計算機應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及改善措施

谷瀟

摘要：進入21世紀(jì)后，計算機應(yīng)用技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活，并取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。文章從數(shù)值計算、控制與仿真、圖像媒體技術(shù)、信息系統(tǒng)這四個方面論述了計算機應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀，并結(jié)合一個涉及技術(shù)較全面的計算機應(yīng)用系統(tǒng)——基于三維GIS的石化管網(wǎng)系統(tǒng)來探討了我國計算機應(yīng)用技術(shù)的存在問題及其改善措施：加強基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新，推廣綜合技術(shù)集成，鼓勵技術(shù)難點突破。

關(guān)鍵詞：計算機應(yīng)用；技術(shù)現(xiàn)狀；改善措施

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）04-0225-03

21世紀(jì)是一個信息化程度不斷增高的時代。在這樣的時代下，以計算機為代表的信息化實現(xiàn)工具的應(yīng)用將深入地滲入人們社會生活中的各個角落。對于計算機應(yīng)用技術(shù)，其概念上有廣義和狹義之分，但一般可以通俗地將其理解為“利用計算機軟件來實現(xiàn)相關(guān)需求的技術(shù)”[1] 。為了給計算機應(yīng)用相關(guān)技術(shù)人員提供有益的參考，該文擬分析計算機應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀，并提出相關(guān)改善措施。

1 計算機應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀

計算機經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已具備了強大的信息處理能力。通常而言，計算機所能處理的信息包括數(shù)值、文字、圖形、圖像、聲音等多種類型的信息。對于計算機應(yīng)用技術(shù)，其技術(shù)核心一般可認(rèn)為是“對信息的處理和管理”[2]。為此，該文根據(jù)計算機信息處理的應(yīng)用功能，從數(shù)值計算技術(shù)、控制與仿真技術(shù)、圖像媒體技術(shù)、信息系統(tǒng)等方面來分析計算機應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀[2-3]。上述分類不盡合理，其中有些部分有重合的現(xiàn)象，但為了更好地論述而采用了此種分類。

1.1 數(shù)值計算技術(shù)

數(shù)值計算也稱之為科學(xué)計算，特別是在計算機問世初期，其主要應(yīng)用領(lǐng)域便是科學(xué)計算。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，在工程設(shè)計、高端技術(shù)、氣象預(yù)報等眾多領(lǐng)域中都會遇到用一般的工具難以解決的復(fù)雜計算問題，但由于計算機具有非常高的運算速度和強大的邏輯能力，因而用計算機來處理這些問題就相對容易很多。就專業(yè)技術(shù)而言，數(shù)值計算是指應(yīng)用計算機來處理科學(xué)研究和應(yīng)用中的相關(guān)數(shù)學(xué)計算，即：先將科學(xué)研究和應(yīng)用中的數(shù)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為用各種方程式表達的數(shù)學(xué)模型，然后再尋找求解這些數(shù)學(xué)模型的計算方法，最后再通過計算機編程來求解這些數(shù)學(xué)方程式的數(shù)值解、近似解、最優(yōu)解，從而得到科學(xué)研究和應(yīng)用中的數(shù)學(xué)問題的解。然而，盡管數(shù)值計算是計算機應(yīng)用技術(shù)中一個非常重要的領(lǐng)域，但是其仍然還有不少問題需要解決，如：如何設(shè)計更好的數(shù)學(xué)模型使計算機能更高效地解決實際問題；如何通過優(yōu)化算法程序而使計算機更快得出最優(yōu)解；如何避免得出結(jié)果不是全局最優(yōu)解；等等。

1.2 控制與仿真技術(shù)

進入21世紀(jì)以后，計算機控制技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了很好的經(jīng)濟效益。所謂計算機控制，通俗地講就是指利用計算機不斷采集生產(chǎn)或?qū)嶒炦^程中受控對象的各種信息，然后通過計算機對所采集的信息進行相關(guān)計算后得到相應(yīng)的控制指令，進而將控制指令實時地傳輸給受控對象，受控對象則按控制指令完成相關(guān)操作的技術(shù)。而計算機仿真是指根據(jù)需要仿真的系統(tǒng)的相關(guān)信息建立其設(shè)計模型和數(shù)學(xué)模型，并利用計算機來模擬所建立的系統(tǒng)模型，進而通過相關(guān)試驗來研究所仿真的系統(tǒng)的技術(shù)。當(dāng)前，集散型控制系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代化工廠，而微機控制系統(tǒng)技術(shù)也從高端制造領(lǐng)域拓展到洗衣機、空調(diào)機等生活設(shè)施；計算機仿真技術(shù)也已廣泛地應(yīng)用于工程、設(shè)計、制造、管理等眾多領(lǐng)域。然而，計算機控制與仿真技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，并取得了巨大的效益，但其仍然存在一些問題，如：許多計算機控制系統(tǒng)還不夠智能；不少計算機仿真系統(tǒng)對現(xiàn)實模擬的真實度還不夠高；計算機控制與仿真技術(shù)應(yīng)用在廣度和深度上還有待更好的發(fā)展；等等。

1.3 圖像媒體技術(shù)

