计算机技术发展与应用

摘　要： 计算机的发展和应用可以根据以往的计算机技术作为方向和动力,这些动力其实就是需求，主要有信息资源建设的需求；系统科学性的需求；多网互联的需求；软件方面的需求等。计算机技术的发展趋势,不但会延续多条发展路线，强调性能的大幅飞跃，还会将提高计算机的人性化，加强人机交互能力，同时还注重环保。在技术处理器方面，更关心消耗每瓦功率处理能力以及提升高速、平行、智能化的处理能力。

关键词：新型计算机系统；计算机发展：计算机应用
一、新型计算机系统陆续出现
　　目前，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次质的飞跃。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世纪走进我们生活的各个领域。
1、量子计算机
　　量子计算机是在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和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。一个量子位可以存储2个数据,量子计算机的存储量比通常计算机大许多。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。量子计算机将会在2030年预计被普及。
2、光子计算机
　　光子计算机即全光数字计算机，以光子代电子，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。光子计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。光的并行、高速,天然地决定了光计算机的并行处理能力极强，具有超高速运算速度。光子计算机不但在室温下便可以工作，还具有与人脑相似的容错性。现在世界上第一台光子计算机已由欧共体的英国、法国、德国等国的70多名科学家研制成功，并预计光子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与周围物理化学介质的相互作用过程。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。蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多,距离很近,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,又可直接与生物活体相联。预计10至20年后，DNA计算机将进入实用阶段。
4、纳米计算机
　　“纳米”是一个计量单位,一个纳米等于10[-9]米,大约是氢原子直径的10倍。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,。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许多倍。目前,惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片,一旦他们的研究获得成功,将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。
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、互联网络技术继续提升
　　二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展,其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样,剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连,使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信,可从Internet中获得各种信息。回顾一下我国互联网络的发展,就可以感受到互联网普及之快。人们已充分领略到网络的魅力, Internet大大缩小了时空界限,通过网络人们可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证明,被世人逐步接受。在未来10年内,建立透明的全光网络势在必行,互联网的传输速率将提高100倍。在In-ternet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时,无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场,未来我们可以通过无线接入随时随地连接到Internet上,进行交流、获取信息、观看电视节目。
四、产业发展的重要方向是移动计算技术与系统
　　随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高,新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时能够交换和处理信息所提出,业已成为产业发展的重要方向。移动计算有通信、计算和移动三个要素。这三个方面既相互独立又相互联系。移动性可以给计算和通信带来新的应用,但同时也带来了许多问题，这样一个环境下,引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未遇到的问题。第一,信道可靠性问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下,移动终端位置的移动要求系统能够实时进行配置和更新。第二,为了真正实现在移动中进行各种计算,必须要对宽带数据业务进行支持。
参考文献：
[1]戴宗坤,罗万伯,唐三平,等.信息系统安全.北京:金城出版社, 2000
[2]冯登国. 计算机通信网络安全. 北京：清华大学出版社, 2001
[3]黄少华.论网络空间的社会特性〔M〕.上海三联书店2003版，第6页


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