计算机科学与技术的发展趋势

张利峰

当今世界各产业高速发展，计算机科学与技术的发展速度也在提高，为当前市场经济与可持续发展带来了巨大帮助。有关调查研究表明，目前计算机技术已深入到了人门日常生活、工作学习的各个方面，对推动人类生活方式产生了巨大影响。

计算机科学与技术的发展历史已经有60余年，在当今世界占据了非常关键的战略地位。这里对计算机科学与技术的发展状况加以分析，并以Python计算机技术为主要讲解案例，指出当前计算机科学与技术发展的主要趋势。

计算机科学与技术

计算机科学与技术是一种计算机技术和互联网同时兼顾的计算机专业宽口径学科，意在培养具备优秀的科学素养，具备主动学习科学意识与创造意识，以科研型与工程技术型相结合的计算机专业高素质技术人才。在企业管理工作中通过对计算机技术加以合理运用，不但能够提高日常工作的便利性，还能够大大提高效率。如在人工管理中，通过对计算机技术的合理运用，就能够避免产生遗漏，从而大大提高管理的准确度。中國的电脑科技的发展还处于相对初级阶段，有一些问题需要克服与完善，提升计算机的应用率是当前电脑技术人员的工作任务。

计算机科学与技术的优点

第一，多极化。受经济全球化发展趋势的影响，计算机科学在各领域中都获得了有效运用，而各个领域在计算机科学应用方面所提供的需求具有多样性，从而导致了计算机科学与技术的多极化发展趋势。

第二，智能化。随着社会现代化的进步与发展，计算机科学与技术已经表现出了鲜明的现代化特征，能够更好地适应经济社会的发展需要，从而得到了有效突破。

第三，网络化。网络化是当前计算机科学与技术发展趋势的主要特征，也是最主要的发展趋势，可以为信息资源共享带来有效方式。

第四，多媒体技术化。多媒体技术是目前广受重视的技术，在计算机系统中融入了多媒体技术，就能够在各种信息系统中形成有效联系，并构建起具有人机交互特性的新系统，可以充分发挥计算机科学与技术的功能。

从改革开放至今，我国的电脑用户数量在持续地增加，使用的程度也在日益增强。如何使计算机技术越来越高级，就要求计算机的设计人员加深探索。计算机技术的主要研究重点为计算机软件系统、系统结构、人工智能技术及其算法等领域。要将计算机技术运用到日常生活中去，首先要弄清楚哪些是计算机程序能做的事、怎样使程序能做更多的事、以及数据的结构问题与数据库的存储问题。数据的智能化以及对人机交流的研究，都是计算机技术研究的重要领域。而计算机技术在未来的发展趋势主要有以下3个特点：高、广、深。将来计算的整体性能会愈来愈高，不仅体现在芯片的高频率上，而是更加体现在计算机系统的总体性能上。将来电子计算机会逐渐渗透到人类生活的方方面面，它将会成为人类最普遍的生活必需品。

下一个计算机时代将向信息收集和应用的高度智能化方向发展，电脑的内部程序将会更加复杂化，自动化机器人的头脑会堪比人类大脑。更发达的电子计算机将是建设现代社会的重要助力。

Python

Python由荷语数学与计算机技术理论研究学会的Guido VAN Rossum所创建，第一版发表于1991年，它既是贝瑞计算机编程语言的后继者，也是一个采用了传统中缀表示的LISP方言。Python提供了简洁有效的高级数据分析架构外，还能够简洁有效地面向对象程序设计。Python编程语言和动态分类，包括解释型程序设计语言的本质，使它能够作为在大多数网络平台上编写脚本并迅速发布应用的编程语言，由于版本的不断更新并且编程语言创新功能的增加，逐渐被用作独立的、大型项目的开发。Python支持各种编程语言范型，包括函数式、指令式、结构化、面向对象以及反射型编程。Python解释器容易扩充，并且能够使用C或C++（或是任何能够透过C调用的编程语言）扩充新的功用与种类，因此Python也能够作为可定制化软体中的扩充编程语言。

Python还具有动态类型操作系统和垃圾处理的功能，并可以手动管理内存应用，同时其自身还具有一种强大且广泛的标准库，并提供了适合于所有主要操作系统平台的源代码或机器码。自20世纪90年代的初期Python编程语言的问世，它就一直被人们运用于企业系统中的信息处理和网络编程。Python的创始人Guido VAN Rossum之所以选择了Python（大蟒蛇的含义）成为该程式语言的第一个名字，是源自20世纪70年代在英国所播放过的一部电视喜剧片《蒙提·派森干的空中马戏团（Monty Python’s Flying Circus）》。ABC语言是一种由Guido参加设计开发的一种交互式教学程序的设计语言。就拿Guido自己来说，ABC这种程式语言已经非常的先进和伟大了，是用于为非专业的技术程序人员专门设计的。不过ABC程序设计语句却一直不能完成，究其原因，Guido认为是其非公开导致的，于是Guido就决定从Python中解决了这一问题。同样，他还想要完成在ABC中曾经闪现过而没有完成的事情，因此，Python从Guido那里出现了，也可以说，Python在ABC中迅速发展壮大了起来，并且它首先就受到了Modula-3（一种非常优秀且巨大的编程语言的影响，而且融合了Unix的shell和C语言的习惯，现在已经变成了最广受欢迎的编程语言之一。

