導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇計算機科技發展，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）24-031-01

計算機于上世紀世紀70年代末期開始普及以來，短短的幾十年時間，其對人類經濟、軍事、文化、藝術、生活乃至政治便已產生了不可估量的巨大影響。所以，我們很有必要對計算機的發展歷程及未來發展做一全面的了解。本文由于篇幅所限，只能抓住計算機發展的關鍵節點加以綜述。

特克爾教授對兒童、計算機以及電子玩具三者之間的關系特別感興趣。她發現，十來歲的少年主要用計算機來探索認知的問題，而八歲到十二歲之間即青春期以前的兒童，主要試圖熟練掌握機器和電子玩具。特克爾發現計算機玩具對五歲到八歲之間的兒童起到激發純理性推測思維的能力。她說，這些計算機玩具促使我們考慮 “什么是生活”這一類的問題。

討論計算機到底和人類有哪些區別，這無疑是一個最重要的問題。或許將來可能會出現和人類一樣聰明的計算機，但是人類仍然要做飯，要建立家庭，要開餐館，人類可能是地球上唯一會去教堂的生物。換句話說，計算機為人類留下的空間是感情、感性、家庭生活。模擬思維可能在某種程度上可以算是一種思維，但是模擬感情卻永遠不能被看作是真正的感情。

微軟公司的視窗操作系統是特克爾目前重點研究的課題。視窗系統允許使用者同時執行幾個互相沒有任何關系的工作任務，并隨意在這幾個任務之間相互切換。這顯然是一場革新，因為微軟視窗允許使用者在計算機上同時發出好幾個指令，并且在這些指令之間不斷循環往復，這已經具備人類心理活動的某些特點。

在20世紀80年代，人類可能可以通過和自己心理的比較來試圖理解計算機；而今天，特克爾說，人類試圖通過計算機的運行模式來更好地理解人類的心靈。特克爾認為，現在計算機心理學研究的最熱門話題是假設計算機到最后會真正動感情――你的計算機會對你產生愛情，它需要你的關懷、需要感情的滋潤――這可能是未來研究人和機器間互動關系領域里最新的潮流。

目前人類在計算機控制的智能玩具領域已經取得了一些突破。一些玩具可以說幾百句話，而且具有學習功能，甚至會罵人。除了玩具以外，在智能計算機方面，計算機能夠聽懂主人說話已經不算稀奇。目前美國麻省理工學院的媒體研究室已經研制出一種具有人工智能的計算機，可以對使用者發出的非語言性信號做出反應，并且據此進行某種程度的調整。

特克爾認為，未來的計算機發展趨勢是生物化計算機，計算機越來越具有知性和感性。從社會學的角度上說，這將是一大飛躍，值得學者專家好好探討。

目前的計算機以納秒（十億分之一秒）為運算單位，其速度大大超過人腦，相當于人腦運算能力的一百多萬倍。但是，計算機依然遠遠趕不上人腦信息處理能力的多樣性。

為什么計算機的“智力”與人類不一樣呢？原因之一就在于二者信息處理模式的不同。計算機的信息處理基礎是對由記號來體現的概念的邏輯操作，而人腦的信息處理則是以圖形為基礎的非線性、并行的復雜能力。也可以這樣說：計算機運用的僅僅是邏輯思維，而人的大腦運用的不僅是邏輯思維，更有形象思維。顯然，人的大腦考慮問題比計算機更合理、更準確、更科學，因而效率更高，速度更快。

有人嘗試模仿人腦模式制作具有人類特有功能的計算機，日本ATR人類信息通信研究所目前正在開發整體模仿人腦的計算機。由于迄今為止并沒有完全弄清楚人腦的機制，因此在“腦型計算機”領域進行的研究不止一種。

人腦的神經線路并不是起初就非常完善的，而是在成長的過程中通過神經細胞相結合，從而形成了神經線路。把這一過程作為硬件建設而加以實現的是“以硬件進化為基礎的自我增殖型人工計算機”。這種被稱作CAM智囊的系統，將包含數十億到數百億的神經細胞，并以這些神經細胞完全能夠并行運作為目標。

有些科學家專門著眼于用計算機來實現人腦的部分功能。人腦是以細胞層多層重疊的三維結構和高度的并行處理性為特征的。基于這種認識，日本東北大學進行了具有層疊型結構的人工視網膜芯片的開發，并有望制造出具有近似于人的視覺信息處理功能的系統。日本物理化學研究所最近開始通過開發高級小型機器人來探索腦型計算機的研制。該研究所根據人腦的處理線路讓不同的小型機器人模擬人腦，用以對大腦認知、學習和控制等問題進行研究。

目前人們主要通過三種途徑開發像人腦一樣有自律性和創造性、能進行高度智能作業的計算機。一是人工智能的研究；二是以人腦結構為模型，制成以人工神經細胞為基礎的腦型計算機，這也被稱為神經計算機；第三種途徑是開發能像神經網絡一樣工作的電子線路來自動生成“人工腦”。

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中圖分類號：TP311.52 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2015）017-000-01

一、引言

每個學科領域都有高端科技存在，現如今，計算機軟件開發技術正在不斷的更新和發展。雖然當前一些高端技術產業例如空間技術、生物技術、信息技術、新能源技術、新材料技術、海洋技術等領域也在不斷的發展，但這些領域都離不開計算機軟件的開發和應用，都需要依靠數字技術進行深入研究，因此基于高端科技的計算機軟件開發技術便是學術研究的高地。文章首先對高端科技和軟件開發的意義進行了闡述，然后對高端科技下的計算機軟件開發技術進行詳細解析，最后對文章進行了總結和展望。

二、高端科技概述

對于高端科技研究來講，其應該包括計算機相關的理論知識，同時還應該配有相關專業領域知識的復合型人才，還需要有相當雄厚的資金，這樣才能夠有堅硬的后盾和產業界的實踐配合。在眾多領域中，高端科技都有相應的研究探索，同時也為人類留下了巨大的精神財富和物質財富。高端科技是為了服務人民大眾，為了產生更高的社會效益，能夠讓人類進行民用產業實踐，為全世界的人類提供更加豐富的物質生活。高端科技應該與傳統技術相統一，隨著經濟的發展，社會生產力的不斷進步，其發展的各個階段應該相匹配。在如今高科技迅猛發展的21世紀，科技已經如此迅猛的發展，那么在不遠的未來，高科技也會突飛猛進，其生命周期也會縮的更短。

