導語：如何才能寫好一篇對量子計算機的認識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：計算機 趨勢 發展

一、計算機科學與技術的發展趨勢

（一）計算機科學與技術實現了智能化的超級計算

可能你不知道，超高速計算機采用平行處理技術改進計算機結構，使計算機系統同時執行多條指令或同時對多個數據進行處理，進一步提高計算機運行速度。超級計算機通常是由數百數千甚至更多的處理器（機）組成，能完成普通計算機和服務器不能計算的大型復雜任務。從超級計算機獲得數據分析和模擬成果，能推動各個領域高精尖項目的研算、傳翰和存儲。光子計算機即全光數字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數據，可以對復雜度高、計算量大的任務實現快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎上呈指數上升。總之，計算機科學與技術實現了智能化的超級計算。

（二）計算機科學與技術實現了分子計算機

大家都知道，分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自動機模型、仿生算法、分子化學反應算法等幾種類型。分子芯片體積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提高，分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。美國已研制出分子計算機分子電路的基礎元器件，可在光照幾萬分之一秒的時間內產生感應電流。以色列科學家已經研制出一種由DNA分子和酶分子構成的微型分子計算機。預計20年后，分子計算機將進人實用階段。也就是說計算機科學與技術實現了分子計算機。

（三）計算機科學與技術實現了納米計算機

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質地堅固，有著極強的導電性，能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子算機也會像現在的馬達一樣，存在于家中的各種電器中，那時問你家里有多少計算機，你也數不清，你的筆記本，書籍都已電子化。再過十幾、二十幾年，可能學生們上課用的不再是教科書，而只是一個筆記本大小的計算機，不同的學生可以根據自己的需要方便地從中查到想要的資料所以有人預言未來計算機可能像紙張一樣便宜，可以一次性使用，計算機將成為不被人注意的最常用的日用品。

（四）計算機科學與技術實現了量子計算機

量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態。使信息沿著聚合物移動。從而進行運算。量子計算機中的數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此，一個量子位可以存儲2個數據，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比目前計算機的Pentium DI晶片快10億倍。除具有高速并行處理數據的能力外，量子計算機還將對現有的保密體系、國家安全意識產生重大的沖擊。無論是量子并行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相干性。世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。量子編碼采用糾錯、避錯和防錯等。量子計算機使計算的概念煥然一新。

二、計算機科學與技術的發展趨勢總結

計算機科學與技術的發展，將朝著向信息的智能化發展。計算機技術的大多數領域以應用學科和工程學科的出現為標志，這些學科的職責是促進與實踐有關的認識的發展，這些學科常吸收更為基礎的學科，提高就能有實踐的進步，在對計算機技術研究中，發現常有另外一條路徑，這個過程存在著強烈的相互作用，有關半導體是如何運行的理論也建立了起來，這是用它們能夠使計算機技術的實踐中普遍存在的問題得到解決，或者說是促進實踐的發展。能實現或更困難一些。顯然，選擇機制在計算機技術的實踐進化和認識進化之間明顯地提供了一種雙向的連接，推動計算機技術的快速發展。參考文獻：

[1]王華.計算機技術發展[J].電腦與電信，2013（02）.

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未來的計算機技術將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機的核心部件CPU的性能還會持續增長。作為Moore定律驅動下成功企業的典范Inter預計2001年推出1億個晶體管的微處理器，并預計在2010年推出集成10億個晶體管的微處理器，其性能為10萬MIPS（1000億條指令／秒）。而每秒100萬億次的超級計算機將出現在本世紀初出現。超高速計算機將采用平行處理技術，使計算機系統同時執行多條指令或同時對多個數據進行處理，這是改進計算機結構、提高計算機運行速度的關鍵技術。

同時計算機將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，讓人能產生身臨其境感覺的各種交互設備已經出現，虛擬現實技術是這一領域發展的集中體現。

傳統的磁存儲、光盤存儲容量繼續攀升，新的海量存儲技術趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達10TB（以一本書30萬字計，它可存儲約1500萬本書）。信息的永久存儲也將成為現實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，今日的大量文獻可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型計算機系統不斷涌現

硅芯片技術的高速發展同時也意味著硅技術越來越近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發新型計算機，計算機從體系結構的變革到器件與技術革命都要產生一次量的乃至質的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀走進我們的生活，遍布各個領域。

量子計算機

量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。

量子計算機中數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此一個量子位可以存儲2個數據，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比目前個人計算機的PentiumⅢ晶片快10億倍。目前正在開發中的量子計算機有3種類型：核磁共振(NMR)量子計算機、硅基半導體量子計算機、離子阱量子計算機。預計2030年將普及量子計算機。

光子計算機

光子計算機即全光數字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。

與電子計算機相比，光計算機的“無導線計算機”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5分硬幣大小的棱鏡，它的通過能力超過全世界現有電話電纜的許多倍。光的并行、高速，天然地決定了光計算機的并行處理能力很強，具有超高速運算速度。超高速電子計算機只能在低溫下工作，而光計算機在室溫下即可開展工作。光計算機還具有與人腦相似的容錯性。系統中某一元件損壞或出錯時，并不影響最終的計算結果。

目前，世界上第一臺光計算機已由歐共體的英國、法國、比利時、德國、意大利的70多名科學家研制成功，其運算速度比電子計算機快1000倍。科學家們預計，光計算機的進一步研制將成為21世紀高科技課題之一。

生物計算機（分子計算機）

生物計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。計算機的轉換開關由酶來充當，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。

20世紀70年代，人們發現脫氧核糖核酸(DNA)處于不同狀態時可以代表信息的有或無。DNA分子中的遺傳密碼相當于存儲的數據，DNA分子間通過生化反應，從一種基因代瑪轉變為另一種基因代碼。反應前的基因代碼相當于輸入數據，反應后的基因代碼相當于輸出數據。如果能控制這一反應過程，那么就可以制作成功DNA計算機。

蛋白質分子比硅晶片上電子元件要小得多，彼此相距甚近，生物計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。DNA分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液，可存儲1萬億億的二進制數據。DNA計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白質分子，所以生物計算機既有自我修復的功能，又可直接與生物活體相聯。預計10～20年后，DNA計算機將進入實用階段。

納米計算機

“納米”是一個計量單位，一個納米等于10[-9]米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品。

現在納米技術正從MEMS（微電子機械系統）起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積不過數百個原子大小，相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

目前，納米計算機的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實驗室的科研人員已開始應用納米技術研制芯片，一旦他們的研究獲得成功，將為其他縮微計算機元件的研制和生產鋪平道路。

互聯網絡繼續蔓延與提升

今天人們談到計算機必然地和網絡聯系起來，一方面孤立的未加入網絡的計算機越來越難以見到，另一方面計算機的概念也被網絡所擴展。二十世紀九十年代興起的Internet在過去如火如荼地發展，其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術能像Internet一樣，劇烈地改變著我們的學習、生活和習慣方式。全世界幾乎所有國家都有計算機網絡直接或間接地與Internet相連，使之成為一個全球范圍的計算機互聯網絡。人們可以通過Internet與世界各地的其它用戶自由地進行通信，可從Internet中獲得各種信息。

回顧一下我國互聯網絡的發展，就可以感受到互聯網普及之快。近三年中國互聯網絡信息中心(CNNIC)對我國互聯網絡狀況的調查表明我國的Internet發展呈現爆炸式增長，2000年1月我國上網計算機數為350萬臺，2001年的統計數為892萬臺，翻一番多；2000年1月我國上網用戶人數890萬；2001年1月的統計數為2250萬人，接近于3倍；2000年1月CN下注冊的域名數為48575，2001年1月的統計數為122099個，接近于3倍；國際線路的總容量目前達2799M，8倍于2000年1月的351M。

