計算機應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張躍

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

0 引言

1946年，世界第一臺計算機ENIAC在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生。自此以后，計算機不斷更新?lián)Q代，逐漸進入人們的生活并得到廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展，現(xiàn)已應(yīng)用于當今世界的各行各業(yè)，并促進網(wǎng)絡(luò)信息時代的到來。計算機的應(yīng)用和發(fā)展實現(xiàn)了全球信息和資源一體化共享的偉大進步，推動著整個社會的進步與發(fā)展?？梢哉f，計算機應(yīng)用水平的高低已經(jīng)在一定程度上成為一個國家現(xiàn)代化程度的重要標志之一。

1 計算機應(yīng)用技術(shù)的概念及發(fā)展歷程

1.1 計算機應(yīng)用技術(shù)的概念

計算機應(yīng)用技術(shù)實際就是在各個行業(yè)或領(lǐng)域中運用計算機理論、方法與技術(shù)等開展深層活動的科學(xué)，利用此載體，還能實現(xiàn)計算機學(xué)科與其他學(xué)科之間的緊密融合。計算機應(yīng)用分為數(shù)值計算和非數(shù)值應(yīng)用兩大領(lǐng)域。其中非數(shù)值應(yīng)用又包括信息處理、數(shù)據(jù)處理、知識處理，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工業(yè)自動化、家庭自動化、金融系統(tǒng)、模式識別、電子翻譯等領(lǐng)域。這兩個領(lǐng)域既有相同的內(nèi)容，又有各自的特點，但二者在發(fā)展科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用社會活動方面都發(fā)揮著極為重要的作用。

1.2 計算機應(yīng)用的發(fā)展歷程

20世紀40年代中期至50年代，第一代計算機應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，主要為科學(xué)計算、工程設(shè)計等提供數(shù)值應(yīng)用。計算機體積龐大，運算速度緩慢，軟件尚未形成系統(tǒng)，耗費大量人力和物力，使用效率低下。進入60年代后，計算機為第二代晶體管計算機，計算能力進一步提高，應(yīng)用開始向非數(shù)值應(yīng)用方面發(fā)展，除繼續(xù)進行科學(xué)計算外，還用于數(shù)據(jù)處理、金融處理、企業(yè)信息管理和生產(chǎn)實時控制等領(lǐng)域。步入70年代，計算機發(fā)展為第三代集成電路計算機，此階段擁有良好的運行性能和可靠性，伴隨微處理機的誕生、與通信技術(shù)的結(jié)合，迎來信息時代，計算機廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、服務(wù)等領(lǐng)域。80年代至今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得計算機應(yīng)用拓展到網(wǎng)絡(luò)通訊、自動化數(shù)據(jù)庫、圖像識別和家庭娛樂等各個方面。

2 計算機應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 數(shù)值計算

計算機誕生的直接原因是二戰(zhàn)期間對于數(shù)據(jù)計算的迫切需要，數(shù)值計算作為計算機應(yīng)用較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域之一，由于具有速度快、邏輯能力強、運算準確等特點，計算機應(yīng)用技術(shù)廣泛應(yīng)用于高等數(shù)學(xué)、生物控制、計算物理、計算化學(xué)等學(xué)科。基于國產(chǎn)眾核處理器的“神威·太湖之光”在ISC2017國際高性能計算大會上，以每秒12.5億億次的峰值計算能力以及每秒9.3億億次的持續(xù)計算能力，再次斬獲世界超級計算機排名榜單TOP500第一名。超級計算機被越來越多地應(yīng)用在工業(yè)、科研和學(xué)術(shù)等領(lǐng)域，它已經(jīng)成為世界今后研究發(fā)展的一項重要課題，是一個國家科研實力的直接體現(xiàn)，對一個國家經(jīng)濟、安全和社會發(fā)展具有重要意義。

2.2 數(shù)據(jù)管理

計算機數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了人工管理、文件管理和數(shù)據(jù)庫管理3個階段。數(shù)據(jù)庫管理繼承了人工管理和文件管理的優(yōu)點，又摒棄了前兩者的不足，依靠數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、共享性高、獨立性高，廣泛應(yīng)用于當今工業(yè)、農(nóng)業(yè)、數(shù)學(xué)、金融等領(lǐng)域。但數(shù)據(jù)庫管理存在一個潛在的安全隱患，例如病毒問題，網(wǎng)絡(luò)黑客、木馬可能在人們不注意的時候進入電腦，改寫或盜用電腦中的數(shù)據(jù)文件，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)竊取數(shù)據(jù)，給計算機數(shù)據(jù)庫管理工作帶來巨大威脅，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理工作的重要方向是做好監(jiān)督保密的安全工作。

