困难,这严重制约了计算机发展的高速化。为此,计算机今后的发展转向纳米元件方面,这大大提升了集成度。
(二)计算机科学与技术发展的创新趋势
1.未来计算机科学与技术发展的创新趋势
随着社会的不断发展以及科学技术的不断进步,计算机在人们的日常生产和生活中的作用越来越大,这势必对计算机技术要求将更高,需持续进行创新,这样才能满足人们的新需要。
2.计算机科学与技术发展的纳米技术发展提速
随着政治经济等的全球化,电子计算机元件将大量采用纳米技术,这打破了电子元件本身性能的束缚,能制造量子计算机或者是生物计算机,实现计算机性能方面的新跨越,这也可以认为是计算机未来发展主流。因为纳米技术不再受计算机处理速度、集成等诸多方面的限制,因此,需大力推进纳米技术。在纳米方面实现新突破后,量子计算机与生物计算机的运算速度、存储能力等将快速提升。
3.计算机科学与技术发展的体系结构实现新突破
近年来,计算机体系结构在设计上强调多任务并行运算,可采用同一机器进行多任务。为有效提升计算机与用户之间交互性,需侧重集群性计算机系统方面的研究,强化计算机系统的兼容性与可靠性,对改善计算机自身体系结构意义重大。计算机科学与技术发展的体系结构实现新突破。
4.计算机科学与技术发展的网络技术与软件技术的发展
计算机因为网络而发展空间更为广阔。也就是说,计算机的发展与网络是相辅相成的。网络技术的不断成熟与发展,人与网络间的关系更为密切,这使互联网云技术发展将更为迅速。未来计算机将与网络关系更紧密。计算机将发展为网络终端,数据、运转软件都在网络服务器内创建。软件是计算机的重要组成部分。对比计算机硬件性能与操作系统来看,软件本身性能作用是非常大的。从当前使用的系统来看,企业采用工业台式计算机,企业工程区域发展速度加快。数据库方面的作用逐步完善,在数据内容解决方面将不限定在符号、数字方面,在多媒体信息方面还能超越当前的单一代码的文件储存方法。软件性能构成主要是程序语言,这主要考虑到互联网通用性,多种类型语言使用互联网新技术。在工作性能协调方面为软件计算机发展目标,采用网络技术作为支撑,能让不同地域的人一起协同工作。
多媒体性能的进步和发展,是将路由器、服务器和转换器等多种互联网所需要的设备、技术显著提升,包括内存、用户端、图片等多种硬件性能。使用互联网的人员并不是被动接受信息,而是去主动到互联网内查询信息。与此同时,蓝牙技术快速发展并被大量运用,这使得多媒体通信、个人区域网、无线宽带、数字信息等速度提升加快。未来新一代网络多媒体软件开发,需结合多媒体工作经验,充分发挥计算机无线网络,这出现了互联网发展的新趋势。多媒体嵌入化、智能化以及零件化发展较快。多媒体电脑硬件系统自身结构和软件需同步发展,这提升了多媒体性能。总的来讲,多媒体性能自身数字化推动了技能持续拓展。由于多媒体性能提升大大推动了电脑生存与发展,数字多媒体芯片逐渐变成多媒体性能核心。
二、计算机科学与技术创新发展
计算机技术创新是持续不断的,计算机发展的原则是稳定、显著、快速,计算机迅速发展的主要原因是选择判断。不断的选择,进而有效提升计算机发展进程。因此,与计算机科技对比来看,更需要不断关注计算机的合理性选择和科技使用。
(一)计算机科学与技术创新发展需要推动计算机创新发明
计算机科技产品的很多创新发明是社会需要才出现的,然而,还需要指出的是,受到多种条件的影响,例如参加人员、经济条件、组织规模等。
(二)计算机科学与技术创新发展和企业相配合会大大推动计算机科技创新发展
