电子计算机的现在和未来

电子计算机的现在和未来 05物理学院7班 董琳 电子计算机的未来发展将是五彩的，各种各样的计算机随着科技的进一 步提高一定会应运而生并大量生产 电子计算机 量子计算机 光子计算机 电子计算机俗称“电脑”，它的发明和应用是上世纪最伟大的事件之一。 1946年世界上第一台电子计算机"埃尼亚克"（ENIAC）问世，这台计算机是个庞然大物，装有17468个电子管、7万个电阻器。1万个电容器和6000个开关，重达30吨，占地面积 160多平方米，耗电174千瓦， 第二代计算机问世于1954年，由晶体管取代了电子管。与电子管相比、晶体管具有体 积小、重量轻、寿命长。效率高、功耗低等特点，并把计算速度从每秒几千次提高到几十万 次。 第三代计算机诞生于1964年，由集成电路取代了晶体管。与晶体管相比，集成电路的 体积更小，功耗更低，可靠性更高，第三代计算机由于采用了集成电路，计算速度从几十万 次提高到上千万次，体积大大缩小，价格也不断下降。 第四代计算机是采用大规模集成电路制造的计算机，高度的集成化使得计算机的中央处 理器和其他主要功能可以集中到同一块集成电路中，这就是人们常说的"微处理器"。第四代 计算机在实现微型化的同时，还实现了巨型化。第四代计算机的使用方式也发生了变化，开 始把计算机联成网，对社会影响深远的计算机网络出现了。 1980年以后由于人工智能机的发展，计算机具有视觉，听觉，嗅觉等功能，同时能模 仿人脑的思维美妙能运算5亿次以上，这是第五代计算机。 电子计算机的未来发展将是五彩的，各种各样的计算机随着科技的进一步提高一定会应 运而生并大量生产 量子计算机的思想开始于20世纪70~80年代。传统计算机的基本计算单元是“比特”， 而量子计算机中的基本计算单元是“量子比特”。“量子比特”具有与“比特”完全不同的特 性，还具有量子叠加态，所以一个量子比特可以同时表示两个状态。利用这个特点可以使计 算速度提高指数倍。只要能找到一种物理载体来储存量子比特，并且能够操纵和观测单个粒 子的状态，找到足够多的量子算法，并且克服量子状态（叠加态）不稳定的难点。它就极有 可能出现在我们未来的生活中。 光计算机是一种由光信号进行数字运算，逻辑操作，信息存储和处理的新型计算机。 光计算机借助激光束进入由反射镜能力和透镜组组成的阵列中对信息进行处理。光子计算机 并行处理信息能力强，具有超高速运算速度，信息存储量大，具有可交叉互联特性，抗干扰 能力强，不受磁场影响。具有与人脑一样的兼容性。科学家早就预言，即电子学之后，将是 光子时代的到来。随着光学信息处理理论的发展和光学器件，集成光路制造等关键技术的突 破，必将导致光数字计算机的出现，正如美国著名电子学家比尔——沃尔所述“2000年之后，光计算机将开始取代电子计算机，而且终将成为主要的计算技术”。 应用由超导原理制成的快速单磁通量子器件可以制成超导存储器，超导大规模集成电路 这是计算机中的超高速器件。超导计算机具有很高的运算速度和巨大的运算能力，在国名经 济和国防建设中都具有广泛的应用，许多国家都对此研究给以高度的支持。超导计算机的性-11秒）的高水平。这是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的，比集成电路要能是目前电子计算机无法相比的。目前制成的超导开关器件的开关速度，已达到几微微秒 快几百倍。超导计算机运算速度比现在的电子计算机快100倍，而电能消耗仅是电子计算机（10 的千分之一。如果目前一台大中型计算机，每小时耗电10千瓦，那么，同样一台的超导计算机只需一节干电池就可以工作了。 1994年美国科学家埃德曼，根据DNA存储信息并通过DNA生物化学反应原理，大胆的提出了DNA分子可以模拟电子计算机处理“0”，“1” 信号的功能，而且可以通过计算机芯片技术把计算机的计算功能进行质的改造，提升成为DNA生物计算机。生物计算机的工作方式很接近于人脑，将来DNA计算机一旦问世，就有可能彻底实现现有计算机无法真 正实现的模糊推理功能和神经网络运算功能。目前，生物芯片仍处于研制阶段，但在生物元 件，特别是在生物传感器的研制方面已取得不少实际成果。这将会促使计算机、电子工程和 生物工程这三个学科的专家通力合作，加快研究开发生物芯片。 生物计算机一旦研制成功，可能会在计算机领域内引起一场划时代的革命。 神经计算机是按用户设定的神经网络模型结构与神经元的性能自动按照神经网络的计 算规则进行运算。它不再按照计算内容先编程序来进行计算，更接近于大脑神经细胞活动的 电子计算装置。神经计算机的应用也首先是在科学研究与开发新产品以及教学中发挥作用。 但是神经计算机的自学功能和在形象思维方面的特殊优越性，必将会导致计算机向智能化方 向的长足前进。未来的计算机系统可能是现行的冯诺依曼计算机与神经计算机相接合的一种 兼而有之的崭新的计算机系统。神经电脑将来会有更广泛的应用。如完成识别文字、符号、 图形、语言以及声纳和雷达接收的信号，判读支票等；实现知识处理，如对市场进行估计， 顾客情况分析，新产品分析，进行医学诊断等；进行运动控制，如控制智能机器人，实现汽 车自动驾驶和飞行器的自动驾驶等；在军事上，用来发现、识别来犯之敌，判定攻击目标， 进行智能决策和智能指挥等。 神经电脑的发展前途是不可估量的，其研究也在不断地创新、前进。 可以预见，未来的电子计算机将集各家之所长，最终于人脑一样具有左右半球的功能， 既能逻辑思维，又能形象思维；既能逻辑推理，又能直观凭经验作判断、随机应变。 未来的电脑将会与人脑融合，计算机将无处不在。电脑芯片会被植入衣服，鞋甚至大脑 内，通过神经脉冲，让点脑完成工作。或者和别人通过各自的芯片交流思想。从此电视电影 上的一些场景不再是科幻，他们将真真切切的出现在我们的生活中。 [1] 黄志洵 《论电脑思维》 北京广播学院学报 1995年01期 [2] 张柭 《量子计算机：垫付传统》 科技潮 2005年03期 [3] 刘强 万敏 《光计算机的就和发展》 安阳师范学院学报 2003年12期 [4] 曹来发 《生物电脑最新进展<二>》 科技情报开发与经济 2005年12期 [5] 王守觉 《神经计算机——真正的电脑》 近日电子 1996年06期 [6] 《二十一世纪：电脑与人脑融合时代》 电子展望与决策 2000年04期