未来计算机的发展趋势

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浅谈未来计算机的发展趋势

□ 中国计量大学现代科技学院 陈作帆 章 珺 / 文

自从进入21世纪之后,我国的经济水平不断发展，各项科学技术也日益完善，作为一门全新的科学技术，计算机软件通过多年的发展，如今已经取得了十分辉煌的成就。计算机是由硬件和软件两个部分组成而成的。在逻辑功能上，计算机软件本身提供逻辑语言，这对于计算机工作的控制以及应用都更为快捷高效。因为这个原因，计算机的软件技术开发对于计算机的未来发展可以说是至关重要的。 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（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟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（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。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。 未来计算机 发展前景 新型计算机系统不断涌现 硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的探究职员正在加紧探究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件和技术革命都要产生一次量的乃至质的奔腾。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。 （1）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和关的状态，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。 量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数目的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大很多。同时量子计算性能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型:核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。 （2）光子计算机 光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。 和电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的很多倍。光的并行、高速，自然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有和人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响终极的计算结果。 目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。 （3）生物计算机（分子计算机） 生物计算机的运算过程就是蛋白质分子和四周物理化学介质的相互功能过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。 20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输进数据，反应后的基因代码相当于输出数据。假如能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。 蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接和生物活体相联。预计10~20年后，DNA计算机将进进实用阶段。 （4）纳米计算机 “纳米”是一个计量单位，一个纳米即是10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，终极目标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。 现在纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大很多倍。 目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研职员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的探究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产展平道路。 随着社会经济的日益发展，互联网络继续蔓延和提升，现代使用计算机进行通信，使得从以前的工业时代过渡到了如今的信息时代。计算机通信网络就是通信技术与计算机技术二者结合而来的，是现代信息流通的首要条件，也是社会不断向前发展的基础。 计算机通信与网络发展的阶段 在20世纪中期以前，研究出的第一代计算机网络是以单个计算机为核心的远程联机终端系统，其主要作用是通过一台计算机与全美国的两千过个终端组成飞机订票系统。终端即是指一台计算机的外部设备，比如显示器和键盘等设备，所以终端是没有CPU和内存的，由于远程终端越来越多，就在主机上增设了前端机。当时人们的想法就是通过计算机网络来传输信息，以达到远程处理信息的目的，或者可进一步达到资源共享的地步。 随着计算机网络技术的不断发展，不同地点的不同计算机网络要想连接在一起就更复杂了，所以使得后来网络体系结构也逐渐标准化。ISO制定出的OSIRM作为了研究和制定新的计算机的标准，所有与OSIRM协议相符合的远程计算机网络城市计算机网络以及局部计算机网络都得到普遍的使用。 作者简介：陈作帆（1995.09.27-）男，汉族，籍贯：浙苍，学历：本科，现读于中国计量大学现代科技学院；指导老师：章珺（1985.6-），女，汉，浙江绍兴，硕士，讲师，中国计量大学，中国计量大学现代科技学院，研究方向：思想政治教育

- 1 - 简述计算机的未来发展趋势

随着科技的不断进步和发展，计算机技术也在不断地改进和完善。未来的计算机将会朝着以下几个方面发展：

1. 人工智能：人工智能是未来计算机发展的重点和方向之一。目前，深度学习、自然语言处理、图像识别等技术已经得到广泛应用。未来计算机将会更加智能化，能够更好地理解人类的语言和行为，并能够根据人类的需求自主学习和创新。

2. 量子计算机：量子计算机是一种新的计算机体系结构，它利用量子力学的特性来进行计算。与传统计算机相比，量子计算机有着更快的处理能力和更高的计算效率。未来，量子计算机将会成为计算机领域的新兴力量。

3. 区块链技术：区块链技术是一种去中心化的分布式数据库技术。未来，区块链技术将会被广泛应用于金融、医疗、物流等各个领域，为人们提供更加安全、透明和高效的服务。

4. 云计算：云计算是一种基于互联网的计算模式，它可以通过网络提供计算、存储、网络、应用等各种服务。未来，云计算将会成为计算机领域的主流技术之一，可以为人们提供更加高效、便捷、安全的计算服务。

