前言近幾年來，隨著計算機技術的不斷進步，計算機、特別是微型計算機在我國取得了突飛猛進地發展。在微機迅速普及的同時，計算機應用水平也得到了很大程度的提高，多**、網路等技術遍地開花。特別是網路技術的推廣應用，將改變人們傳統的工作方式，給土木工程工作者帶來很多的便利。
人━計算機互動(human computer interactive, hci)理論和技術是當前發展計算機應用的乙個關鍵。多**、視覺化和虛擬實境技術代表了hci技術的不同側面的要求。多**技術是90年代計算機技術的乙個重要發展方向，它改變了傳統計算機只能單純處理數字和文字資訊的不足，使計算機能綜合處理聲、文、圖資訊，並以其形象和方便的互動性，極大地改善了人機介面，改變了使用計算機的方式。
1 從dos走向windows
多年以來，dos已成為pc機事實上的作業系統，國內也有各種各樣的ccdos以及成千上萬的dos應用程式。dos自80年代初推出以來，版本不斷更新，最新的版本已到6.21版。
但近年來，windows已在世界範圍內廣為流行。windows之所以取得成功，究其原因，就在於dos環境的侷限性和windows的優越性。
windows的優越性體現在充分地發揮硬體效能；友好的圖形使用者介面；彈出式下拉式選單、圖示、對話方塊、加速鍵等使用者操作手段；多工同時執行；應用程式有統一的使用者介面；特別是95年推出的windows 95，方便上網，方便的資訊和軟硬體資源共享。
windows是乙個多**平台，也是乙個網路環境，還是客戶／伺服器計算平台。
由於dos沒有為應用程式的使用者介面提供標準的程式設計介面，不同的應用程式具有不同的使用者操作方式，使用者每拿到乙個新程式，都得從頭學習起。dos雖然為pc機的普及和發展起了巨大的作用，並為廣大使用者所接受，但在發展的過程中，它所固有的一些缺陷也暴露了出來，它的發展已到了盡頭。
真正要發揮windows平台的作用，還得靠廣大土木工作者開發自己的windows應用程式。windows支援的開發環境都很成熟、很強大，如visual c++、borland c++、visual basic等都是很流行的開發環境。由於windows應用程式風格一致，許多部件都是相同的，因此，與dos相比，開發周期會大大縮短。
以前開發的土木工程應用軟體大都是基於dos系統，有些已經推出windows版本。
2 計算機輔助設計的發展
在70年代之前，工程設計及科研使用計算機主要是完成數值計算結構分析，使用的計算機一般都是體積很大、速度較慢、容量較小且使用不方便的國產計算機，如tq16、709機等，這種機器輸入程式及資料採用紙帶穿孔方式，不易被理解，檢查和修改都非常不便，而且因為**昂貴，所以只有一些大單位才有能力擁有這樣的計算機。而且實用軟體較少，這可以說是土木工程行業計算機應用的初級階段。
80年代初期在進口機和部分低檔的微機上，採用了鍵盤輸入，建立資料檔案的辦法。為了保證計算速度、精度以及小機算大題等問題，廣大計算機應用人員研製了很多有效、優秀的數值方法。特別是2023年ibm推出第一台pc機以後，一些有敏銳眼光的軟體開發人員就開始把大機器上的程式移植到pc機上來。
但早期程式的輸入輸出資料量都很大，資料整理、分析仍是專業人員頭痛的問題。
80年代後期，軟體開發技術人員學習國外先進技術，開發了具有圖形前後處理功能的結構設計程式。前處理採用資料檔案或人機互動輸入資料，由程式對輸入資料進行處理，可以生成結構計算簡圖和荷載圖，對使用者輸入資料的正確性有了充分保證。後處理可以生成變形圖、內力圖、振型圖、配筋表等，便於使用者理解分析結果以改進結構。