自2004年以后，Python的使用量一直呈现线性上升，在2011年1月，被TIOBE的编程语言排行榜中列入了2010年编程语言。

基于Python编程语言的简单性、易懂性和扩展，在海外采用Python做科学计算的研发机构也越来越多，部分国际著名高校也开始采用Python编程语言来教授编程课。如美国卡耐基梅隆学院的程序设计基础、麻省理工学院的计算机技术与程序导论多采用了Python编程语言教学。2018年3月，该语言作者在邮件列表上声明Python2.7将在2020年1月1日后停止支援。使用者若希望在这个时间以后继续获得Python2.7相关的功能，则必须付费给供应商。随着Python 2的产品寿命结束，只有Python 3.9和后续版本正在被完全支持，但仍提供对3.6、3.7和3.8版本的安全性修正。

Python一直在产品设计上保持着简洁清晰的设计风格，这也让Python变成了一个容易读、易于维护以及被大部分使用者所喜爱的、使用广泛的编程语言。

谈起科学计算，第一个会被提及的大概就是Matlab。但是，除了Matlab部分专业性很强的工具箱功能还无法被替换以外，Matlab的很多常见功能都可从Python世界中得到相关的扩展库。与Matlab一样，使用Python做科学计算有以下好处。首先，Matlab是一款商务软件，而且价格不菲，而由于Python绝对免费，且诸多开源的科学与统计库都给出了对Python的调用连接。因此用户可在所有电脑上免费安装Python及其大部分的扩展库。

其次，和Matlab比较，Python是一种更易学、更严格的程序设计语句，它也可以让用户编写出更易读、易维修的代码。

最后，Matlab将重点注重于工程技术与科学的计算。但是即便在计算应用的领域中，也往往会面临着文档数据管理、界面设计、网络通信等多个要求。而由于Python拥有大量的扩展库，能够轻易满足多个高端功能，因此开发者往往能够利用Python来实现并完善应用所需要的多种功能。

Python的产品设计哲理是高效、明晰、简洁。所以，Perl编程语言中“总能有几种办法来做同一项事”的产品设计理念在 Python开发人员中往往无法接受。Python开发人员的哲理是“用一个办法，尽量只做一项事”。所以在产品设时，如果存在着多个选项，Python开发人员往往都会摒弃花俏的语句，而选用更加明晰的、没有甚至极少有歧义的语句。Python自身也被设定为可扩充的，不是将全部的特征和性能都整合在语言内核。Python中采用了大量的API和开发工具，使得程序员们都可以很简单地通过C编程语言、C++、Cython来创建扩充模型。而Python编辑器自己也可能被整合在其他需要脚本语言的编程中。为此，许多人还将Python当成一个“胶水语言（glue language）”来应用。通过Python可以把用任何编程语言写的程式加以整合和包装。在Google里面的许多工作，比如Google Engine用C++写了功能需求极高的组件，之后再用Python或Java/Go调整相关的模组。《Python技能使用手册》的作家马特利（Alex Martelli）表示：“这还很难说，在2004年，由于Python技能已在Google里面广泛运用，所以Google召募了一些Python高手，但在此就已經确定采用Python，他们的主要目的就是Python where we Can，C++where we must，在操控硬件的场景采用C++，而在快速的时候采用Python。”

计算机科学与技术的发展前景及趋势

计算机科学的高速发展，对开发新兴的计算机科学产生了重要的促进作用，加速了对量子计算机技术和纳米科技的研究。

新型的高性能电子计算机，以及智能电脑的普及是目前电脑科技的主要发展趋势。在将来，电脑科技将遍及全球的所有角落，人们在家中就能够接受到来自全球不同地方的资讯，而透过摄像头能够身临其境地到各个旅游点欣赏景色，极大地丰富了人类的日常生活，开阔了人类的眼界。随着电脑科技的不断提升，人类将接触到优质、高性能的生活。总的来说，计算机科学与技术的发展可以大致分为以下几方面。

计算机科学与技术更加智能

计算机科学与技术的发展将会越来越趋向于更加智能，通过技术的革新，计算机就会以更加自然、更多种的方式和人类进行有效连接。目前，就许多高级计算机而言，已经能智能地进行简单的家务，甚至还可以与主人进行聊天。在未来，计算机可以同时处理更复杂的运算，拥有多个处理器共同处理，根据不同的指令，进行更加复杂的任务。另外，会更加人性化，帮助人类解决一些人类现在还办不了的事情，比如一些具有极大危险和困难的工作，人可以进行远程控制操作机器就解决问题。

计算机科学与技术的更加无线化

人类从未停止追求自由的脚步，科技也不例外。以前的电视机没有遥控器等设备，现在电视机可以运用遥控装置，甚至还可以直接连接无线，在距离很远的地方还可以用手机进行远程操作。之前只有台式电脑，不能移动，而且需要插很多线，而现在有了笔记本电脑，可以直接随身带。在未来，计算机科学与技术的发展只会让人类的活动更加自由，不会局限在一个地方。无线化的发展，在计算机领域会得到充分的利用。

电脑为人类的日常生活提供了方便，随着计算机的水平日益提高，人类的生活质量也出现了变化。不管医疗、农业、工业，或是餐饮和娱乐业等，都和计算机具有莫大的联系。而近年来，由于人工智能的水平大大提升了，人类已开始追求着更高品质的日常生活，也重视起了保健和娱乐，因此手机和个人电脑也成为了人类的左膀右臂。在信息化时代，人类社会对技术的需求将变得愈来愈高，而计算机科学与技术在各个方向的发展，都必须和各应用领域的发展相适应，才能更好地推动人类社会不断发展。