总之，未来计算机的发展趋势是多样化和复杂化的，我们需要不断地探索和学习，以应对未来的挑战和机遇。

计算机未来发展趋势及发展方向

计算机技术的发展已经深刻地改变了我们的生活和社会。随着科技的不断进步，计算机领域也在不断创新和发展。本文将探讨计算机未来的发展趋势及发展方向。

1. 人工智能的崛起

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是计算机科学的一个重要分支，它致力于研究和开发能够模拟人类智能的机器系统。未来，人工智能有望在各个领域取得突破性的进展，如自动驾驶、智能机器人、智能家居等。人工智能将成为计算机发展的重要驱动力。

2. 云计算的普及

云计算（Cloud Computing）是一种通过网络提供计算资源和服务的模式。未来，云计算将进一步普及，成为计算机系统的主要架构。云计算能够提供强大的计算能力和存储容量，使用户能够随时随地访问和共享数据。云计算的发展将推动计算机系统的灵活性和可扩展性的提升。

3. 大数据的应用

大数据（Big Data）是指规模庞大、复杂多样的数据集合。未来，大数据的应用将成为计算机领域的重要发展方向。大数据的分析和挖掘能够帮助企业和组织发现隐藏在数据中的有价值信息，从而做出更明智的决策。大数据的应用将推动计算机系统的智能化和个性化。

4. 物联网的发展

物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网将各种物理设备和对象连接起来，实现信息的交互和共享。未来，物联网将进一步发展，成为计算机系统的重要组成部分。物联网的发展将带来智能家居、智能城市等新兴应用，使我们的生活更加便捷和智能化。 5. 虚拟现实的兴起

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户能够沉浸其中。未来，虚拟现实技术将得到进一步发展，应用范围将扩展到教育、医疗、娱乐等领域。虚拟现实的兴起将改变我们与计算机交互的方式，提供更加沉浸式的体验。

6. 边缘计算的兴起

边缘计算（Edge Computing）是一种将计算和存储功能从云端移到接近数据源的边缘设备上的计算模式。未来，边缘计算将得到广泛应用，能够提供低延迟、高带宽的计算和存储服务。边缘计算的兴起将推动计算机系统的分布式和协同处理能力的提升。

三、计算机的发展趋势

当前计算机正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化的方能够向发展。

（一）巨型化

巨型化是指研制速度更快的、存储量更大的和功能强大的巨型计算机。起运算能力

一般在每秒一百亿以上、内容容量在几百兆字节以上，主要应用于天文、气象、地

质和核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技术水

平是衡量一个国家技术和工业发展水平的重要标志。

（二）微型化

微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小

，价格进一步降低。计算机的微型化以成为计算机发展的重要方向，各种笔记本电

脑和PDA的大量面世，既是计算微化的一个标志。

（三）网络化

网络技术可以更好的管理网上的资源，它把整个互联网虚一台空前强大的一体化系

统，犹如一台巨型机，在这个动态变化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、

数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而让用户享受可灵活控

制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性。

（四）智化化

计算机智能化是指计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化的研究包括

模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、

专家系统、学习系统和智能机器人等。目前以研制出多种具有人的部分智能的机器人，

可以代替在一些危险的工作岗位上工作。运算速度为每秒约是亿次的“深蓝”计算机在

1997年战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。有人预测，智能化的家庭机器人是继P C

机之后下一个家庭普及的信息化产品。

展望未来，计算机的发展必然要经历很多新的突破。从目前的发展趋势来看，未来

的计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术相互结合的产物。第一

台超高速全光数字计算机，以由欧盟的英国、法国、德国、意大利和比利时等过的7 0多

名科学家和工程师合作研制成功，光子运算机的速度比电子计算机的速度快1 000倍。在