回顧高科技在近現代科技的發展歷史過程中部分，可以看到隨著發展創新越來越多樣化，高端科技發展的也越來越迅速，它將當前的科學實驗、工業工程和技術研究很自然的結合到了一起。高端科技在不斷的進行自我完善，同時，也與其他領域相互促進，相互影響，形成了一個高端產業體系，以便更有利于推動人類文明的發展。在高端科技中，經驗并不能夠發揮重要的作用，新的探索發現和技術因公才是高端科技的支撐。高端科技發明必須經過很多科學家花費很多精力和時間，進行反復的試驗，不斷探索才能實現突破的。科學家能夠將高端科技產品產業化，帶給企業很多市場價值。

三、軟件開發技術的意義

軟件工程發展過程中較為核心的部分就是軟件開發技術，這也對計算機技術發展起著至關重要的作用。軟件開發技術的不斷創新是需要計算機軟件開發技術的發展的，這樣就可以提高開發人員的創新能力，逐步實現對計算機網絡進行的遠程控制，最終方便支持和維護網絡。對于計算機領域，軟件開發技術起著相當大的推進作用，同時也有利于形成開發性、共存性的網絡發展模式，不僅可以滿足計算機網絡發展的要求，也有利于提高軟件開發的安全性和便捷性，促進工作人員在工作環境中的應用，這樣就有利于提高整個行業發展的空間，促進計算機軟件開發技術的發展，也能夠促進其他相關領域的發展。

四、基于高端科技的計算機軟件開發技術分析

隨著經濟的發展，科技的進步，高端科技與信息化也越來越緊密化，但是對于計算機的核心技術――信息化來說，其一直引領者先進的生產力的前進方向。只有以高端科技為目的，以計算機軟件開發技術為手段，高端科技的產業化才能夠得以實現。在高端裝備制造業中，裝備制造的發展完全依靠信息技術的支撐，只有依靠信息技術，才能夠算得上高端科技的范疇。通過計算機軟件開發技術和微電子技術，將裝備打造成新型工業化高端裝備，增強裝備的自動化程度和智能化水平，以計算機核心軟件控制的裝備將是新型工業體系的大腦中樞。

計算機軟件開發領域并沒有明確定義高端科技的內涵，因此我們將計算機軟件開發中以高端科技研發的部分看做是高端的軟件開發，也就是說，相對于普通的軟件開發來說，高端的軟件開發是以高端科技研發為目的的。例如關鍵技術開發就屬于高端科研的研究。不僅在我國，在世界上，航天航空工業都屬于高科技領域，在這個領域的工業軟件開發屬于其頂端的應用研發。而類似于航天航空工業的云計算、網絡信息安全技術研發也因為其實具有信息技術領域中代表性的研發而屬于高端科技的軟件開發領域。對于高端科技的軟件開發來說，無論是產業界，還是學術界都有著很高的價值。

五、計算機軟件開發技術的發展展望

1.網格化成為必然趨勢

網絡存在形式中有一種是網格化，作為計算機軟件開發技術的一種必然發展趨勢，有利于促進計算機軟件開發技術的交流和共享。隨著互聯網技術的不斷發展和進步，世界各地的聯系逐漸增強，網格化也逐漸成為軟件開發技術的一個必然發展的趨勢，這樣不僅能夠有利于為計算機軟件開發提供多樣化的服務，還有利于促進軟件開發技術的發展。

2.促進服務化的發展

服務化是針對網絡的服務對象來說的，計算機的發展是面向客戶的，需要向客戶提供一流、優質的服務，不僅要開發計算機軟件，還需要考慮將開發的理念和技術做到最先進，盡自己的所能讓每一位客戶感受到優質的產品和服務，滿足客戶的各種要求，同時也為計算機更好的工作和運行提供保證。

3.計算機發展智能化

當前計算機軟件開發的一個重要的方向就是智能化，我們需要的計算機技術是需要有著像人們一樣的思維方式和運行能力，當前人工智能技術正在高速的發展，其應用也被廣泛采用，因此在不久的將來，計算機軟件開發也會想著智能化的方向發展。

4.軟件代碼和產品的開放化

對于軟件源代碼和軟件展品來說，開放化是其發展的一個趨勢，只有開發軟件更加的開放化，計算機軟件開發人員的交流和學習才能夠更加方便順利，在一定程度上來說，能夠促進工作人員的相互進步，能夠提升計算機軟件開發的質量，促進計算機軟件的發展。

六、結語

當今，高端科技的發展是受到了數字化革命的推動，而高端科技的發展同樣和推動了計算機軟件的開發和發展，促進了其研究的方式和途徑的更新和多樣化。

參考文獻：

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自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。

1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題

由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。

2 計算機硬件科技發展的背景

從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。

3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則

3.1 將理論和實踐操作進行有機結合

首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。

3.2 以學生就業需求為教學目的

隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。

4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納

4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望

不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，有助于學生對硬件的理解和記憶。

4.2 盡最大努力多安排實訓課時

計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。

4.3 給學生多提供實踐操作的機會

學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。

4.4 考核體系的完善

在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的CITT）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。

5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求

前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。

但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。

同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。

參考文獻

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.135

上世o20年代，計算機的誕生促進了社會的信息化發展。并且，隨著科學技術的進步，計算機技術水平越來越高。到目前為止，計算機技術要已經被運用到社會生活中的各個行業，極大地方便了人們的工作和生活。而在當今計算機信息時代，我國計算機科學技術的發展速度越來越快，發展廣度越來越寬，發展高度不斷提升。計算機科學技術從單一的信息技術逐漸走向了多元化的領域技術，光學計算機技術、納米計算機技術、生物計算機技術成為我國計算機科學技術的發展趨勢。研究我國計算機科學技術發展趨勢不僅能夠提高促進計算機科學技術朝著正確的方向發展，而且對我國計算機科學技術水平的提升有著深刻的現實意義。

1 計算機科學技術發展的原因

1.1 時展的需求

在當今信息化時代，人們對計算機科學技術的需求量越來越大。雖然，計算機技術最初運用在戰爭領域。但是，在二戰結束之后，世界各國追求和平發展。計算機技術已經被使用在人們的日常生活中，各經濟領域對計算機技術的需求量不斷加大，強調運用計算機技術創新產品服務，提高企業的經濟效益。在這種情況下，各國十分重視計算機科學技術的民用化發展，以充分發揮計算機科學技術在人們生活中的作用。

1.2 信息共享的發展

信息共享是計算機科學技術發展的基礎，信息共享促進了計算機科學技術的研發，加強了計算機科學技術研發人員之間的信息溝通和信息交流，并為計算機科學技術的發展提供了充足的信息支持，以減少計算機科學技術的研發周期，提高計算機科學技術的發展速度。