计算机科学与技术创新发展和企业相配合会大大推动计算机科技创新发展。传统、封闭性的科技体制构造、体制文化以及体制结构出现了和计算机科学技术情况相匹配的新变化。从这里可以发现,计算机科学技术的发展是充分依托社会进步的,但是社会进步、社会需求量也提升了计算机发展进程,这两者之间是相辅相成的关系。由于计算机技术的跨越式发展,出现了一些和其相匹配的科技。计算机技术具有广阔的发展前景,其对人们的生产、生活、工作等有重要的意义,成为人们日常生产、生活的必需品。此外,计算机、软件、互联网等的系统组织、纳米等相关技术的使用,为计算机技术的多元化、高速化与智能化发展奠定了基础,也是未来计算机技术不断努力的重点环节。参考文献:
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关键词:计算机;技术;发展
作者简介:王琦(1982-),女,汉族,河南新乡人,河南财政税务高等专科学校现代教育技术中心,实验师,研究方向:计算机科学与技术
随着网络在人们生活中的不断渗透,现在的人们,已经对其产生了极其大的依耐性。由于信息技术的不断发展,计算机的体积已经变得更小,而其性能却变得更好,这使得人们使用计算机进行一些工作的时候,也更为便捷。计算机不仅让人们的学习工作效率得到了较大提高,还为人们提供了更为丰富的信息资源,从而更好地帮助人们解决实际生活中的问题,以此来促进社会的进步,促进国家经济水平的提升。
1计算机科学与技术发展的历史背景
在1946年,世界上第一台电子数字式计算机在美国诞生,它是用真空电子管聚合形成的,重达30吨,而且占地面积达到170平方米。在当时,其计算的精准度也是非常高的,对于圆周率问题,祖冲之用了15年才计算到小数点后七位,而使用计算机计算,则可以达到更准确的效果,而且用时非常短。第一代电子计算机的诞生是在1944年,二战进行中。当时美国为了建立更好的作战体系,想方设法从计算机上找突破口。霍华德研制出了电子计算器,并用它绘制弹道图,这为美军的军事部署提供了极大的帮助。虽然电子计算器的占地面积较大,但是在计算上面,有着独特的优势。在1946年,现代计算机的模型ENIAC终于诞生,其比电子计算器的运行速度要快1000倍。但是由于其运行的目标性较强,所以无法发挥更多的功能,而且其是用真空电子管储存相关数据的,容易遭到损坏,只是数据流失。1948年,晶体管替代电子管成为计算机中重要的部件,而且其体积更小,性能更好。1960年,更多的计算机设备如内存、打印机等被应用于计算机的运行当中,这对于计算机行业的发展来说,具有重大的影响。1958年,集成电路诞生,使得计算机的体积更小,但性能更好,而且运行速度也有了较大提升。1972年,性能更佳的计算机诞生了,其使用了半导体和晶体管,一秒内可以执行60000个指令,而且体积也变得更小,更人性化。在70年代中期,计算机开始作为产品向大众销售,随着计算机不断的发展,拥有计算机的人也更多,而且计算机市场的竞争也越来越激烈。计算机经过多次的改良和创新,对人们的生活产生了很大的影响。计算机也不仅仅只是用来计算一些数据了,其日益完善的功能改变了人们的生活习惯,促进了社会更好的发展。
2计算机科学与技术发展的现状
随着国家现代化的发展,计算机已经与社会的方方面面都紧密地联系在一起,并通过自身的优势为人们解决了众多的问题。科学技术的整体发展对于计算机科学与技术的发展有着重要的意义,随着计算机科学越来越多地被人们应用到实际生活中,其逐渐成为促进社会进步的重要因素。对于我国的政治、文化、经济、军事等方面,计算机科学与技术都能够提供给有效的帮助,并促进其发展,所以其具有广泛性的特点。随着计算机的不断更新,其核心技术也在不断地提升,体积越来越人性化,性能越来越高端化,而且制造成本也越来越低,所以计算机科学与技术发展具有创新性。如今的计算机,形式多样、功能齐全、外观精美,对人们日益增长的需求也能够较好满足。由于计算机所涉及的面较广,所以其也具有综合性的特点,不仅能将其自身优势运用到各种电子产品中,还能够更好地解决人们生活中所遇到的各类问题,从而促进社会的发展,为人们提供更多的便利。
