《計算機(jī)的發(fā)展與》PPT課件.ppt

1、計算機(jī)發(fā)展史與計算機(jī)未來發(fā)展趨勢,通達(dá)軟工30班 嚴(yán)捷 2010年10月6日,主要內(nèi)容,1.計算機(jī)的發(fā)展史 2.計算機(jī)發(fā)展中幾個重要的公司和人物. 3.計算機(jī)的分類與展望 4.計算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 5.中國計算機(jī)現(xiàn)狀與未來 6.計算機(jī)未來發(fā)展趨勢,1. 計算機(jī)的發(fā)展史,計算機(jī)的發(fā)展歷程,早期的計算機(jī)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) 手動式、減、乘、除、指數(shù)和三角函數(shù)運(yùn)算 加法器 1642年，法國人帕斯卡(Blaise Pascal) 機(jī)械式，只能做加法 計算器 1673年，德國萊布尼茲(Gottfried Leibniz) 機(jī)械式，加

2、、減、乘、除和開方 差分機(jī)和分析機(jī) 1822年，英國巴貝奇(Charles Babbage) 打孔機(jī) 1884年，美國霍列瑞斯(Charles Babbage),最簡單的計算工具,最簡單的計算工具,計算機(jī)的發(fā)展歷程,電子計算機(jī)的誕生和發(fā)展 電子管計算機(jī)時代 “巨人”計算機(jī) 1943年 不是真正的數(shù)字電子計算機(jī) MARK-I 1944年 最早的通用型自動機(jī)電式計算機(jī) ENIAC 1946年 第一臺通用數(shù)字電子計算機(jī) EDVAC 1950年 實(shí)現(xiàn)馮諾依曼的“存儲程序方式”和采用二進(jìn)制思想的并行計算機(jī),5000次加法/秒 體重30噸 占地170m2 18800只電子管 1500個繼電器 功率200K

3、W,第二代計算機(jī),1959年起以晶體管為主要元器件,第四代計算機(jī),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 （19461953） 電子管 5千4萬（次/秒）,第二代 （19541964） 晶體管 幾十萬百萬（次/秒）,第三代 （19641974） 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 幾百萬百億（次/秒）,計算機(jī)的發(fā)展歷程,微型機(jī)的起源與發(fā)展,第一臺微型計算機(jī)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(jī) 1977年

4、 蘋果型計算機(jī) 1980年 “蘋果FORTRAN”語言 1981年第一臺16位個人計算機(jī)IBM PC 5150,Altair 8800微機(jī),CPU：Intel8088，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(jī)價格為3045美元。,微型機(jī)的起源與發(fā)展,1983年 IBM PC/XT微機(jī)，采用Intel 8086 CPU，256KB內(nèi)存，10MB 5英寸硬盤，擴(kuò)展槽為8個，DOS 2.0操作系統(tǒng)。 1984年 IBM PC/AT微機(jī)，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)連接

5、能力。 1985年 長城0520微機(jī) 中國大陸第一臺自行研制的PC兼容微機(jī) 。,2.計算機(jī)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(jī)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，被認(rèn)為是通訊歷史上最杰出的理論之一。,電子計算機(jī)之父,“電子計算機(jī)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(shí)際研究者，這

6、是因?yàn)轳T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(dá)101頁紙的報告，即計算機(jī)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(xiàn)報告明確規(guī)定出計算機(jī)的五 大部件，并用二進(jìn)制替代十進(jìn)制運(yùn)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(jī)器統(tǒng)稱 為“諾依曼機(jī)”。,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

7、數(shù)及其在判定問題中的 應(yīng)用 ，后被人改稱理想計算機(jī)。論 文里論述了一種“圖林機(jī)”，只要為它編好 程序， 它就可以承擔(dān)其他機(jī)器能作的任何 工作。當(dāng)世界上還沒人提出通用計算機(jī)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(qiáng)調(diào)： “如果不考慮巴貝奇、 阿達(dá)和其他人早先提出的有 關(guān)思想，計算機(jī)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(jī)器能思考嗎 發(fā)表，首次提出檢驗(yàn)機(jī)器智能的“圖林試驗(yàn)” ,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(jī)領(lǐng)域奠基性的貢獻(xiàn)，美國計算