1.3 計算機理論基礎的研究

計算機理論基礎對計算機科學技術的發展有著重要的指導作用，在計算機科學技術研發的過程中，研發人員能夠在理論知識中獲得設計靈感并將計算機理論知識運用到計算機科學技術研發的過程中。并且，計算機理論知識需要實踐的檢驗。在計算機科學技術發展的過程中運用理論知識能夠檢驗理論知識的正誤并改進錯誤的理論知識，進而使計算機科學技術研發擁有正確的理論指導，減少計算機科學技術研發過程中的錯誤。

2 我國計算機科學技術發展的總體方向

2.1 發展高度

計算機科學技術的發展高度主要體現在計算機主頻上。計算機主頻發展程度越高，計算機的性能就越穩定，運行速度就越快。目前，英特爾公司已經研發出了超過10億晶體管的計算機微處理器，也就是說計算機可以有多個處理器共同工作，能夠有效提高計算機的運行速度。

2.2 發展廣度

計算機科學技術的發展廣度主要指計算機科學技術在人們生活中的滲透范圍。現階段，我國社會的計算機已經普及，幾乎家家都有一臺計算機，計算機無處不在。并且，目前人們在生活中所使用的筆記本、冰箱、洗衣機等都是計算機科學技術的電子化產品。很可能在若干年要以后，紙質書籍被淘汰，人們普遍使用電子書進行學習。

2.3 發展深度

計算機科學技術發展深度指計算機人工智能的發展。計算機人工智能的發展課題主要包括人機互動、信息選用等。人工智能要求計算機具備多種思維邏輯能力和感知能力，能夠與人進行自由交流。現階段，計算機人工智能主要運用在虛擬現實技術中。在不久的將來，計算機人工智能會在人們的社會生活中得到普及。

3 我國計算機科學技術發展的趨勢

3.1 高速計算機技術

隨著計算機科學技術的發展，美國發明了空氣絕緣體來提高計算機運行速度的技術。并且，紐約保利技術公司發明了計算機使用的新型電路。在這種電路中，芯片之間用膠滯體所包裹的導線連接，而膠滯體的大部分物質是空氣。膠滯體導線不吸收任何信號，在信息傳輸的過程中極大地提高了信息傳輸的速度。并且，膠滯體導線能夠節約成本，降低計算機的耗電量，提高計算機的運行速度。但是，膠滯體導線的散熱性較差，保利公司針對這一問題研發出了電腦芯片冷卻技術。我國計算機科學技術積極借鑒美國計算機科學技術的研發成果，積極研發提升計算機運行速度的科學技術，高速計算機技術成為我國計算機科學技術的重要發展趨勢。

3.2 超微技術生物計算機

上世紀八十年代，西方國家便將計算機科學技術應用到生物領域，積極研制生物計算機。生物金計算機主要運用生物芯片，以波的方式傳遞信息，極大地提高了計算機的運算速度。生物計算機的運算速度是普通計算機的十萬倍。并且，生物計算機的存儲空間十分強大，計算機消耗較小，與普通計算機相比具有明顯的優勢。另外，隨著科學技術的發展，生物計算機已經突破了超微技術領域，實現了超微機器人。在生物計算機背景下，我國加強重視生物計算機的優勢，積極探索生物計算機科學技術，研究超微技術在生物領域的運用，尤其強調生物計算機科學技術在醫療行業的運用，以提高我國的醫療水平。

3.3 光學計算機

光學計算機用光作為計算機信息傳輸的主要手段，光的信息傳輸速度遠遠高于普通計算機，并且，光的偏振特征和光的頻率能夠有效提高計算機信息傳輸的能力。另外，光學計算機不需要任何導線，光線交叉也不會造成信息干擾，極大地提高了計算機的智能水平。在上世紀九十年代，英國、法國、德國等六十多個國家組成了科研隊伍進行光學計算機研究。現階段，計算機科技發展水平不斷提高，我國在科學技術的支持下，加快研發光學計算機技術，光學計算機成為了我國計算機科學技術的重要發展趨勢。

參考文獻：

[1]向東.計算機未來發展方向預測及新技術之研究論述[J].廣東職業技術教育與研究，2016（02）.

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引言：隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，和計算科學的快速發展以及取得的大量成果。計算科學這一學科也也應運而生。《計算科學導論》正如此書的名字，此書很好的詮釋了計算科學這一學科，并且指導了我們應如何去學好這一學科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學生活。正如趙老師書中所講的：“計算科學是年輕人的科學，一旦你選擇了計算科學作為你為之奮斗的專業類領域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個有志于從事計算科學研究與開發的學生，必須在大學幾年的學習中，打下堅實的基礎，才有可能在將來學科的高速發展中，或在計算機產品的開發和快速更新換代中有所作為。

<一>什么是計算科學和它的來歷

計算科學主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設計、效率分析、實現和應用的系統研究。全部計算科學的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學來源于對數理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。

隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現實。計算科學的快速發展以也取得大量成果，計算科學這一學科也也應運而生。

<二>計算科學的發展

a、首先先介紹圖靈機

圖靈機的發明打開了現代計算機的大門和發展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結構和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現代通用電子數字計算機的核心內容。現在通用的計算機是電子數字計算機，而電子數字計算機的發展是建立在圖靈機的基礎之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩定態的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優越性。

b、計算機帶動的計算學科

1946年隨著現代意義上的電子數字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。

1、計算機語言

我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發展步入了實用化的階段。然而，在最初的應用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設計語言。1952年，第一個程序設計語言ShortCode出現。兩年后，Fortran問世。作為一種面向科學計算的高級程序設計語言，Fortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規則、過程的遞歸性及參數傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結構化程序設計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應用的大型通用程序設計語言ADA，支持并發程序設計的MODULA-2，支持邏輯程序設計的PROLOG語言，支持人工智能程序設計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。

2、計算機系統和軟件開發方法

現代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統軟件、應用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發也成為了一個重要課題和發展方向。軟件開發的理論基礎即是計算模型。隨著計算機網絡、分布式處理和多媒體的發展。在各種高級程序設計語言中增加并發機構以支持分布式程序設計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學程序設計在程序設計語言中已非常的流行。之后，在模數/數模轉換等接口技術和數據庫技術的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現了多媒體程序設計的構想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規模異質計算機網絡的發展又將并行程序設計語言、并行編譯程序、并行操作系統、并行與分布式數據庫系統等試行軟件的開發的關鍵技術依然與高級語言和計算模型密切相關，如各種并行、并發程序設計語言，進程代數，PETRI網等，它們正是軟件開發方法和技術的研究中支持不同階段軟件開發的程序設計語言和支持這些軟件開發方法和技術的理論基礎----計算模型

