未来计算机发展趋势-信息技术应用教程

在计算机诞生之初，很少有人能深刻地预见计算机技术对人类巨大的潜在影响，甚至没有人能预见计算机的发展速度是如此迅猛，如此地超出人们的想象。未来，计算机技术的发展趋势是怎样呢？新一代的计算机类型又是什么？

1.电子计算机的发展方向

从类型上看，电子计算机技术正在向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。

（1）巨型化

巨型化是指计算机的计算速度更快、存储容量更大、功能更完善、可靠性更高，其运算速度可达每秒万万亿次，存储容量超过几百T字节。巨型机的应用范围如今已日趋广泛，在航空航天、军事工业、气象、电子、人工智能等几十个学科领域发挥着巨大作用，特别是在尖端科学技术和军事国防系统的研究开发中，体现了计算机科学技术的发展水平。

（2）微型化

微型计算机从过去的台式机迅速向便携机、掌上机、膝上机发展，其低廉的价格、方便的使用、丰富的软件，使其受到人们的青睐。同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。

（3）网络化

网络化指利用现代通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议互相通信，以共享软件、硬件和数据资源。目前，计算机网络在交通、金融、企业管理、教育、电信、商业、娱乐等各行各业中都得到了使用。

（4）智能化

第五代计算机要实现的目标是“智能化”计算机，让计算机模拟人的感觉、行为和思维过程，使计算机具有视觉、听觉、语言、推理、思维、学习等能力，成为智能型计算机。

目前，已经研制出的机器人有的可以代替人从事危险环境中的劳动，有的能与人下棋，如AlphaGo，使计算机成为可以越来越多地替代人的思维活动和脑力劳动的电脑。

2.未来新一代的计算机

（1）模糊计算机(www.xing528.com)

1956年，英国人查德创立了模糊信息理论。依照模糊理论，判断问题不是以是、非两种绝对的值或0与1两种数码来表示，而是取许多值，如接近、几乎、差不多及差得远等模糊值来表示。用这种模糊的、不确切的判断进行工程处理的计算机就是模糊计算机，或称模糊电脑。模糊电脑是建立在模糊数学基础上的电脑。模糊电脑除具有一般电脑的功能外，还具有学习、思考、判断和对话的能力，可以立即辨识外界物体的形状和特征，甚至可帮助人从事复杂的脑力劳动。

日本科学家把模糊计算机应用在地铁管理上。1990年，日本松下公司把模糊计算机装在洗衣机里，能根据衣服的肮脏程度以及衣服的质料调节洗衣程序。我国有些品牌的洗衣机也装上了模糊逻辑芯片。此外，人们还把模糊计算机装在吸尘器里，可以根据灰尘量以及地毯的厚实程度调整吸尘器的功率。模糊计算机还能用于地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视等多个方面。

（2）生物计算机

微电子技术和生物工程这两项高科技的互相渗透，为研制生物计算机提供了可能。生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。

（3）光子计算机

光子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。它由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备构成，靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理，以光子代替电子，光运算代替电运算。光的并行、高速，天然决定了光子计算机的并行处理能力很强，具有超高运算速度。光子计算机还具有与人脑相似的容错性，系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。光子在光介质中传输所造成的信息畸变和失真极小，光传输、转换时能量消耗和散发热量极低，对环境条件的要求比电子计算机低得多。1990年1月底，贝尔实验室研制成第一台光子计算机，随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合，在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。

（4）超导计算机

在1911年，被荷兰物理学家昂内斯发现。有一些材料，当它们冷却到接近零下273.15℃时，会失去电阻，流入它们中的电流会畅通无阻，不会白白消耗掉。这种情况，好比一群人拥入广场，如果大家不听招呼，各行其是，就会造成相互碰撞，使得行进受阻；但如果有人喊口令，大家服从命令听指挥，列队前进，就能顺利进入广场，超导体的情况就像这样。

超导计算机是利用超导技术生产的计算机及其部件，其性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（0.000000000001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的千分之一。美国科学家已经成功将5 000个超导单元装置在小于10 cm3的主机内，组成一个简单的超导计算机，每秒能执行2.5亿条指令。

（5）量子计算机

量子计算机是以量子力学原理直接进行计算的计算机，是一类遵循量子力学进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比普通计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的Pentium DI芯片快10亿倍。

无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。量子计算机结合了20世纪许多杰出的发现和成果，实现量子计算机是21世纪科学技术的最重要的目标之一。