浅析计算机科学与技术的发展趋势

白欣珂

摘 要：本文立足于计算机科学角度，分析了计算机科学与技术的发展趋势，希望具有一定参考价值。

关键词：计算机;科学技术;发展趋势

引 言

随着教育改革的不断深化，计算机科学越发重要，因此，对计算机科学与技术的发展趋势研究有着鲜明现实意义。

一、计算机科学兴起的原因

随着人类社会的进步，人们对各式各样的事物都有了不同程度的需求。首先，人类的大脑很多时候是不能同时记住许多琐碎的事务，为了储存、收集这些信息和资料，就需要有一个代替人脑进行长期记忆的东西，后来逐渐演变成今天的计算机也就是电脑。其次，人脑的计算能力有限，对于一些特别大的数据是无能为力的。因此，人们需要一台电脑来代替人脑对庞大的数据进行分析和计算。

二、计算机的发展进程

1946年，"ENIAC"横空出世。这台计算机在当时的名气颇大，主要因为这台计算器是为当时的美国军方特意定制的一台电子数字计算机并且它还是世界上第一台电子数字计算机。但ENIAC占地面积过大，如此一个巨型体积的东西显然不可能进入寻常百姓家。第二代计算机也很快诞生，是世界上第一台电子管计算机，使用电子管结构，由人工来操控程序，后来陆续发展到使用符号语言，是计算工具革命性发展的开始。

1956年，晶体计算机诞生。晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展与第一代电子管计算机相比，晶体管的优势是显而易见的。晶体管二代的体积较前两者缩小了很多，重量方面也减轻了不少，而且晶体管耗能较低、处理器速率变快，使用寿命也明显延长，但很难普及。

20世纪50年代，第三代计算机横空出世一中小规模集成电路计算机。这一种集成电路计算机与前几代相比，体积缩小了很多，计算速度提高了很多。同时，半导体存储器大大减少了焊点和接插器，使得中小规模集成电路计算机变得更加可靠为新型计算机奠定了基础。第四代计算机是大规模和超大规模集成电路计算机，体积更小，很快被人们接受。

三、新一代计算机的主要特点

（一）运行速度快。新一代计算机的运算速度可达每秒万亿次，能够解决大量科学计算难题。例如，凭借人工运算无法24小时实时更新天气信息。

（二）逻辑判断能力强。计算机时代的到来意味着计算机存储容量的不断增大，计算机要存储的信息越来越多。这就说明对计算机来说，计算机不仅要能进行计算，而且要能把参加运算的数据以及中间结果和最后结果进行存档，以此来方便用户进行使用和研究，替用户储存各种信息。

四、个人计算机的主要类型

个人计算机一词源自于1981年IBM的第一部桌上型计算机型号PC，在此之前有AppleII的个人用计算机，主要分为台式机和电脑一体机。台式机也称为桌面机，大多数公司都比较喜欢的一种机器。与笔记本相比，台式机的性能更强并且部分台式机价格便宜，如此经济实惠的计算机，自然需求很大。电脑一体机不单指笔记本电脑，还包括掌上电脑、平板等。

（一）笔记本电脑。第一，相较于台式来说，便携性强，并且现在的笔记本电脑部分拥有可手写、触屏等功能，十分便捷。第二笔记本电脑因人而异，以人的需求可以选择适合自己的笔记本，不会造成空间浪费。

（二）掌上电脑。这种电脑轻巧、便携在体积及功能上也是适用大众的。掌上电脑的设计是嵌入式设计，而各大厂商竞争的核心也在于此。此外，掌上电脑加上手机功能，就可以顶替手机使用，一物多用。

（三）平板电脑。这类电脑具备笔记本电脑的功能，却比笔记本更加便携实用，可以触屏书写，对于一些商务人士来说，也是一个比较好的选择。

五、计算机科学与技术未来的发展

（一）计算机科学与技术运行极速化。计算机科学与技术运行速度是计算机科学与技术的最重要考量标准，运算速度决定着一个国家的计算机科学与技术实力，美国通过使用空气绝缘技术对计算机的运行速度进行了提升，这样可以缩小电阻，有效的提升运行极速度。同样在美国某公司的科研人员通过将导线使用胶滞体进行包裹，并使用该类导线进行芯片的连接，传统导线使用的是硅二氧化物，该物质会导致芯片收到的信号削弱，进而影响计算机的运行速度，造成信号的损失，使用胶滞体包裹的到导线后就会减少信号的损失，提高计算机的运行速度。

（二）计算机科学与技术伴有微生物的发展。上世纪研发了著名的超微技术，同时有心细的研发人员将超微技术应用到了计算机科学与技术中，并取得了巨大的成功，形成了新颖的生物计算机。生物计算机是使用全新的逻辑方式的计算机，目前生物计算机的主要发展方向为新型分子原件，通过借助微生物产生的化学、物理、生物反应进行工作，并使用全新的方式进行数据的处理和分析，目前微生物计算机产生了空前的成功，已有部分的微生物计算机机器人面向世人。

（三）以光为传接媒介的计算机科学与技术发展。所谓以光为传接媒介的计算机科学与技术发展，就是通过光进行信号的传输，也就研发了光学计算机，计算机科学与技术的明显优点是传输速度是其他计算机无法比拟的，这样可以有效提高计算机的运行速度;其次光是具有偏振和频率的特性的，通过对光的特点的研究可以更好的优化;最后光的传播是不需要就介质的可以实现独立传播，不需要其他的载体，不会出现较交叉的情况，所以一段时间内光学计算机的研究很风靡，投入了很多的人力物力进行研究，并取得了一定成效：（1）光学计算机的运行速度很快，基本达到普通计算机运行速度的千倍以上，（2）光学计算机的传播准确率较高，且对光的基本特性进行分析后可以更有效的提高计算机的准确率。（3）光学计算机的散热性较好，通常普通计算机在运行时会产生大量的热，并且呒法及时的进行排解，光学计算机的散热性就较好，因为光学计算机不需要传播介质，所以光学计算机的产热量较少，不会出现运行不良的情况。

（四）纳米计算机。随着纳米技术的创新，纳米技术在人类的生活中正在广泛应用，纳米技术已经基本走向成熟，有科研人员就将纳米技术应用在了计算机中，这样纳米计算机就被研发了出来，纳米计算机的主要科技体现在芯片上，纳米芯片可以有效的缩小计算机的体积，同时纳米计算机的芯片也具有较高的稳定性。目前美国正在试图突破纳米管连接技术，若该项目研发生共，那么纳米芯片就可以实現，进而直接代替现有计算机的晶体管，从而缩小计算机的体积。

结 论

在飞速发展的现代社会，人们对于计算机的运用越来越多。计算机科学与技术成为人类生活和工作不可或缺的一部分，并在潜移默化中改变着人们的生活，推动了社会的发展。在全球化发展的趋势下，意味着计算机科学不仅是一个国家的事情更是世界的事情任何一个国家、任何一个人在计算机科学技术领域做出的贡献，都可能影响世界、改变世界。

参考文献

[1] 龙慧云，牛坤.本科生导师制运行中存在的问题与对策——以贵州大学计算机科学与技术学院为例[J].西部素质教育，2019，5（03）：190.

[2] 王君，谢维奇，何云红.浅谈新工科下计算机系统能力培养的探索[J].电脑知识与技术，2019，15（03）：124-125.

[3] 崔凯.计算机科学技术在现代教育中的应用[J].中国新通信，2019，21（02）：182.

[4] 西北民族大学计算机科学与民族信息技术特色学科[J].西北民族大学学报（哲学社会科学版），2019（01）：2+189.