计算机未来发展趋势及发展方向

龙源期刊网

计算机的未来发展趋势

作者：朱迪 张静

来源：《电子技术与软件工程》2017年第23期

摘 要 随着计算机技术与网络技术的快速发展，人们进入了信息化时代，计算机已经成为人们工作、生活和学习中不可缺少的工具。基于社会发展过程中人们需求的不断变化，计算机目前已经实现了网络化、多极化、智能化和多媒体化的发展特点。本文以计算机的未来发展趋势为研究内容，提出多种不同概念的计算机类型，并分析不同计算机类型的特点，以及技术优势。

【关键词】计算机 未来 发展趋势

1 计算机技术的发展特点

目前，计算机技术已经在社会各领域内得到了广泛应用，其所具有的网络化、多极化、智能化和多媒体化特点极大的方便了人们的工作、生活和学习。

1.1 计算机技术的网络化特点

所谓网络化，是指将存在于不同空间的计算机通过互联网进行连接的技术，网络化技术时独立计算机之间的信息交互成为可能，也由此建立了不断丰富的互联网络，通过网络化，可以实现不同计算机之间的信息共享，同时也便于计算机用户在互联网上进行数据资源的筛选与收集。

1.2 计算机技术的多极化特点

自计算机问世以来，人们对于计算机的要求不断提高，计算机的发展也由此出现了多极化的特点。例如，在个人计算机领域，人们追求更小、更轻薄，因此，笔记本电脑的尺寸不断减小，重量不断减轻，内部电路的集成度越来越高。然而，对于需要高速运算能力的企业、研究院所，计算机的高速处理能力成为首要考虑因素，这也就是一些大型计算机存在的主要原因。计算机技术的多极化发展，提高了计算机在不同领域的适用性，对计算技术的发展有着较为积极影响。

1.3 计算技术的智能化特点

时至今日，计算机已经发展到了第五代，其智能化特点已经得到充分体现，借助相关软件，能够使计算机实现对人类简单思维的模拟，以及对外部信息的整合、处理，从而做出正确的判断。目前，计算机智能还处于起步阶段，即便是类人形机器人的出现，也只是在外观上对龙源期刊网

计算机未来发展趋势及发展方向

随着科技的不断进步和社会的快速发展，计算机技术在各个领域扮演着越来越重要的角色。计算机未来的发展趋势和方向对于科技行业和社会发展都具有重要意义。本文将从硬件技术、软件技术和应用领域三个方面探讨计算机未来的发展趋势及发展方向。

一、硬件技术的发展趋势及发展方向

1.量子计算机：量子计算机是未来计算机发展的重要方向之一。相较于传统计算机，量子计算机具有更高的计算速度和更强的计算能力。目前，量子计算机仍处于研究和实验阶段，但预计在未来几十年内将取得突破性进展。

2.人工智能芯片：人工智能技术的快速发展对计算机硬件提出了更高的要求。为了满足人工智能算法的需求，人工智能芯片的研发将成为未来的重要方向。人工智能芯片具有高性能、低功耗和高效能的特点，可以加速人工智能算法的运行速度。

3.生物计算机：生物计算机是一种基于生物材料和生物分子的计算机系统。生物计算机具有高度的并行性和低能耗的特点，可以在生物医学、生物工程等领域发挥重要作用。未来，生物计算机的研究将成为计算机硬件领域的重要方向。

二、软件技术的发展趋势及发展方向

1.云计算：云计算是一种基于互联网的计算模式，可以提供按需、灵活和可扩展的计算资源。未来，云计算将成为计算机软件技术的主流发展方向。云计算可以提供更高效、更安全和更可靠的服务，满足用户的需求。

2.大数据分析：随着数据的爆炸性增长，大数据分析成为一项重要的技术。大数据分析可以挖掘数据中的有价值信息，帮助企业做出更明智的决策。未来，大数据分析技术将进一步发展，包括数据挖掘、机器学习和人工智能等方面的应用。 3.区块链技术：区块链技术是一种分布式数据库技术，可以实现去中心化的数据存储和交易。未来，区块链技术将在金融、物流、医疗等领域发挥重要作用。区块链技术具有高度的安全性和透明性，可以保护数据的完整性和隐私。

三、应用领域的发展趋势及发展方向

1.智能交通系统：智能交通系统是利用计算机技术和通信技术改进交通运输的系统。未来，智能交通系统将成为城市交通管理的重要手段。智能交通系统可以提高交通效率、减少交通事故和缓解交通拥堵。

