計算機的發(fā)展與

1、計算機發(fā)展史與計算機未來發(fā)展趨勢,通達軟工30班 嚴(yán)捷2010年10月6日,主要內(nèi)容,1.計算機的發(fā)展史2.計算機發(fā)展中幾個重要的公司和人物.3.計算機的分類與展望 4.計算機的特點及應(yīng)用 5.中國計算機現(xiàn)狀與未來6.計算機未來發(fā)展趨勢,1. 計算機的發(fā)展史,計算機的發(fā)展歷程,早期的計算機裝置 算 盤 中國唐代 第一種手動式計數(shù)器 計算尺 1621年，英國人岡特(E.Gunter)

2、 手動式、減、乘、除、指數(shù)和三角函數(shù)運算 加法器 1642年，法國人帕斯卡(Blaise Pascal) 機械式，只能做加法 計算器 1673年，德國萊布尼茲(Gottfried Leibniz) 機械式，加、減、乘、除和開方 差分機和分析機 1822年，英國巴貝奇(Charles Babbage) 打孔機 1884年，美國霍列瑞斯(Charles Babbage),最簡單的計算

3、工具,最簡單的計算工具,計算機的發(fā)展歷程,電子計算機的誕生和發(fā)展 電子管計算機時代 “巨人”計算機 1943年 不是真正的數(shù)字電子計算機MARK-I 1944年 最早的通用型自動機電式計算機 ENIAC 1946年 第一臺通用數(shù)字電子計算機 EDVAC 1950年 實現(xiàn)馮·諾依曼的“存儲程序方式”和采用二進制思想的并行計算機,5000次加法/秒體重30噸占地170m218800

4、只電子管1500個繼電器功率200KW,第二代計算機,1959年起以晶體管為主要元器件,第四代計算機,70年代，超大規(guī)模集成電路的使用，半導(dǎo)體存儲器取代 了磁性存儲器。,第一代（1946~1953）電子管5千~4萬（次/秒）,第二代（1954~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）,第三代（1964~1974）中、小規(guī)模集成電路百萬~幾百萬（次/秒）,第四代（1974~目前）大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路幾百萬~百

5、億（次/秒）,計算機的發(fā)展歷程,微型機的起源與發(fā)展,第一臺微型計算機Altair 8800發(fā)明人愛德華·羅伯茨 。比爾·蓋茨和保羅·艾倫 用BASIC語言為其撰 寫了一套程序 。1976年 蘋果I型計算機 1977年 蘋果Ⅱ型計算機 1980年 “蘋果FORTRAN”語言 1981年第一臺16位個人計算機IBM PC 5150,Altair 8800微機,CPU：Intel8

6、088，工作頻率為4.77MHz，內(nèi)存16KB，11.5英寸的單色顯示器，無硬盤，操作系統(tǒng)為DOS 1.0，微機價格為3045美元。,微型機的起源與發(fā)展,1983年 IBM PC/XT微機，采用Intel 8086 CPU，256KB內(nèi)存，10MB 5英寸硬盤，擴展槽為8個，DOS 2.0操作系統(tǒng)。1984年 IBM PC/AT微機，支持多任務(wù)、多用戶。Intel 80286 CPU，工作頻率為6MHz，DOS 3.0，增加了網(wǎng)絡(luò)

7、連接能力。1985年 長城0520微機 中國大陸第一臺自行研制的PC兼容微機 。,2.計算機發(fā)展中幾個重要的公司和人物,,數(shù)字化生存的開拓者,,數(shù)字計算機首先來源于理論突破，是邏輯代數(shù)為開關(guān)電路設(shè)計奠定了的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。邏輯代數(shù)又稱布爾代數(shù)，正是以它的創(chuàng)立者——英國數(shù)學(xué)家布爾（G.Boole）而命名。,1938年，美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)（C. Shannon），第一次在布爾代數(shù)和繼電器開關(guān)電路之間架起了橋梁。著名的論文《繼電器和開關(guān)電路的分析

8、》，被認(rèn)為是通訊歷史上最杰出的理論之一。,電子計算機之父,“電子計算機之父”的桂冠，被戴在數(shù)學(xué)家 馮·諾依曼（J.Von Neumann）頭上， 而不是ENIAC的兩位實際研究者，這是因為馮·諾依曼提出了現(xiàn)代電腦的體系結(jié)構(gòu)。,1945年6月，馮 ·諾依曼與戈德斯坦、勃克斯等人，聯(lián)名發(fā)表了一篇長達101頁紙的報告，即計算機史上著名的“101頁報告”，直到今天，仍然被認(rèn)為是現(xiàn)代電腦科學(xué)發(fā)展里程碑式的文獻報告明確

9、規(guī)定出計算機的五大部件，并用二進制替代十進制運算使“存儲程序”，以便電腦自動依次執(zhí)行指令。人后來把這種“存儲程序”體系結(jié)構(gòu)的 機器統(tǒng)稱為“諾依曼機”。,阿蘭·圖林,阿蘭·圖林1912年6月23日出生于英國倫敦一個書香門第的家庭。8歲時，他開始嘗試寫作了一部科學(xué)著作， 題名《關(guān)于一種顯微鏡》。1931年，他考入劍橋皇家學(xué)院。,1936年， 圖林發(fā)表了一篇劃時代的論文——《論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用》