8、機(jī)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(yù)。,巨型機(jī)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。在參加陸軍做了幾年電工 后， 克雷到威斯康星大學(xué)和明 尼蘇達(dá)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?？死紫群笤?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(jī)研究 。在那里，他設(shè)計出他的第一臺計算機(jī)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(jī)”研究生涯。 克雷的名字很長時期一直與巨型機(jī)相聯(lián)系，

9、巨型機(jī)基本上按照他創(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(jī)之父”。,PC機(jī)之父唐埃斯特奇,埃斯特奇1937年出生于 美國佛羅里達(dá)州杰克遜維爾， 佛羅里達(dá)大學(xué)工程學(xué)士， 加入IBM后參與了幾種防 空計算機(jī)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(shí)驗(yàn)室“十三人小組”，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

10、其成為個人電腦事實(shí)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(jī)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(jī)程序。1973年進(jìn)入哈 佛大學(xué)法律系，19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(yù)為電腦奇才、20世紀(jì)最偉大的計算機(jī)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

11、,IBM PC誕生不僅掀起了個人電腦的大普及，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(jī)）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(dá)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，由于外部的激烈競爭與內(nèi)部的管理機(jī)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(jī)被大量用于美國阿波羅登月計劃,AP

12、PLE 公司,1976: Stephen Wozinak和Stephen Jobs創(chuàng)辦蘋果計算機(jī)公司。并推出其Apple I 計算機(jī) 。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(jī)。在計算機(jī)領(lǐng)域中逐漸失去地位。,先推出產(chǎn)品PDA ，即Personal Digital Assistant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(diǎn)是“網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)”。 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(jī)的分類與展望,計算機(jī)的分類,高

13、性能計算機(jī)（巨型機(jī)或大型機(jī)） 速度最快、處理能力最強(qiáng) 最快：NEC Earth Simulator 每秒35萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值40萬億次 中國：曙光4000A 2560顆64位AMD Opteron處理器,每秒10萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，全球排名第10 微型計算機(jī) 臺式機(jī)、筆記本和個人數(shù)字助理(PDA) 工作站 介于PC與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng) 高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng),計算機(jī)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(jī)系統(tǒng)。 嵌入式計算機(jī) 運(yùn)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(jī)、數(shù)字電視機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等 。,未來的新型計算機(jī),超導(dǎo)

14、計算機(jī) 利用約瑟夫遜器件制造的計算機(jī) 超導(dǎo)計算機(jī)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(jī)的運(yùn)算速度大大提高。 量子計算機(jī) 利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的量子進(jìn)行運(yùn)算的計算機(jī)，這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。,未來的新型計算機(jī),光子計算機(jī) 利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲。 優(yōu)點(diǎn)：超高速運(yùn)算速度 ，信息存儲量大， 抗干擾能力強(qiáng) 。 生物計算機(jī) 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(jī) 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(jī)。,計算機(jī)的發(fā)展趨勢,巨型化 高速、大存儲容量和強(qiáng)功能的超

15、大型計算機(jī)運(yùn)算速度可達(dá)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(jī)無法進(jìn)入的領(lǐng)地 。 多媒體化 多媒體是“以數(shù)字技術(shù)為核心的圖像、聲音與計算機(jī)、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(jī)的發(fā)展趨勢,網(wǎng)絡(luò)化 是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機(jī)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(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程的機(jī)理，使計算機(jī)具備“視覺”、“聽覺”、“語言”、“行為”

16、、“思維”、邏輯推理、學(xué)習(xí)、證明等能力，形成智能型、超智能型計算機(jī)。,4.計算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用,計算機(jī)的特點(diǎn),自動地運(yùn)行程序 運(yùn)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(jī)的應(yīng)用,計算機(jī)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(shí)、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(jī)的應(yīng)用,計算機(jī)的應(yīng)用類型 科學(xué)計算 數(shù)據(jù)處理 過程控制 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(jī)工業(yè),硬件產(chǎn)品的生命周期 新型計算機(jī)的生命周期包括五個階段

17、：產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品發(fā)布、推廣、改進(jìn)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(jìn)一些功能和改正一些錯誤。如果軟件有了重大改進(jìn)，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(jī)公司分成三層 ） 大型公司（IBM、蘋果、惠普和康柏等等 ） 新的計算機(jī)公司 （Gateway、Dell和Packard Bell等 ） 小型的剛成立的公司,計算機(jī)工業(yè),市場銷售渠道 計算機(jī)零售商店 郵購供應(yīng)商 系統(tǒng)集成商 廠家直銷 計算機(jī)出版物 計算機(jī)普及性雜志 計算機(jī)產(chǎn)業(yè)刊物 計算機(jī)學(xué)術(shù)刊物,從事計算機(jī)行業(yè),計算機(jī)專業(yè)工