3、計算機圖形學

在計算機的硬件的迅速發展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學、圖像處理技術的發展，促使圖形化界面的出現。計算機圖形學是使用計算機輔助產生圖形并對圖形進行處理的科學。并由此推動了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發展。圖形化界面的出現，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft。

4、計算機網絡

隨著用戶迫切需要實現不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網絡就在我們的需求中誕生了。網絡的發展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網絡計算機。這也促進計算機的發展和廣泛應用。

<三>計算機學科的主線及發展方向

圍繞著學科基本問題而展開的大量具體研究，形成學科發展的主流方向與學科發展主線和學科自身的知識組織結構。計算學科內容按照基礎理論、基本開發技術、應用以及他們與硬件設備聯系的緊密程度分成三個層面：

1、計算科學應用層

它包括人工智能應用與系統，信息、管理與決策系統，移動計算，計劃可視化，科學計算機等計算機應用的各個方向。

2、計算科學的專業基礎層

它是為應用層提供技術和環境的一個層面，包括軟件開發方法學，計算機網絡與通信技術，程序設計科學，計算機體系結構、電子計算機系統基礎。

3、計算科學的基礎層

它包括計算科學的數學理論，高等邏輯等內容。其中計算的數學理論涵蓋可計算性與計算復雜性理論形式語言與計算機理論等。

<四>計算機的網絡的發展及網絡安全

(1)計算機網絡與病毒

一個現代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯網絡、匯編程序、編譯程序、操作系統、外部設備、通信通道等內容的系統。

通過上面定義，我們發現互聯網絡也被加入到計算機當中。說明了網絡的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰略資。信息科學成為最活躍的領域之一，信息技術改變著人們的生活方式。現在互聯網絡已經廣泛應用于科研、教育、企業生產、與經營管理、信息服務等各個方面。全世界的互聯網Internet正在爆炸性的擴大，已經成為覆蓋全球的信息基礎設施之一。

因為互聯網的快速發展與應用，我們各行各業都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網絡的發展，計算機網絡系統的安全受到嚴重的挑戰，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。

我們想更好的讓計算機為我們服務，我們就必須很好的利用它，利用網絡。同時我們也應該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。

(2)計算機病毒及它的防范措施：

計算機病毒是一組通過復制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設定好的環境激發，即可感染和破壞。

<一>、病毒的入侵方式

1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發射到對方電子系統中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術難度也最大。可能的途徑有：①直接向對方電子系統的無線電接收器或設備發射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數據。根據得到的或使用標準的無線電傳輸協議和數據格式，發射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網絡。③尋找對方信息系統保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數據鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。

2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。

3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統中的一個小洞，由軟件設計師或維護人發明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。

4．數據控制鏈侵入方式。隨著因特網技術的廣泛應用，使計算機病毒通過計算機系統的數據控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術，可以很容易地改變數據控制鏈的正常路徑。

<二>病毒攻擊的防范的對策

1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統恢復層；六是應急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術的支持，如安全設計及規范操作。

2．嚴把收硬件安全關。國家的機密信息系統所用設備和系列產品，應建立自己的生產企業，實現計算機的國產化、系列化；對引進的計算機系統要在進行安全性檢查后才能啟用，以預防和限制計算機病毒伺機入侵。

3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。

4．加強計算機應急反應分隊建設。應成立自動化系統安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關問題。

很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經濟損失的慘痛經歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經太多。因此，如果你是數據庫程序開發人員、如果你是系統級應用程序開發人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經常殺毒，注意外來設備在計算機上的使用和計算機對外網的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。

<五>總結

在學了計算科學導論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學科。計算科學導論指導著我們該怎么學習計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業的方向。正如計算科學這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網絡的進一步發展而更多的被人們重視。總之學習了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應該好好努力，爭取在自己的專業領域上有所成就。

參考文獻：

1、《計算科學導論》（第三版），趙志琢著，科學出版社2004版

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一、計算的定義

了解一個事物，先從定義著手。籠統地說，所謂的計算，就是從一個符號串f 變換成另一個符號串g 。比方說， 從符號串2 + 3 變換成5， 就是一個簡單的加法計算。如果符號串f 是x2，而符號串g 是2x，從f 到g 的計算就是常見的微分。

算式計算是這樣，定理證明也不例外。如果 令f 表示一組公理和推導規則， 令g 是一個定理， 那么從f 到g 的一系列變換就是定理g的證明。由此可以得出推論， 文字的翻譯，也是一種變相的計算。比如說，如f代表英文句子， 而g 為y意思相等的中文句子， 那么從f 到g ，就是把英文翻譯成中文的過程。

不難發現，這些變換間的過程，就是我們常說的計算。在這個過程中，它們都有共同的特點，從己知符號（ 串） 開始，有序改變成符號（ 串） ， 經過幾個步驟以后， 最終得到一個滿足預先規定的符號（ 串） 的變換過程。

如果從類型進行， 計算主要有數值計算和符號推導這兩類。其中，數值計算包括實數和函數的加減乘除、開方運算、方程的求解等情況。而符號推導則涵蓋了代數與各種函數的恒等式、幾何命題的證明等。

但是，有一定需要注意的是，無論是數值計算，抑或符號推導，二者之間在本質上是等價的、對等的， 它們相輔相成，相得益彰， 可以實現相互轉化， 同時還具有共同的計算本質。當然，隨著科學不斷進步發展，也許，不久的將來，還可能出現嶄新的的計算類型。

二、計算的歷史

人類文明，不斷發展進步。在開始生產生活的遠古時期，便與計算結下了不解之緣。為了更好讓計算服務生活，人們發揮自己的聰明才智，不斷探索計算的工具。因此，計算和計算工具是息息相關的，更是一脈相承的。

公元前5世紀的時候，炎黃子孫已經學會用籌碼當做日常工具。并在公元前3世紀普及下來，一直沿用了兩千多年。再后恚人們發明了算盤，更加便捷的為生活提供服務。在15世紀的時候，取代了算籌的地位，得到了大力推廣。經過一代代人的智慧結晶，還羅列了很多算法口訣化，大大提高了計算速度。