10、，后被人改稱《理想計算機》。論文里論述了一種“圖林機”，只要為它編好程序， 它就可以承擔(dān)其他機器能作的任何工作。當(dāng)世界上還沒人提出通用計算機的概念前，圖林已經(jīng)在理論上證明了它存在的可能性。,阿蘭·圖林,馮·諾依曼曾多次向別人強調(diào)： “如果不考慮巴貝奇、阿達和其他人早先提出的有關(guān)思想，計算機基本概念只能屬于阿蘭·圖林。” 1950年10月， 圖林的另一篇論文《機器能思考嗎》

11、發(fā)表，首次提出檢驗機器智能的“圖林試驗” ,從而奠定了人工智能的基礎(chǔ)，使他再次榮膺“人工智能之父”稱號。 1954年， 42歲的阿蘭·圖林英年早逝。為了紀(jì)念他在計算機領(lǐng)域奠基性的貢獻，美國計算機學(xué)會決定設(shè)立“圖林獎”，從1956年開始頒發(fā)給最優(yōu)秀的電腦科學(xué)家，它就像科學(xué)界的諾貝爾獎那樣，是電腦領(lǐng)域的最高榮譽。,巨型機之父克雷,西蒙·克雷1925年9月出生在美國威斯康星州的工程師世家。在參加陸軍做

12、了幾年電工后， 克雷到威斯康星大學(xué)和明尼蘇達大學(xué)繼續(xù)深造。1950年獲電氣工程學(xué)士，又用了一年攻下了碩士學(xué)位。克雷先后在工程研究學(xué)會和雷明頓·蘭德公司從事開創(chuàng)性的計算機研究 。在那里，他設(shè)計出他的第一臺計算機ERA1101。1957年，克雷跟隨威廉·諾瑞斯創(chuàng)立CDC公司；1972年自行創(chuàng)辦克雷研究公司，從此開始了他漫長的“巨型機”研究生涯。 克雷的名字很長時期一直與巨型機相聯(lián)系， 巨型機基

13、本上按照他創(chuàng)造的模式建立。 《財富》雜志曾引用他的話說：“無庸質(zhì)疑，在這一領(lǐng)域需要天才，天才是杰出的象征。 ”克雷不僅是真正的天才，他還是舉世公認(rèn)的“巨型機之父”。,PC機之父唐·埃斯特奇,埃斯特奇1937年出生于美國佛羅里達州杰克遜維爾， 佛羅里達大學(xué)工程學(xué)士， 加入IBM后參與了幾種防空計算機系統(tǒng)設(shè)計。70年代末在IBM公司擔(dān)任中級技術(shù)經(jīng)理，負(fù)責(zé)軟件開發(fā)業(yè)務(wù)。1980年，他領(lǐng)導(dǎo)著博卡雷頓實驗室“十三人小組”

14、，頂著IBM官僚體系的重重壓力，以“開放”的思想努力創(chuàng)新，一年之內(nèi)開發(fā)出影響電腦發(fā)展前途的IBM PC個人電腦， 并推出IBM PC/XT和IBM PC/AT等后續(xù)產(chǎn)品，使其成為個人電腦事實上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在IBM公司內(nèi)部，埃斯特奇被尊稱為“PC機之父”，成為該公司最富個人魅力的傳奇英雄。,比爾·蓋茨和微軟,比爾·蓋茨1955年10月28日出生在西雅圖，13歲就開始編寫計算機程序。1973年進入哈佛大學(xué)法律系，1

15、9歲退學(xué)，與同伴創(chuàng)辦電腦公司。后改名微軟公司，自任董事長、總裁兼首席執(zhí)行官。 1988年1月，將總裁一職讓給史蒂夫-鮑爾默。 比爾·蓋茨被譽為電腦奇才、20世紀(jì)最偉大的計算機軟件行業(yè)巨人。36歲成為世界最年輕的億萬富翁。1999年《福布斯》評選，蓋茨居世界億萬富翁首位，純資產(chǎn)850億美元,被《時代》周刊評為在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域影響重大的50人之一。,比爾·蓋茨和微軟,IBM PC誕生不僅掀起了個人電腦的

16、大普及，而且導(dǎo)致了軟件工業(yè)的勃興。其中，受益最大的是微軟公司。 MS-DOS伴隨IBM PC電腦出征，由于所有PC個人電腦（包括其他廠商生產(chǎn)的兼容機）都需要安裝MS-DOS，其用戶后來竟超過3000萬，歷史上從來沒有哪個軟件能夠達到如此龐大的用戶數(shù)。微軟公司依托MS-DOS迅速崛起。 80年代，微軟陸續(xù)推出Windows操作系統(tǒng)。,IBM 公司,IBM曾處于堅如磐石的霸主地位。率先推出了個人電腦，但是，由于外部的激

