計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

賈娜　姜志闊　劉銘

[摘要]未來計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)定會(huì)向更高、更廣、更深的方向發(fā)展。待到計(jì)算機(jī)完全達(dá)到人類社會(huì)發(fā)展需求之后，計(jì)算機(jī)也會(huì)和其他消費(fèi)品一樣，成為家庭必需品，價(jià)格低廉，隨時(shí)更換。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研發(fā)一直都沒有停止，因此計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)定會(huì)向著更好的方向發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī) 科學(xué)技術(shù) 趨勢(shì)

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的整體發(fā)展方向

1.向“高”度方向發(fā)展

這一點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)主要以計(jì)算機(jī)主頻為主。由于計(jì)算機(jī)主頻技術(shù)越來越先進(jìn)，計(jì)算機(jī)整體性能也越加穩(wěn)定，速度也隨之變快。目前，研究者已經(jīng)研制成功一種性能更佳的微處理器，該處理器中包含了10億個(gè)晶體管，這些晶體管的存在，可以讓計(jì)算機(jī)能夠應(yīng)用多個(gè)處理器。換言之，即計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行并行處理。現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)，最先進(jìn)的通用機(jī)中就涵蓋了超過1000臺(tái)的操作系統(tǒng)。在正常情況下，專用機(jī)的性能已經(jīng)高出通用機(jī)，這就需要解決兩個(gè)技術(shù)性難題：第一個(gè)，不同計(jì)算機(jī)之間如何能夠快速有效的通信，產(chǎn)生聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)處理的高效能；第二個(gè)，如此眾多的計(jì)算機(jī)，如何才能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)的工作，并且能夠?qū)@些計(jì)算機(jī)展開管理。

2.向“廣”度發(fā)展

現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)的普及度已經(jīng)非常高，已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ鲗W(xué)習(xí)的常用之物。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)向“廣”度發(fā)展，簡單的說就是指網(wǎng)絡(luò)普及度更高，能夠滲透到每個(gè)領(lǐng)域。未來，計(jì)算機(jī)是會(huì)成為每個(gè)家庭的必備之物，就猶如發(fā)電機(jī)一樣，各種形式的電器都需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)。也許未來書籍也會(huì)變成電子化形式，學(xué)生上課只需要使用在教學(xué)版本的計(jì)算機(jī)即可。學(xué)者預(yù)言，未來計(jì)算機(jī)會(huì)與其他消耗品一樣，價(jià)格便宜，方便購買，完全成為最普通的消費(fèi)品。

3.向“深”度發(fā)展

所謂“深”度發(fā)展，簡單的說就是向人工智能方向發(fā)展。比如計(jì)算機(jī)使用者能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中各種資源以及信息通過某種方式變成自己所有；計(jì)算機(jī)與使用者之間能夠進(jìn)行互動(dòng)。計(jì)算機(jī)人工智能中，智能部分占很大比重，計(jì)算機(jī)不僅僅具有感知能力，同時(shí)也具有相應(yīng)的邏輯思維能力。這樣使用者與計(jì)算機(jī)之間就可以進(jìn)行溝通，使用者可以通過手寫方式、表情等與計(jì)算機(jī)展開溝通，獲取相關(guān)信息資源。人機(jī)交流使得使用者能夠在最短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的信息資源?，F(xiàn)而今，研究者正在致力于研究能夠讓使用者具有身臨其境之感的人機(jī)交流設(shè)備，該研究者需要解決的問題就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

另外，還有一些研究者也在研究永久性儲(chǔ)存設(shè)備，比如百年儲(chǔ)存器。相信隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，上述目標(biāo)都能夠?qū)崿F(xiàn)。

二、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的具體發(fā)展趨勢(shì)

1.高速計(jì)算機(jī)