3计算机科学与技术快速发展的原因
3.1社会的需求
在战争时期,计算机被用来分析各种数据,处理各类复杂的信息。由于其能给作战需求带来极大的帮助,所以很多国家都在计算机上投了很多人力、物力和财力,主要是为了给作战带来更多的便利。正是由于这些国家对计算机的投入,促进了计算机更好地发展。现在的计算机,已经变成民用工具了,其可以为学生的学习提供大量的参考资料,为工作人群提供更多有用的信息,计算机已经越来越趋近日常生活用品的范畴了。
3.2计算机科学与技术信息共享的发展基础
由于计算机的信息内容较丰富,所以实现信息共享对于计算机的发展来说,具有重大的意义。通过信息共享,越来越多的人可以了解到计算机的价值所在,并能够合理地利用其优势,将其应用在自身的实际生活中,从而解决更多的问题,为自身的生活带来便利。信息的共享还可以让更多的专业人士投身到计算机科学与技术的研究中,通过不断地实践与创新,从而获取更多有价值的信息,以此来促进计算机科学与技术更好地发展,为人们的生活带去更多的便利。
3.3计算机理论基础为技术发展提供了依据
计算机技术是研究人员通过不断地研究和实验,从而达到相应的标准,在这过程中,计算机研究人员可以从各项实验和研究的方方面面中找到更多的设计理念,从而将其更好地应用在其他事物上,从而增加其利用价值。由于实践是检验真理的唯一标准,所以对于计算机技术的创新,必须在不断的检验中证明理论的真实有效,这样才能将更新的技术移植到计算机里,从而提高计算机的实用性,为人们的生活提供更多的帮助。
3.4结合创新度较高
计算机研究人员在研究出更新的计算机技术后,可以分析其特性,将其良好地应用在其他事物上,通过技术与产品的有效结合,创造出更好的产品,从而满足人们多样化的需求。由于计算机与人们的生活俩系较为紧密,研究人员可以利用先进的技术,将其融入进人们的生产生活,让计算机技术来推动各行业的发展,并提高他们的工作效率,确保工作的质量。例如,研究人员可以将其应用在对农作物雨水的浇灌上,研究人员可以用计算机控制浇水器,只需按下按钮便能实现大范围的浇灌,还能让每株农作物吸收的水量大致相等,这对于提高工作效率来说,具有极大的意义。
3.5行业竞争激烈
由于计算机迅速的发展,人们的需求量也越来越大,计算机企业为了获取更多的经济效益,采取了多种措施,而这导致市场的竞争越来越激烈。正是由于这种激烈的市场竞争,各计算机企业都在不断加大对计算机技术的创新,满足人们更多的需求,同时追求更高的质量、更好的性能,企业的种种发展措施都促进了计算机技术的提升与创新,让计算机也能够发挥出更多的作用。
4计算机科学与技术发展的趋势
4.1智能化计算机
随着计算机的普遍化,人们对于计算机有了更多需求,一般的计算机已经不再适用于当下的社会,也不能够良好解决社会中出现的各种问题。所以,为了让日益增长的信息能够更好地被人们利用,满足人们更多的需求,研究人员必须让计算机变得更智能化。由于智能化的计算机所需要应用到的科学技术也更为先进、更为复杂,所以研究人员须不断地进行实践,通过有效措施来进行智能计算机的设计。智能计算机对于一般的计算机来说,其运行速度更快、处理问题的能力更好、性能也更佳,其不仅更大的减少了工作时间,降低了生产成本,还让工作的质量变得更有保障。在实际生活中,人们可以通过智能化计算机解决更多的难题,这对于人们的生活来说具有重大的意义。