三、計算系統的近代史

到了近代，隨著科學的不斷發展，大大提高了計算工具的發展速度和計算效率、早在1614年的時候，就已經發明了對數，從此，乘除運算，可以巧妙的轉化為加減運算。在這個時候，發明設計了一個重要的計算輔助工具：對數計算尺。到了1620年，岡特最早利用對算計算尺來計算乘除，開創了計算的先河。

創意無極限，1642年，帕斯卡發明了加法器，1671年，萊布尼茨發明了手搖計算器，到了1850年，曼南在計算尺上嘗試裝上了光標，此舉便捷高效，得到了科學工作者，尤其是工程技術專業人員的認可和贊同。后來，機械式計算器通計算尺一同發明，并得到應用，在計算工具的發展史上，具有里程碑的重要意義。

四、電動計算機問世

1834年，英國科學家巴蓓奇設計了一款完全由程序掌握控制的分析機，令人遺憾的是，由于當時的機械技術能力有限，一些關鍵環節由于技術問題，最終成為泡影。雖然胎死腹中，但是，巴蓓奇的理念中，已經涵蓋了現代計算的基本框架和中心思想。

隨著電力技術的不斷發展，在很長一段時間內，電動式計算器，正在逐步取代人工式計算器。在1941年，德國科學家楚澤發明了繼電器，制造出世界上第一步過程控制計算器。至此，巴蓓奇在一百多年前的構想，得以最終實施。

五、電子計算機改變了世界

20世紀初，電子管的出現，猶如一聲春雷，促使計算機的改革，實現了質的飛躍。在1946年，美利堅合眾國的賓夕法尼亞大學與有關單位聯合在一起，支撐了第一臺電子計算機。隨著它的面世，人類的計算進入了一個嶄新的時代。毫不夸張的說，電子計算機的出現，堪稱20世界最偉大、為實用、最具有歷史意義的重要發明之一。它的面世，當仁不讓的摘走了最具影響力的現代工具的桂冠。

就在電子計算機飛速發展的時候， 因特爾公司的創始人戈登?摩爾高瞻遠矚，對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出大膽預測預： 今后，半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明， 戈登?摩爾的預測完全正確。自2 0 世紀6 0 年代以后，半導體芯片的集成度和電子計算機的計算速度就呈現了飛速發展的模式，每18個月就要翻一番， 需求越來越多，成本卻越來越低。這種獨具特色的發展速度，就是有名的“摩爾定律”。

六、計算是否有極限

追求永無止境，電子計算機的發展也不例外。人類能不能把計算機的運行速度再次提升？ 傳統計算機的計算能力何時才會到達極限？ 對于這個問題， 很多科學家在進行嚴密、謹慎的討論后，最終給出的答案是否定。因為有一個不能忽視的問題擺在那里，如果計算機的計算能力無限飛躍， 把地球上全部的能量轉換為計算的結果，就會造成熵的降低。無限發展的運動，在哲學界里，是被禁止的， 所以， 傳統電子計算機的計算能力，不可能永遠前進，必須要有一個屬于計算機自身的必上限。

對于計算機的上限問題，無數哲學家和科學家的觀點出奇的一致。他們認為：最多到21世紀30年代，摩爾定律將不再適用郁計算機的發展。到那個時候，計算機將達到自身的歷史峰值，并逐步走下神壇。

哈佛大學終身教授、著名科學家威爾遜教授曾經說過： “我們所追尋的科學，始終代表著一個時代最大膽、最瘋狂的猜想。盡管它純粹是人為的，但我們有理由相信， 通過追尋“夢想，發現，解釋，夢想”的不斷循環， 我們完全可以開拓一個個全新的領域， 世界在大家的共同努力下，最終會變得更加清晰， 我們最終會探索到宇宙的奧秘。所有的美妙，都有存在的目的和意義。”

七、難以求解的量子計算系統

20世紀80年代，量子計算初具規模。著名物理學家費曼在進行計算試驗的時候，嘗試用傳統的電子計算機，去模擬量子力學。在實驗的過程中，費曼遇到一個問題：量子力學系統的行為。通常是難以理解，也是難以求解。

比如，以光的干涉現象為例，在這個干涉過程中，每增加一個相互作用的光子， 有可能產生的狀況就會多出翻一番，問題的規模會呈指數級增加。當然，模擬光子的實驗，所需的計算量實在太大了，一般人很難堅持下去。可惜，它遇到的是執著的費曼， 在他眼里，眼前的困難，正好提供一個鉆研的契機。費曼一直認為， 量子力學系統的行為，自身具備良好的可預測性： 在干涉實驗中， 只要給定初始條件， 就可以推測出屏幕上影子的形狀。通過不斷的模擬實驗，費曼做出判斷：如果能夠算出干涉實驗中發生的現象，就必須完成大量的計算， 那么只要搭建這樣一個實驗， 就能測量其結果， 無形當中，潛移默化的完成了一個復雜的計算。所以， 在計算機運行的過程中， 只要讓它在真實的量子力學對象上完成實驗， 并把實驗結果整合到計算中來， 就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

八、量子計算的革命性思考

回顧人類計算工具的發展歷程， 從最初的木棒、石塊到珠盤， 經過電子管計算機、 晶體管計算機的演化，到現在的普及的電子計算機， 再進化到到量子計算。筆者發現，當中的進化過程，就像浩瀚的人文明史，有很多值得深思的地方。

首先，遠古時期，人們發現用石頭或者棍棒可以輔助計算， 開始摸索，嘗試。到后來，發明了算盤， 來提升人們的計算效率。后來，聰明的人類發現，不僅的雙人手可以撥弄“算珠”， 機器也可以用來讓“算珠”自主運動， 而且效率更高， 速度更快，更能解放生產力。隨后， 人們用繼電器替代了純機械， 最后用電子取代了繼電器。就在科學家不斷改進計算工具的時候，數學家們開始對計算的本質展開了探究。

總結

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1 計算的本質

計算的本質是什么？應該說人類對其已經有了一個基本的清晰的認識：計算就是依據一定的法則對有關符號串的變換過程。一切可計算的函數都是遞歸函數。抽象地說，計算的本質就是遞歸。它是一種可一步一步進行的符號串變換操作。也就是從己知符號( 串) 開始, 一步一步地改變符號( 串) , 經過有限步驟, 最后得到一個滿足預先規定的符號( 串) 的變換過程。至于這種符號變換的操作方式如何，以及符號的載體或其外在表現形式如何，都不是本質性的東西，無不處于一種不斷變革或進化的過程之中。它們在本質上是等價的、一致的, 即二者是密切關聯的, 可以相互轉化, 具有共同的計算本質。符號可以用一組竹棍表征、用一組算珠表征、用一組字母表征，也可以用齒輪表征、還可以分子表征、電子表征等等。不同表征下的符號變換有著不同的操作方式，甚至同一種表征下的符號變換都可以有不同的操作方式。在此，計算本質的統一性與計算方式的多樣性得到了深刻的體現。我們相信，隨著科學技術和數學的不斷發展，計算方式的多樣性還會有新的表現。還可能出現新的計算類型。