－６４－信息科学计算机未来的发展趋势陆志一吴学庆（黑龙江省工程咨询评审中心，黑龙江哈尔滨１５０００８）１计算机的发展历程世界上第一台计算机是１９４６年问世的。半个世纪以来，计算机获得突飞猛进的发展。在人类科技史上还没有一种学科可以与电子计算机的发展相提并论。人们根据计算机的性能和当时的硬件技术状况，将计算机的发展分成几个阶段，每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。１．１第一阶段。电子管计算机（１９４６～１９５７年）主要特点是：ａ．采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，寿命短，可靠性大，成本高。ｂ．采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。ｃ．输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。ｄ．没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。１．２第二阶段。晶体管计算机（１９５８～１９６４年）主要特点是：ａ．采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。ｂ．普遍采用磁芯作为贮存器，采用磁盘／磁鼓作为外存储器。ｃ．开始有了系统软件（监控程序），提出了操作系统概念，出现了高级语言。１．３第三阶段。集成电路计算机（１９６５～１９６９年）主要特点是：ａ．采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算速度有了更大的提高。ｂ．采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器，使存储器容量的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。ｃ．系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软硬件资源。ｄ．在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。１．４第四阶段。大规模、超大规模集成电路计算机（１９７０年至今）主要特点是：ａ．基本逻辑部件采用大规模，超大规模集成电路，使计算机体积，重量，成本均大幅度降低，出现了微型机。ｂ．作为主存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除广泛使用软，硬磁盘外，还引进了光盘。ｃ．各种使用方便的输入输出设备相继出现。ｄ．软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了户。ｅ．计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。ｆ．多媒体技术崛起，计算机集图象，图形，声音，文字，处理与一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。从２０世纪８０年代开始，日本，美国，欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟日的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化，网络化发展。２计算机今后的发展趋势许多科学家认为以半导体材料为基础的集成技术日益走向它的物理极限，要解决这个矛盾，必须开发新的材料，采用新的技术。于是人们努力探索新的计算材料和计算技术，致力于研制新一代的计算机，如生物计算机、光计算机和量子计算机等。自从１９４６年世界上第一台电子计算机诞生以来，电子计算机已经走过了半个多世纪的历程。从第一代电子管计算机到现在正在开发的第六代神经网络计算机，计算机的体积不断变小，但性能、速度却在不断提高。然而，人类的追求是无止境的，科学家们一刻也没有停止研究更好、更快、功能更强的计算机。从目前的研究方向看，未来电脑将向着以下几个方面发展。２．１高速电脑浮出水面。美国最近发明了一种利用空气的绝缘性能来成倍地提高计算机运行速度的新技术。美国纽约伦斯雷尔・保利技术公司的科学家已经生产出一套新型电脑微电路，该电路的芯片或晶体管之间由胶滞体包裹的导线连接，这种胶滞体９０％的物质是空气，而空气是不导电的，是一种非常优良的绝缘体。研究表明，计算机运行速度的快慢与芯片之间信号传输的速度直接相关，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在传输信号的过程中会吸收掉一部分信号，从而延长了信息传输的时间。保利技术公司研制的“空气胶滞体”导线几乎不吸收任何信号，因而能够更迅速地传输各种信息。此外，它还可以降低电耗，而且不需要对计算机的芯片进行任何改造，只需换上“空气胶滞体”导线，就可以成倍地提高计算机的运行速度。不过，这种“空气胶滞体”导线也有不足之处，主要是其散热效果较差，不能及时将计算机中电路产生的热量散发出去。为了解决这个问题，保利技术公司的科研小组研究出电脑芯片冷却技术，它在电脑电路里内置了许多装着液体的微型小管，用来吸收电路散发出的热量。当电路发热时，热量将微型管内的液体汽化，当这些汽化物扩散到管子的另一端之后，又重新凝结，流到管子底部。据悉，美国宇航局（ＮＡＳＡ）将对该项技术进行太空失重状态下的实验，如果实验成功，这种新技术将被广泛应用于未来计算机，使计算机的运算速度得以大大提高。２．２生物计算机兴起。生物计算机在２０世纪８０年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快１０万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。国首次公诸于世的生物计算机被用来模拟电子计算机的逻辑运算，解决虚构的７城市间最佳路径问题。不久前，２００多名各国计算机学者齐聚美国普林斯顿大学，联名呼吁向生物计算机领域进军。科学家们在生物计算机研究领域已经有了新的进展，预计在不久的将来，就能制造出分子元件，即通过在分子水平上的物理化学作用对信息进行检测、处理、传输和存储。目前，科学家们已经在超微技术领域取得了某些突破，制造出了微型机器人。科学家们的长远目标是让这种微型机器人成为一部微小的生物计算机，它们不仅小巧玲珑，而且可以像微生物那样自我复制和繁殖，可以钻进人体里杀死病毒，修复血管、心脏、肾脏等内部器官的损伤，或者使引起癌变的ＤＮＡ突变发生逆转，从而使人们延年益寿。２．３光学计算机前景光明。所谓光学计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独特的优点：它的速度永远等于光速、具有电子所不具备的频率及偏振特征，从而大大提高了传载信息的能力。此外，光信号传输根本不需要导线，即使在光线交会时也不会互相干扰、互相影响。一块直径仅２厘米的光棱镜可通过的信息比特率可以超过全世界现有全部电缆总和的３００多倍。光学计算机的智能水平也将远远超过电子计算机的智能水平，是人们梦寐以求的理想计算机。２０世纪９０年代中期，光脑的研究成果像雨后春笋般地不断涌现，各国科研机构、大学都投入了大量的人力物力从事此项技术的研究，其中最显著的研究成果是由法国、德国、英国、意大利等国６０多名科学家联合研发成功的世界上第一台光脑。该台光脑的运算速度比目前速度最快的超级计算机快１０００多倍，并且准确性极高。此外，光脑的并行处理能力非常强，具有超高速的运算速度，在这方面电脑真是望尘莫及。在工作环境要求方面，超高速的电脑只能在低温条件下工作，而光脑在室温下就能正常工作。另外，光脑的信息存储量大，抗干扰能力非常强，在任何恶劣环境条件下都可以开展工作。光脑还具有与人脑相似的容错性，如果系统中某一元件遭到损坏或运算出现局部错误时，并不影响最终的计算结果。目前光脑的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路（ＯＩＣ）等都已取得重大突破。２．４量子计算机呼之欲出。在人类刚进入２１世纪之际，量子力学花开二度，科学家们根据量子力学理论，在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国科学家宣布，他们已经成功地实现了４量子位逻辑门，取得了４个锂离子的量子缠结状态。这一成果意味着量子计算机如同含苞欲放的蓓蕾，必将开出绚丽的花朵。责任编辑：魏玉新摘要：自从１９４６年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机的体积不断变小，但性能、速度却在不断提高。然而，人类的追求是无止境的，科学家们一刻也没有停止研究更好、更快、功能更强的计算机。关键词：计算机；发展历程；发展趋势

