未來計算機的發展趨勢

2022-12-08 23:33:02 字數 5623 閱讀 3118

①計算機技術的發展主要有以下4個特點。

1)多極化

如今,個人計算機已席捲全球,但由於計算機應用的不斷深入,對巨型機、大型機的需求也穩步增長,巨型、大型、小型、微型機各有自己的應用領域,形成了一種多極化的形勢。如巨型計算機主要應用於天文、氣象、地質、核反應、太空梭和衛星軌道計算等尖端科學技術領域和國防事業領域,它標誌乙個國家計算機技術的發展水平。目前運算速度為每秒幾百億次到上萬億次的巨型計算機已經投入執行,並正在研製更高速的巨型機。

2)智慧型化

智慧型化使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力,使計算機成為智慧型計算機。這也是目前正在研製的新一代計算機要實現的目標。智慧型化的研究包括模式識別、影象識別、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程式設計、專家系統、學習系統和智慧型機械人等。

目前,已研製出多種具有人的部分智慧型的機械人。

3)網路化

網路化是計算機發展的又乙個重要趨勢。從單機走向聯網是計算機應用發展的必然結果。所謂計算機網路化,是指用現代通訊技術和計算機技術把分布在不同地點的計算機互聯起來,組成乙個規模大、功能強、可以互相通訊的網路結構。

網路化的目的是使網路中的軟體、硬體和資料等資源能被網路上的使用者共享。目前,大到世界範圍的通訊網,小到實驗室內部的區域網已經很普及,網際網路(internet)已經連線包括我國在內的150多個國家和地區。由於計算機網路實現了多種資源的共享和處理,提高了資源的使用效率,因而深受廣大使用者的歡迎,得到了越來越廣泛的應用。

4)多**

多**計算機是當前計算機領域中最引人注目的高新技術之一。多**計算機就是利用計算機技術、通訊技術和大眾傳播技術,來綜合處理多種**資訊的計算機。這些資訊包括文字、**影象、圖形、聲音、文字等。

多**技術使多種資訊建立了有機聯絡,並集成為乙個具有人機互動性的系統。多**計算機將真正改善人機介面,使計算機朝著人類接受和處理資訊的最自然的方式發展。

②、未來計算機

1、量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、儲存及處理的量子物理裝置,當某個裝置是由兩子元件組裝,處理和計算的是量子資訊,執行的是量子演算法時,它就是量子計算機。

2、神經網路計算機

人腦總體執行速度相當於每妙1000萬億次的電腦功能,可把生物大腦神經網路看做乙個大規模並行處理的、緊密耦合的、能自行重組的計算網路。從大腦工作的模型中抽取計算機設計模型,用許多處理機模仿人腦的神經元機構,將資訊儲存在神經元之間的聯絡中,並採用大量的並行分布式網路就構成了神經網路計算機。

3、化學、生物計算機

在執行機理上,化學計算機以化學製品中的微觀碳分子作資訊載體,來實現資訊的傳輸與儲存。dna分子在酶的作用下可以從某基因**通過生物化學反應轉變為另一種基因**,轉變前的基因**可以作為輸入資料,反應後的基因**可以作為運算結果,利用這一過程可以製成新型的生物計算機。生物計算機最大的優點是生物晶元的蛋白質具有生物活性,能夠跟人體的組織結合在一起,特別是可以和人的大腦和神經系統有機的連線,使人機介面自然吻合,免除了繁瑣的人機對話,這樣,生物計算機就可以聽人指揮,成為人腦的外延或擴充部分,還能夠從人體的細胞中吸收營養來補充能量,不要任何外界的能源,由於生物計算機的蛋白質分子具有自我組合的能力,從而使生物計算機具有自調節能力、自修復能力和自再生能力,更易於模擬人類大腦的功能。

現今科學家已研製出了許多生物計算機的主要部件—生物晶元。

4、光計算機

光計算機是用光子代替半導體晶元中的電子,以光互連來代替導線製成數字計算機。與電的特性相比光具有無法比擬的各種優點:光計算機是「光」導計算機,光在光介質中以許多個波長不同或波長相同而振動方向不同的光波傳輸,不存在寄生電阻、電容、電感和電子相互作用問題,光器件有無電位差,因此光計算機的資訊在傳輸中畸變或失真小,可在同一條狹窄的通道中傳輸數量大得難以置信的資料。

1 計算機的關鍵技術繼續發展

未來的計算機技術將向超高速、超小型、並行處理、智慧型化的方向發展。計算機將具備更多的智慧型成分,它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段(如語音輸入、手寫輸入)外,讓人能產生身臨其境感覺的各種互動裝置已經出現,虛擬實境技術是這一領域發展的集中體現。