這樣的軟體大大提高了工作效率，也為計算機知識不足的專業人員上機創造了條件。這一階段軟體人員對計算機圖形技術的摸索與實踐蘊育了計算機輔助設計(cad)軟體的產生。
計算機輔助設計首先取得成功的是結構cad軟體，其後是建築及裝置專業的cad軟體。開發結構cad軟體的工作量較大，它除了系統所需的圖形、漢字等軟體技術外，更重要的是涉及眾多計算理論，規範要求及各種不同的設計成圖的習慣作法等。從上部結構到基礎，從計算資料準備、結構分析、配筋設計到出施工圖，既要求方便的人工干預又要盡可能提高自動化水平。
我國自己開發的結構設計軟體有pk結構設計繪圖軟體、pescad平面體系結構cad軟體等。
建築cad的應用過程複雜，處理資訊量大，表達形式多種多樣，因此要求計算機容量大，計算速度快和顯示解析度高，即對硬體要求很高。隨著微機效能的不斷提高，特別是引進國外高效能的圖形支撐軟體，使國內出現眾多autocad平台上的建築及裝置專業cad軟體，可以進行三維造型，自動生成平、立、剖施工圖，渲染圖可以表現光影、質感和紋理，我國自己開發的建築設計軟體有：house建築cad軟體包、autobuilding(abd)建築繪圖軟體等。
國外引進的圖形處理軟體有3d studio、3dmax、adobe photoshop和coreldraw等。裝置專業軟體功能強大，三維模型解決了碰撞問題，豐富的零件庫為cad設計提供了極大的方便。cad應用在真實感的建築設計、建築規劃、建築裝修行業、建築施工和施工管理等方面，相對結構設計來說還需要做更多的工作。
隨著計算機硬體和軟體的飛速發展，計算機推廣應用的條件成熟了。cad軟體的發展和普及，使我國的設計水平縮小了與發達國家的距離。cad的應用水平已成為衡量乙個設計單位或工程施工單位技術水平的重要標誌及對外競爭投標的強有力的手段。
建築工程cad可以從建築設計方案、結構布置和分析、施工圖到預算等全部由計算機完成。
我們今天處於高科技不斷創新的時代，國際上cad系統在技術上以日新月異的速度發展，而歷史又一次給我們以發展自己的機遇，在整合化、協同化、智慧型化及其相關技術的研究與開發領域，可以說我們同發達國家是站在同一起跑線上的。
整合技術是指在工程設計階段和各專業的有關應用程式之間，資訊提取、交換、共享和處理的整合，即資訊流的整體化，將設計的各階段及涉及的各專業有機地形成乙個整體。
協同技術是指在整合的基礎上，在網路技術的支援下，實行併行工程處理作業。以工程專案為核心，使不同地域的生產"虛擬群體"能及時地共享圖形庫、資料庫、材料庫及一切上網資源。這要求協同各點對工程專案有著共同的描述，可以隨時進行超越障礙(包括地域間、系統間)的資訊交換以修改、評價設計工作的每個環節。
智慧型技術既把具有學習、記憶和推理功能的專家系統運用於cad系統，使系統的效能得到更大的改善，可靠性進一步提高，靈活性更大，能夠適應千變萬化的工程設計的實際需要。
cad技術只能在創新中求發展，創新一方面必須跟蹤國際計算機技術發展的先進水平，另一方面需適應國內市場的需求。商品軟體的每乙個功能細節，都要受到使用者的歡迎，市場的認可。例如資料輸入要盡可能的少；操作要方便，高度的自動化和人工干預要有機結合；輸出圖形要簡潔、排版靈活，資料**，便於查閱及理解等。
3 網路技術的利用
網路化是計算機應用發展的大趨勢。計算機網路可供網上使用者共享軟體和硬體資源，為使用者提供一種完善和高效的使用環境。網路還可以改變乙個部門的結構和管理模式，在完成一工程專案時，所有的設計人員及管理人員無需在同一區域，通過計算機網路把他們聯絡起來，組成乙個"虛擬群體"，能及時地共享資源。
這樣也可使不同工種設計部門如建築、結構、水電、暖通等工種對設計資料的進一步共享與交流。
計算機網路可以是乙個或幾個辦公室、一幢大樓或緊鄰的樓群間的聯網，稱為區域性網；也可以是長距離的跨地區、跨城市的聯網，稱為廣域網。此外還有國際聯網。
