淺析計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展

摘 要：隨著我國科技水平的日益提升，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)得到的迅猛發(fā)展，在各個(gè)行業(yè)中均已廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用為我們的日常生活提供了許多便利，需要提升具計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的安全保護(hù)意識。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)水平的提升是促進(jìn)社會進(jìn)步的重要保障。文章首先介紹了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的概況，分別對計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的用途和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行討論，再次討論了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。從而詳細(xì)的論述了我國計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

引言

我國科技水平的日益提升促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)更好的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在社會生產(chǎn)和日常生活中起到舉足輕重的作用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用為我們的日常生活提供了許多便利，提升計(jì)算機(jī)安全保護(hù)意識對計(jì)算機(jī)應(yīng)用具有重要意義。因此，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與安全維護(hù)相互協(xié)作尤為重要，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)水平的提升是促進(jìn)社會進(jìn)步的重要保障。文章首先介紹了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的概況，分別討論了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的用途和目前發(fā)展現(xiàn)狀，對計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入探討。

1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)概況

1.1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的用途

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)可以給用戶的日常生活帶來的諸多便捷，通過一定的手段或方法，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的過程中會對電子科學(xué)技術(shù)進(jìn)行訪問、數(shù)據(jù)分析以及處理，通過采用數(shù)學(xué)方法以及計(jì)算機(jī)基本理論和技術(shù)，研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域所涉及的原理、方法和技術(shù)。本領(lǐng)域主要研究方向：數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體應(yīng)用、模擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、仿人機(jī)器人應(yīng)用等。計(jì)算機(jī)的分析處理不僅包括聲音和圖像等，還包括對計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的管理。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)也逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)閷拵ЬW(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。20世紀(jì)80年代后期，以網(wǎng)絡(luò)覆蓋為根據(jù)，在通信領(lǐng)域提出了城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network）的概念[1]。城域網(wǎng)是覆蓋在50-100km的城市范圍，光纖傳輸速率約為 45Mbps到150Mbps范圍內(nèi)，支持語音、視頻、圖形以及數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)高寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)相對于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)而言，覆蓋范圍居于兩者之間，可以與多個(gè)局域網(wǎng)相連。城域網(wǎng)能夠應(yīng)用于遠(yuǎn)程辦公、網(wǎng)上教育、視頻會議等新興辦公環(huán)境，并且可以在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)接入的需求與交互式應(yīng)用以及數(shù)字電視、家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用等[2]。

除此之外，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)逐漸與大數(shù)據(jù)（big data）相結(jié)合，大數(shù)據(jù)指的是在當(dāng)今信息指數(shù)增長時(shí)代的海量數(shù)據(jù)[3]，大數(shù)據(jù)具有無法使用傳統(tǒng)工具進(jìn)行分析的特征，因此大數(shù)據(jù)也被定義非傳統(tǒng)處理的大數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)時(shí)代主要特征概括有以下四點(diǎn)：（1）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲量大，該特征是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用的核心特征。大數(shù)據(jù)的容量到底有多大，國際數(shù)據(jù)公司的研究表明，2008年全世界信息數(shù)據(jù)量為0.49ZB，而2011年的全世界數(shù)據(jù)量據(jù)統(tǒng)計(jì)高達(dá)1.82ZB。預(yù)測5年后，全球的數(shù)據(jù)總量將達(dá)到35.2ZB。（2）數(shù)據(jù)信息種類多。大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)形式具有多樣性，信息種類較為繁多。數(shù)據(jù)信息主要包括了圖片、網(wǎng)頁、文字、圖片、視頻、網(wǎng)頁、文字、聲音等各種數(shù)據(jù)承載方式，到2014年，半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)在全球所收集的數(shù)據(jù)信息中所占的比例超過85%。（3）處理分析數(shù)據(jù)速度提升。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)除了數(shù)據(jù)的傳輸速度提升之外，由于微電子技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，處理器分析數(shù)據(jù)的速度也在急速加快。（4）信息價(jià)值密度低。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總量的增長導(dǎo)致了信息的價(jià)值密度逐漸降低，因此如何從大量的數(shù)據(jù)中檢索到有用信息是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)需要研究的重點(diǎn)。

1.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在城域?qū)拵У膽?yīng)用環(huán)境相對復(fù)雜，匯聚多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此建設(shè)寬帶城域網(wǎng)，首先需要了解其關(guān)鍵技術(shù)，下面主要介紹網(wǎng)絡(luò)帶寬管理、網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量QoS以及網(wǎng)絡(luò)安全等[4]。