2 新型計算機系統不斷湧現

矽晶元技術的高速發展同時也意味著矽技術越來越接近其物理極限,為此,世界各國的研究人員正在加緊研究開發新型計算機。計算機從體系結構的變革到器件與技術革命都要產生一次量的乃至質的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機奈米計算機等將會走進我們的生活,遍布各個領域。

2.1 量子計算機

量子計算機是基於量子效應基礎上開發的,它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態, 利用雷射脈衝來改變分子的狀態,使資訊沿著聚合物移動,從而進行運算。量子計算機中資料用量子位儲存。由於量子疊加效應,乙個量子位可以是0 或1,也可以既儲存0 又儲存1。

因此乙個量子位可以儲存2個資料,同樣數量的儲存位,量子計算機的儲存量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子平行計算。其運算速度可能比目前個人計算機的pentiumm 晶元快10 億倍。

目前正在開發中的量子計算機有3 種型別: 核磁共振(nmr)量子計算機、矽基半導體量子計算機、離子阱量子計算機。預計2030 年將普及量子計算機。

2.2 光子計算機

光子計算機即全光數字計算機,以光子代替電子,光互連代替導線互連,光硬體代替計算機中的電子硬體,光運算代替電運算。與電子計算機相比,光計算機的「無導線計算機資訊傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5 分硬幣大小的稜鏡,它的通過能力超過全世界現有**電纜的許多倍。

光的並行、高速,天然地決定了光計算機的並行處理能力很強,具有超高速運算速度。超高速電子計算機只能在低溫下工作,而光計算機在室溫下即可開展工作。光計算機還具有與人腦相似的容錯性。

系統中某一元件損壞或錯時,並不影響最終的計算結果。

2.3 生物計算機(分子計算機)

生物計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。計算機的轉換開關由酶來充當,而程式則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。20 世紀70 年代,人們發現脫氧核糖核酸(dna)處於不同狀態時可以代表資訊的有或無。

dna 分子中的遺傳密碼相當於儲存的資料,dna 分子間通過生化反應,從一種基因代瑪轉變為另一種基因**。反應前的基因**相當於輸入資料,反應後的基因**相當於輸出資料。如果能控制這一反應過程,那麼就可以製作成功dna 計算機。

蛋白質分子比矽晶元上電子元件要小得多,彼此相距甚近,生物計算機完成一項運算,所需的時間僅為10 微微秒,比人的思維速度快100萬倍。dna 分子計算機具有驚人的存貯容量,1立方公尺的dna 溶液,可儲存1萬億億的二進位制資料。dna 計算機消耗的能量非常小, 只有電子計算機的十億分之一。

由於生物晶元的原材料是蛋白質分子,所以生物計算機既有自我修復的功能,又可直接與生物活體相聯。預計10—20 年後,dna 計算機將進入實用階段。

2.4 奈米計算機

奈米是乙個計量單位,乙個奈米等於10—9 公尺,大約是氫原子直徑的10倍。奈米技術是從80 年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域,最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子,製造出具有特定功能的產品。現在奈米技術正從mems(微電子機械系統)起步,把感測器、電動機和各種處理器都放在乙個矽晶元上而構成乙個系統。

應用奈米技術研製的計算機記憶體晶元, 其體積不過數百個原子大小,相當於人的頭髮絲直徑的千分之一。奈米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源,而且其效能要比今天的計算機強大許多倍。

3 網際網路絡繼續蔓延與提公升

今天人們談到計算機,必然地和網路聯絡起來,一方面孤立的未加入網路的計算機越來越難以見到,另一方面計算機的概念也被網路所擴充套件。從沒有一種技術能像internet一樣, 劇烈地改變著人們的學習、生活和習慣方式。全世界幾乎所有國家都有計算機網路直接或間接地與internet 相連,使之成為乙個全球範圍的計算機網際網路絡。

人們可以通過internet與世界各地的其他使用者自由地進行通訊,可從internet中獲得各種資訊。人們已充分領略到網路的魅力,internet大大縮小了時空界限,通過網路人們可以共享計算機硬體資源、軟體資源和資訊資源。「網路就是計算機」的概念被事實一再證明,被世人逐步接受。

在internet 上進行醫療診斷、遠端教學、電子商務、**會議、**圖書館等將得以普及。同時,無線網路的構建將成為眾多公司競爭的主戰場,未來人們可以通過無線接人隨時隨地連線到internet 上,進行交流,獲取資訊,**電視節目。

4 移動計算機技術與系統

隨著網際網路的迅猛發展和廣泛應用、無線移動通訊技術的成熟以及計算機處理能力的不斷提高,新的業務和應用不斷湧現。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理資訊所提出,業已成為產業發展的重要方向。

移動計算包括三個要素:通訊、計算和移動。這三個方面既相互獨立又相互聯絡。

移動計算概念提出之前,人們對它們的研究已經很長時間了,移動計算是第一次把它們結合起來進行研究。它們可以相互轉化,例如,通訊系統的容量可以通過計算處理(信源壓縮、通道編碼、快取、預取)得到提高。

