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計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢微探

王科超

(河南工程學(xué)院,河南鄭州,451191 )

摘要：計算機(jī)的出現(xiàn)，大大推動了社會進(jìn)步和人類發(fā)展。時至今日，計算機(jī)的發(fā)展水平已經(jīng)達(dá)到了很高的層次，不論是理論科學(xué)體系架構(gòu)還是實(shí)際操作技術(shù)都已經(jīng)十分完善了。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)與時代發(fā)展具有緊密的契合度，能夠保持長久的生命力。本文就計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史出發(fā)，逐一分析計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)得以迅速發(fā)展的原因，并對其未來發(fā)展方向和趨勢進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；發(fā)展歷史；發(fā)展趨勢

隨著社會不斷發(fā)展與進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)與普通人民的生活聯(lián)系越發(fā)緊密，甚至在某些領(lǐng)域已經(jīng)到了密不可分的程度，其可以從多個方面影響到普通民眾的日常生活。因此，分析探討計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的未來發(fā)展方向及趨勢，不斷改善創(chuàng)新計算機(jī)技術(shù)，對于社會發(fā)展及人類進(jìn)步都具有重大意義。

1　計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史簡述

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史可以大致分為三個階段，即起源階段、發(fā)展階段和革新階段。起源階段開始與上世紀(jì)三十年代，隨著工業(yè)發(fā)展對數(shù)據(jù)計算的要求越來越高，于是有了建造高性能計算工具的想法，隨后提出了諸多相關(guān)理論。直到1946年，第一臺電子計算機(jī)ENIAC終于得以問世，成為計算機(jī)發(fā)展歷史的一個重要篇章。發(fā)展階段主要始于上世紀(jì)五十年代，隨著一些新材料及新理論的出現(xiàn)，不少科學(xué)家才是著手研究優(yōu)化計算機(jī)的結(jié)構(gòu)性能，使其具備更多能力。最主要的就是馮諾依曼提出了通用電子計算機(jī)EDVAC的設(shè)計方案，并在上世紀(jì)五十年代成功設(shè)計并建造。該型計算機(jī)實(shí)現(xiàn)了計算過程數(shù)字化、儲存程序數(shù)字化以及控制數(shù)字化三個特點(diǎn)，為計算機(jī)的后續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由此，馮諾依曼又被稱為現(xiàn)代計算機(jī)之父。革新階段主要始于上世紀(jì)八十年代，隨著集成電路和微處理器的出現(xiàn)及發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)入了高速通道，隨著英特爾公司開發(fā)出第一款微處理器，計算機(jī)開始逐步從實(shí)驗(yàn)室走入普通家庭，為計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動力。經(jīng)過這三個階段，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了很高的層次，不僅運(yùn)算處理能力更加強(qiáng)大，其相關(guān)費(fèi)用也在逐步降低，真正地開啟了全民PC時代。

2　計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的推動因素

2.1來自于工業(yè)的需求

工業(yè)的需求是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)得以起步發(fā)展的基本因素，正是由于上世紀(jì)二三十年代，美國工業(yè)協(xié)會提出了需要更加強(qiáng)大計算能力的機(jī)器，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)才展開了計算機(jī)的研究探討，最終給計算機(jī)的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。這也恰好說明了需求是推動生產(chǎn)的關(guān)鍵動力，如果沒有工業(yè)對更快速更大量計算能力的機(jī)器的要求，計算機(jī)大發(fā)展勢必后滯后多年，也就無法達(dá)到現(xiàn)在所具備的水平了。

2.2來自于技術(shù)創(chuàng)新的推動

技術(shù)創(chuàng)新也是推動計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的有一個主要因素。在計算機(jī)發(fā)展的過程中，許多科學(xué)家都認(rèn)識到了計算機(jī)技術(shù)存在的多樣性以及多元化的未來前景，并對其進(jìn)行了初步嘗試。之后不斷提出了各種各樣的理論，為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.3來自于制造業(yè)發(fā)展的推動

制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)步也給計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展帶來巨大的能量。在上世紀(jì)五六十年代，困擾計算機(jī)發(fā)展的最大因素就是制造計算機(jī)的材料品質(zhì)低下效率很差，使的無法實(shí)現(xiàn)相關(guān)理論。出現(xiàn)了空有理論卻無法實(shí)現(xiàn)的局面。但是隨著制造業(yè)的發(fā)展，用以制造計算機(jī)的各種元件不斷問世，集成電路和微處理器的革命性出現(xiàn)，都給計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)勁的動力，使其在短時間內(nèi)得到了質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