17、烈競爭與內(nèi)部的管理機制問題，IBM在上世紀(jì)80年代末90年代初，已不能很好地適應(yīng)市場的新變化。,IBM的計算機被大量用于美國阿波羅登月計劃,APPLE 公司,1976: Stephen Wozinak和Stephen Jobs創(chuàng)辦蘋果計算機公司。并推出其Apple I 計算機 。在80年代個人電腦市場中占很大比重。后來。該公司一直面臨商業(yè)危機。在計算機領(lǐng)域中逐漸失去地位。,先推出產(chǎn)品PDA ，即Personal Digital As

18、sistant的縮寫，個人數(shù)字助理。如我們現(xiàn)在的文曲星、掌上電腦等。,INTEL 公司,處理器生產(chǎn)中的龍頭，主要致力與Pentium系列處理器芯片的制造。,SUN 公司,觀點是“網(wǎng)絡(luò)就是計算機”。 已促使 Sun 成為啟用網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)用硬件、軟件和服務(wù)的領(lǐng)先供應(yīng)商。,3 .計算機的分類與展望,計算機的分類,高性能計算機（巨型機或大型機）速度最快、處理能力最強最快：NEC Earth Simulator 每秒35萬億次浮點運算，峰值4

19、0萬億次中國：曙光4000A 2560顆64位AMD Opteron處理器,每秒10萬億次浮點運算，全球排名第10微型計算機 臺式機、筆記本和個人數(shù)字助理(PDA)工作站 介于PC與小型機之間高檔微機系統(tǒng) 高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強,計算機的分類,服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為多個用戶提供服務(wù)的計算機系統(tǒng)。嵌入式計算機 運行固化的軟件，用戶很難或不能改變 。廣泛用于各種家用電器之中，如電冰箱、自動洗衣機、數(shù)字電視

20、機、數(shù)字照相機等 。,未來的新型計算機,超導(dǎo)計算機 利用約瑟夫遜器件制造的計算機超導(dǎo)計算機中的超大規(guī)模集成電路，其元件間的互連線用接近零電阻和超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件來制作，不存在散熱問題，計算機的運算速度大大提高。量子計算機 利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的量子進行運算的計算機，這種多現(xiàn)實態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。,未來的新型計算機,光子計算機 利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。 優(yōu)點：超高速運算速度 ，信息存儲量大， 抗干擾能力強 。

21、生物計算機 20世紀(jì)80年代中期開始研制采用了生物芯片。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機 是模仿人的大腦神經(jīng)系統(tǒng)，具有判斷能力和適應(yīng)能力，具有并行處理多種數(shù)據(jù)功能的計算機。,計算機的發(fā)展趨勢,巨型化 高速、大存儲容量和強功能的超大型計算機運算速度可達每秒幾百億次。主要應(yīng)用于天文、氣象、宇航、核反應(yīng)等尖端科學(xué)以及諸如基因工程、生物工程等新興科學(xué)。微型化 滲透到諸如儀表、家用電器、導(dǎo)彈彈頭等中、小型機無法進入的領(lǐng)地 。多媒體化 多媒體是“

22、以數(shù)字技術(shù)為核心的圖像、聲音與計算機、通信等融為一體的信息環(huán)境”的總稱。 多媒體技術(shù)的目標(biāo)是：無論在什么地方，只需要簡單的設(shè)備，就能自由自在地以接近自然的交互方式收發(fā)所需要的各種媒體信息。,計算機的發(fā)展趨勢,網(wǎng)絡(luò)化 是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物 。共享信息、共享資源。智能化 讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程的機理，使計算機具備“視覺”、“聽覺”、“語言”、“行為”、“思維”、邏輯推理、學(xué)習(xí)、證明等能力，形成智能型

23、、超智能型計算機。,4.計算機的特點及應(yīng)用,計算機的特點,自動地運行程序 運算速度快 計算精度高 具有記憶和邏輯判斷能力 可靠性高,計算機的應(yīng)用,計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域工商：電子商務(wù)、CAD/CAM 、銀行 教育：多媒體教育、遠(yuǎn)程教育 醫(yī)藥：CAT、MRI、遠(yuǎn)程醫(yī)療 政府：電子政府 娛樂：虛擬現(xiàn)實、電影特技 科研：數(shù)據(jù)采集、計算分析 家庭：家庭信息化,計算機的應(yīng)用,計算機的應(yīng)用類型 科學(xué)計算 數(shù)據(jù)處理過程控制

24、 CAD/CAM/CIMS多媒體技術(shù)辦公自動化電子商務(wù)人工智能,計算機工業(yè),硬件產(chǎn)品的生命周期 新型計算機的生命周期包括五個階段：產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品發(fā)布、推廣、改進和退出市場。軟件的生命周期 軟件的最初版本通常稱為1.0，然后軟件商發(fā)布修訂版來改進一些功能和改正一些錯誤。如果軟件有了重大改進，將會給一個新的版本號，例如2.0。一旦新版本發(fā)布，過一段時間，軟件商通常會停止銷售舊版本。市場結(jié)構(gòu)（計算機公司分成三層 ）大型公司