移動性可以給計算和通訊帶來新的應用,但同時也帶來了許多問題。最大的問題就是如何面對無線移動環境帶來的挑戰。在無線移動環境中,訊號要受到各種各樣的干擾和衰落的影響,會有多徑和移動,給訊號帶來時域和頻域瀰散、頻帶資源受限、較大的傳輸時延等等問題。

在這樣乙個環境下,會引出很多在移動通訊網路和計算機網路中未遇到的問題。第一,通道可靠性問題和系統配置問題。有限的無線頻寬、惡劣的通訊環境使各種應用必須建立在乙個不可靠的、可能斷開的物理連線上。

在移動計算網路環境下,移動終端位置的移動要求系統能夠實時進行配置和更新。第二,為了真正實現在移動中進行各種計算,必須要對寬頻資料業務進行支援。第三,如何將現有的主要針對話音業務的移動管理技術拓展到寬頻資料業務。

第四,如何把一些在固定計算網路中的成熟技術移植到移動計算網路中。

面向全球網路化應用的各類新型微機和資訊終端產品將成為主要產品。便攜計算機、數字基因計算機、移動手機和終端產品,以及各種手持式個人資訊終端產品, 將把移動計算與數字通訊融合為一體,手機將被嵌入高效能晶元和軟體,依據標準的無限通訊協議(如藍芽)上網,**電視,收聽廣播。在internet 上成長起來的新一代自然不會把汽車僅作為代步工具,汽車將向使用者提供上網、辦公、家庭娛樂等功能,成為車輪上的資訊平台。

4、計算機控制系統的發展趨勢

(一)推廣應用成熟的先進技術

普及應用可程式設計序控制器(p l c)是一種專為工業環境應用而設計的微機系統。它用可程式設計序的儲存器來儲存使用者的指令,通過數字或模擬的輸入輸出完成確定的邏輯、順序、定時、計數和運算等功能。近年來p l c幾乎都採用微處理器作為主控制器,且採用大規模積體電路作為儲存器及i/o介面,因而其可靠性、功能、**、體積等都比較成熟和完美。

由於智慧型的i/o模組的成功開發,使p l c除了具有邏輯運算、邏輯判斷等功能外,還具有資料處理、故障自診斷、p i d運算及網路等功能,從而大大地擴大了plc的應用範圍。

(二)採用集散控制系統

集散控制系統是以微機為核心,把微機、工業控制計算機、資料通訊系統、顯示操作裝置、輸入/輸出通道、模擬儀表等有機地結合起來的一種計算機控制系統,它為生產的綜合自動化創造了條件。若採用先進的控制策略,會使自動化系統向低成本、綜合化、高可靠性的方向發展,實現計算機整合製造系統。

(三)研究和發展智慧型控制系統

智慧型控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅動智慧型機器實現其目標的過程,是用機器模擬人類智慧型的乙個重要領域。智慧型控制包括學習控制系統、分級遞階智慧型控制系統、專家系統、模糊控制系統和神經網路控制系統等。應用智慧型控制技術和自動控制理論來實現的先進的計算機控制系統,將有力地推動科學技術進步,並提高工業生產系統的自動化水平。

計算機技術的發展加快了智慧型控制方法的研究。智慧型控制方法較深淺層次上模擬人類大腦的思維判斷過程,通過模擬人類思維判斷的各種演算法實現控制。計算機控制系統的優勢、應用特色及發展前景將隨著智慧型控制系統的發展而發展。

未來汽車的發展趨勢

作者 成超 班級 t1003 1 學號 20100030106 摘要 汽車自19世紀誕生以來,在經歷了兩次工業革命之後,有了巨大的改變與飛速發展。隨著科學技術的不斷進步,世界不斷地被人類所改造,由此誕生了一系列的環境問題 同時隨著人們生活水平的不斷提高,對汽車的使用需求發生巨大變化。簡單的操作性和越...

計算機教學在職業教育中的發展趨勢

自我國進入21世紀以來,職業學校中計算機教育成為社會的焦點專業。目前,職業學校計算機教育與社會發展需求 趨勢還存在一定的差距,如何進一步做好計算機教學工作,努力提高計算機教學效果,已經成為乙個課題擺著職業教育工作者面前。針對目前職業教育計算機專業教學過程中所存在的問題,制定相應的課程改革方案,聯絡學...

健康管理的未來發展趨勢

隨著人們生活水平的不斷提高和現代社會的快速發展,一大批優秀企業家和著名影視歌星相繼英年早逝,使越來越多的人開始關注健康管理。國家人口與健康科技發展戰略也必須確定為戰略前移的方針 即從 疾病為主導向保障健康為主導向開始轉變,重預防 重保健,維護和促進健康,不得病或少得病的意識和觀念不斷提高。曾有人說過...