18、作 計算機(jī)行業(yè)工作條件 工作在舒適的辦公室或機(jī)房中。 許多計算機(jī)專業(yè)人員喜歡自己找項(xiàng)目來做，自己負(fù)責(zé)合同、咨詢等等事宜。 管理人員的位置有較高的收入，并隨經(jīng)驗(yàn)的豐富程度而增加。 準(zhǔn)備從事計算機(jī)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(jī)現(xiàn)狀與未來,現(xiàn)狀：,高性能計算機(jī),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(jī)進(jìn)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)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)

19、、江南計算機(jī)研究所、清華大學(xué)、曙光信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。 最近我國研制成功運(yùn)算速度達(dá)3800億次的揚(yáng)威I型高性能計算機(jī)，使我國成為繼美國、日本之后第三個能開發(fā)如此高運(yùn)算速度計算機(jī)的國家。我國曾先后開發(fā)出銀河系列巨型機(jī)，曙光系列并行計算機(jī)等高性能計算機(jī)，打破了國外的禁運(yùn)，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)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(jìn)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)

20、想等。,PC市場三大部分：海外品牌機(jī)市場、國產(chǎn)品牌機(jī)市場和兼容機(jī)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(jī)擁有量達(dá)410萬臺，城市家庭普及率達(dá)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(jī)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。 無處不在的計算進(jìn)一步促進(jìn)分布式并行計算的發(fā)展。 此十年的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的高速

21、化，計算的分布化以及計算的可遷移化。,6.未來計算機(jī)的發(fā)展趨勢,隨著計算機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)發(fā)展的唯一路線，計算機(jī)的發(fā)展，還應(yīng)當(dāng)變得越 來越人性化，同時也要注重環(huán)保等等。 基于集成電路的計算機(jī)短期內(nèi)還不會退出歷史舞 臺。但一些新的計算機(jī)正在躍躍欲試地加緊研究，這些 計算機(jī)是：超導(dǎo)計算機(jī)、納米計算機(jī)、光計算機(jī)、DNA 計算機(jī)和量子計算機(jī)等。,超導(dǎo)計算機(jī),芯片的集成度越高，計算機(jī)的體積越小，這樣才不致因信號傳輸而 降低整機(jī)速度。

22、但這樣一來就使機(jī)器發(fā)熱嚴(yán)重。解決問題的出路是研 制超導(dǎo)計算機(jī)。 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(jī)相比， 使用約瑟夫遜器件的超導(dǎo)計算機(jī)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2003年生產(chǎn)這種超導(dǎo)芯片，

23、2010年前后制造出這 種超導(dǎo)計算機(jī)。,納米計算機(jī),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(yùn)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?shí)現(xiàn)納米 級計算，目前已提出了四種工作機(jī)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的納米計算機(jī)； （3）機(jī)械式納米計算機(jī)； （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(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。,光子計算機(jī),與傳統(tǒng)硅芯片計算機(jī)不同，光計算機(jī)用光束代替電子進(jìn) 行計算和存儲：它以不同

24、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(jī)的設(shè)想早在20世紀(jì)50年代后期就已提出.1986年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的戴維.米勒研制成功小型光開關(guān)為同實(shí)驗(yàn)室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件1990年1月，黃的實(shí)驗(yàn)室開始用光計算機(jī)工作光計算機(jī)有全光學(xué)型和光電混合型。上述貝爾實(shí)驗(yàn)室的光計算 機(jī)就采用了混合型結(jié)構(gòu)。相比之下，全光學(xué)型計算機(jī)可以 達(dá)到更高的運(yùn)算速度。研制光計算機(jī)，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(jī)將有 輛汽車那么大。因此，要想短期內(nèi)使光學(xué)計算機(jī)實(shí)用化還很困難。

25、,光子計算機(jī),DNA計算機(jī),1994年11月，美國南加州大學(xué)的阿德勒曼博士用DNA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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算。阿德勒曼在科學(xué) 上公布了DNA計算機(jī)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(jī)的計算與傳統(tǒng)的計算機(jī)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(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其 驚人的存儲容量和運(yùn)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；十幾個小時的DNA計算，就相當(dāng)于所有 電腦問世以來的總運(yùn)算量。更重要的是，它的能耗非