人們已充分領略到網絡的魅力，Internet大大縮小了時空界限，通過網絡人們可以共享計算機硬件資源、軟件資源和信息資源?！熬W絡就是計算機”的概念被事實一再證明，被世人逐步接受。

在未來10年內，建立透明的全光網絡勢在必行，互聯網的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進行醫療診斷、遠程教學、電子商務、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網絡的構建將成為眾多公司競爭的主戰場，未來我們可以通過無線接入隨時隨地連接到Internet上，進行交流、獲取信息、觀看電視節目。

移動計算技術與系統

隨著因特網的迅猛發展和廣泛應用、無線移動通信技術的成熟以及計算機處理能力的不斷提高，新的業務和應用不斷涌現。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出，業已成為產業發展的重要方向。

移動計算包括三個要素：通信、計算和移動。這三個方面既相互獨立又相互聯系。移動計算概念提出之前，人們對它們的研究已經很長時間了，移動計算是第一次把它們結合起來進行研究。它們可以相互轉化，例如，通信系統的容量可以通過計算處理（信源壓縮，信道編碼，緩存，預?。┑玫教岣摺?/p>

移動性可以給計算和通信帶來新的應用，但同時也帶來了許多問題。最大的問題就是如何面對無線移動環境帶來的挑戰。在無線移動環境中，信號要受到各種各樣的干擾和衰落的影響，會有多徑和移動，給信號帶來時域和頻域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時延等等問題。這樣一個環境下，引出了很多在移動通信網絡和計算機網絡中未遇到的問題。第一，信道可靠性問題和系統配置問題。有限的無線帶寬、惡劣的通信環境使各種應用必須建立在一個不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計算網絡環境下，移動終端位置的移動要求系統能夠實時進行配置和更新。第二，為了真正實現在移動中進行各種計算，必須要對寬帶數據業務進行支持。第三，如何將現有的主要針對話音業務的移動管理技術拓展到寬帶數據業務。第四，如何把一些在固定計算網絡中的成熟技術移植到移動計算網絡中。

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【關鍵詞】現代；計算機技術；發展；方向；趨勢

0引言

計算機是我們工作生活中一個比較常見的物品，又被人們習慣性地稱為“電腦”，它不僅被應用于高速數據跟邏輯的運算，而且具備強大的存儲與修改功能，是一種現代化的智能電子設備。計算機有兩部分主體結構，一部分是硬件系統，另一部分是軟件系統，共同保障計算機的正常運轉。伴隨著科技水平的不斷提升，計算機技術也在隨之發展，計算機作為一個綜合型的生活辦公工具應用到人們生活工作中的同時，其發展備受人們的關注，相關行業人員也在致力于計算機的發展研究過程中，計算機技術的發展已經逐漸走上了一個越來越成熟的軌道。但是，當前計算機技術的發展也受到了一定的阻礙，人們過于關注對計算機娛樂方面的應用，比如聊天、網絡購物等內容，卻忽視了現代計算機技術的發展與創新，甚至不了解。本文將帶領大家一起去了解一下現代計算機技術的發展歷程以及未來的發展動向。

1計算機的發展歷程

世界上第一臺計算機出現在1946年2月，?？颂睾湍死@兩位美國的發明家在美國的賓夕法尼亞大學共同將它研制出來。世界上第一臺計算機的問世開啟了人類社會發展的新篇章，讓社會發展邁出了一大步，開啟了人們的新生活，帶領人們進入了信息革命時期。世界上第一臺計算機跟我們現在的計算機外形差距較大，那臺計算機有好幾間房子一樣大，但是它的計算速度卻并沒有高于我們現在使用的微型計算機。從世界上第一臺計算機問世到現在我們使用的計算機，無數的計算機研發人員一直在努力，尤其是科學家馮諾依曼在計算機技術的發展進程中發揮了重要的作用，被后人稱為“現代計算機之父”。馮諾依曼開啟了計算機發展的新時代，帶動了廣大科研人員對計算機技術的研究。隨著時間的推移，計算機的發展可以分為四代：

1.1電子計算機

電子計算機時代是計算機發展的第一個時代，從1946年開始，到1957年結束。電子計算機與世界上第一臺計算機有些類似，電子元件是計算機的主要器件，電子計算機也因此得名。電子管具的體積比較大，但是存儲的容量相對較小，因此電子計算機的耗電比較快，不具備穩定性。這類計算機一般應用于科學研究過程中，而且在電子計算機時代，計算機一般使用機器語言或者是匯編語言，并不具備系統軟件。

1．2晶體管計算機

隨著科學技術的不斷發展，量子力學和固體物理能帶論的不斷呈現，開啟了半導體器件的計算機時代，理論研究給半導體器件的發展奠定了理論基礎，提供了實踐的依據。早在20世紀50年代上下，點接觸晶體管就被兩位科學家研制出來。隨著科學的發展，結型晶體管又相繼問世。自此之后，晶體管的發展就步入一個相對成熟的軌道，成功的應用與計算機的發展過程匯總，讓計算機的發展進入了第二個時代，也就是我們所說的晶體管計算機時代。晶體管計算機時代從1958年開始，結束于1964年。晶體管具有相對優勢，它雖然體積較小，但是質量比較輕，而且工作的效率相對較高，散熱比較少，損耗較低，對于電子管的效能發揮到了一定的程度，因此，二代計算機的體積在不斷減少，但是使用的年限卻在增加，這就為計算機的發展奠定了基礎。除此之外，晶體管計算機的創新之處在于它擁有浮點算法這一新應用，對于計算機運算水平是一個大的提升，讓計算機在數據處理以及工業控制方面有了更大的突破。

1．3中小規模集成電路計算機

隨著晶體管的呈現，使得集成電路的發展更加順暢。不久之后，科研人員開始著手于研究晶體管以及其他電學元件，以此來制作更加復雜高端精密的集成電路。在1959年，有位著名的發明學家叫做羅伯特羅伊斯，他發明的集成電路更加復雜化，是通過平面工藝生產出來的，可以應用于商業領域。從那之后，計算機開始利用中小規模集成電路來進行技術發展，也就隨之進入了第三個計算機時代，被人們稱為中小規模集成電路計算機時代。中小規模集成電路計算機時代與之前存在的兩個計算機時代相比，又有所不同，中小規模集成電路計算機的中心部分仍舊是存儲器，但是計算機的體積開始不斷減小，與此同時，計算機的能耗在不斷降低，但是運算的速度以及可靠的程度卻又在不斷提升過程中。除此之外，中小規模集成電路計算機的外部設備得到完善與更新，它的功能組件強化，不僅可以應用于數據處理，還能夠在企業管理、輔助設計、輔助制造跟自動控制領域進行充分的應用。

1．4大規模和超大規模集成電路計算機

伴隨著我國經濟水平的提升，工業制造水平也在逐步提升，集成電路的技術有了新的發展。摩爾定律表明，當價格不變的時候，集成電路上能夠容納的晶體管數目，每隔18個月就能夠增加一倍，在這個過程中，它的性能水平也在提升，計算機的發展進入了一個全新的時代，被人們稱為大規模和超大規模集成電路計算機時代。自從1970年之后，以大規模集成電路和超大規模集成電路為標志的計算機開啟了第四個全新的計算機時代。升級發展之后的第四代計算機的性能有了明顯的優勢，存儲的容量明顯得到了提升，在一個一厘米的圓形芯片上可以容納上百萬的電子元件。在這一時期，第四代計算機時代呈現出一個關鍵性的分化，大規模、超大規模集成電路為依托不斷發展起來的微處理器以及微型計算機。微型計算機的發展可以大致分為四個階段。第一個階段是1971年到1973年，微處理器主要有三種，分別為4004、4040以及8008這個類型。第二個階段是1973年到1977年，這一個時間段是微型計算機的發展以及創新的時期。第三個階段是從1978年開始到1983年結束，在這一時間段里，是十六位微型計算機的發展階段。第四個階段從1983年開始，也是三十二位微型計算機的發展階段。