2.3 虛擬仿真

虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是用虛擬系統(tǒng)模仿真實系統(tǒng)的技術(shù)，已經(jīng)成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實驗后，人類認識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法。主要由計算機建立構(gòu)成的三維人工虛擬環(huán)境，模擬現(xiàn)實世界（甚至是不存在的）事物和環(huán)境，人類投入到這種環(huán)境中可親自操作，與虛擬環(huán)境進行交互作用，以表現(xiàn)客觀世界或虛擬世界的真實特征，滿足現(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展需要。虛擬仿真廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、數(shù)字城市、地質(zhì)災(zāi)害、旅游教學(xué)等領(lǐng)域，計算機具有強大的物理實時計算功能，能夠創(chuàng)造模擬地心引力、環(huán)境阻尼等環(huán)境，提供多種物理力學(xué)交互環(huán)境，真實有效地模擬計算產(chǎn)品設(shè)計的可達性，最大限度地滿足生產(chǎn)需要，降低設(shè)計成本，大幅度提高生產(chǎn)效率。

3 計算機應(yīng)用的發(fā)展趨勢

3.1 網(wǎng)絡(luò)化

計算機的出現(xiàn)和發(fā)展，使得人類社會全面進入信息時代，信息在世界范圍內(nèi)以幾何級數(shù)的方式在增長交換，對整個社會的影響提高到空前地位。網(wǎng)絡(luò)信息化使得人類工作方式迅速打破古老的傳統(tǒng)方式，全球已有超過850萬名科學(xué)家將科研工作進行網(wǎng)絡(luò)信息共享，與科研相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)已超過2.2萬個，可以把坐在計算機屏幕前的一名科研人員，同遙遠的實驗室、甚至超級計算機聯(lián)系起來工作。信息化是建立在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，其作用之大，影響之遠，內(nèi)容之廣，無法用語言來衡量和形容，是現(xiàn)有使人類以最快方式獲得并傳遞一切人類文明成果的唯一途徑。

3.2 微型化

微處理器的問世將微型計算機成為可能，它已經(jīng)進入儀器、儀表、電器等設(shè)備中，掌上型計算機更是以優(yōu)異的性價比受到人們的青睞，在生活中廣泛使用。微型計算機與手機合并而成的手持計算機，將是今后計算機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。屆時，計算機與通訊設(shè)備將實現(xiàn)真正的一體化應(yīng)用，人們可以輕松使用手機完成日常工作和生活的絕大部分內(nèi)容。微型計算機的迅速發(fā)展是人們對未來生活的迫切需要，是計算機應(yīng)用發(fā)展的必然結(jié)果，也是具有廣闊經(jīng)濟市場的研究方向。

3.3 智能化

計算機人工智能是要求計算機可以模擬人的感覺和思維，進行“看”“聽”“說”“想”“做”，具有邏輯推理、學(xué)習與證明的能力，是計算機應(yīng)用到現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)的綜合體現(xiàn)，也是第五代計算機的主要標志。人工智能的各領(lǐng)域中最具代表性的是阿爾法圍棋（AlphaGo），2017年10月面世的新版本阿爾法零（AlphaGo Zero）自學(xué)三天圍棋，對陣阿爾法李世石竟然能取得100∶0的戰(zhàn)績。目前，人工智能機器人可代替人類從事各種難以完成的任務(wù)，甚至在某一方面有超越人類的趨勢，如拆除炸彈，水下探測、醫(yī)療搶險等，人工智能將是未來計算機應(yīng)用發(fā)展的最重要的方向之一。

3.4 巨型化

計算機的巨型化不是指計算機的體積，而是超高的運行速度和精度及存儲能力，它與微型化是計算機應(yīng)用兩個截然不同的發(fā)展趨勢，并不存在對立相反的關(guān)系。超級計算機就屬于巨型計算機中的一種，巨型計算機的計算速度可以達到每秒百億次以上，加上巨大的數(shù)據(jù)存儲容量，在研究領(lǐng)域上，巨型計算機主要應(yīng)用于大型工程計算、科學(xué)計算、大范圍天氣預(yù)報、地質(zhì)勘探、核反應(yīng)處理等尖端科學(xué)和軍事研究領(lǐng)域。

4 結(jié)語

計算機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展速度迅猛，已經(jīng)在當今世界各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，在不到100年的發(fā)展進程中，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，達到了今天無法想象的高度和廣度。相信在不久的將來，計算機應(yīng)用技術(shù)將實現(xiàn)一個又一個重大突破，積極服務(wù)于我們生活的方方面面，甚至成為我們生命中的一部分，帶動人類到達一個空前全新的世界。

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