2.4來自于個人對于PC的需求

在計算機(jī)逐漸推廣普及之后，越來越多的個人用戶開始接觸到計算機(jī)PC ，并且開始了解其具體功能和一定的技術(shù)原理。隨著社會整體的科技水平不斷進(jìn)步，智能化時代逐步來臨，通過計算機(jī)PC進(jìn)行辦公、學(xué)習(xí)和娛樂，已經(jīng)成為許多個體單位對計算機(jī)的需求。在未來，其對于計算機(jī)的需求將會更高。個人用戶的不同需求，將成為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)未來發(fā)展的關(guān)鍵推動力量。

3　計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展方向分析

3.1向更高的方向發(fā)展

計算機(jī)的未來發(fā)展，更高是不可避免。更高的要求就是計算機(jī)的處理速度越來越高，綜合性能越來越高，其核心在計算機(jī)的主頻上得以體現(xiàn)。目前，英特爾公司已經(jīng)開發(fā)出了晶體管數(shù)量超過10億個的微型處理器，不僅如此，對于一臺計算機(jī)來說，其不僅僅只是使用一個處理器。根據(jù)實(shí)際情況和需要，一臺計算機(jī)可以使用成百上千個處理器進(jìn)行并行處理，如此可以超大幅提升計算機(jī)的性能，使其具有超高的處理能力，能夠滿足任何計算工作的需要。當(dāng)前世界上使用處理器最多的通用機(jī)達(dá)到了上萬個處理器，由此可見，專用機(jī)的處理器使用數(shù)量將會更加龐大。向更高的方向發(fā)展，需要注意兩個方面的問題，第一是構(gòu)建高效的操作系統(tǒng)，保證各處理器之間的高速信息交換渠道；第二是加強(qiáng)計算機(jī)之間的協(xié)調(diào)配合工作。

3.2向更廣的方向發(fā)展

在社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，計算機(jī)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，成為大多數(shù)家庭的必備產(chǎn)品，大大提升人們的工作和學(xué)習(xí)效率，豐富了其娛樂生活。但是，計算機(jī)的發(fā)展絕對不可滿足于此，還應(yīng)該朝著更廣的未來發(fā)展。更廣的發(fā)展方向主要可以分為三個方面。第一是大力拓展計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用范圍，使其更廣地滲透到各行各業(yè)。目前計算機(jī)PC的普及率雖然很高，但是相關(guān)科學(xué)技術(shù)的普及程度并不高，諸多行業(yè)多缺少計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。因此，需要加強(qiáng)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在和行業(yè)的普及。第二是大力拓展計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)品的使用范圍，當(dāng)前計算機(jī)產(chǎn)品主要被應(yīng)用工作、學(xué)習(xí)和娛樂，這并不是計算機(jī)產(chǎn)品的全部，其還可以被運(yùn)用到更多方面，這就需要相關(guān)科技企業(yè)細(xì)心分析大膽創(chuàng)新。第三是大力拓展計算機(jī)技術(shù)在其他產(chǎn)品中的應(yīng)用，推動智能化生活的構(gòu)建。諸如將計算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到洗衣機(jī)、冰箱等各種家用電器，構(gòu)建智能化的生活環(huán)境。

3.3向更深的方向發(fā)展

更高和更廣的發(fā)展方向主要是從外部推動計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，而更深的發(fā)展方向主要是從內(nèi)部加強(qiáng)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。具體來說，更深的發(fā)展方向主要就是向人工智能的方向發(fā)展。人工智能可以說是計算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的致高點(diǎn)，這里所說的人工智能并不只是簡單的可以進(jìn)行人機(jī)交互程序的機(jī)器，而是具備獨(dú)立的思維邏輯，能夠進(jìn)行不受人為因素影響的邏輯分析。人工智能將成為社會的一次重大變革，需要足夠的計算機(jī)科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