2計算機技術的新發展方向與趨勢

時代在不斷變革和發展，大規模和超大規模集成電路計算機也處在一個時刻發展與創新的過程中，但是隨著經濟水平以及科技水平的提升，現代各個領域的發展也隨之進行著，無論是生物領域還是物理領域，以及一些新材料的出現，都為新型計算機的發展奠定著前提條件。一系列新型計算機已經在醞釀發展的過程中，比如生物計算機、量子計算機、光子計算機以及納米計算機等。或者這些新型計算機的發展還未成型或者技術發展沒有十分成熟，但是它們的呈現代表著計算機技術發展的新方向與新趨勢。

2.1生物計算機

生物計算機是一種全新的計算機類型，還有一個別名叫做仿生計算機，它的創新之處在于使用了生物芯片替代了原本半導體上大量晶體管。生物計算機主要通過生物工程技術所出現的蛋白質分子來作為主要的原料以及生物芯片，所以被叫做生物計算機。脫氧核糖核苷酸上存在著一些遺傳信息，它是一種雙螺旋結構，因此，它具有強大的存儲優勢，而且運算能力非常強大，與傳統硅片相比更是略勝一籌。數據顯示，一毫克的DNA的存儲能力與一萬片的光碟片差不多大容量。除此之外，DNA還具有超能力，能夠同時進行兆個運算指令。這一系列的優勢因素都給生物計算機的成熟發展奠定了基礎，讓它具備了集成電路所沒有的優勢，大致可以歸結于五點。第一點，生物計算機的體積比較小，但是容量卻比較大。第二，生物計算機具有良好的可靠性，這主要得益于計算機的內部芯片，一旦出現問題，這個內部芯片可以自行進行恢復。第三，生物計算機的存儲量比較大，有關數據顯示，一立方米的生物大分子溶液里大約可以存儲一萬億的二進制數據。第四，生物計算機的運算速度比較快，這主要得益于DNA能夠同時處理兆個指令的特別優勢。第五，生物計算機具有良好的并行性。跟過去的計算機不同的是，生物計算機得益于DNA與蛋白質，因此充分發揮并行功能。生物計算機以它獨特的優勢成為21世紀科學技術發展的一個重要工程，當前，生物計算機的發展方向主要有兩個，一個是研制有機分子元件，利用它來替換半導體元件，為分子計算機的出現提供幫助。另一個是通過不斷探究人腦結構跟思維規律來研究生物計算機的結構，為生物計算機的成熟呈現奠定基礎。

2．2量子計算機

量子計算機也是新型計算機技術發展的產物，它是建立在量子力學規律以及依托量子效應和量子比特而進行的超速運算、強大存儲的一種新型計算機裝置。假如這個裝置處理和運算時使用的是量子信息，那么在進行量子算法的時候，就是所謂的量子計算機。量子計算機與一般計算機的一個不同之處在于它不僅能夠使用0和1進行存儲，還能夠用粒子的量子疊加來進行存儲信息的匯總。有關數據顯示，一個四十位元的量子計算機可以解開一千零二十四位的集成電路計算機需要花費幾十年才能夠解決的問題。量子計算機的運算速度令人驚嘆。到現在為止，全球還沒有呈現出一個成熟意義上的量子計算機，不同國家和地區的科研人員仍然沒有放棄努力，致力于對量子計算機的研究過程中，呈現出許多跟量子計算機相關的科學方案以及科學假設。在實際研究過程中，這一系列的科學方案仍然存在著一些不成熟的地方，但是伴隨著時代的進步，相信量子計算機終究會被攻克，完美地呈現在人們的生活中。

2．3光子計算機

科學技術的發展帶動著光學的發展，科研人員開始著手用光子來替代電子，光運算開始慢慢取代電運算，一系列的光學元件開始取代電子元件與電子設備，不斷應用于電子計算機的發展過程中。光子計算機主要是運用光信號進行數字運算、邏輯測算以及信息的存儲處理等的新型計算機，主要的優勢可以歸納為三個方面：第一，強可靠性，光子沒有電荷，所以就不存在電磁相互作用，具有較強的可靠性。第二，光子計算機的運算速度極高，光子的并行性比較強，因此具有較強的處理能力，加上光子傳播速度很快，進一步提升了光子計算機的運算速度。第三具有超大的存儲容量，光子互聯不受到電磁的干擾，因此具有較高的互聯密度。

2．4納米計算機

納米材料作為一種新型的高科技材料，在薄膜晶體管中的應用解放了傳統意義上的晶體管。納米計算機解決了一些頑固的技術難題，與此同時，由于納米材料研發的芯片具有更低的生產成本，因此，納米計算機的發展前景更加樂觀。作為21世紀科學技術發展的一個重要方向，相信隨著科研人員的不斷探索與發現，納米計算機技術一定可以隨著時間的推移走進我們老百姓的生活中，幫助我們解決日常生活中的一系列問題。

3總結

時代在不斷發展，科學技術水平也在不斷提升。社會的進步和發展對于現代計算機技術的發展要求越來越高，計算機作為人們工作生活中一個必不可少的輔助用品，必將走在不斷發展的路上，微型、智能、多功能發展，生物計算機、量子計算機、光子計算機以及納米計算機等一系列新型計算機，作為現代計算機技術的一個發展方向與趨勢一定可以破除各種技術阻礙，通過科研人員堅持不懈的努力成為老百姓生活中的一部分，為美好生活的構建增添色彩。

【參考文獻】

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【關鍵詞】計算機技術；技術創新；創新原因

一、電子計算機發展中的突破性進展及其技術原因

由于現代社會對于復雜計算量任務的需求日益增加，人們迫切需要一種能夠進行精確計算的電子設備，于是電子計算機應運而生，在隨后的幾年中，電子計算機技術得到了更加迅速的發展，并取得了很多里程碑式的突破，其主要表現和原因如下：

（一）晶體管技術與晶體管計算機的發明

在第二次世界大戰以前，貝爾實驗室的科研人員發現了一種能夠使得微弱電流少量的變化，能夠對另外的電流產生很大影響的材料，人們稱之為“晶體管”；后來，人們逐漸發展晶體管在工作上不僅能夠替代原有部件的作用，而且能夠更好地提高計算機的性能，于是一些科研人員開始研究以晶體管計算機代替原有的電子管計算機，并確立了讀寫方便的二進制，同時人們從中得到啟發，發明小型的供個人使用的計算機將會成為未來計算機的發展方向之一。采用晶體管作為主要部件的計算機被成為“第二代電子計算機”，并在隨后的時期被廣泛地運用，同時為以后的發展提供了契機。

（二）集成電路與PC機時代的到來

通過在發明晶體管計算機中的啟發，通過當時的科學技術人們已經能夠將晶體管、二極管和電阻等一些元部件和電路連線在一塊集成電路板上，與普通的電子電路相比，集成電路具有體積小、重量輕、易攜帶、功耗低等優點，而且其可靠性也在逐步提高。后來，人們逐漸認識到集成電路的好處，并將集成電路運用到電子計算機的技術中來，同時將集成電路進行規?；a，不僅促進了電子計算機的發展，而且使得計算機的成本降低，為未來計算機的普及奠定了良好的基礎。

集成電路的發展不僅推動了電子計算機技術的發展，而且為PC時代的到來開辟了道路，隨著集成電路被廣泛的應用到電子計算機中，IBM公司首先建立了自己的集成電路工廠，并且在不斷的摸索中，終于制造出了以集成電路為基礎的電子計算機，從而使得計算機的發展到了第三時期。

（三）微處理芯片與英特爾系列

微處理器與集成電路和晶體管并稱為計算機發展過程中的三大發明，可見微處理器對于計算機發展的推動力是不可或缺的，這三項發明分別使得電子計算機進入了新的時代。

當時微處理器的發明人員認為可以將復雜的芯片設計方案更加簡潔化，在這一啟發下，計算機的芯片主要是由只讀存儲器、隨機存取器和輸入輸出接口和中央處理器組成，在這一結構的啟發下，研發人員開始投入到微處理器的試運行過程中。