计算机未来发展趋势

摘要：随着信息技术的发展，计算机在我们的日常生活中扮演了越来越重要的作用，本文所要论述的就是通过现有的技术以及当今在计算机领域还在研究中的尖端科技，对于计算机未来的一些展望以及计算机在未来可能的发展方向。

关键词

计算机 发展方向 微型化 计算能力 新型计算机 智能

0引言

计算机在最近的几十年发展突飞猛进，是在众多行业中发展最快的高新领域之一，上世纪九十年代的人还难以预料今天计算机会如此强大，而今天的我们所预见的未来的计算机又将有几分准确性呢。不管未来的计算机是什么样的，根据现在的研究以及人们的需要来看，有几个特点可能会在较近的未来实现，计算机将会更加微型化，计算能力还会更加强大，而随着计算机与诸多领域的相互渗透，新型计算机也会应运而生，此外，计算机的智能化也是人们研究的热点问题。

1“更小更强大”

从1946年第一台计算机诞生以来，计算机都在向着计算能力更强大的方向发展，而随着计算机技术的民用化，为了更方便人们的生活，计算机又在向着更小的方向发展。“更小更强大”是计算机制造领域人们追求的目标。随着技术的发展，当今的计算机已经具有很强的计算能力和便携性，在以后的发展中，计算机要想更小而有计算能力更强，就需要有更精细更先进的生产技术，这才能使同样的面积具有更高的计算能力和更快的速度，现在CPU的生产技术已经达到纳米级，CPU的更加微小将同时带动电脑其他部件诸如内存、硬盘、显卡、主板的微型化，但与此同时，密集化将会产生更大的发热问题，这就需要研究人员采用更先进的散热技术和优化能力，只有电脑上的主要部件都微型化，才能实现整台电脑的微型化。但就计算能力而言，计算机领域著名的摩尔定律并不是一成不变的，因为分子原子也是有大小的，现在可以将硅处理到纳米级，但总是会遇到小到不能再处理的瓶颈，到那时再先进的生产技术也无济于事，这时便需要考虑到算法和计算方式的问题。在未来是否会有更加先进的计算方式取代二进制，是否会有更加简捷的算法，是计算机领域工作者应该考虑的。