25、（IBM、蘋果、惠普和康柏等等 ）新的計算機公司 （Gateway、Dell和Packard Bell等 ） 小型的剛成立的公司,計算機工業(yè),市場銷售渠道 計算機零售商店 郵購供應(yīng)商 系統(tǒng)集成商 廠家直銷 計算機出版物 計算機普及性雜志 計算機產(chǎn)業(yè)刊物 計算機學(xué)術(shù)刊物,從事計算機行業(yè),計算機專業(yè)工作 計算機行業(yè)工作條件 工作在舒適的辦公室或機房中。許多計算機專業(yè)人員喜歡自己找項目來做，自己負(fù)責(zé)合同、咨詢等等

26、事宜。 管理人員的位置有較高的收入，并隨經(jīng)驗的豐富程度而增加。 準(zhǔn)備從事計算機工作 考慮IT專業(yè)認(rèn)證 。如果打算從事網(wǎng)絡(luò)管理，就應(yīng)當(dāng)考慮通過Novell Netware、CISCO或Windows NT認(rèn)證的考試 。,5.中國計算機現(xiàn)狀與未來,,現(xiàn)狀：,高性能計算機,移動計算設(shè)備,國產(chǎn)PC市場占有率節(jié)節(jié)上長,計算機進入家庭步伐加快,問題：,技術(shù)創(chuàng)新能力不足，自主技術(shù)、自主開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品少。,電子裝配能力有余，設(shè)計制造能力不足,產(chǎn)

27、業(yè)層次亟待提升,國產(chǎn)品牌尚未成為國際品牌,國防科技大學(xué)、江南計算機研究所、清華大學(xué)、曙光信息產(chǎn)業(yè)集團具有相當(dāng)?shù)膶嵙Α?最近我國研制成功運算速度達3800億次的揚威—I型高性能計算機，使我國成為繼美國、日本之后第三個能開發(fā)如此高運算速度計算機的國家。我國曾先后開發(fā)出銀河系列巨型機，曙光系列并行計算機等高性能計算機，打破了國外的禁運，解決了我國國防和重大工程的急需。,移動計算設(shè)備：筆記本電腦、PDA、HPC等。我國在筆記本電腦方面發(fā)

28、展較晚，因而這方面能力較弱，尚沒有自主設(shè)計、生產(chǎn)的筆記本電腦，目前有少量的產(chǎn)品和組裝生產(chǎn)。 我國在PDA領(lǐng)域切入較早，并且將國內(nèi)自主開發(fā)的一些技術(shù)融入進產(chǎn)品，如手寫漢字識別技術(shù)、電子字典等，生產(chǎn)廠商有恒基偉業(yè)、權(quán)智、名人、聯(lián)想等。,PC市場三大部分：海外品牌機市場、國產(chǎn)品牌機市場和兼容機市場。 后兩者構(gòu)成國產(chǎn)PC市場。 1994年國產(chǎn)PC市場占有率僅為44％。 1999年

29、上升至74.8％。 PC生產(chǎn)正趨于向聯(lián)想、方正、長城等大公司集中。,1999年底，我國家庭微機擁有量達410萬臺，城市家庭普及率達6.4％。 1994年家庭購電腦僅為6.8萬臺， 1999年上升到156萬臺， 家用電腦市場已占PC市場的34％，并且繼續(xù)呈上升趨勢。,高性能、高智能的并行計算成為主流。如人機對話方式，高速分布式并行計算，新的人工智能，智能家庭、智能辦公等等

30、。 無處不在的計算進一步促進分布式并行計算的發(fā)展。 此十年的技術(shù)發(fā)展特點是網(wǎng)絡(luò)的高速化，計算的分布化以及計算的可遷移化。,6.未來計算機的發(fā)展趨勢,,,,,,,,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，PC將成為我們工作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。計算機的未來 充滿了變數(shù)。性能的大幅度提高是不可置疑的，而實現(xiàn) 性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是 計算機發(fā)展的唯一路線，計算機的發(fā)展，還應(yīng)當(dāng)變得越 來越人性化，同

31、時也要注重環(huán)保等等。 基于集成電路的計算機短期內(nèi)還不會退出歷史舞 臺。但一些新的計算機正在躍躍欲試地加緊研究，這些 計算機是：超導(dǎo)計算機、納米計算機、光計算機、DNA 計算機和量子計算機等。,,,超導(dǎo)計算機,芯片的集成度越高，計算機的體積越小，這樣才不致因信號傳輸而 降低整機速度。但這樣一來就使機器發(fā)熱嚴(yán)重。解決問題的出路是研 制超導(dǎo)計算機。 電流在超導(dǎo)體中流過時，電阻為零，介質(zhì)不發(fā)熱。 1962年，英國物理學(xué)家約瑟夫遜

32、提出了“超導(dǎo)隧道效應(yīng)”，即由超導(dǎo) 體—絕緣體—超導(dǎo)體組成的器件（約瑟夫遜元件），當(dāng)對其兩端加電 壓時，電子就會像通過隧道一樣無阻擋地從絕緣介質(zhì)穿過，形成微小 電流，而該器件兩端的壓降幾乎為零。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體計算機相比， 使用約瑟夫遜器件的超導(dǎo)計算機的耗電量僅為其幾千分之一，而執(zhí)行 一條指令所需的時間卻要快100倍。 1999年11月，日本超導(dǎo)技術(shù)研究 所與企業(yè)合作，制作了由1萬個約瑟夫遜元件組成的超導(dǎo)集成電路芯 片。據(jù)悉，該所定于200

