我想知道未来是什么样子的
发布网友
发布时间：2022-04-03 06:50
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懂视网
时间：2022-04-03 11:12
一些具有新概念的计算机，如归约机、数据流机，包括神经网络计算机、生物计算机、高速超导计算机、智能计算机。
计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。
计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。
热心网友
时间：2022-04-03 08:20
明天的计算机是什么样子？与今天的计算机有什么质的区别？微电子技术的技术潜力是现代的电子数字计算机还有一个比较大的发展空间，一些新型的计算机很可能在21世纪的某个时候登上历史舞台，未来的计算机世界将是多种类型的计算机并存、相互融入、互为补充。目前人们致力开发研究的新型计算机有 以下几类。
光计算机
我们知道宇宙中最快的速度是光速，既然电子流可以作为信息的载体，那么，用光来保存和传输信息当然也是可以的。光计算机就是充分利用光的特性与电的特性相比所具有的无法比拟的各种优点：第一，光器件允许通过的光频率高、范围大，也就是所谓的带宽非常大，传输和处理的信息量极大。两束光要发生干涉，必须频率相同，振动方向一致和有不变的初始位相差。因此，同一根光导纤维中能并行地传输很多很多波长不同或波长相同但振动方向不同的光波，它们之间不会发生干涉。有人计算每边长1.5厘米左右的三棱镜，信息通过能力比全世界现有的全部电话电缆的通过能力还大好多倍。第二，信息传输中畸变和失真小，信息运算速度高。光和电在介质中传播速度都极快，但光和电不同，光计算机是“无”导线计算机，光在光介质中传输不存在寄生电阻、电容和电感问题，光器件又无接地电位差，因此，传输所造成的信息畸变和失真极小，光器件的开关速度比电子器件快得多。光计算机的运算速度在理论上可达每秒千亿次以上，其信息处理速度比电子计算机要快数百万倍。第三，光传输和转换时，能量消耗极低。尽管集成电路中的电流十分微弱，但由于集成度的提高，功耗仍然是个大问题，对于巨型计算机，问题更为严重。光计算机却不同，除了激光源需要一定的能量以外，光在传输和转换时，能量消耗却极低。
由于光传输和变换有如此多的优点，人们对它发生了浓厚的兴趣，一大批科学家致力于这方面的研究。光计算机技术包括光信息传输、光计算、光交换、光信息存储和光信息显示。用光来实现计算机内核心部件互联和信息的全息存储是实现光计算机的第一步。当光计算和光交换技术也成熟以后，光计算机的问世就有可能了。作为实验室研究的光计算机，早在1986年就已由英国、法国、比利时、德国、意大利等多国的78名科学家研制成功，比当时最快的电子计算机还要快1000倍。1990年1月29日，以一美籍华裔科学家为首的研究小组，在美国贝尔实验室又成功地研制了一台光学数字处理器，在向光学数字计算机的正式研制方面又迈出了一大步。
正像电子计算机的发展依赖于电子器件(尤其是集成电路)一样，光计算机的发展也主要取决于光逻辑元件和光存储元件(即集成光路)的突破。近十年来CD-ROM光盘、VCD光盘和DVD光盘的接踵出现，是光存储研究的巨大进展。网络技术中的光纤信道和光转接器技术已相当成熟。光计算机的关键技术，光存储技术、光互联技术、光集成器件等方面的研究都已取得突破性的进展，为光计算机的研制、开发和应用奠定了基础。目前全光计算机技术尚未成熟，但光信息传输和光信息存储取得了巨大的成功。其中光纤互联技术已很成熟并广泛应用于通信与电视网。据最新研究成果报道，在实验室里高密度波分复用光纤网络的带宽已经超过了l000Gb／s，它是目前流行的高速千兆以太网的1000倍!这种技术将会很快走向市场。与此同时，世界上的顶尖科学家正在全力以赴地研究更高性能的全光通信网。全光网络使用光纤作为传输介质，采用波分复用技术和光交叉互联技术进行信息传输。由于在路由选择、数据交换与传输过程中避免了光／电及电／光转换，消除了所谓电子瓶颈，将使网络的传输和交换速率及容量得到极大的提高。
目前，光学数字计算机的研究虽然还处在初级阶段，但实用性商用光学阵列处理器和混合光／电计算机系统已相继问世。随着光集成电路的发展，21世纪，光学计算机将在各个领域获得广泛的应用。
化学计算机
除了光以外，还有什么材料可用来建造计算机呢?化学计算机就是继光计算机之后，人们设想的又一种新概念计算机。
化学计算机在运行机理上，它以化学制成品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输和储存。因此，它具有更小的体积、更快的运算速度和巨大的计算能力，其信息传输速度甚至有可能比人脑思维速度还要快若干倍，具有十分诱人的发展前景。
从80年代中期起，美国、日本及西欧的英、法、德等国都投*量的人力和资金开展化学计算机的研究。化学计算机发展的关键是取代硅电子部件的碳基制品的研制。目前虽然在这方面已取得了不少进展，但从总体上来说还是处于探索阶段，离成功还有相当的距离。
生物计算机