4　計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢具體分析

4.1生物計算機(jī)的發(fā)展分析

生物計算機(jī)的理念提出已經(jīng)長達(dá)三十年了，但是其發(fā)展依舊緩慢，成果甚低。這主要是由于世界計算機(jī)科學(xué)技術(shù)人才依舊主要著力與傳統(tǒng)計算機(jī)的發(fā)展，生物計算機(jī)缺少足夠的人才進(jìn)行相關(guān)研究。生物計算機(jī)的研究始于上世紀(jì)八十年代，其最顯著的特點(diǎn)就是利用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子來構(gòu)成生物芯片，再將其用于計算機(jī)。生物芯片的優(yōu)點(diǎn)十分顯著，其信息的傳遞是通過波的形式進(jìn)行，運(yùn)算速度相當(dāng)于普通計算機(jī)的幾十萬倍，儲存空間巨大，能耗極低，只占普通計算機(jī)的十分之一左右。生物芯片的這些特點(diǎn)，正是計算機(jī)技術(shù)未來發(fā)展所應(yīng)該逐步達(dá)到的目標(biāo)。不僅如此，蛋白質(zhì)分子具有一定的再生能力，在生物計算機(jī)發(fā)展故障時，其可以通過自我修復(fù)排除芯片故障，極大地延長了計算機(jī)的使用壽命。目前，生物計算機(jī)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了初步的應(yīng)用，證實(shí)了其所具備的高效性和實(shí)用性。諸如超微生物機(jī)器人，就是基于超微生物技術(shù)的研究成果。

4.2光學(xué)計算機(jī)的發(fā)展分析

光是速度極快的一種物質(zhì)，或者說波。就目前的認(rèn)知范圍來講，還沒有任何一樣物質(zhì)的運(yùn)動速度能夠超過光速。所以將光作為計算機(jī)的信息傳輸手段，將可以極大提高計算機(jī)的信息數(shù)據(jù)處理能力。光學(xué)計算機(jī)相比傳統(tǒng)計算機(jī)來說具有多個方面的優(yōu)點(diǎn)，

其數(shù)據(jù)處理能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計算機(jī)；其偏振和頻率特性提高了信息傳輸能力；光的傳播不需要導(dǎo)線，所以光學(xué)計算機(jī)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)不會產(chǎn)生互相干擾；光學(xué)計算機(jī)的智能化程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計算機(jī)。光學(xué)計算機(jī)的研究起于上世紀(jì)九十年代，世界范圍內(nèi)諸多國家都投入了大量的人力財力物力來進(jìn)行光學(xué)計算機(jī)的研究，并切實(shí)研發(fā)出來基于光學(xué)的計算機(jī)，其數(shù)據(jù)處理速度超出電子計算機(jī)一千多倍。光學(xué)計算機(jī)不會受到環(huán)境的限制，可以在各種極限環(huán)境下使用，加之抗干擾能力強(qiáng)悍，但從適用性角度來講，光學(xué)計算機(jī)的發(fā)展前景不可估量。

4.3量子計算機(jī)的發(fā)展分析

量子理論近年來被廣泛提及，其開始被逐漸運(yùn)用到一些高精尖領(lǐng)域，計算機(jī)也是其中之一?；诹孔永碚撻_發(fā)量子計算機(jī)，具有極其重要的意義。量子計算機(jī)的運(yùn)算速度極快，相關(guān)信息數(shù)據(jù)以量子形態(tài)進(jìn)行傳輸和儲存，能夠極大地提高硬件使用率；量子計算機(jī)的信息安全度很高，基于測不準(zhǔn)原理，量子態(tài)化的信息數(shù)據(jù)很難被攔截和破譯，可以極大提高計算機(jī)的信息安全等級。目前，美國的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鋰離子的量子形態(tài)纏繞，推動量子技術(shù)在計算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用向前跨進(jìn)了一步。不過從量子計算機(jī)的發(fā)展歷程來說，其仍然處于構(gòu)想階段，想要實(shí)現(xiàn)還存在技術(shù)方面的諸多缺陷。

5　結(jié)束語

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)百年，從一無所有直到今天的高度，離不開一代又一代科學(xué)家的努力。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的未來發(fā)展需要明確更高更廣更深的發(fā)展方向，結(jié)合一系列先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)新出更加優(yōu)良的計算機(jī)設(shè)計構(gòu)想，以推動計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

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王科超，1983年5月2日出生，河南禹州人，大學(xué)專科，助理實(shí)驗(yàn)師.研究方向，信息管理與信息系統(tǒng)。

The development trend of computer science and technology research

Wang Kechao

(Henan Institute of Engineering Henan Zhengzhou，451191)

Abstract：The advent of the computer,greatly promoted the social progress and human development.Today, the level of development of computer has reached a very high level,whether it is a scientific theory system and practical operation technology have been very perfect.Fit closely with computer science and technology and the development of the times,to maintain long-term vitality. In this paper,the history of the development of computer science and technology,analyzes the causes of computer science and technology has been developing rapidly, and the future development direction and trend are briefly analyzed.

Keywords：computer science and technology;development history;development trend

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