2 古代的計算方式

人們從開始產生計算之日, 便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5 世紀, 中國人已開始用算籌作為計算工具, 相對于后來的機器計算方式，這些計算的方式均可歸結為“手工計算方式”，其特點是用手工操作符號，實施符號的變換——擺排竹棍或書寫符號。它在公元前3 世紀得到普遍的采用, 一直沿用了二千年。后來, 人們發明了算盤, 并在15 世紀得到普遍采用, 取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的, 比算籌更加方便實用,從而加快了計算速度。

3 近代計算系統的發展

近代的科學發展促進了計算工具的發展: 在1 6 1 4 年,  當年18歲的法國數學家帕斯卡爾從機械時鐘得到啟示——齒輪也能計數，成功地制作了一臺齒輪傳動的八位加法計算機。這使人類計算方式、計算技術進入了一個新的階段。1 6 2 0 年, 岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1 8 5 0 年, 曼南在計算尺上裝上光標,受到當時科學工作者廣泛采用。1642 年帕斯卡發明了帕斯卡加法器。1671 年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器。自此以后, 經過人們在這方面多年的艱辛努力,出現了各式各樣的手搖計算器,　英國的巴貝奇于1 8 3 4 年, 設計了一部完全程序控制的分析機,包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,電動式計算器慢慢取代以人工為動力的計算器。1 9 4 1 年, 德國的楚澤采用了繼電器, 制成了第一部過程控制計算器, 實現了1 0 0 多年前巴貝奇的理想。

4 電子計算機

2 0 世紀初, 電子管的出現, 使計算器的改革有了新的發展,在1 9 4 6 年成功地研制出了世界上第一臺電子計算機。使人類進入了一個全新的時代。這時計算表現為一種物理性質的機械的操作過程。但是，無論是手工計算還是機器計算，其計算方式——操作的基本動作都是一種物理性質的符號變換，具體是由“加”和“減”這種基本動作構成的。二者的區別就在于前者是手工的，后者是自動的

5 “摩爾定律”與“計算的極限”

在電子計算機和信息技術高速發展過程中，芯片的集成度和電子計算機的計算速度飛速發展, 而價格卻不斷降低。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。然而人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升 傳統計算機計算能力的提高有沒有極限 對此問題, 學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高, 最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低, 這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的, 因此, 傳統電子計算機的計算能力必有上限。摩爾定律不久將不再適用。

6 DNA計算系統

科學代表著一個時代最為大膽的猜想。我們相信, 通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環, 我們可以開拓一個個新領域, 如今出現的DNA計算便有了更大的本質性的變化。計算不再是一種物理性質的符號變換，而是一種化學性質的符號變換，即不再是物理性質的‘“加”、“減”操作，而是化學性質的切割和粘貼、插入和刪除。這種計算方式的變革是前所未有的，具有劃時代的意義。它將徹底改變計算機硬件的性質，改變計算機基本的運作方式，其意義將是極為深遠的。

DNA計算最初思想的提出可以追溯到1994年11月,美國計算機科學家 L．阿德勒曼（L．Adleman）在《科學》上公布了DNA計算機的理論，并成功的運用DNA計算機解決了一個有向哈密爾頓路徑問題[1]。這一成果迅速在國際上產生了巨大反響[2]，一些人相信，DNA計算蘊含的理念可使計算的方式產生“進化”。

理論上DNA計算機具有現代電子計算機同樣的計算能力，但它具有的巨大潛力（功能）卻是電子計算機不可比擬的：DNA計算機運算速度極快，其幾天的運算量就相當于計算機問世以來世界上所有計算機的總運算量；它的貯存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存儲1萬億億位二進制的數據，超過目前所有計算機的存儲容量；它的能量消耗只有一臺普通計算機的十億分之一。如此優越的分子計算機當然是激動人心的。然而它離開發、實際應用還有相當的距離，尚有許多現實的技術性問題需要去解決，如生物操作的困難。盡管DNA計算機面對著許許多多的質疑，但它的提出者阿德勒曼教授依然是極其樂觀的，在他看來，提出DNA計算機并不就是要與電子計算機競爭。在計算本質上，它同人類有史以來的一切計算都是等價的、一致的。這就是說，DNA計算也是一種遞歸計算。這一結論有著重要的數學意義。它使人們認識了DNA計算的本質；相信它所蘊涵的理念可以使計算的方式發生進化。

7 總結

人類的計算工具, 從木棍、石頭到算盤, 經過電子管計算機, 晶體管計算機, 到現在的電子計算機, 再到DNA計算。

我們發展計算工具在不斷進化、不斷加強。而DNA計算系統的產生, 將會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,更加深刻的揭 示計算的本質。也許許多困擾人類的問題, 將會隨著DNA計算機工具的發展而得到解決, 并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考資料

[1] M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press,2000.

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1.1在20世紀40-50年代，此階段被稱為大型主機階段

（即第一代電子管計算機）。期間經歷了電子管數字計算機、晶體管數字計算機、集成電路數字計算機和大規模集成電路數字計算機的發展歷程，計算機技術逐漸走向成熟。

1.2在20世紀60-70年代，此階段被稱為小型計算機階段

其實就是對大型主機進行的第一次“縮小化”變革，其成本低廉，價格易被接受。而且可以滿足息處理的要求。

1.3微型計算機階段

是20世紀70-80年代的主流，也是對大型主機進行的第二次“縮小化”變革。期間，美國蘋果公司推出了appleii計算機，并此后對它經行了若干次的演進，最終打開了個人計算機市場，為個人計算機的普及奠定了根基。

1.4客戶機/服務器階段

其標志階段是在1964年，ibm與美國航空公司將2000多個訂票的終端用電話線連接在了一起，建立了全球第一個聯機訂票系統，此舉標志著計算機進入了客戶機/服務器階段。在其網絡中，網絡的核心部分就是服務器，網絡的基礎就是客戶機，服務器不斷給客戶機提供所需要的網絡資源。客戶機/服務器結構的最大優點是能讓客戶端pc的處理能力得到最大充分發揮，經過客戶端處理過工作后，再提交給服務器，使得服務器的壓力能夠得到大幅度降低。

