1.1.6　计算机的发展趋势与新一代计算机

21世纪是人类走向信息社会的世纪,是网络的世纪,是超高速信息公路建设取得实质性进展并进入应用的世纪。那么,计算机的发展趋势是什么?新一代计算机有哪些类型?下面进行介绍。

  1   计算机的发展趋势

(1)巨型化。

巨型化是指计算机向高速运算、大存储容量和强大功能的方向发展。巨型计算机的运算能力一般在每秒百亿次以上,内存容量在几百吉字节以上。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平,推动了计算机系统结构、硬件和软件的理论与技术、计算数学以及计算机应用等多个科学分支的发展。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事、国防系统等的研究与开发。

(2)微型化。

因大规模、超大规模集成电路的出现,计算机迅速向微型化方向发展。微型化是指计算机的体积更小、功能更强、可靠性更高、携带更方便、价格更低、适用范围更广。因为微型计算机可以渗透到仪表、家电、导弹弹头等小型计算机无法进入的领域,所以从20世纪80年代开始,它的发展变得异常迅速。

(3)网络化。

计算机网络是计算机技术发展的又一重要分支,是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。网络化就是利用现代通信技术和计算机技术,将分布在不同地点的计算机连接起来,让计算机按照网络协议互相通信,共享软件、硬件和数据资源。

(4)智能化。

第五代计算机要实现的目标是“智能”,让计算机能模拟人的感觉、行为、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,成为智能化计算机。

  2   新一代计算机

(1)模糊计算机。

在实际生活中,人们会大量使用模糊信息,如“走快一些”“再来一点”“休息片刻”中的“一些”“一点”“片刻”等都是不精确的说法,这些模糊信息都需要处理。目前,一般计算机只能进行精确运算,不能处理模糊信息,而模糊计算机除具有一般计算机的功能外,还具有学习、思考、判断和对话的能力,可以快速辨识外界物体的形状和特征,甚至还可以帮助人们从事复杂的脑力劳动。

早在1990年,日本松下公司就把模糊计算机安装在洗衣机上,它可以根据衣服的脏污程度以及布料类型调节洗衣过程。我国有些品牌的洗衣机也装上了模糊计算机。后来,人们又把模糊计算机安装在吸尘器里,它可以根据灰尘量以及地毯厚度调整吸尘器的功率。此外,模糊计算机还用于地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视、地铁管理等多个方面。

(2)生物计算机。

微电子和生物工程这两项高科技技术的互相渗透为研制生物计算机提供了可能。利用DNA和酶的相互作用,可以使一种基因代码转变为另一种基因代码,转变前的基因代码可以作为输入数据,转变后的基因代码可以作为运算结果。利用这一转变过程可以研制一种新型生物计算机。科学家认为生物计算机的发展可能要经历一个较长的过程。

(3)光子计算机。

光子计算机是一种用光信号进行数值运算、信息存储和处理的新型计算机,是运用集成电路技术,把光开关、光存储器等集成在一块芯片上,再用光导纤维连成的计算机。1990年1月底,贝尔实验室研制出世界上第一台光子计算机。光子计算机的关键技术为光存储技术、光互联技术、光集成元器件技术。除贝尔实验室外,日本和德国的一些公司也投入巨资来研制光子计算机,预计未来将出现更先进的光子计算机。

(4)超导计算机。

超导技术的发展使科学家想到用超导材料来代替半导体材料制造计算机。超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器,其运算速度是传统计算机无法比拟的。美国科学家已经成功地将5000个超导单元及其装置集成在一个小于10cm3的主机内,制成了一个简单的超导计算机,它每秒能执行2.5亿条指令。研制超导计算机的关键是有一套能维持超低温的设备。

(5)量子计算机。

量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子有叠加效应,一个量子位可以是0或1,也可以既是0又是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传统计算机大许多。传统计算机与量子计算机之间的区别是,传统计算机遵循众所周知的经典物理规律,而量子计算机遵循量子动力学规律。量子计算机是一种信息处理的新模式,能够实现量子并行计算。2020年12月4日,中国科学技术大学的潘建伟等人成功构建出了76个光子的量子计算原型机“九章”,其求解高斯玻色取样只需200秒。