20世纪70年代以来，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处在不同的状态下，可产生有信息和无信息的变化。联想到逻辑电路中的0与1、晶体管的通导或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等等，科学家们激发了研制生物元件的灵感。这项研究中最著名的代表就是美国著名的生物化学家、国际电子分子生物风险学会*詹姆士·麦卡里尔博士，他不仅是生物分子电子学的创始人之一，而且他带领一个6人小组在华盛顿近郊的一座普通楼房里，进行着生物芯片和生物计算机的开拓性研究。1982年，在法国秀丽的阿尔卑斯山上举行了首届生物计算机国际会议，来自世界各地的生物学家、化学家、物理学家、医学家、遗传学家、分子生物学家、微电子学家和计算机科学家们会聚一堂，探讨生物计算机的发展前景。
经过特殊培养后制成的生物芯片
可作为一种新型高速计算机的集成电路
生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可以小到几十亿分之一米，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级．如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物芯片一旦出现故障，可以进行自我修复，所以具有自愈能力。生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机地结合起来，尤其是能够与大脑和神经系统相连。这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分，并能由人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源。它将成为能植入人体内，成为帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞的可能极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机的能耗极小。
把生物学和工程学结合起来制造生物计算机已不是天方夜谭。美国南加州大学计算机科学家伦纳德·艾德曼已研制成功一台DNA计算机。艾德曼说：“DNA分子本质上就是数学式，用它来代表信息是非常方便的，试管中的DNA分子在某种酶的作用下迅速完成生物化学反应。28.3g DNA的运行速度超过了现代超级计算机的10万倍．”
科学家们认为：生物工程是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科，加上计算机、电子工程等学科的专家通力合作，有可能在21世纪将实用的生物计算机推向世界。
量子计算机
随着微电子技术的不断发展，集成电路的线宽目前已细微到只有0.13μm。到2020年前后，线宽将达到公有几个分子大小的物理学极限，宏观世界的物理规律便不再有效，这就意味着传统计算机的发展将走人穷途末路。然而人类对 于信息处理更快、更强的追求却是永无止境的，向更微观的原子世界进军，开发量子计算机因此成为一条很有吸引力的途径。现代量子物理中存在的一个现象：在原子世界中，原子和亚原子粒子可以同时存在于此处和彼处，可以同时出现高速和低速，也可以同时向上和向下运动，这些现象称之为：“多现实态存在”。对“多现实态”现象进行过无数次物理实验都已经证实了这种现象的客观存在。传统计算机以“串行”计算机逻辑进行数据运算处理�饩褪敲肯乱徊皆怂闳【鲇谏弦徊降慕峁�6杂谟谩按�小狈椒ù�淼奈侍猓�孔蛹扑慊�⒉槐却�臣扑慊�旁健5�橇孔蛹扑慊�挠旁叫栽谟谒�哂薪�小捌叫小痹怂愦�淼哪芰ΑH绻�橙诵枰�右桓鲇屑赴俑霭旃�业拇舐ブ醒罢乙环菀攀У奈募��么�臣扑慊�拇�蟹绞窖罢揖鸵�鸶霭旃�胰ソ�兴阉鳌5�橇孔蛹扑慊�芄话凑漳橙搜罢椅募�奶跫�鸵�笱杆佟案粗啤背龃�砟橙俗约阂约坝胨�约合嗤�摹案北尽保��苯�氪舐サ拿恳桓霭旃�医�形募�难罢夜ぷ鳌W詈螅�渲幸桓觥案北尽闭业搅烁梦募��鞘保��苏业轿募�哪歉觥案北尽敝�猓��写�砟橙说钠渌�北径冀�远��АA孔蛹扑慊�谘罢椅募�退阉鞯刂贩矫娴挠旁侥芰Χ杂谝蛱赝�低车姆⒄咕哂泻艽蠛么ΑR蛱赝�耐�肥�菘夂艽螅�τ昧孔蛹扑慊��兴阉鞯脑怂闼俣扔攀平���灾�H绻��?亿个网址中搜索某一个网址，应用传统计算机大约需要进行5000万次的运算才可能找到该网址。然而，应用量子计算机大概只需要进行1万次运算就可以找到该网址。数据库搜索是计算机技术中的一个重要的基础任务，所以量子计算机将对于大批量计算数据的处理任务产生重大影响。量子计算机还具有传统计算机所不能替代的能力，例如对构成爆炸星体内核的40个粒子的演化进行模拟，一台40位的量子计算机可以用约100步就能完成，而用现在最快的每秒一万亿次的数字计算机模拟则需要数万年。
1982年，物理学家费勒曼提出量子计算机基本构想，美、德等国物理学家与计算机专家苦心钻研，终于在20世纪90年代初研制出单原子的1比特量子计算元件。其基本方法是：将原子冷却到接近绝对零度，并与辐射、电波等一切能源隔绝，当原子自行进入量子超态后再用核磁共振对其进行定位控制。美国麻省理工学院的物理学教授尼尔·盖尔生费尔特(Professor Neal Kelsonfield)已经研制出一台简单的量子计算机试验性样机，只能进行很简单问题的运算，但对于同一类型的简单问题，它的演算速度已经超过一般的计算机。美国加州理工学院的杰夫·金布尔教授也正在研究建造世界上第一台量子计算机网络。最近，由年轻的华裔科学家艾萨克·庄领衔的IBM公司科研小组向公众展示了迄今最尖端的“5比特量子计算机”。随着现代网络工程的迅速发展，量子计算机的研究正在迅速发展之中。目前关于量子计算机所应用的材料研究仍然是其中的一个基础研究问题。
参考资料：http://www.dlkp.gov.cn