33、3年生產(chǎn)這種超導(dǎo)芯片，2010年前后制造出這 種超導(dǎo)計算機。,,,納米計算機,在納米尺度下，由于有量子效應(yīng)，硅微電子芯片便不能工 作。其原因是這種芯片的工作，依據(jù)的是固體材料的整體 特性，即大量電子參與工作時所呈現(xiàn)的統(tǒng)計平均規(guī)律。如 果在納米尺度下，利用有限電子運動所表現(xiàn)出來的量子效 應(yīng)，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺崿F(xiàn)納米 級計算，目前已提出了四種工作機制：（1）電子式納米計算技術(shù)；（2）基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計

34、算機；（3）機械式納米計算機；（4）量子波相干計算。它們有可能發(fā)展成為未來納米計算機技術(shù)的基礎(chǔ)。,,,光子計算機,與傳統(tǒng)硅芯片計算機不同，光計算機用光束代替電子進 行計算和存儲：它以不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，以大量的透鏡,棱鏡和反射鏡將數(shù)據(jù)從一個芯片傳送到另一個芯片。研制光計算機的設(shè)想早在20世紀(jì)50年代后期就已提出.1986年,貝爾實驗室的戴維.米勒研制成功小型光開關(guān)為同實驗室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件1990年1月

35、，黃的實驗室開始用光計算機工作光計算機有全光學(xué)型和光電混合型。上述貝爾實驗室的光計算 機就采用了混合型結(jié)構(gòu)。相比之下，全光學(xué)型計算機可以 達到更高的運算速度。研制光計算機，需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學(xué)“晶體管”。現(xiàn)有的光 學(xué)“晶體管”龐大而笨拙，若用它們造成臺式計算機將有 輛汽車那么大。因此，要想短期內(nèi)使光學(xué)計算機實用化還很困難。,,,光子計算機,,,DNA計算機,1994年11月，美國南加州大學(xué)的阿德勒曼博士用DNA

36、堿基對 序列作為信息編碼的載體，在試管內(nèi)控制酶的作用下，使DNA堿 基對序列發(fā)生反應(yīng)，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算。阿德勒曼在《科學(xué)》 上公布了DNA計算機的理論，引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。阿德 勒曼的計算機的計算與傳統(tǒng)的計算機不同，計算不再只是簡單 的物理性質(zhì)的加減操作，而又增添了化學(xué)性質(zhì)的切割、復(fù)制、 粘貼、插入和刪除等種種方式。 DNA計算機的最大優(yōu)點在于其 驚人的存儲容量和運算速度：1立方厘米的DNA存儲的信息比一 萬億張光盤存儲的還多；十

37、幾個小時的DNA計算，就相當(dāng)于所有 電腦問世以來的總運算量。更重要的是，它的能耗非常低，只 有電子計算機的一百億分之一。 與傳統(tǒng)的“看得見、摸得著” 計算機不同，目前的DNA計算機還是躺在試管里的液體。它離開 發(fā)、實際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x，尚有許多現(xiàn)實的技術(shù)性問題需 要去解決。如生物操作的困難，有時輕微的振蕩就會使DNA斷 裂；有些DNA會粘在試管壁、抽筒尖上，從而就在計算中丟失了 預(yù)計，10到20年后，DNA計算機才可能進入實用階段。,

38、,,DNA計算機,,,DNA計算機在與人對玩游戲中取勝,,,量子計算機,量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存， 利用原子的量子特性進行信息處理。由于原子具有在同一時間 處于兩個不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代 表0或1，也能同時代表0和1以及0和1之間的中間值，故無論從 數(shù)據(jù)存儲還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的 兩倍。對此，有人曾經(jīng)作過這樣的比喻：假設(shè)一只老鼠準(zhǔn)備繞 過一只貓，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)理論

39、，它要么從左邊過，要么從右 邊過，而根據(jù)量子理論，它卻可以同時從貓的左邊和右邊繞過 量子計算機在外形上有較大差異，它沒有盒式外殼；看起來像 是一個被其它物質(zhì)包圍的巨大磁場；它不能利用硬盤實現(xiàn)信息 的長期存儲；但高效的運算能力使量子計算機具有廣闊的應(yīng)用 前景。 如何實現(xiàn)量子計算，方案并不少，問題是在實驗上實 現(xiàn)對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。這些計算機機異常敏 感，哪怕是最小的干擾--比如一束從旁邊經(jīng)過的宇宙射線--也 會改變機器內(nèi)計算原