圖像媒體技術(shù)可分為計算機圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、多媒體技術(shù)等分支。其中，計算機圖形學(xué)技術(shù)是指利用計算機生成物體圖形的技術(shù)（如造型、色彩、真實感、動畫、可視化等方面的技術(shù)）；數(shù)字圖像處理是指利用計算機根據(jù)相關(guān)理論完成圖像處理的技術(shù)（如增強、去噪、復(fù)原、重建、分割等方面的技術(shù)）；多媒體技術(shù)是指對文字、聲音、圖像、視頻等信息數(shù)據(jù)進行綜合化處理和輸出的技術(shù)，其主要研究媒體信息的編碼、壓縮、存儲、傳輸、解碼以及相關(guān)的軟硬件。隨著計算機軟硬件技術(shù)的進步，圖形圖像處理得到了很大的發(fā)展，在計算機繪圖、計算機動畫、地理信息系統(tǒng)等方面的軟件已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字圖像處理方面，當(dāng)前業(yè)界已經(jīng)形成較為完善的計算機視覺理論，基于對圖形圖像的二維或三維分析技術(shù)的軟件也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在文字識別、圖像識別、圖像傳輸、機器人視覺等方面，圖形圖像技術(shù)已經(jīng)成為這些應(yīng)用中的核心技術(shù)。近年來，圖形學(xué)技術(shù)和數(shù)字圖像處理這兩者緊密結(jié)合，極大地促進了多媒體技術(shù)的發(fā)展，使人類能夠以豐富多彩的形式處理和展現(xiàn)文字、聲音、圖像、視頻等信息數(shù)據(jù)。當(dāng)前，圖像媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，特別是網(wǎng)絡(luò)與圖像媒體技術(shù)的結(jié)合，為人們的生活帶來了極大的便利。當(dāng)然，圖像媒體技術(shù)也還存在一些問題，如：對三維圖形的數(shù)據(jù)處理速度還有待提高；對圖像內(nèi)所含信息的智能識別技術(shù)還不夠成熟；對海量媒體數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、檢索等方面的技術(shù)還需要加強；等等。

1.4 信息系統(tǒng)

信息系統(tǒng)通常是指是利用計算機來處理（含采集、加工、存儲、利用、維護等）信息的系統(tǒng)。從某種程度上來講，信息系統(tǒng)是當(dāng)前計算機應(yīng)用技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。對于信息系統(tǒng)而言，一般可分為電子數(shù)據(jù)處理（低層）、管理信息系統(tǒng)（中層）、決策支持系統(tǒng)（高層）這三個層次。對于廣義的信息系統(tǒng)而言，其還包括計算機輔助系統(tǒng)，如CAD系統(tǒng)（計算機輔助設(shè)計）、CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）、CAM系統(tǒng)（計算機輔助制造）、CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）、CAI系統(tǒng)（計算機輔助教學(xué)）、CAQ（計算機輔助質(zhì)量控制）等。當(dāng)前，不少計算機輔助系統(tǒng)都已進入了實用化階段。就信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來說，其目前主要表現(xiàn)為系統(tǒng)集成化、結(jié)構(gòu)分布化、信息多媒體化、功能智能化。特別是智能化方面，這類信息系統(tǒng)利用計算機來模擬人的智能，從而使計算機具有學(xué)習(xí)和推理能力，進而實現(xiàn)功能更強的智能信息系統(tǒng)，如機器學(xué)習(xí)、模式識別、專家系統(tǒng)等。當(dāng)前，盡管信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于設(shè)計、生產(chǎn)、科研、軍事等領(lǐng)域，并取得了顯著的社會和經(jīng)濟效益，但其也還存在一些問題，如：在信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方面考慮不夠全面；信息系統(tǒng)常因升級頻率較高而花費巨大；信息系統(tǒng)的集成協(xié)同能力不強；等等。

2 改善措施

當(dāng)前，隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，計算機所具有的“會說、會看、會聽、會學(xué)”等功能越來越強大，并不斷地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活的方式，從而為人類的快速發(fā)展作出了巨大的貢獻。然而，目前的計算機應(yīng)用技術(shù)也存在不少問題，許多研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域還有更大的拓展空間，為此本文結(jié)合一個所涉及技術(shù)較全面的計算機應(yīng)用系統(tǒng)——基于三維GIS的石化管網(wǎng)系統(tǒng)，來探討計算機應(yīng)用技術(shù)的改善措施。

在石化企業(yè)中，管網(wǎng)系統(tǒng)（由管網(wǎng)節(jié)點將管線連接起來構(gòu)成的傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）是最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。通常，管網(wǎng)節(jié)點包括管井、管閥和其他連接器件等，管線包括管道、管塊、管溝等。對于石化企業(yè)而言，而其裝備故障大多發(fā)生在管網(wǎng)（含管線及其附屬設(shè)施）上，因此需要通過計算機系統(tǒng)來幫助石化企業(yè)更好地做好管網(wǎng)及裝置的規(guī)劃、建設(shè)、檢修、控制、管理等方面的工作。而基于三維GIS的石化管網(wǎng)系統(tǒng)（以下稱為三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)）是滿足此需求的最好選擇。