1.5 internet階段，也稱互聯網階段

互聯網始于1969年，最初是因為加利福尼亞大學洛杉機分校、史坦福大學研究學院、加利福尼亞大學、猶他州大學四所大學在arpa制定的協定下，將四臺主要的計算機按照一定的通訊協議連接起來，此舉標志著互聯網的誕生。至今為止，互聯網的功能越來越強大，帶寬速度也越來越快。其交互性、即時性、多媒體性、全球性、海量性的特性突顯。互聯網的意義不應低估。它是人類邁向地球村堅實的一步。

1.6從2008年起，云計算時代來臨

云計算（cloud computing）概念逐漸流行起來，它正在成為一個通俗和大眾化的詞語。云計算被視為“革命性的計算模型”，因為它使得超級計算能力通過互聯網自由流通成為了可能。企業與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯網來購買租賃計算力，用戶只用為自己需要的功能付錢，同時消除傳統軟件在硬件，軟件，專業技能方面的花費。云計算讓用戶脫離技術與部署上的復雜性而獲得應用。云計算囊括了開發、架構、負載平衡和商業模式等，是軟件業的未來模式。它基于web的服務，以互聯網為中心。

2.計算機的未來發展模式

2.1分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子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。轉換開關為酶，而程序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。生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。分子芯片體積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子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。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的dna溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。

2.2量子計算機

量子計算機是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認為，非相互作用下，原子在任一時刻都處于兩種狀態，稱之為量子超態。原子會旋轉，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會像電子計算機那樣進行的

轉貼于

線性運算，而是同時進行所有可能的運算，例如量子計算機處理數據時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一起計算，就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態的原子作為中央處理器和內存，其運算速度可能比目前的奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個互聯網。

2.3光子計算機

光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。 由于光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現代計算機的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。

2.4納米計算機

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質地堅固,有著極強的導電性, 能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位, 一個納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀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，制造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源， 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

2.5生物計算機

20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、神經元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

2.6神經計算機

其特點是可以實現分布式聯想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯想、推理，并得出結論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。

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計算機科學技術的發展和應用，給信息傳播提供了多樣化的選擇。在計算機信息網絡覆蓋的情況下，生產商和客戶之間可以直接進行產品的交流與反饋，生產商可以在第一時間得知產品的使用情況，產品的優缺點，針對產品的優點加以發揚擴大，對產品的缺點加以有力的改進，也避免了由于生產商和客戶之間由于信息交流的誤會所產生的種種糾紛。同時，生產商與客戶之間實現直接對話，將會避免很大一部分的資金的浪費，這樣的溝通使企業可以更加了解客戶的需求以及市場的需求，獲得更多的市場信息，在市場競爭中將會占據主導地位。除此之外，計算機科學技術的發展將會使相同行業或者不同行業之間的競爭更加劇烈，使企業的生存環境更加的復雜，為了在殘酷的市場中繼續生存下去，企業之間會更加努力地改進自己的生產方式和生產工藝，努力獲得最新的市場信息，這也會使企業的發展更加的迅速。

2計算機科學技術可以提高商業活動的安全度

在傳統的商業活動中，企業之間的交易契約大多是通過面談或電話交流形式進行的，而在這種條件下，雙方很難憑借第一印象判斷對方的信譽，這就加大了商業風險，并且，傳統的商業契約大多是通過書面或以實物形態來完成簽訂的，這種商業交流方式很容易泄露企業的隱私以及企業的商業機密，容易給企業帶來一定的安全隱患。而隨著計算機科學技術以及網絡信息技術在全世界各領域經濟活動中的廣泛應用，在目前所形成的網絡經濟條件下，電子商務已經獲得了巨大的發展空間，并且存在著無法預測的發展潛力。計算機信息技術覆蓋下的商業活動與傳統的相比具有更高的安全性，對信息的存儲也更為方便和快捷。

3計算機科學技術能夠使企業快速地增加自身的規模，獲得更大的經濟效益

計算機科學技術的快速發展給企業帶來了多方面的影響，而對信息處理的效率也逐漸成為現代企業展開競爭的一個重要的因素。隨著市場競爭的越來越激烈，企業之間的競爭也逐漸演化為對信息掌握速度和數量的競爭，企業要想更好、更快地壯大自身的規模，就必須盡可能地利用現代的計算機科學技術來獲取大量的商業信息，并在信息的應用中逐漸研究和探索能夠適用于未來信息化發展趨勢的新思路和新方法。互相競爭的雙方如果在信息的掌握上處于嚴重的不平衡的地位時，就需要花費大量的物力和人力來收集有利于自己的信息，以期在未來的市場競爭中占據主導的位置。

計算機信息技術使企業獲取信息的難度和獲取成本大大降低，商家不再具有信息上的優勢。企業可以通過計算機信息網絡來進行信息的交流和互換，由于信息傳遞和復制的成本很低，信息傳播范圍又很廣，不會產生由于信息傳遞成本所造成的重大影響，因此企業可以廣泛采集客戶數據，并根據收集的信息結合市場的發展情況來制定出有針對性的可行的營銷策略。總之，網絡可以減少企業之間信息不對稱程度，提高社會資源的配置效率和配置的優化程度，從而促進經濟的有效發展。

4如何更好地發揮計算機技術對經濟發展的促進作用

計算機技術的應用已經滲透到我們生活和社會的發展的各個方面，經濟的發展也對計算機科學技術提出了更高的要求，隨著網絡經濟的繁榮，一系列網絡及計算機問題隨之出現，這些都對當前經濟的發展造成了一定程度的阻礙，所以需要我們不斷地推動計算機技術的發展，以適應經濟發展的需求。企業要結合自身的發展情況和需要建立自己的網絡，并不斷地開拓新的營銷渠道。隨著計算機科學技術的發展，使用網絡的企業越來越多，尤其是一些有實力的大公司都在開發內部網絡系統。企業內部網絡系統實際上是網中之網，既可獨立成網，又可連接國際互聯網絡，優越性極大。

