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論計算機發(fā)展及展望的論文

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  新型計算機將推動新一輪計算技術(shù)革命,并帶動光互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的論計算機發(fā)展及展望的論文,希望大家喜歡!

  論計算機發(fā)展及展望的論文篇一

  《計算機發(fā)展趨勢展望》

  【摘要】計算機的發(fā)展將趨向超高速、超小型、平行處理和智能化,量子、光子、分子和納米計算機將具有感知、思考、判斷、學(xué)習(xí)及一定的自然語言能力,使計算機進入人工智能時代。這種新型計算機將推動新一輪計算技術(shù)革命,并帶動光互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

  【關(guān)鏈詞】計算機發(fā)展趨勢 新型計算機

  一、前言

  計算機的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。自從1944年世界上第一臺電子計算機誕生以來,計算機技術(shù)迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)計算機的性能受到挑戰(zhàn),開始從基本原理上尋找計算機發(fā)展的突破口,新型計算機的研發(fā)應(yīng)運而生。未來量子、光子和分子計算機將具有感知、思考、判斷、學(xué)習(xí)以及一定的自然語言能力,使計算機進人人工智能時代。這種新型計算機將推動新一輪計算技術(shù)革命,對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

  二、智能化的超級計算機

  超高速計算機采用平行處理技術(shù)改進計算機結(jié)構(gòu),使計算機系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令或同時對多個數(shù)據(jù)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(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器(機)組成,能完成普通計算機和服務(wù)器不能計算的大型復(fù)雜任務(wù)。從超級計算機獲得數(shù)據(jù)分析和模擬成果,能推動各個領(lǐng)域高精尖項目的研究與開發(fā),為我們的日常生活帶來各種各樣的好處。最大的超級計算機接近于復(fù)制人類大腦的能力,具備更多的智能成份.方便人們的生活、學(xué)習(xí)和工作。世界上最受歡迎的動畫片、很多耗巨資拍攝的電影中,使用的特技效果都是在超級計算機上完成的。日本、美國、以色列、中國和印度首先成為世界上擁有每秒運算1萬億次的超級計算機的國家,超級計算機已在科技界內(nèi)引起開發(fā)與創(chuàng)新狂潮。

  三、新型高性能計算機問世

  硅芯片技術(shù)高速發(fā)展的同時,也意味看硅技術(shù)越來越接近其物理極限。為此,世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計算機,計算機的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)都將產(chǎn)生一次量與質(zhì)的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、分子計算機、納米計算機等,將會在二十一世紀走進我們的生活,遍布各個領(lǐng)域。

  1.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(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)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(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的,它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài),利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài).使信息沿著聚合物移動.從而進行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng),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(shù)據(jù),同樣數(shù)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?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?,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(shù)據(jù)的能力外,量子計算機還將對現(xiàn)有的保密體系、國家安全意識產(chǎn)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(zhì)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(jīng)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(dǎo)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。

  2.光子計算機

  光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳翰和存儲。光子計算機即全光數(shù)字計算機,以光子代替電子,光互連代替導(dǎo)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(shù)據(jù),可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

  3.分子計算機

  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(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶,而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(huán)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(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)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(xué)反應(yīng)算法等幾種類型。分子芯片體積可比現(xiàn)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(shù)據(jù)。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(zhì)分子,所以分子計算機既有自我修復(fù)的功能,又可直接與分子活體相聯(lián)。美國已研制出分子計算機分子電路的基礎(chǔ)元器件,可在光照幾萬分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。以色列科學(xué)家已經(jīng)研制出一種由DNA分子和酶分子構(gòu)成的微型分子計算機。預(yù)計20年后,分子計算機將進人實用階段。

  4.納米計算機

  納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)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(zhì)地堅固,有著極強的導(dǎo)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(shù)是從20世紀80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域,最終目標(biāo)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(chǎn)品?,F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機械系統(tǒng)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(gòu)成一個系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片,其體積只有數(shù)百個原子大小,相當(dāng)于人的頭發(fā)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。美國正在研制一種連接納米管的方法,用這種方法連接的納米管可用作芯片元件,發(fā)揮電子開關(guān)、放大和晶體管的功能。專家預(yù)測,10年后納米技術(shù)將會走出實驗室,成為科技應(yīng)用的一部分。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好,將逐漸取代芯片計算機,推動計算機行業(yè)的快速發(fā)展。

  我們相信,新型計算機與相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,是二十一世紀科技領(lǐng)域的重大創(chuàng)新,必將推進全球經(jīng)濟社會高速發(fā)展,實現(xiàn)人類發(fā)展史上的重大突破??茖W(xué)在發(fā)展,人類在進步,歷史上的新生事物都要經(jīng)過一個從無到有的艱難歷程,隨著一代又一代科學(xué)家們的不斷努力,未來的計算機一定會是更加方便人們的工作、學(xué)習(xí)、生活的好伴侶。

  參考文獻:

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  (作者單位:貴州大學(xué)科技學(xué)院04計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè))

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