三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)所涉及的計算機應(yīng)用技術(shù)有數(shù)值計算（如空間測量、爆管分析、影響區(qū)域分析等）、控制與仿真（如應(yīng)急指揮、預(yù)警分析等）、圖像媒體技術(shù)（如三維建模、GIS操作等）、信息系統(tǒng)（三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)本身就是一個技術(shù)含量較高的系統(tǒng)，并包含了三維建模、數(shù)據(jù)管理、GIS操作、管網(wǎng)應(yīng)用等子信息系統(tǒng)），因此三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)是技術(shù)較全面的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。從圖2可見，該系統(tǒng)主要涉及管網(wǎng)、三維模型、三維GIS這三方面的數(shù)據(jù)存儲，管線、節(jié)點方面的數(shù)據(jù)設(shè)計做得合理與否關(guān)系到三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計的成敗。

從三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用情況來，我國當(dāng)前在計算機應(yīng)用技術(shù)方面還存在以下問題[5]：1） 計算機應(yīng)用系統(tǒng)在基礎(chǔ)平臺方面缺乏創(chuàng)新。以三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)為例，三維建模平臺、數(shù)據(jù)管理平臺、GIS平臺這三個方面是系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，然而，在我國這些基礎(chǔ)平臺并沒有得到很好的發(fā)展，只能使用國外的平臺才能使系統(tǒng)有較好的性能。如文獻[4]所述的三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)在基礎(chǔ)平臺方面的選擇是：選用極受歡迎且易于使用的3D設(shè)計軟件——Google SketchUp（中文名稱“草圖大師”）來完成管線、管網(wǎng)節(jié)點及其他物體的三維建模功能，選用地圖資源豐富、瀏覽性能優(yōu)異的Google Earth（中文名稱“谷歌地球”）來作為三維GIS的基礎(chǔ)平臺。2） 不少計算機應(yīng)用技術(shù)沒有得到廣泛的應(yīng)用。盡管我國的計算機應(yīng)用技術(shù)在進入21世紀(jì)以后得到了快速的發(fā)展，但不少計算機應(yīng)用技術(shù)仍然沒有得到廣泛的應(yīng)用。以三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)為例，其涉及數(shù)值計算、控制與仿真、圖像媒體技術(shù)、信息系統(tǒng)等方面的計算機應(yīng)用技術(shù)，從單一方面的技術(shù)來看其都有較廣泛的應(yīng)用，但綜合起來形成三維GIS石化管網(wǎng)系統(tǒng)的計算機應(yīng)用在我國則沒有得到很好的開發(fā)和推廣。通過上述分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，對于計算機應(yīng)用技術(shù)，我國當(dāng)前應(yīng)當(dāng)采取的改善措施可以有以下幾點：

1） 加強基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新。當(dāng)前，我國的計算機應(yīng)用系統(tǒng)在支撐平臺上通常依賴國外技術(shù)，因此盡管在某些應(yīng)用領(lǐng)域的計算機技術(shù)有所創(chuàng)新，但總體而言，我國的計算機應(yīng)用技術(shù)是比較缺乏創(chuàng)新的。為此，我國應(yīng)當(dāng)通過鼓勵相關(guān)企業(yè)、高校和研究院所等單位加強計算機應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)研究，通過稅收減免、資金扶持、投標(biāo)加分等政策鼓勵相關(guān)企事業(yè)單位大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)支撐平臺。

2） 推廣綜合技術(shù)集成。對于一個信息系統(tǒng)而言，如果僅能實現(xiàn)一兩項功能，而不能和其他系統(tǒng)集成起來協(xié)同工作，其實用效果必然會大打折扣的。而發(fā)展系統(tǒng)集成是解決各類小系統(tǒng)獨自為“信息孤島”問題的有效方式。當(dāng)前，我國在計算機應(yīng)用方面有不少“信息孤島”系統(tǒng)，需要通過綜合多種計算機應(yīng)用技術(shù)來開發(fā)新的集成系統(tǒng)，從而實現(xiàn)更加強大的應(yīng)用功能，進而取得更好的效益。

3） 鼓勵技術(shù)難點突破。通過前面從數(shù)值計算、控制與仿真、圖像媒體技術(shù)、信息系統(tǒng)這四個方面對計算機應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀的分析論述，我們不難看出：盡管計算機應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并取得了許多成果，但其仍然存在不少技術(shù)難點還沒有得到解決。因此，如果我國通過各種方式鼓勵計算機應(yīng)用技術(shù)難點突破，將有助于引領(lǐng)我國的計算機應(yīng)用走在世界的前列。

3 結(jié)束語

進入21世紀(jì)以后，人類對數(shù)值計算技術(shù)、控制與仿真技術(shù)、圖像媒體技術(shù)、信息系統(tǒng)等方面的計算機應(yīng)用需求越來越大，從而促進了計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。但是從目前的計算機應(yīng)用技術(shù)成果來看，計算機應(yīng)用技術(shù)還有很大的改善空間，需要更多的專業(yè)人員為其發(fā)展做出更大的努力。

參考文獻：

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