此種類型的計(jì)算機(jī)最顯著的特點(diǎn)就是運(yùn)算速度非常快。國外研究者已經(jīng)研制成功了一種能夠提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的技術(shù)。該技術(shù)借助的是空氣絕緣性原理，提高了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。研究者研究的計(jì)算機(jī)中運(yùn)用了最新的電路，此種類型的芯片連接的導(dǎo)線成分是膠滯體。此種膠滯體空氣占絕大部分，達(dá)到了90%，研究者正是利用了空氣的絕緣性提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。通過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電腦運(yùn)行速度與晶體管、芯片彼此的信號(hào)傳遞效率有著不可分割的關(guān)系?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)信號(hào)傳遞主要是應(yīng)用“硅二氧化物導(dǎo)線”，而此種類型的導(dǎo)線在運(yùn)行的過程中，會(huì)吞噬信號(hào)，所以信息傳遞的時(shí)間比較長。但是膠滯體導(dǎo)線在運(yùn)行的過程中，幾乎不會(huì)吞噬信號(hào)，因此信息傳遞速度非常快。另外，此種類型的導(dǎo)線，能夠非常有效地降低電耗，材料不必花費(fèi)過高的成本，并且并不需要改變芯片，能夠直接進(jìn)行安裝，最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠提高電腦運(yùn)行速度。但是此種類型的導(dǎo)線也有一定的缺點(diǎn)，即散熱效果不佳，不能及時(shí)有效地將計(jì)算機(jī)電路生成的熱量有效地排出去。

2.超微技術(shù)領(lǐng)域的生物計(jì)算機(jī)

早在二十世紀(jì)八十年代，生物計(jì)算機(jī)就已經(jīng)投入研制了，這種計(jì)算機(jī)最大的特點(diǎn)就是利用生物芯片，由生物工程技術(shù)中所產(chǎn)生的“蛋白質(zhì)分子”組合構(gòu)成。在這種生物芯片中，信息是以波的方式進(jìn)行傳遞的，其運(yùn)算速度快的驚人，幾乎相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的十萬倍，且具備強(qiáng)大的儲(chǔ)存空間，而其能量消耗僅為普通計(jì)算機(jī)的十分之一，這種生物計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)作用顯而易見。由于蛋白質(zhì)分子具有再生能力，因此，它可以通過自我組合而合成新的微型電路，這樣就使得計(jì)算機(jī)具備了生物體的基本特征，因此被稱為生物計(jì)算機(jī)。例如：這種計(jì)算機(jī)可以通過生物自身的調(diào)節(jié)作用自主修復(fù)出現(xiàn)故障的芯片，甚至能夠模擬人腦進(jìn)行思考。1994年，美國首次將生物計(jì)算機(jī)公諸于世，隨之公布的還有模擬電子計(jì)算機(jī)而進(jìn)行的邏輯運(yùn)算，并提出了解決“虛構(gòu)”的七座城市之間路徑問題的最佳設(shè)計(jì)方案。前不久，來自世界各國的二百多名計(jì)算機(jī)專家學(xué)者就曾經(jīng)齊聚美國的普林斯頓大學(xué)，聯(lián)名呼吁計(jì)算機(jī)科技應(yīng)向生物計(jì)算機(jī)領(lǐng)域努力進(jìn)軍。根據(jù)現(xiàn)在的生物計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展來看，預(yù)計(jì)將在不久的未來，制造出通過物理和化學(xué)作用就能檢測(cè)、處理、儲(chǔ)存、分析、傳輸數(shù)據(jù)信息的分子元件?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)科學(xué)家們已經(jīng)在生物超微技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成就，實(shí)現(xiàn)了部分突破，制造出了超微機(jī)器人。

3.以光為傳輸媒介的光學(xué)計(jì)算機(jī)

光學(xué)計(jì)算機(jī)是一種以光作為信息傳輸手段的計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)（電子）相比，具有諸多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：光的速度有目共睹，這是電子計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)無法比擬的，并且光速具有一定的頻率和偏振特征，大大提高了光學(xué)計(jì)算機(jī)傳輸信息的能力；光的發(fā)射根本不需要任何導(dǎo)線，即使發(fā)生交匯也不會(huì)造成干擾；光學(xué)計(jì)算機(jī)的智能水平也大大高于電子計(jì)算機(jī)。可見，光學(xué)計(jì)算機(jī)是人類不斷追求的理想計(jì)算機(jī)。

4.含苞待放的量子計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)專家已經(jīng)根據(jù)量子學(xué)理論知識(shí)，在量子計(jì)算機(jī)的研制方面取得了一定成果，如：美國科學(xué)家已經(jīng)成功完成了4個(gè)“鋰離子”量子的纏結(jié)狀態(tài)，這一成果體現(xiàn)了人類在量子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域上已經(jīng)更上一層樓。

三、結(jié)束語

綜上所述，可知計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，研究者必須付出更大的努力，國家也應(yīng)該給予大力的支持，有些國際的難題，甚至需要國際合作。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)還有很多方面，這就需要其他學(xué)者對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。endprint