40、子的方向，從而導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。目前， 量子計算機只能利用大約5個原子做最簡單的計算。要想做任 何有意義的工作都必須使用數(shù)百萬個原子,,,Orion量子計算機,用于將量子計算機冷卻在5K溫度下的散熱裝置,集成了16個量子比特的計算機,,,人工智能的發(fā)展前景,人工智能是人造的智能,是計算機科學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)知科學(xué)交叉形成的一門 科學(xué)。其基本目標(biāo)就是使機器表現(xiàn) 出類似人類的智慧,使機器具有類 似人類的智能行為,使機器思維 (Making Mac

41、hine“Think”)。智能 接口技術(shù)是研究如何使人們能夠方 便自然地與計算機交流。為了實現(xiàn) 這一目標(biāo)，要求計算機能夠看懂文 字、聽懂語言、說話表達，甚至能 夠進行不同語言之間的翻譯，而這 些功能的實現(xiàn)又依賴于知識表示方 法的研究。,因此，智能接口技術(shù)的研究既有巨大的應(yīng)用價值，又有基礎(chǔ)的理論意義。目前， 智能接口技術(shù)已經(jīng)取得了顯著成果，文字識別、語音識別、語音合成、圖像識別、 機器翻譯以及自然語言理解等技術(shù)已經(jīng)開始實用化。,,,未來計

42、算機的發(fā)展方向,隨著計算機信息技術(shù)滲透到經(jīng)濟社會生活的各個領(lǐng)域，世界正逐步進 入到以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的新經(jīng)濟時代，互聯(lián)網(wǎng)、移動電話、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò) 的發(fā)展，對人類經(jīng)濟社會將產(chǎn)生巨大的影響。到2020年，計算機將具 備各種基本感覺功能，包括聽、說、看、嗅、觸等，這是我們目前正 在研究的方向。 對計算機未來的發(fā)展，能概括為三個方面：一是向 “高”的方向。性能越 來越高，速度越來越快。主要表現(xiàn)為計算機的主頻越來越高；二是向 并行處理發(fā)

43、展。器件速度通過發(fā)明新器件，如量子器件，采用納米工 藝、片上系統(tǒng)等技術(shù)還可以提高幾個數(shù)量級。以大規(guī)模并行為標(biāo)志的 體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新與進步，是提高計算機系統(tǒng)性能的另一重要途徑；第 三個方向便是“深”度發(fā)展，即向信息的智能化發(fā)展。例如，網(wǎng)上有大量 的信息，怎樣把這些浩如煙海的東西變成你想要的知識，這是計算科 學(xué)需要解決的重要課題，這不是簡單地點擊一個網(wǎng)站 ,里面就能搜索到 與其相匹配的內(nèi)容，而是需要計算機將收集到的知識系統(tǒng)化。人機界 面也將變

44、得更加智能友好——未來你可以用你的自然語言與計算機打 交道，甚至可以用你的表情、手勢等各種方式同時與計算機進行溝通。,,,人機間的生理界限將消失,早在今年年初，微軟董事長比爾?蓋茨在接受英國廣播公司采訪時曾 預(yù)言，電腦鍵盤和鼠標(biāo)將會被更新?lián)Q代，在未來 5年內(nèi)逐步被更為自 然、更直觀性的科技手段代替，觸摸式、視覺型以及聲控界面會被廣 泛應(yīng)用。然而事物的發(fā)展是否真能如人所愿呢？有多項計算機發(fā)明的發(fā)明人、留日學(xué)者邱波認(rèn)為，常規(guī)媒介有很大的

45、 局限性，例如鼠標(biāo)外接于主機，在操作時由于鍵盤與鼠標(biāo)（或手寫板） 分離，需要頻繁的移動前臂，工作效率低，同時攜帶也不方便。隨著 電腦、電視、手機、PDA等的融合趨勢越來越明顯，新一代人機交互 系統(tǒng)孕育而生，如觸摸式、視覺型以及聲控界面都將被廣泛應(yīng)用到計 算機領(lǐng)域。因此，當(dāng)人機交互裝置從“鼠標(biāo)鍵盤時代”走向“觸摸式”、“聲控界面”或 “視覺型”時，人機之間的生理界限將逐步消失，乃至徹底消失。到那 個時候，人類可以直接通過語言和機器進行

46、控制和交流，甚至只需要 一個眼神、一個手勢，計算機就能很快做出反應(yīng)，見機行事。另外， 在未來，一些超微型的計算機系統(tǒng)將被植入人體，充當(dāng)人的感覺、生 理器官，由此計算機與人會復(fù)合成一體，界限消失。,,,不用鍵盤，扔掉鼠標(biāo)，能辨聲識像的未來電腦將帶 來一種新的人機交流模式。微軟最近的一項分析報告描繪 出了計算機新的未來之路——人與計算機之間的生理界限 將在10年后徹底消失。那么——未來十年，計算機將怎樣 與您親密接觸 呢。最近，美國微軟

47、公司發(fā)布了一項題為《人類的本質(zhì)：2020 年的人機交互》的分析報告，稱人與計算機之間的生理界 限將在10年后徹底消失，與此同時，人類對技術(shù)的依賴將 有所增強，人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖髽?biāo)、鍵盤和顯示器等常規(guī)媒 介將發(fā)生變化，變成更為直觀的媒介，例如觸摸屏輸入系 統(tǒng)和聲音識別系統(tǒng)。那么，到了2020年，計算機將發(fā)展到 什么程度？人機之間的生理界限會真的消失嗎？,,,語音識別技術(shù)有待突破,如果從聲音識別系統(tǒng)的發(fā)展來看，要達到 “人與計算機之間的生理界