國際計算機網際網路(internet)是世界上最大的計算機網際網路，是個巨大的資訊庫，它提供成千上萬的資訊資源，這些資源分布在世界各地170多個國家和地區近千萬臺計算機上，使用者達7000多萬。通過internet可進行全球電子郵件通訊，可查閱和檢索各種資訊，共享各科學領域的研究成果。
4 視覺化技術的利用
科學計算視覺化(visualization in scientific computing)是80年代中後期提出並發展起來的，它是90年代計算機應用新技術的熱點之一。近年來，視覺化技術在國內已開始研究和應用，並取得了一定的成果。中國力學學會計算力學專業委員會、。
自此，在我國視覺化技術的研究和應用進入了乙個新的發展階段。
雖然計算機用於科學計算已有50多年的歷史，但由於受到計算機硬體技術的限制，科學計算不能以互動方式進行處理，使用者不能對計算過程進行干預和引導，只能被動地等待計算結果的輸出；而且大量的輸入輸出資料只能手工處理，或簡單地用二維圖形輸出。這樣處理不僅不能及時地得到有關計算結果的直觀、形象的整體概念，而且手工處理資料十分繁瑣、易出錯，所化的時間往往是計算時間的十幾倍甚至幾十倍。正是在這樣的背景下，科學計算視覺化技術應運而生。
科學計算視覺化的基本思路就是將科學計算中從建立計算模型到計算結果均採用圖形的輸入和輸出來實現，將複雜的資料計算和資料處理推向後台，使用者主要和圖形打交道。使用者通過使用多**技術在螢幕上作圖和修改圖形，形成計算模型後，自動生成後台的輸入檔案，使用者可以通過互動方式獲取中間結果和圖形**以了解計算過程，干預和引導計算並最終獲得計算結果的圖形、顏色、靜態和動態畫面，使研究者了解全部過程和發展趨勢。
科學計算視覺化利用現代計算機強大的圖形功能把科學計算中產生的數字資訊轉變為直觀的、以圖象或圖形資訊表示的、隨時間和空間變化的物理現象或物理量，如使用互動網格生成的有限元模型，結構受荷載作用過程中變形圖上位移變化等。
進行科學計算的第一步是建立計算模型。除了常見的用輸入資料或直接畫圖的方法外，近年來已發展了各種通過對攝錄圖象掃瞄採集資料從而建立計算模型，以及通過射線、超聲、核子或磁共振進行斷層掃瞄，再經重建技術把物理模型轉化為計算模型等方法。這一技術的發展很大程度上得益於計算機資料處理能力和**技術的飛速發展。
特別是由於光柵技術日趨完善，數字用圖形或圖象來表示和由圖象轉化為數字方面以及其訪問方法等的發展，為視覺化技術奠定了堅實的基礎。但圍繞著這一相互轉移的真實可靠、迅速有效等要求，仍有一系列問題需要解決。其中有軟體上的問題(如資料建模、繪製演算法、圖形資料結構、人機介面等)，也有硬體上的問題(如計算速度、容量、顯示精度、顏色數等)。
如將三維資料集對映到二維圖象平面上，並作等值面、等值線、向量、條紋線、流線等表示，為觀察三維資料內部結構及物理現象提供可能及方便。在實現以上變換過程中應始終貫徹視覺化思想，並用螢幕操作通過改變圖形而改變資料，幹予引導計算。
展望21世紀的化學
第一篇回顧與動向 前言第一章 20世紀化學的回顧 一 基礎研究的重大突破 1 放射性和鈾裂變的重大發現 2.化學鍵和現代量子化學理論 3 創造新分子新結構 合成化學 4 高分子科學和材料 5 化學動力學與分子反應動態學 二 在化學基礎研究推動下化學工業的大發展 1 石油化工 2 三大合成材料 3 合...
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第十二課21世紀展望
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