微處理器最終成功地研發并投入生產，使得整個計算機產業向著更加微型化的方向發展，尤其是在PC機領域，微處理器的產生，使得很多設想成為可能。

二、影響現代計算機技術創新的科學技術因素

科學家認為，電子計算機的集成度已經到達一個瓶頸時期，在集成電路板上如果再放置具有更強計算能力的部件，容易使得芯片散熱不好，從而影響計算機的使用壽命。但是，人們對于電子計算機的要求卻在不斷提高，這一矛盾就導致了科學家開始尋找其他的路徑來不斷推進現代計算機的技術創新，主要包括以下幾點：

（一）人工智能技術的發展

隨著計算機功能和計算性能的進一步提高，人們開始思考能否讓計算機模擬人類的思考和解決問題的模式，從而變得更加智能化，使得能夠進一步解放人類勞動。目前為止，計算機技術在人工智能的領域已經取得了重大的成就，例如：一些專家系統已經能夠利用已有的知識幫助人們解決問題，另外一些語音識別技術能夠解放人們的雙手，通過聲音的錄入就能夠生成文字等等，這些技術雖然能夠在一定程度上，使得電子計算機模擬人腦的行為，但是還遠遠無法跟人類的智能相媲美，因此在人工智能的道路上，我們還需要更多的研究和突破。

（二）量子力學的研究推動著量子計算機的發展

當人們認識到傳統的綜合性應用的計算機的發展已經到達一個瓶頸時期的時候，人們開始探索能否將計算機向著專用的方向發展，例如：人們可以利用量子計算機進行量子計算，但是從傳統的綜合性應用的計算機到量子計算機的改造是一項復雜的過程，這一過程中必須要攻克以下幾個難題，例如：去相干的問題和糾錯的問題等等，隨著科學技術的發展，人們發明了量子計算機并且使得它的應用走向成熟，目前，對于量子力學的不斷研究為量子計算機的發展提供了堅實的基礎，成為未來電子計算機發展的新方向。

（三）光學為光子計算機的研究提供可能

光學的概念來自于愛因斯坦對于光學的研究，他在研究中發現與電子相比，光具有以下特點：光子的分辨率比較高；光子的速度更加快；光子的這些特點使得其未來具有更廣闊的應用前景。而對于光學的研究，例如：激光、光纖、光存儲和光顯示等等，以及光學與光電子學的結合，標志著現代光學的誕生，這些技術的發展都有力地推動了光子計算機的發展。

作為一種全新的計算機，光子計算機是以光子作為信息的載體，而且能夠進行光運算的新型計算機；在光學研究的基礎上，目前光子計算機能夠“與”、“或”、“非”三種基本的運算，同時還支持加法的運算等等，雖然目前光子計算機還沒有正式的誕生，但是人們已經逐漸認識到其優勢，也成為計算機未來發展的方向之一。

（四）DNA分子邏輯門奠定了DNA計算機發展的基礎

DNA計算機是計算機科學與分子生物學相結合的產物，從此計算機的發展又開辟了一個新的領域。DNA分子具有較高的存儲能力和強大的并行運算能力，所以DNA計算能夠解決一些復雜的問題。DNA計算機的出現能夠使得計算機的應用場合進入到人體內甚至細胞內，可以作為一種監控機制，發現DNA的變化等等，而且還能夠合成一些藥物，用來治療人體的疑難雜癥等等，具有非常廣闊的應用前景，但是，目前DNA計算機的還處于研究過程中，完成對其真正的應用尚需時日。

（五）納米技術的出現使得納米計算機成為研究熱潮

隨著國際上對于納米技術的研究，一些納米材料正式誕生，使得全世界投入到了一股研究納米技術的熱潮中。同樣，人們開始思考利用納米計算機來實現一些傳統計算機一些更加強大的功能，例如：可以利用納米技術制作一些縮微計算機元件，而且這種納米計算機一旦研究成功就有可能消耗很少的資源，在性能上也將獲得更大的提高。目前，建造一個芯片生產工廠耗資巨大，使得很多廠商都不堪重負，但是如果利用納米技術來制造和生產計算機的芯片，工廠的占地面積和所需資源等等都將大大降低。

三、影響現代計算機技術創新的社會因素

通過以上的分析和論述可知，在計算機的發展過程中，很多技術的研究為計算機的誕生和發展提供了契機，使得現代計算機朝著很多方向進行發展。但是，影響現代計算機技術創新的因素遠遠不止科學技術因素，還與社會因素密不可分，影響現代計算機技術創新的社會因素主要有以下幾點：

（一）國家需求對于計算機技術的發展要求

隨著目前世界上各個國家都處速發展時期，一些工程項目的數據和計算復雜程度逐步增加，采用傳統的計算機已經無法滿足這些需求。因此，必須要對計算機技術進行創新。例如：目前的加密技術正在逐步提高，密文在目前的計算量來講是無法破譯的，但是隨著超級計算機性能的提高，運算速度的加快等等，密碼必須進行更嚴密的運算，這就需要超級計算機來進行。超級計算機能夠使得運算速度得到很大提高，可以在國防安全和信息安全等方面起著重要的作用。

（二）人們對于計算機的需求也是創新因素之一

目前，隨著科學技術的發展，計算機已經被普遍地推廣和應用，人們對于計算機的需求也在不斷上升，這也成為計算機技術創新的重要因素之一，主要表現在以下幾點：第一，體積微型化，為了能夠打破時間和空間對于計算機使用的限制，人們需要一種能夠便于攜帶的、體積更小、續航能力更強的計算機，這就促使著計算機技術向著更加完善的方向發展；第二，功能全面化，人們對于計算機的需求也向著功能更加全面的方向發展，希望能夠利用一臺計算機進行工作、學習和娛樂等等，所以現代的計算機也正在向著功能更加全面的方向發展著。

四、面對計算機技術創新的幾點建議

人們的生活每時每刻都在變動，計算機技術的創新也無時無刻不在發展，面對日新月異的計算機技術創新，主要有以下幾點建議：

第一，準確把握需求，一項新技術的產生肯定有一定的需求因素為推動力，明確需求才能更好地研究出符合相關需求的計算機技術。

第二，計算機技術有著眾多的研究領域，每個研究領域都可能為計算機技術的創新提供啟發，所以在通用計算機的基礎上研究一些針對專業領域的計算機技術也非常重要，從而能夠更好地促進計算機技術的創新。

第三，計算機在給人們帶來方便的同時，也存在著很多隱患，例如：病毒、網絡攻擊、信息竊取和輻射等問題，不僅影響著人們的健康，而且還威脅著國家的安全，因此我們在致力于計算機技術的創新過程中，也需要考慮計算機帶來的負面影響。

第四，信息時代的到來，為計算機技術的發展提供了另一個契機，隨著人們逐漸認識到信息的重要性，人們開始利用計算機進行溝通和交流，所以計算機的攜帶、功耗、續航以及成本等問題也成為計算機技術創新過程中需要考慮的重要因素。

第五，由于目前計算機已經被廣泛地運用到各個領域，所以計算機技術的發展不僅僅需要本領域相關知識的支持，而且還需要其他領域知識的配合，在此過程中需要研發和技術人員對于相關領域的技術有著深入的了解，才能夠真正制造出跨領域發展的計算機。

參考文獻：

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[3]高文.計算機技術發展的歷史、現狀與趨勢[J].中國科學基金，2002年1月.

[4]侯躍武.計算機基礎與實訓教材系列：電腦入門實用教程[M].清華大學出版社，2009年5月出版.