人才是計算機科學技術發展的基礎因素，作為一項龐大的社會系統工程，網絡經濟所涉及的人才包括各個層面，網絡經濟目標的確定、擴展、組織規劃的實施都是在相應的技術環境、經濟環境以及人文背景下由各方面的人共同確定的。所以，人才是推動計算機技術發展的重要力量，要想在計算機技術領域占據領先的地位，就必須加強對計算機科學技術方面專業人才的培養。計算機科學技術的發展促進了社會變革，為社會經濟的發展創造了條件，而且也引發了一系列新的社會關系，帶來了很多以往社會發展中從未出現的法律問題，傳統的法律條文在解決新型的信息技術所帶來的社會問題時具有較大的滯后性，所以，必須根據當前計算機科學技術發展中所存在的基本法律問題來完善相關的法律體系，增強對信息技術的法律保障力度。

篇10

在日益發展的現代經濟中，計算機科學及技術所發揮的作用是巨大的。以美國為例，在短短的幾百年里發展成為世界上最新先進的發達資本主義國家，其重要的途徑就是通過先進的計算機技術來進行技術創新。正是由于計算機科學的發展，全球經濟才得以呈現出“一體化”，使得時間和地域的概念愈加變的模糊和經濟發展信息化。并且，從研究領域來說，經濟學的發展更是需要計算機科學的支持才得以使所研究的問題具體化和量化，從而徹底改變純定性的非科學研究，使得理論與實證相結合，以得出行之有效的結論。

一、計算機科學發展史

以科學技術為標志，人類歷史上發生了三次產業革命。蒸汽機的發明標志著第一次產業革命的興起：電的發現與應用掀起了第二次產業革命的浪潮；數字電子計算機的誕生則拉開了第三次產業革命的序幕。雖然電子計算機的發展走過了60個春秋，但計算技術和計算工具的發展歷史要漫長得多。

1.1 電子計算機史前史

1.1.1 計算技術的萌芽期計算技術的萌芽期計算技術的萌芽期計算技術的萌芽期：使用石子和手指記數的遠古時代；春秋戰國時代中國人發明的算籌到算盤；耐普爾骨條，圓形計算尺等。凝聚著許許多多科學家和能工巧匠智慧的早期計算工具，在不同的歷史階段發揮過巨大的作用，但也將隨著科學技術發展而逐漸消亡，最終完成它們的歷史使命。

1.1.2 工業革命中發展起來的機械式計算機工業革命中發展起來的機械式計算機工業革命中發展起來的機械式計算機工業革命中發展起來的機械式計算機：法國科學家帕斯卡1642年發明第一臺機械計算機，齒輪式能進行加減法運算的計算器Pascaline；1673年德國的萊布尼茨建造了一臺能進行基本四則運算的機械式計算機；1820年真正商品化的機械式計算機正式出現；1822年英國數學家巴爾奇完成第一臺差分機

1.1.3 工業時代的機電計算機工業時代的機電計算機工業時代的機電計算機工業時代的機電計算機：1941年德國的楚澤完成世界上第一臺真正的通用程序控制的Z-3計算機；艾肯使Make-1計算機與1944年在哈佛大學投入運行；1942年，“阿塔納索夫―貝利計算機”，簡稱ABC。

1.2 計算機的發展：1946～1958年，以電子管作為基本邏輯元件，以科學計算為主要應用領域，以IBM系列機為代表的第一代計算機；1958～1964年，以晶體管作為邏輯元件，應用領域為數據處理、過程控制等的第二代計算機；1964～1974年，采用半導體中小規模集成電路作為邏輯元件，應用進入到許多科學技術領域的第三代計算機；1974年至今，采用大規模集成電路作為邏輯元件的第四代計算機，是計算機發展最快、技術成果最多、應用空前普及的時期。

1.3 計算機的發展趨勢：從類型上看，計算機正向系統巨型化、體積微型化、資源網絡化和功能智能化這幾個方向發展。

二、計算機科學技術在經濟發展中的作用

全球信息網所引發的漣漪效應已經遠達網絡的瀚海之外，并且已經沖擊到我們的日常生活，引發了一波又一波新的浪潮。這不是媒體業界所受的巨大沖擊，也不是人際通訊的新奇工具，而是經濟結構的全新變化，以及整個社會結構的變化。

2.1 計算機科學技術在企業管理中的作用

計算機網絡技術在企業管理中的作用主要通過企業的計算機網絡管理系統來實現，該系統所包含的基礎功能模塊和工具軟件有：通訊軟件、文字處理、excel、圖形聲像的處理、自動排版、安全保密系統等。為保障系統安全，一般通過防火墻進行保障；為實現資料共享，可依據自身的管理方法建立數學模型庫和數據資料的檢索數據庫等。管理的基本職能是計劃、組織、人員管理、指導與領導、控制。領導層通過這些管理對企業的各項工作作出決策。這就要求信息資料的準確和完整，企業的計算機網絡管理信息系統就充分利用了網絡所有的控制和決策職能，將信息系統所保存的目標信息與該系統所獲得的當前信息相比，找出差異和問題，然后進行決策并執行。計算機網絡科學技術可以實現企業管理全程信息化，提高工作效率。企業可以運用現代化的信息管理技術對企業人、財、物實行計算機管理，有利于分析企業各種物資消耗看，進行人事檔案動態管理，財務工作實時監督等，能夠完善工作環節，保證工作真實可靠。在企業運營方面，可以在市場分析、經營決策、產品開發、科技創新、生產銷售、售后服務以及售后反饋等方面實現網絡管理，使企業真正達到一個較高的等級。可以說，從上個世紀八十年代網絡大規模應用到生產生活中以來，其發揮的作用正趨于全面化，對提高企業運行效率有著至關重要的作用。計算機科學技術的普及可以提高信息處理和反饋的速度。企業內部的管理信息和外部信息是通過數據的采集、加工、傳遞和提取實現的。

2.2計算機科學技術在經濟結構優化中的作用

產業結構的大調整可以說與網絡經濟的興起有著密不可分的關系。而網絡經濟的興起并從根本上改變國民經濟的結構，使其向高級化、信息化方向發展。由于信息產業本身具備的特點，它在國民經濟中已成為與鋼鐵、能源、汽車相并列的支柱產業和先導產業，其表現為信息產業在發展過程中，通過與傳統產業相互融合、滲透、可以改進傳統技術并促進傳統產業的改造與生機，使經濟結構趨于“軟化”和高級化、信息產業也是促進其他高技術產業化形成和發展的。基礎信息網絡化的過程實質是物質和勞務向知識密集型轉化、產業結構的重心向附加值較高的信息產業演進的過程。網絡經濟對經濟結構的優化作用主要表現在產業結構的高級化、勞動結構的智力化以及消費結構的服務化等方面。

【參考文獻】

[1]劉曉東，趙軍，張家.論計算機網絡技術與當代經濟發展的關系[J].商場現代化，2007（17）.