帶寬與業(yè)務(wù)成正比關(guān)系，在寬帶城域網(wǎng)業(yè)務(wù)中包含多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與普通的語音業(yè)務(wù)。各種業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求是不同的。目前寬帶城域網(wǎng)保證服務(wù)質(zhì)量QoS的技術(shù)主要有：多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS、資源預(yù)留（RSVP）和區(qū)分服務(wù)（DiffServ）[5]。在網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)中分為“帶內(nèi)”與“帶外”網(wǎng)絡(luò)管理，寬帶城域網(wǎng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。寬帶城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題設(shè)計(jì)技術(shù)和管理兩個(gè)層面，主要通過制定科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)管理人員依照規(guī)范執(zhí)行，保證物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的大數(shù)據(jù)的高速發(fā)展需要提升運(yùn)營商的帶寬適應(yīng)能力，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)不僅給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來巨大的商業(yè)機(jī)遇和經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)也給其帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。

例如計(jì)算機(jī)技術(shù)架構(gòu)問題，計(jì)算機(jī)技術(shù)架構(gòu)主要指的是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理和實(shí)時(shí)性維護(hù)等相關(guān)技術(shù)問題。現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫主要面臨的問題是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息呈指數(shù)性增長，已經(jīng)出現(xiàn)了EB、ZB級別的數(shù)據(jù)信息[4]，面臨著海量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的升級，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的分析與處理。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中數(shù)據(jù)庫技術(shù)例如SQL未對非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行考慮，從而如何完成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)并完成處理工作——成為目前大數(shù)據(jù)時(shí)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)所面臨的重要問題。數(shù)據(jù)存儲，目前由于全球數(shù)據(jù)量增長速度過快，這對于數(shù)據(jù)存儲造成了巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式可能導(dǎo)致存儲數(shù)據(jù)的丟失或損壞，因此計(jì)算機(jī)硬件的升級是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的重要保障[5]。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)安全問題，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍大幅度增加，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)安全維護(hù)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代需求。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)量的非線性增長，相關(guān)研究學(xué)者應(yīng)該設(shè)計(jì)科學(xué)流程滿足需求，提升硬盤數(shù)據(jù)信息保護(hù)能力，將存儲數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)加密功能，進(jìn)而進(jìn)行對數(shù)據(jù)的保護(hù)，維護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)安全，從而保護(hù)了機(jī)密數(shù)據(jù)和個(gè)人隱私。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展達(dá)到一定的高度，計(jì)算機(jī)已經(jīng)為日常工作學(xué)習(xí)帶來了許多便捷，同時(shí)也促進(jìn)了眾多科技領(lǐng)域的快速發(fā)展。例如目前微型處理器的核心科技就是計(jì)算機(jī)處理器，因?yàn)橛?jì)算機(jī)在工作過程中依舊會受到眾多因素的制約，由此，計(jì)算機(jī)處理器仍然需要提升科技水平，借助更微型和精細(xì)的材料以達(dá)到科研需求，提升計(jì)算機(jī)處理速度。在納米為主的微電子科技領(lǐng)域上，使用現(xiàn)有的科技手段可以實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)，然而，在高速化、智能化、微型化等方面仍然存在一系列問題。因此，如何在計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)加快處理和集成速度仍然是研究的重點(diǎn)。而在分組交換技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)應(yīng)用需要在每一個(gè)數(shù)據(jù)段添加一些必要的控制成分，做到數(shù)據(jù)的嚴(yán)格劃分。

在多媒體計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)方面，更多是多媒體與計(jì)算機(jī)之間的協(xié)作。多媒體技術(shù)可以認(rèn)為是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在音頻、圖像和視頻等多種形式下的綜合運(yùn)用，不難發(fā)現(xiàn)，提升計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)對多媒體技術(shù)水平的提高具有深遠(yuǎn)意義，并可以加快計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展速度。需要指出的是，信息系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)作為一種媒介，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的儲存、加工和處理信息等功能。信息系統(tǒng)主要應(yīng)用于日常生活中的筆記本電腦、平板電腦等，在企業(yè)中也用途廣泛。當(dāng)然計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用也是一大重要應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與教學(xué)等都在各個(gè)領(lǐng)域中被普遍使用。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)不僅依賴于計(jì)算機(jī)的科學(xué)水平，也對原材料具有嚴(yán)格的要求。依靠計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)可以完成在電子通信工程等方面的應(yīng)用，有利于教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用。

2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代具有更廣泛的應(yīng)用前景，就目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展情況來看，需要采用措施來適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代才能更好發(fā)展。

針對大數(shù)據(jù)時(shí)代技術(shù)架構(gòu)的問題，需要優(yōu)化分布式存儲，采用云計(jì)算和虛擬化技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)資源整合模式，達(dá)到提高數(shù)據(jù)信息的利用率。優(yōu)化大數(shù)據(jù)分析流程框架，主要框架圖如圖1所示。