篇5

關鍵詞:計算科學計算工具圖靈模型量子計算

1計算的本質

抽象地說,所謂計算,就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說,從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2,而符號串g是2x,從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導規則,令g是一個定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始,一步一步地改變符號(串),經過有限步驟,最后得到一個滿足預先規定的符號(串)的變換過程。

從類型上講,計算主要有兩大類:數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、冪運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導,它們在本質上是等價的、一致的,即二者是密切關聯的,可以相互轉化,具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展,還可能出現新的計算類型。

2遠古的計算工具

人們從開始產生計算之日,便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發明了算盤,并在15世紀得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的,比算籌更加方便實用,同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。

3近代計算系統

近代的科學發展促進了計算工具的發展:在1614年,對數被發明以后,乘除運算可以化為加減運算,對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年,岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標,因此而受到當時科學工作者,特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的,是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經過人們在這方面多年的研究,特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后,出現了多種多樣的手搖計算器,并風行全世界。

4電動計算機

英國的巴貝奇于1834年,設計了一部完全程序控制的分析機,可惜礙于當時的機械技術限制而沒有制成,但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術有了很大的發展,電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計算器,實現了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計算機

20世紀初,電子管的出現,使計算器的改革有了新的發展,美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展,使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一,也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

在電子計算機和信息技術高速發展過程中,因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言:半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明,自20世紀60年代以后的數十年內,芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番,而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升?傳統計算機計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的,因此,傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學家認為到21世紀30年代,芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時,導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律——牛頓力學沿導線運行,而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象,從而導致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。

哲學家和科學家對此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在21世紀前30年內終止。著名科學家,哈佛大學終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學)。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環,我們可以開拓一個個新領域,世界最終會變得越來越清晰,我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的7量子計算系統

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題:量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發生的情況就會多出一倍,也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費曼眼里,這卻恰恰提供一個契機。因為另一方面,量子力學系統的行為也具有良好的可預測性:在干涉實驗中,只要給定初始條件,就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算,那么搭建這樣一個實驗,測量其結果,就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此,只要在計算機運行的過程中,允許它在真實的量子力學對象上完成實驗,并把實驗結果整合到計算中去,就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

在費曼設想的啟發下,1985年英國牛津大學教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇——圖靈論題。費曼指出使用量子計算機時,不需要考慮計算是如何實現的,即把計算看作由“神諭”來實現的:這類計算在量子計算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計算在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強,例如,現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(如1024位的十進制數)分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024位整數的質因子分解問題,大約需要28萬年,這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且,分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大,也就是說如果要分解2046位的整數,所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機,我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數了。

8量子計算中的神諭

人類的計算工具,從木棍、石頭到算盤,經過電子管計算機,晶體管計算機,到現在的電子計算機,再到量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考:首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算,隨后,人們發明了算盤,來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”,機器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時,數學家們開始對計算的本質展開了研究,圖靈機模型告訴了人們答案。

量子計算的出現,則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算?？梢哉f。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因為在此之前,所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進的電子計算機的CPU內部,64位的寄存器(register),也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。量子計算則完全不同,對于量子計算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內部的機理,卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。

9“神諭”的挑戰與人類自身的回應人類的思考能力,隨著計算工具的不斷進化而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現,大大加強了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統的產生,會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”。不僅如此,量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質,把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

如果觀察歷史,會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統在不斷的增大,隨著該系統的不斷增大,人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律:

“計算工具不斷發展—整體思維能力的不斷增強—公理系統的不斷擴大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產生”不斷循環。

無論量子計算的本質是否被發現,也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決,它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考文獻

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputationandQuantumInformation[M].CambridgeUniversityPress,2000.

篇6

關鍵詞：計算工具；圖靈模型；量子計算；哥德爾不完備定理；神諭

一、引言與計算的產生

在人類社會的早期時代，加減乘除的概念就被人們所認識到。隨著人類文明的發展和技術的進步，對求方程的解，求函數的微分和積分等概念也納入了計算的范疇。伴隨人類生產活動的不斷增加，人們對計算的要求也越來越大，計算工具也再不斷的改進。

二、遠古的計算工具

人們開始產生計算之日，便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此，計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5世紀，中國人已開始用算籌作為計算工具，并在公元前3世紀得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后來，人們發明了算盤，并在15世紀得到普遍采用，取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的，比算籌更加方便實用，同時還把算法口訣化，從而加快了計算速度。因此源用至今，并流傳到海外，成為一種國際性的計算工具。

三、近代計算系統

近代的科學發展促進了計算工具的發展：在1614年，對數被發明以后，乘除運算可以化為加減運算，對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年，岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年，曼南在計算尺上裝上光標，因此而受到當時科學工作者，特別是工程技術人員所廣泛采用。

機械式計算器是與計算尺同時出現的，是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年，萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器，是長1米的大盒子。自此以后，經過人們在這方面多年的研究，特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后，出現了多種多樣的手搖計算器，并風行全世界。

四、電動計算機

英國的巴貝奇于1834年，設計了一部完全程序控制的分析機，可惜礙于當時的機械技術所限制而沒有制成，但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。

此后，由于電力技術有了很大的發展，電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年，德國的楚澤采用了繼電器，制成了第一部通用過程控制計算器，實現了100多年前巴貝奇的理想。

五、電子計算機

20世紀初，電子管的出現，使計算器的改革有了新的發展，并由于二次大戰的迫切的軍事需要，美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算器。

電子計算機的出現和發展，讓人類進入了一個全新的時代。它極大影響了經濟社會發展，并徹底改變了人們的生活。電子計算機是二十世紀最偉大的發明之一，也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

在電子計算機和信息技術高速發展過程中，因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾(Godon Moore) 對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言：半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明，自二十世紀60 年代以后的數十年內，芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番，而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速率被公認為“摩爾定律”。

六、 “摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升? 傳統計算機計算能力的提高有沒有極限? 對此問題，學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。

如果電子計算機的計算能力無限提高，最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低，這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的，因此，傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R. Landauer) 為代表的理論科學家認為到二十一世紀三十年代，芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1 納米= 10-9 米) ，此時，導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律——牛頓力學沿導線運行，而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象，從而導致芯片無法正常工作；同樣，芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米) 后，晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。

哲學家和科學家對此問題的看法十分一致：摩爾定律不久將不再適用。也就是說，電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在二十一世紀前三十年內終止。

著名科學家，哈佛大學終身教授威爾遜(Edward O. Wilson) 指出：“科學代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學) 。它純粹是人為的。但我們相信，通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環，我們可以開拓一個個新領域，世界最終會變得越來越清晰，我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的。”

這段話成為許多科學家的座右銘，給人以啟示?？茖W需要夢想，甚至需要形而上的猜想?？茖W的預言有時在哲學看來有著形而上學的味道。而在人類面臨著計算科學的最大難題——計算的極限到來之時，DNA計算和量子計算為實現人類的這個夢想鋪開了宏偉藍圖。

七、DNA計算系統

1994年11月，美國計算機科學家阿德勒曼(L.Adleman)在美國《科學》上公布DNA計算機的理論，并成功運用DNA計算機解決了一個有向哈密頓路徑問題[7]。 DNA計算機的提出，產生于這樣一個發現，即生物與數學的相似性：(1)生物體異常復雜的結構是對由DNA序列表示的初始信息執行簡單操作(復制、剪接)的結果；(2)可計算函數f(ω)的結果可以通過在ω上執行一系列基本的簡單函數而獲得。

