对未来计算机及其核心技术的探究

陆莉芳

摘 要：计算机技术在近些年来获得了极大发展并且在现代生活中发挥了越来越重要的作用，已经成了现代生活、生产不可或缺的元素。时代在发展，科技在进步，计算机及其核心技术也在不断更新中。本文主要讨论计算机在未来的发展，以及其核心技术的发展方向，以期对计算机的研究有所助益。

关键词：未来；计算机；核心技术；发展方向

1 计算机的发展史

第一台计算机于1942年出现在宾夕法尼亚大学，这台计算机的出现标志着计算机时代的到来。第一台计算机的制作初衷是为了计算火炮弹道，主要用于军事用途。这一代的计算机采用的是电子线路执行逻辑运算、算术运算与信息存储的计算机，其计算速度相较于继电器计算机快一千倍。但是，这台计算机的程序设备仍然是外加式，并且存储容量也相对较小，尚不具备现代计算机的特征。

1945年数学家冯诺依曼提出了更为先进的逻辑结构并且应用于计算机制造，计算机自动化程度提高，开始进入了发展时期。该时期的计算机开始应用到工业与生活中。到20实际中期以后，计算机技术便进入了高速发展时期，计算机的组成也更加复杂，由单纯的硬件变为了硬件、固件与软件三部分组成。同时，计算机的系统与性能不断提高，计算机的种类也呈多样化，出现了大型计算机、通用计算机、小型计算机、微型计算机等类型。此外，还出现了一些专用计算机，如模拟数字混合计算机、特殊类型的控制计算机等。进入到20世纪70年代后计算机的研究与生产能力大增，计算机的性能得到了很大提升。尤其是微型计算机开始进入大规模生产时期，进入到了生产生活的各个领域。微型计算机在很短的时间内便进入到了家庭、企业、机关与研发单位中，发展到现在，微型计算机已经成为了社会生活与工作中不可或缺的部分。

2 计算机的发展趋势

未来计算机主要呈现两个方向：微型计算机与超极计算机。超极计算机应用于较重要的科研与工业技术，注重强大的计算能力。超极计算机采用平行处理技术，可以使计算机系统在同一时间处理多个数据或者执行多条指令。在未来，超极计算机的计算能力仍将被进一步提升，并且应用领域也将进一步扩大。在未来，军事技术、科研技术空间技术、经济分析技术等都将用到超极计算机。可以说，未来计算机技术的发展主要方向之一是计算能力与速度的提升。

此外，分子计算机技术也在研究中，在未来可能成为现实。这些都是未来计算机的发展趋势，而对其核心技术的发展我们在接下来的文章中将进行细解。

3 计算机核心技术的发展

⑴量子计算机。量子计算机是在量子效应基础上研究出来的，它利用某种链状分子聚合物的特性来表达开与关的状态，并利用激光脉冲来改变分子状态，促使信息沿着聚合物移动从而实现运算活动。量子计算机介于构架与器件之间，其中的数据用量子位进行储存。量子具有叠加效应，故而，一个量子位既可以是1也可以是0，既可以存储1又可以存储0，也就是说一个量子位可以存储两个数据。同样数量的存储，量子计算机的存储量相较于其他计算机要大很多。量子计算机还可实行量子并行计算，运算速度非常快。

⑵光子计算机。光子计算机也就是全光数字计算机，该计算机的核心理念是以光子代替电子、光硬件代替电子硬件、光互联代替导线互联、光运算代替电运算。相较于电子计算机，光计算机的信息传递平行通道密度更大，通道的通过能力是电话电缆的几倍。同时，光具有高速、并行的特性，这也决定了光子计算机的处理能力更强、运算速度更快。在当前，超高速计算机只能在低温状态下工作，而具有同样运行速度的光子计算机在室温下即可工作。光子计算机还具有容错性，某一原件损坏或出错不会影响到最终的计算结果。现在，光子计算机已经研究成功，可以预计的是，在不久的将来，光子计算机将成为计算机的主要研究发展方向，会像当前计算机一样普及，并且在社会生活工作中发挥更大的作用。

⑶纳米计算机。目前硅芯片发展到现阶段已经到达其物理极限，它的体积无法再缩小，通电与断电的频率也无法再提高，其功耗的提升空间也已经很小。解决这些问题，很重要的途径是研制纳米晶体管，并采用纳米晶体管制作纳米计算机。应用纳米技术进行计算机的研究制造不仅能够减小计算机的体积更能提升其工作效率、降低其功耗、现阶段纳米计算机的研究已经取得了很大成绩，在未来必然可以实现推广应用。

⑷生物计算机。生物技术是未来的主要发展技术之一，生物计算机的工作过程是蛋白质分子与周围介质的相互作用过程。在生物计算机中，酶充当计算机的转换开关，而酶合成系统的本身与蛋白质的结构将进行系统的体现。蛋白质分子比硅片上的电子元件小很多，并且彼此距离更近，生物计算机完成一项运算所需时间甚至比人的思维速度快百万倍，是现代计算机无法比拟的。同时，DNA分子计算机具有惊人的存储容量，与极低的能量消耗，是电子计算机的十亿分之一。

总之，未来计算机的发展将建立在现有技术的发展之上，其发展程度甚至会超过人类的预期又或许会极大程度代替人力成为社会发展新动力。但，不管怎样的发展都要以人类的需求为根本，以为人类提供便利为原则，我们要谨记这一点，把握计算机的发展方向，不使其发生偏差。

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