針對大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)存儲問題，通過IT研究學(xué)者和計(jì)算機(jī)運(yùn)營商的之間協(xié)作，提升大數(shù)據(jù)時(shí)代下的科技創(chuàng)新能力，從三方面進(jìn)行改進(jìn)，將數(shù)據(jù)存儲方式進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)大數(shù)據(jù)存儲容量，提升數(shù)據(jù)分析的效率。

針對大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)安全問題，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)首先需要做的工作是提高數(shù)據(jù)流量監(jiān)控能力，提升計(jì)算機(jī)處理器的信息分析能力，完成信息在傳輸路徑和存儲路徑的加密。除此之外，為了提升硬盤數(shù)據(jù)信息保護(hù)能力，應(yīng)該將存儲數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)加密功能，進(jìn)而進(jìn)行對數(shù)據(jù)的保護(hù)，維護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)安全，從而保護(hù)了機(jī)密數(shù)據(jù)和個(gè)人隱私的安全。

目前開發(fā)出來的新型計(jì)算機(jī)主要有以下幾類：

（1）量子計(jì)算機(jī)。此類型計(jì)算機(jī)遵循量子力學(xué)規(guī)律，該物理裝置完成邏輯運(yùn)算，并且可以實(shí)現(xiàn)存儲及處理量子信息。如果計(jì)算機(jī)的某個(gè)模塊可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算和處理量子信息，使用的是量子算法時(shí)，那么該計(jì)算機(jī)屬于量子計(jì)算機(jī)。該類型計(jì)算機(jī)的來源是對可逆計(jì)算機(jī)的研究，其目的是降低計(jì)算機(jī)中的能耗。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)主要通過模仿人判斷、適應(yīng)能力，可以實(shí)現(xiàn)并行處理多種數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)不僅可以判斷用戶對象的狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的行動(dòng)，還可以完成對實(shí)時(shí)變化海量信息進(jìn)行處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)除有許多CPU外，還有類似人的神經(jīng)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)會連接多個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。如果將每一步運(yùn)算處理分配給微處理器，在同一時(shí)刻進(jìn)行運(yùn)算，這樣計(jì)算機(jī)的處理速度會得到大大提高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的信息儲存在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中，并非存儲在存儲器中。如果計(jì)算機(jī)中有節(jié)點(diǎn)發(fā)生斷裂，電腦仍有恢復(fù)資料重建的能力，這是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)具有聲音識別、聯(lián)想記憶等功能。（3）化學(xué)計(jì)算機(jī)。對于計(jì)算應(yīng)用，重要的是化學(xué)信號抵達(dá)后啟動(dòng)計(jì)算過程。在進(jìn)一步的化學(xué)信號無法影響反應(yīng)時(shí)，細(xì)胞進(jìn)入一個(gè)不起反應(yīng)期，阻止信號未經(jīng)檢驗(yàn)便穿過任何相互連接的細(xì)胞。類似這樣的獨(dú)立系統(tǒng)在受到閾值以上水平的刺激時(shí)能夠利用自身化學(xué)能量進(jìn)行反應(yīng)，表現(xiàn)出與神經(jīng)元類似的特性。（4）光計(jì)算機(jī)。它主要借助納米電漿子原件為核心進(jìn)行生產(chǎn)，利用光信號可以完成巨量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，光計(jì)算機(jī)技術(shù)將光信號作為載體完成計(jì)算機(jī)的信息處理工作稱為光腦。它的特色在于將光代替電流，達(dá)到處理巨量數(shù)據(jù)的高速化。光計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)部件主要包括是空間光調(diào)制器，該調(diào)制器使用光內(nèi)連技術(shù)，將運(yùn)算與存儲這兩個(gè)模塊進(jìn)行連接，運(yùn)算模塊能夠直接存取存儲模塊的數(shù)據(jù)。光計(jì)算機(jī)突破了傳統(tǒng)的限制，不再是單純的使用總線將CPU、存儲器等相連接。該計(jì)算機(jī)具有用電量小、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。

3 結(jié)束語

在未來的發(fā)展中，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)必將會成為大數(shù)據(jù)時(shí)代人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾?，?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)可以促進(jìn)我國社會不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的工作和生活中所發(fā)揮的作用已經(jīng)越來越明顯，它大大加快了我國社會信息化的發(fā)展，其應(yīng)用頻率也會越來越普遍。因此，不斷地進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)的探究與發(fā)展是我國在未來科技經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所必須注重的前提。

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作者簡介：黃霖（1986，8-），男，貴州省銅仁市，在讀碩士，助教，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。