阿德勒曼不僅意識到這兩個過程的相似性，而且意識到可以利用生物過程來模擬數學過程。更確切地說是，DNA串可用于表示信息，酶可用于模擬簡單的計算。這是因為：首先，DNA是由稱作核昔酸的一些單元組成，這些核昔酸隨著附在其上的化學組或基的不同而不同。共有四種基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，分別用A、G、C、T表示。單鏈DNA可以看作是由符號A、G、C、T組成的字符串。從數學上講，這意味著可以用一個含有四個字符的字符集∑ =A、G、C、T來為信息編碼(電子計算機僅使用0和1這兩個數字)。其次，DNA序列上的一些簡單操作需要酶的協助，不同的酶發揮不同的作用。起作用的有四種酶：限制性內切酶，主要功能是切開包含限制性位點的雙鏈DNA；DNA連接酶，它主要是把一個DNA鏈的端點同另一個鏈連接在一起；DNA聚合酶，它的功能包括DNA的復制與促進DNA的合成；外切酶，它可以有選擇地破壞雙鏈或單鏈DNA分子。正是基于這四種酶的協作實現了DNA計算。

DNA計算與電子計算機完全不同，它的計算單元是裝在試管培養液中的DNA長鏈。通過控制試管的溫度和向試管中投放反應物，來進行計算。

八、量子計算系統

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman 曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題[11]：量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例，在干涉過程中，相互作用的光子每增加一個 ，有可能發生的情況就會多出一倍 ，也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了，不過，在費曼眼里 ，這卻恰恰提供一個契機。轉貼于 　因為另一方面，量子力學系統的行為也具有良好的可預測性：在干涉實驗中，只要給定初始條件，就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算，那么搭建這樣一個實驗，測量其結果，就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此，只要在計算機運行的過程中，允許它在真實的量子力學對象上完成實驗，并把實驗結果整合到計算中去，就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

在費曼設想的啟發下，1985年英國牛津大學教授多伊奇David Deutsch 提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇——圖靈論題[15]。費曼指出使用量子計算機時，不需要考慮計算是如何實現的，即把計算看作由“神諭”來實現的：這類計算在量子計算中被稱為“神諭”（Oracle）。

有種種跡象表明：量子計算至少在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強，例如，現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數（如1024 位的十進制數) 分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”，困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前，就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024 位整數的質因子分解問題，大約需要28 萬年，這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且，分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大，也就是說如果要分解2046 位的整數，所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機，我們只需要大約40 分鐘的時間就可以分解1024 位的整數了。

更重要的是，量子計算從本質上說是可逆的，朗道證明了可逆計算可以不消耗資源———也就是說，量子計算的運算速度可以不違背熵持續增加原理而無限增加。從這個例子我們可以直覺地認為量子計算在處理大規模計算問題時優越性是十分明顯的，但目前還沒法用數學證明這一點。

九、計算的本質

在人類文明的早期，人們就認識到“加減”這些計算活動，以及它們的重要性。隨著，計算工具的不斷改進，人們的“計算”本身的也不斷的加深了解。到后來開方、求方程的解、求微分求積分也被納入進計算的范疇。

“什么是計算？”問題一直到20世紀30年，才由哥德爾（K.Godel，1906-1978），丘奇(A.Church，1903-1995)，圖靈(A.M.TUI-ing，1912-1954)等數學家 的工作，人們才弄清楚什么是計算的本質，以及什么是可計算的，什么是不可計算的等根本性問題。

抽象地說，所謂計算，就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說，從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2，而符號串g是2x，從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此，令f表示一組公理和推導規則，令g是一個定理，那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看，文字翻譯也是計算，如f代表一個英文句子，而g為含意相同的中文句子，那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為 什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始，一步一步地改變符號(串)，經過有限步驟，最后得到一個滿足預先規定的符號(串)的變換過程。

從類型上講，計算主要有兩大類：數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、幕運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明，幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導，它們在本質上是等價的、一致的，即二者是密切關聯的，可以相互轉化，具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展，還可能出現新的計算類型。

隨著計算機日益廣泛而深刻的運用，計算這個原本專門的數學概念已經泛化到了人類的整個知識領域，并上升為一種極為普適的科學概念和哲學概念，成為人們認識事物、研究問題的一種新視角、新觀念和新方法。

十、“計算主義”的興起

隨著計算工具的發展，一些哲學家和科學家開始從計算的視角審視世界，科學家們不僅發現大腦和生命系統可被視作計算系統 ，而且發現整個世界事實上就是一個計算系統。當康韋證明細胞自動機與圖靈機等價時 ，就有人開始把整個宇宙看作是計算機。因為特定配置的細胞自動機原則上能模擬任何真實的過程。如果真是這樣，那么 ，我們便可以設想一種細胞自動機，它能模擬整個宇宙。實際上，我們完全可以把宇宙看作是一個三維的細胞自動機?；玖Ｗ踊蚱渌裁磳哟蔚奈镔|實體可以看作是這個細胞自動機格點上的物質狀態 ，支配它們運動變化的規律可以看作是它們的行為規則。在這些規則的作用下基本粒子發生各種變化，從而導致宇宙的演化。

總之，計算或算法的觀念在當今已經滲透到宇宙學、物理學、生物學乃至經濟學和社會科學等諸多領域。計算已不僅成為人們認識自然、生命、思維和社會的一種普適的觀念和方法 ，而且成為一種新的世界觀。一些學者認為：不僅生命和思維的本質是計算，自然事件的本質也是計算。

十一、量子計算中的神諭

人類的計算工具，從木棍、石頭到算盤，經過機械計算器，電器計算機，到現代的電子計算機，再到DNA計算機和量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考：首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算，隨后，人們發明了算盤，來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”，機器可以用來搬動“算珠”，而且效率更高，速度更快的時候，人們自然想到利用機器來搬動算珠，誕生了機械計算設備。

隨后，人們用繼電器替代了純機械。最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時，數學家們開始對計算的本質展開了研究，圖靈機模型告訴了人們答案。

電子計算機后，人們改變了思路，即：到自然界中去發現那些符合圖靈模型的現象，例如DNA分子鏈的自我復制現象。DNA分子提供了AGCT四種堿基，相當于電子計算機中的2進制的0和1。DNA自我復制的機制，非常接近電子計算機的的模型——圖靈機模型。

可以說，DNA計算機是基于圖靈機的先進計算方式。但是它始終不能突破圖靈機的極限。即：在牛頓經典物理學下“確定世界”的計算模型。

量子計算的出現，則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

應為在此之前，所有計算均是模擬一個快速的“算盤”，即使是最先進電子計算機CPU內部，64位的寄存器(register)，也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。在DNA計算中，這種情況稍微復雜一點，可視為ATCG四種堿基所構成的擁有上百萬根軸，每根軸上有四個珠的“超級算盤”，盡管它的體積小到可以放在一根試管中。

量子計算則完全不同，對于量子計算的核心部件，類似與古代希臘世界中的“神諭”，沒有人弄清楚神諭內部的機理，卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子，人們通過輸入，可以得到輸出，但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。

十二、“神諭”的本質與哥德爾不完備性

量子計算在信息的承載體上與經典計算毫無區別:它同樣利用二進制比特——稱為量子比特——來進行運算。但是，量子力學的一個十分“反直覺”的奇特現象鑄就了量子比特與傳統比特的天壤之別。一個量子比特不僅僅可以表示信息“0”和“1”，還出人意料地可以表示一種“0”和“1”的疊加狀態。

我們可以清晰地看到量子計算的神奇以及它不同于經典計算之處。那么，為什么量子計算會顯示出如此奇怪的性質呢? 這些性質又有什么本質的物理原因呢[12]? 遺憾的是，迄今為止，科學家們還在為這些神奇的量子現象的本質而進行探索，答案不得而知。

人們對量子計算本質的無知來自于人們對量子世界內部的本質的認識還不統一。但這并不妨礙人們把量子計算最為超級計算機的想法。雖然它帶有強烈的工具主義傾向。

量子計算的科學研究依然在繼續，然而，對量子計算和量子力學本身的哲學研究卻已經顯示出人類的無奈和無助。也許，世界本身就是一個整體，我們僅僅從細處著眼永遠無法看到導致整體變化的內因。

