21世纪超级电脑：发展历程与未来趋势

21世纪的电脑

计算机至今已走过了五十多个春秋，发展速度之快，是现代科学技术史上少有的。然而，今天的计算机仍有许多不尽人意的地方。

计算机的计算速度对于解决某些问题来说仍显得很慢，例如，长期天气预报、全球环境模拟、地震预测、等离子体核聚变研究等问题，使用现在的计算机还是有些不足。

目前，计算机只能严格地按人所设定的程序来工作，因而不善于解决，也无法从根本上真正解决一些智能问题，如语言识别、图像识别、专家系统等问题，这是因为人们无法把自己的认识翻译成严密的机器指令。

除此之外，电脑的“细胞”——集成电路也不可能无止境的发展下去。

人无远虑，必有近忧。科学家在电脑技术如日中天的今天，也开始开辟新的途径，研究开发新一代的电脑。

专家认为，首先登场的将是超级电脑。这是指能够进行高速、超大规模计算的一类电脑，又叫做大规模并行计算机，运算速度高达每秒成百上千亿次操作。

在计算机科学中，运算速度通常以每秒执行多少次浮点运算来表达，1次浮点运算就是1次二进制数字的加减。每秒钟1万亿次浮点运算相当于这样一个概念:如果一个人以每秒钟作一次运算，那么，他需要花1万年时间不停地运算才相当于万亿次计算机1秒完成的计算量。奥秘在于超级电脑采用了“并行”处理结构，而个人电脑采用的是“串行”处理结构。在“串行”处理中，不管要处理的信息有多少，都要依次排队按部就班地进行处理。而在“并行”处理中，则是将信息分到各个部门去同时进行处理，用不着等前面的处理完以后再处理后来的信息。

显然，超级计算机在政治、经济、军事、科学等领域都有十分重要的地位。

最有前途的也许是光学计算机，使用光来代替现有电子计算机的线路设计。(www.xing528.com)

光比起电信号来，具有更多的优越性。光学计算机的工作原理与电子计算机基本相同，不同的是信息的载体，由光取代了电子，光互连取代了电子导线互连，光学器件取代了电子器件，光运算取代了电运算。

光学器件的处理速度是电子器件极限速度的1000倍，并且能轻而易举地互连。光脑还具有与人脑相似的容错系统，系统中某一文件损坏或出错，也不会影响最终的计算结果。

1990年，美国贝尔实验室研制出世界上第一台通用光学计算机模型。它由一系列的激光器、光纤、光学开关组成，利用光学原理来处理、存储指令和数据，指令和数据以红外光脉冲方式在光纤中传输。

人工神经网络计算机前途看好。

我们知道，人脑神经系统是由数以十亿计的神经元相互连接而成的、极其复杂的信息处理网络，科学家认为它是处理复杂信息的最好结构。人工神经网络计算机就是模仿人脑神经系统的计算机，它同样是目前世界各国专家正在大力研究开发的下一代计算机。

人工神经网络计算机不仅能够高速处理信息，还能够像人一样具有学习功能和联想功能。现有的计算机的所有工作都是依靠人们预先给出的指令。从这一意义上说，它的能力还不如一个两三岁的幼儿。

人工神经网络计算机不一样，你只要反复把例题和答案输入，它便能自己学会解题的方法，这就是学习功能。

世界各国目前的研究主要集中在两个方面:一是通过在软件上下功夫，使通常的电子计算机也具有学习功能，可以用于生产控制;二是开发专门的神经芯片，通过硬件实现神经网络计算机的功能。

此外，还有一种生物计算机。它是利用遗传物质DNA来作为电脑的芯片，可以彻底实现现有的计算机所无法真正实现的模糊推理功能和神经网络功能。日本从20世纪80年代开始投入大量资金研究这个问题，但是一直进展不大。人们期待着在这一领域会有更大的突破。