4.2新型计算机
由于现有的计算机使用了大量的硅技术,尽管让计算机技术得到了较大的发展,但也导致硅技术的再创造性大大地降低。所以,为了制造出性能更佳的计算机,研究人员必须开发新的技术,在确保计算机安全的同时,提高其质量和性能,从而为社会的发展提供更多的帮助。
4.2.1光子计算机
光子计算机是以光子为利用体,通过光子的性能来进行计算机的运作,与一般的计算机相比,其对数据的计算更为准确,处理信息的能力也更强,而且光子计算机是通过光子进行信息的传输与存储,这样会让数据传输的速度更快,还不会因为受到突况所造成的损害而导致数据流失。光子计算机的运算方式是根据光子的计算方式来的,所以其计算结果也是以波长表现出来的,对于较大的数据,光子计算机也能够快速准确地进行计算,从而更好地解决复杂的问题。
4.2.2量子计算机
量子计算机是以力学规律为标准,通过缜密的逻辑思维,对大量的数据进行计算,并进行存储,还能够展示出计算处理方法的依据点。量子计算机可以利用激光脉冲对链状聚合物进行改变,从而决定计算机开与关的状态。与一般的计算机相比,量子计算机可以通过量子位对大量数据进行存储,并且安全性较高,运行速度也要比一般的计算机更快,存储的数据量也更多,由于量子自身的特性,量子计算机中存储的数据能够得到较好的保护,可以为人们的工作提供更大的便利。
4.2.3纳米计算机
纳米计算机是通过将纳米技术和计算机技术良好结合而产生的新型计算机。纳米计算机与其他计算机的组成部件相比,虽然其体积更小,但是性能和质量却更好,而且还具有较强的导电性。所以,对于一般计算机采用硅芯片而言,纳米元件是其更优秀的替代品,不仅能让计算机获得更好的性能,而且使用寿命也会更长。纳米技术原本是用于微电子产品上的,由于计算机技术发展的需要,其被技术人员合理地应用在了处理器芯片系统上,从而使计算机更加智能化,能更好地解决人们在日常生活中所遇到的各种问题,为人们的工作生活带去更大的便利,促进计算机行业的创新与发展,从而促进我国的经济发展。
5如何更好地发展计算机科学与技术
计算机科学与技术的发展是为了更好地解决实际问题,为人们的生活带来便利,所以,只有加强对计算机的应用,才能够更好地促进计算机科学与技术的发展。实践是检验真理的唯一标准,所以我国的计算机科学与技术水平的高低取决于社会对其的利用程度是否高,其利用价值是否符合人们多样性的需求。对于计算机的应用,人们可以用其解决生活当中的各类问题,而不仅仅是计算数据和处理一些信息,只有转变计算机使用的观念,才能发挥出计算机的最大价值,真正融入我们日常生活的点点滴滴,从而更好地促进计算机科学与技术的发展,促进计算机行业的整体发展。计算机科学与技术的发展是为了更好地解决实际问题,为人们的生活带来便利,所以,只有加强对计算机的应用,才能够更好地促进计算机科学与技术的发展。实践是检验真理的唯一标准,所以我国的计算机科学与技术水平的高低取决于社会对其的利用程度是否高,其利用价值是否符合人们多样性的需求。对于计算机的应用,人们可以用其解决生活当中的各类问题,而不仅仅是计算数据和处理一些信息,只有转变计算机使用的观念,才能发挥出计算机的最大价值,才能让计算机为我们的生活提供更全面的帮助,真正融入我们日常生活的点点滴滴,从而更好地促进计算机科学与技术的发展,促进计算机行业的整体发展。
参考文献
[1]王秀宏.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].电脑迷,2014(5):8.