哥德爾不完備性定理告訴我們，任何一個足夠強的一致的公理系統的完備性是不可證明的，而它的完備性的不可證明是可以證明的。

一些悲觀的科學家和哲學家認為：我們科學研究所依賴的各種公理系統是無法證明完備的，即現實世界的有些現象是無法被已有定律和規律來揭示，人們努力地試圖用這些已經發現的公理和規律去解釋量子計算、量子力學，去解釋自然和宇宙是不可行的?？茖W家們一直在努力解釋量子世界的本質，但也應該清醒，這些努力有可能最終是失敗的。而這些失敗恰恰證明了哥德爾不完備性定理的正確性。所以他們認為人類是無法認識某些規律的，一些迷題永遠是個迷。

十三、“神諭”的挑戰與人類自身的回應

筆者的觀點與上述不同，人類的思考能力，隨著工具的不斷進化而不斷加強，盡管在遠古時期，有些智者的思考能力已經遠遠超越了他們的時代，但是，在整體上，人類的思維能力和解決問題的能力是隨著經濟和科技的進步而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現，大大加強了人類整體的科研能力，那么，量子計算系統的產生，會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力，并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”。不僅如此，量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質，把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

哥德爾的不完備性并不能組織人類對未知事物的新發現，如果觀察歷史，會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”，人們的公理系統在不斷的增大，隨著該系統的不斷增大，人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律：

“計算工具不斷發展——整體思維能力的不斷增強——公理系統的不斷擴大——舊的神諭被解決——新的神諭不斷產生”不斷循環。

也許那時會出現新的“神諭”，而“神諭”的出現對人類來說并不是負面的，而是對人類整體思維能力和認識能力的一次挑戰。并將刺激著人類對宇宙和自身的更深刻認識。

無論量子計算的本質是否被發現，也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命，也許許多困擾人類的問題，將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決，它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代，并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

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篇7

量子力學誕生于1926年，是人類對微觀世界加以認識的理論基礎之一。量子力學和相對論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰•貝爾于1964年提出貝爾理論，，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應的存在。1989年第一次演示成功量子密鑰傳輸，1997年量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證由奧地利蔡林格小組在室內首次完成，2004年，該小組又將量子態隱形傳輸距離成功提高到600米。2007年開始我國架設了長達16公里的自由空間量子信道，于2009年成功實現世界上量子隱形傳態的最遠距離。

二、量子通信技術的發展趨勢

量子通信技術的研究方向除了包括量子隱形傳態還包括量子安全直接通信等，突破了現有信息技術，引起了學術界和社會的高度重視。與傳統通信技術相比，量子通信除具有超強抗干擾能力外且不需對傳統信道進行借助；與此同時量子通信的密碼被破譯的可能性幾乎沒有，具有較強的保密性；另外，量子通信幾乎不存在線路時延，傳輸速度很快。量子通信發展僅僅經歷了20年左右，但其發展卻十分迅猛，目前已經被很多國家和軍方給予高度關注。

量子通信在國防和軍事上具有廣闊的應用前景，作為量子技術的最大特征，量子技術的安全性是傳統加密通信所無可企及的。量子通信技術的超強保密性，能夠有效保證己方軍事密件和軍事行動不被敵方破譯及偵析，在國防和軍事領域顯示出無與倫比的魅力。另一方面，在破解復雜的加密算法上，也許現有計算機可能需要好幾萬年的時間，在現實中是完全無法接受且幾乎沒有實用價值的。但量子計算機卻能在幾分鐘內將加密算法破解，如果未來這種技術被投入實用，傳統的數學密碼體制將處于危險之中，而量子通信技術則能能夠抵御這種破解和威脅。

在民間通信領域量子通信技術的應用前景也同樣廣闊。中國科技大學在2009年對界上首個5節點的全通型量子通信網絡進行組建后，使得實時語音量子保密通信被首次實現，城市范圍的安全量子通信網絡在這種“城域量子通信網絡”基礎上成為了現實。

三、總結

篇8

計算機科學技術的發展飛快，已經漸漸融入人們日常生活的點點滴滴中，快速發展中不免有些隱患，因此謹慎分析現狀也是十分有必要的，對計算機科學的進一步發展也有著積極意義。如今，計算機科學技術作為一個生命力強、發展前景良好的科學技術，在個人、家庭、企業乃至國家各個層面區域的應用都很廣泛，在開發成本、運行速度以及使用性能等方面都取得了不小的突破。同時，計算機科學的發展也帶動了集成電路技術、網絡技術、軟件工程、材料科學等領域的快速發展，各個行業相輔相成，共同向前進步發展。在這個信息化的時代，計算機已經融入了千家萬戶的生活與工作中，在各個行業如工農業、文化教育行業、社會服務業等之中都發揮著不可代替的重要作用，對于社會來說已是不可缺少的一部分。其中最重要的則是計算機科學技術在社會生產方面的作用。隨著全球信息化時代的進步，人與人之間、生活與工作之中，信息傳遞是格外重要的。而計算機科學技術則是通過互聯網的作用改善信息傳遞的方式，加快其速度，從而促進了信息技術行業的發展。同時，人們對于信息的認識也與日劇增，從而對信息選擇的要求也越來越高，精確性、有效性、及時性都是人們所追求的目標。由于計算機與網絡的運行形勢，使得人們的勞動方式與工作模式也得到了轉變。秀才不出門，能知天下事。人們可以足不出戶得完成工作與學習任務，節省了更多人力物力去完成其他的事情，對行動與思想方面也有一定的解放作用。這正是說明了科技乃人類社會第一生產力。另外，計算機科學技術帶動了信息技術的發展，信息技術也推動著電子技術、生物技術以及新能源新技術的研發等領域的快速發展。

2計算機科學技術的發展前景

2.1生物計算機

早在1994年3月就有一位美國科學家提出了生物計算機這一設想。將DNA堿基序列當做信息的編碼載體，利用當今的分子生物學技術，適當使用控制酶，改變DNA堿基序列并使信息有效反映出來，對數據進行運算。DNA計算機設想的出現有效拓寬了人類對計算機了解的視野，改變了計算機僅僅只是簡單是物理性操作的性質，增加了操作方式。如今，英國生物信息研究院的研究人員做出的重大突破使得人們對信息儲存的認識有了進一步的轉變?？茖W家們將文學家莎士比亞的154首詩歌的音樂文件（mp3格式）以及相關的照片編制了DNA序列，使得儲存密度大大增高，這一消息使得人們對生物計算機的構想進一步貼近現實。

2.2量子計算機

其特性即原子的同一時間點處于不同位置之間。在數據信息處理，數據儲存兩方面，量子位的能力較晶體管電子位來說都是存在很大進步的。

2.3光子計算機

光子計算機做出的重大突破即為可以利用光速來完成電子儲存以及運算等工作，與傳統的芯片計算機相比其運行速度大大增加。其實早在20世紀50年代后期就有科學家提出光子計算機這一設想，同時這一設想也在逐漸向現實發展前進著。1986年，戴維•米勒研制出小型的光開關，使得貝爾實驗室的艾倫•黃研制的光處理器有了一定的基礎，在1990年的1月，光計算機的工作正式開啟。在元器件方面，光計算機有兩種類型，即光電混合型與全光學型。貝爾實驗室成功工作的光計算機采用的就是混合型元器件。然而相比全光學光子計算機，其運行速度還是有些遜色的。要想將全光學光子計算機成功的研發并制作出，必需研發出一種特殊的“晶體管”，這種晶體管能夠用一條光來控制另一條光。然而現今存在的光學“晶體管”存在很大的問題，笨拙且較大的體積是無法適用在光子計算機里的。因此，對光子計算機的研發工作還需要很大的努力，還有很長的一段路要走。