48、限徹底消失”目前 困難較大。聲音識別系統(tǒng)是人與機器交流 最自然的方式，然而這方面的研究目前在 全世界還是難題，技術(shù)突破還有困難。不 同的聲音識別需要經(jīng)過特定而長期的訓(xùn)練，如今只能達到有限思維、特定詞匯量、 特殊群體的特定語音識別。到2020年，語 音識別技術(shù)會發(fā)展到何種程度還很難預(yù)測。,,,隨身可穿戴的數(shù)碼產(chǎn)品,穿戴機實際上是指新一代個人移動計算機系統(tǒng)和 數(shù)字化產(chǎn)品。攜帶和使用這種產(chǎn)品非常方便，特 別適合室外和機動場合下應(yīng)用，具有許多獨

49、特功 能?，F(xiàn)在的可穿戴機已經(jīng)能做到衣服內(nèi)部，使計 算機就如同衣服般附著在人體上。有的可穿戴機 被做成手表、背包、戒指、發(fā)卡等人們隨身佩戴 的小飾品形式。佩戴這些小飾品可以幫助打臺球 的人準(zhǔn)確測定角度與力度，不會跳舞的人佩戴這 些小飾品能知道該怎么走舞步。有人還試圖將可 穿戴機壓縮成片，將計算機芯片植入人體的表皮 之下，后來由于安裝不便放棄了，但這在以后極 有可能成為現(xiàn)實。,,,穿越時空“ 自由辦公”,“一個互相聯(lián)系的數(shù)碼媒介意味著，人類

50、可以從所處的任何 地方與世界各地取得聯(lián)系。那種身處工作場所與在家之間 的區(qū)別將不復(fù)存在，私人時間和工作時間的區(qū)別也將隨之 消失?！泵绹④浌驹谧罱}為《人類的本質(zhì)：2020年 的人機交互》的報告中指出。通過無線、有限網(wǎng)絡(luò)，人們 可以隨時隨地發(fā)電子郵件，從所處的任何地方和世界各地 視頻通話、取得聯(lián)系，讓世界變的“零距離”。這種“自由辦 公”在我們身邊其實已有存在，“在日本，有一些做保證金 和股票交易的工作人員，提著筆記本電腦自由辦公，因

51、為 職業(yè)需要，他們必須隨時隨地與外匯市場或股票市場保持 實時聯(lián)系?！?,,神奇的神經(jīng)計算機,模仿人類大腦功能的神經(jīng)計算機已經(jīng)開發(fā)成功，它標(biāo)志著電子計算機的 發(fā)展進入第六代。第六代電子計算機是模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能 力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。與以邏輯處理 為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采 取相應(yīng)的行動，而且它可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié) 論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處

52、理條理清晰，經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦卻具有能處理支離破碎，含糊不清信息的靈活性，第六代電子計算 機將類似人腦的智慧和靈活性。電子計算機的發(fā)展已經(jīng)進入了第六代， 這種發(fā)展可能僅僅是剛起步，前途沒有止境。 人腦有140億神經(jīng)元及10億多神經(jīng)鍵，每個神經(jīng)元都與數(shù)千個神經(jīng)元交叉相聯(lián)，它的作用都相當(dāng)于一臺微型電腦。人腦總體運行速度相當(dāng)于每 秒1000萬億次的電腦功能。用許多微處理機模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu),采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神

53、經(jīng)電腦。神經(jīng)電腦除有許多處理 器外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點，每個節(jié)點與許多點相連。若把每一步運算 分配給每臺微處理器，它們同時運算，其信息處理速度和智能會大大提 高。,,,未來計算機猜想,未來的計算機，首先便攜性將非常突 出，大小估計只是 我們現(xiàn)在IPHONE那么大， 但卻具有計算機的 所有功能。因為未來計算機將隨時隨 地被大家所需要，他將集成我們生活 中基本應(yīng)用的所有 需求。打電話、上網(wǎng)聯(lián)通等功能都將是基本功能，經(jīng)過加密的計算機還將是我們

54、所有電子資 料的儲存器。,,,未來的計算機將不再有顯示屏，移動設(shè)備越小， 也就意味著計算機將變得越來越小，而越小的計 算機可視面積必將會變得更小，超別攜也就必須 犧牲相應(yīng)的可視面積。然而未來隨著投影技術(shù)的 發(fā)展，我們曾經(jīng)在科幻電影里看到的，將計算機 投影到空氣中的技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。我們像手 機一樣大小的計算機，將不再需要顯示屏，而顯 示的內(nèi)容將以一個非常小的鏡頭投影到空氣之 中，或者人們可以戴著特殊的眼鏡，作為顯示 屏，那樣我們不但能