3總結

篇9

現在是信息科學技術高度發展的時期，大家多多少少對計算機都有一定的了解和掌握，在這個時代生存，我們離不開信息這一媒介。我們也正是運用了這一媒介來傳遞著大家的生活，我們身邊也處處體現出了信息技術創造出來的成就，這是一個高度發展的時代，是一個高度信息化的時代，也正是有了計算機的出現，使我們的整個世界都聯系起來了，使整個社會成為一個小小的“村”，也正是因為信息技術的發展使得這個“村”互相滲透、互相融合、互相接納、互相了解，帶給人們無限的驚喜。

什么是計算機呢？俗稱電腦，是一種能夠按照程序運行，自動處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬件和軟件組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱裸機。常見的形式有臺式計算機、筆記本計算機、大型計算機，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

在我們的課堂上一般涉及的計算機都是臺式或者是筆記本計算機。信息技術與課堂整合的概念，最早源自于西方的“課堂整合”概念。課堂整合的含義是指對課程設置、各課程教育教學的目標、教學設計、評價等要素作系統的考慮與操作，用整體的、聯系的、辯證的觀點，認識和研究教育過程中各種教育教學要素之間的關系。課程整合并不是指單純地將被劃分的東西拼湊在一起，課程整合是把本來具有內在聯系而被人為地割裂開來的內容重新整合為一個整體的課程模式。這種內在的聯系是自然的、真實的、本質的，而非人為的。所謂信息技術與課程整合就是指信息技術以工具的形式與課程融合為一體，信息技術融入課程教學各要素中，使之成為教師的教學工具，學生的認知工具，重要的教材形態和主要的教學媒體。在教學中，計算機發揮著其應有的功能，也為我們的教學增添色彩，使得兩個整體的結合，為教學又增添了一種靚麗的色彩。

在教學過程中，計算機也是輔助教學的階段，這是信息技術應用于教育的第一個發展，該階段大約是20世紀60年代初至80年代，主要是利用計算機的速度運算。圖形動畫和仿真等功能輔助教學，解決教學中的重點和難點。這一階段，逐漸在大、中、小學開始開設了計算機公共課程，并稱其為計算機教育，還沒有明確提出信息技術教育的概念。計算機是輔助學習階段，計算機在學校中逐步以輔助教為主轉向以輔助學為主，強調如何利用計算機作為輔助教與學的工具。例如，利用計算機幫助搜集資料，輔導疑難，自我測試，以及幫助安排學習計劃等等。計算機不僅輔助教師的教，更強調用計算機輔助學生自主地學。在這個發展階段，計算機教育和信息技術教育兩種概念同時被使用。信息技術與課程整合階段，目前，信息技術與課程整合已經成為信息應用于教學過程的一個主要模式。原先的“計算機教育”概念已經被“信息技術教育”概念所代替。在現代的教學狀態中，信息技術與課程整合既有著密切的聯系，又具有一定相對獨立性特點的新型教學類型。對它的研究與實施對發展學生的主體性、創造性和培養學生的創造精神和實踐能力具有重要的意義。

篇10

關鍵詞：計算機技術；發展；創新

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2015）12－0097－01

一、計算機技術發展的原因

（一）不斷的創新創造

不斷的創新創造是推動計算機技術發展的不竭動力。現在社會對計算機的需求以及對計算機技術的認識是計算機技術得以大力發展的主要原因。人們對信息的迫切需求是有一定的歷史原因的。二戰時期，信息資源的利用率低，信息傳播速度慢，正是在人們迫切的需求下，推動了計算機技術的發展。在計算機發展的早期，國家軍事等部門對計算機產生迫切的需求，之后計算機轉變為民用和工業產品。在計算機行業，市場的占有是十分重要的。為了搶占市場，通過提高計算機技術，滿足市場需求，從而在激烈的競爭市場中占據一席之地。計算機的發展還得到政策的支持，保證計算機快速高效發展。

（二）主客體的選擇機制

計算機技術分為主體和客體兩部分。在客體方面，計算機面向的群體對計算機技術進行選擇。在其他條件相同的情況下，先進的技術能夠占據更多的市場。為了占據用戶市場，計算機技術之間的競爭也更為激烈。針對計算機面向的群體開發的計算機技術，更有針對性，更容易被用戶接受。在主體方面，計算機技術的研制者是主體，客觀分析計算機用戶的需求，研制出相應的計算機技術。用戶多樣性的存在導致需求存在多樣，計算機技術的研制者要不斷研制出新技術或新方法，滿足用戶的需求。主客體的選擇機制在計算機技術的主體和客體之間，建立了一種雙向的互動的連接，推動計算機技術的有效發展。

二、計算機技術發展的現狀

（一）普及性和發展性

計算機技術正在不斷影響人們的日常生活，逐漸成為社會發展的重要生產力。計算機技術影響人們生活的方方面面，如橋梁設計、石油勘探等，在各個領域都扮演著重要的角色，充分體現出科學技術的迅速發展。計算機技術面向的用戶從之前的軍事和科研等轉變成來自社會的各個普通家庭。毋庸置疑，計算機技術將會是人類生活生產的重要組成部分，對社會發展產生巨大的影響。

（二）專門化和綜合化

計算機技術正朝著專門化和綜合化兩個方向發展。隨著科學技術的進步，網絡分布式系統逐漸取代了單機操作的模式，計算機技術的綜合性大大提高了。由于國家政策的支持，計算機的專門化更多體現在維護國家安全和綜合國力競爭上。計算機技術的專門化和綜合化充分體現出科技的力量。

（三）突破性和普遍性

隨著計算機技術逐漸普及，計算機技術在多個領域取得了突破性的進展。計算機的更新周期速度變快了，從電子管到半導體晶體管再到半導體，更新的速度從42年變為10年。此外，微電子精細加工到集成電路的誕生，這花費的時間更短，只用了不到兩年的時間。相信在未來，計算機技術的更新周期會越來越短，更新的速度也越來越快。計算機技術可以根據不同人群的需求，加以改進和創新，更多體現出計算機技術的人性化和個性化。

三、計算機技術的發展趨勢

（一）計算機技術發展的整體方向

計算機發展主要朝高、廣、深三個大方向發展。第一，計算機技術向高的趨勢發展。計算機的主頻越來越高，運算的速度越來越快。計算機的處理器不單是一個，可以是幾百個、幾千個處理器并行處理。多個處理器并行處理，可以大大提高計算機的性能。計算機的處理系統可以連接上龐大的計算機網絡，并實行有效的管理，互相協調工作。第二，計算機技術向廣的趨勢發展。計算機網絡技術的的范圍更廣，向各個領域滲透。隨著我國的經濟發展和人們生活水平的提升，計算機的普及率呈現上升的發展趨勢。計算機技術在人們的日常生活中可以充分體現出來，洗衣機、電冰箱等處處體現著計算機技術。網絡范圍的擴大給信息共享提供了有效的平臺。第三，計算機技術向深的趨勢發展。計算機技術向人工智能發展，已經實現人機的良性互動。人工智能是指運用計算機技術，使之具備一定的感知能力和思維邏輯能力。

（二）計算機技術發展的具體趨勢

計算機技術發展的具體趨勢主要朝兩個方向發展，一個是智能化的高性能計算機，另一個是計算機網絡的發展。智能化的高性能計算機有量子計算機、光子計算機、分子計算機和納米計算機。這些高性能的計算機在計算機結構中占據主導地位，體系結構和技術都經歷了質的飛躍。各種高性能的計算機被廣泛應用在各個行業中，在各自領域中發揮出重要的作用，推動社會經濟的發展。計算機網絡為信息的共享和交換提供了一個全新的平臺，在計算機技術發展的過程中占據主導和核心地位。隨著我國經濟的發展和進步，計算機技術被廣泛應用于各個領域。革新計算機技術，加大對計算機技術的研發力度，健全計算機技術的規章制度，引導計算機技術健康發展。計算機技術被滲透到社會生活的各個方面，推動社會經濟的發展，為人們的生活工作提供了極大的便利。

【參考文獻】