55、擁有超級小的主機，而且還 能極大地提高視覺效果。,,,人機交互將不再依賴于鼠標(biāo)和鍵盤，從01編碼輸入到鍵盤 鼠標(biāo)可謂是計算機人機交互的一種革新，但如果我們的計 算機像手機那么小了，我們卻還需要攜帶巨大的鼠標(biāo)鍵 盤，或者依靠像手機鍵盤那么小的輸入設(shè)備極其困難的輸 入，那將對我們的應(yīng)用造成非常大的麻煩。所以我們的科 學(xué)家已經(jīng)看到了這個問題，并將人機交互作為一個重點研 究對象。這次IDF，從人機交互上，發(fā)布了兩項新技術(shù)， 一個是人們可以通過一

56、根筆，在投影屏幕上只有點擊控制 計算機，同時也通過手寫輸入，很好的將文字內(nèi)容命令輸 入計算機。另外就是發(fā)布了一個能感知人腦的設(shè)備，計算 機可以通過這個感知設(shè)備，明白人腦的想法。我相信未 來，這個技術(shù)將大行其道，并取代鍵盤鼠標(biāo)。人腦和電腦 將實現(xiàn)最終的對接溝通，不再需要人腦通過神經(jīng)在通過手 的動作，然后敲擊鍵盤移動鼠標(biāo)來實現(xiàn)相應(yīng)的命令，輸入 到電腦里面。無縫對接以后，我們腦子想什么，電腦就能 完全根據(jù)我們所想，做出相應(yīng)的反饋。,,,計算機

57、不再需要電源線，在這次的IDF上，賈斯汀發(fā)布了 無線電源這個裝置，將來的計算機進入機場或者房間，它 不再需要電池供電，反而能給電池充電！根據(jù)麻省理工學(xué) 院的物理學(xué)家們提出的原理，英特爾研究人員一直在研究 無線共振能量鏈接（WREL）技術(shù)。賈斯汀演示了無需任 何插頭或電線即可點亮60瓦電燈泡的精彩一刻，完全可以 滿足一般筆記本電腦的電源需求。WREL的魅力在于它能 夠安全、高效地實現(xiàn)無線供電。這一技術(shù)依靠一組強力耦 合共振器，其原理類似于

58、一位訓(xùn)練有素的歌手用嗓音振碎 一個玻璃杯。當(dāng)遇到接收共振器的自然頻率時，能量就會 被有效吸收，其原理與玻璃杯吸收符合其自然頻率的聲能 一樣。如果該技術(shù)得以實現(xiàn)，那么便攜電腦在距離發(fā)射共 振器幾英尺遠(yuǎn)的地方就可以進行電池充電。雖然還有很多 工程難題需要解決，但是我想未來的計算機肯定不再需要 任何電線進行充電，要不就是依靠這種技術(shù)，不再攜帶電 源，或是利用太陽能、動能等相關(guān)技術(shù)剪掉計算機最后的 尾巴。,,,未來的便攜計算機將像變形金剛那樣能

59、夠隨意變形和變色。 現(xiàn)在已經(jīng)有很多技術(shù)人員正在研究一種材料，它可以隨意 進行物理重組，這種材料可以根據(jù)人的喜好隨意改變外形 和顏色。我想如果這種材料一旦能夠研究成功，必將給計 算機外形帶來一個質(zhì)的飛躍，不知道那個時候，以外觀吸 引人的apple公司是否還有生存空間。因為人們可以完全 靠自己的創(chuàng)意來定制計算機，甚至根據(jù)每天的心情、靈感 以及放入口袋，并且可以隨意調(diào)整為手機或者耳機的形 狀，來便于各項應(yīng)用。當(dāng)然這種技術(shù)一定意義上還只是存 在

60、于想象之中，但也有了一些新的突破。賈斯汀認(rèn)為盡管 整個探索性研究過程將充滿艱辛，但仍穩(wěn)步向前。他首次 演示了運用光蝕刻法，也就是現(xiàn)在用以生產(chǎn)硅芯片的技 術(shù)，制造一種微型硅半球的新穎技術(shù)。這種微型硅半球是 實現(xiàn)功能型Catom智能部件的基本構(gòu)建模塊之一，它可以 更方便地將必要的計算和機械元件集成在一個不足1毫米 的微型封裝中。該技術(shù)符合現(xiàn)今大批量生產(chǎn)的要求，從而 有望在未來實現(xiàn)我上面描述的現(xiàn)象。,,,英特爾研究人員也在研究如 何利用數(shù)以百

61、萬的、被稱為 “Catom”微型智能部件來制 造可改變形狀的材料。如果 用來代替計算設(shè)備的外殼、 顯示屏和鍵盤等部件所使用 的現(xiàn)有材料，該技術(shù)將能夠 改變設(shè)備的物理形狀以適應(yīng) 特定的使用方式。例如，需 要放入口袋時，移動計算機 的體積就可以縮小，需要用 作手機時就能變成耳機的形 狀，而在瀏覽互聯(lián)網(wǎng)或觀看 電影時形狀就能變得更大更 平整、還能變出鍵盤方便使 用。,,,各種概念計算機,,,無線可觸摸交互式計算機,隨著電子信息時代的飛速發(fā)展，