26、常低，只 有電子計算機(jī)的一百億分之一。 與傳統(tǒng)的“看得見、摸得著” 計算機(jī)不同，目前的DNA計算機(jī)還是躺在試管里的液體。它離開 發(fā)、實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x，尚有許多現(xiàn)實(shí)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(jī)才可能進(jìn)入實(shí)用階段。,DNA計算機(jī),DNA計算機(jī)在與人對玩游戲中取勝,量子計算機(jī),量子計算機(jī)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(jìn)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

27、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，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(jī)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(shí)現(xiàn)信息 的長期存儲；但高效的運(yùn)算能力使量子計算機(jī)具有廣闊的應(yīng)用 前景。 如何實(shí)現(xiàn)量子計算，方案并不少，問題是在實(shí)驗(yàn)上實(shí) 現(xiàn)對微觀量子態(tài)的操縱確實(shí)太困難了。這些計算機(jī)機(jī)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-

28、也 會改變機(jī)器內(nèi)計算原子的方向，從而導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。目前， 量子計算機(jī)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(jī),用于將量子計算機(jī)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(jī),人工智能的發(fā)展前景,人工智能是人造的智能,是計算機(jī)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(jī)器表現(xiàn) 出類似人類的智慧,使機(jī)器具有類 似人類的智能行為,使機(jī)器思維 (Making Machine“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(jī)交流。為了實(shí)現(xiàn) 這一目標(biāo)，要求計算機(jī)能夠看懂文 字、聽懂語言、說話

29、表達(dá)，甚至能 夠進(jìn)行不同語言之間的翻譯，而這 些功能的實(shí)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(jī)器翻譯以及自然語言理解等技術(shù)已經(jīng)開始實(shí)用化。,未來計算機(jī)的發(fā)展方向,隨著計算機(jī)信息技術(shù)滲透到經(jīng)濟(jì)社會生活的各個領(lǐng)域，世界正逐步進(jìn) 入到以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的新經(jīng)濟(jì)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(jì)社會將產(chǎn)生巨大的影響。到2020年，計算機(jī)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(jī)未來的發(fā)展，能概括

30、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(jī)的主頻越來越高；二是向 并行處理發(fā)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(jìn)步，是提高計算機(jī)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(diǎn)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(jī)將收集到的知識系統(tǒng)化。人機(jī)界 面也將變得更加智能友好未來你可以用你的自然語言與計算機(jī)

31、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(jī)進(jìn)行溝通。,人機(jī)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(xiàng)計算機(jī)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 局限性，例如鼠標(biāo)外接于主機(jī)，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(jī)、PDA等的融合趨勢越來越明顯，新一代人機(jī)交互 系統(tǒng)孕育而生，如觸摸式、視

32、覺型以及聲控界面都將被廣泛應(yīng)用到計 算機(jī)領(lǐng)域。 因此，當(dāng)人機(jī)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(jī)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(jī)器進(jìn)行控制和交流，甚至只需要 一個眼神、一個手勢，計算機(jī)就能很快做出反應(yīng)，見機(jī)行事。另外， 在未來，一些超微型的計算機(jī)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(jī)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(jī)交流模式。微軟最近的一項(xiàng)分析報告描繪 出了計算機(jī)新的未來之路人與計算機(jī)之間的生理界限 將在10年后徹底消失。那么未來十年，計

33、算機(jī)將怎樣 與您親密接觸 呢。 最近，美國微軟公司發(fā)布了一項(xiàng)題為人類的本質(zhì)：2020 年的人機(jī)交互的分析報告，稱人與計算機(jī)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(qiáng)，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(jī)將發(fā)展到 什么程度？人機(jī)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(dá)到 “人與計算機(jī)之間的生理界限徹底消失”目前 困難較大。聲音識別系統(tǒng)是人與機(jī)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

34、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(dá)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(jī)實(shí)際上是指新一代個人移動計算機(jī)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(jī)動場合下應(yīng)用，具有許多獨(dú)特功 能?，F(xiàn)在的可穿戴機(jī)已經(jīng)能做到衣服內(nèi)部，使計 算機(jī)就如同衣服般附著在人體上。有的可穿戴機(jī) 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(jī)壓縮成片，

35、將計算機(jī)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(shí)。,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(jī)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(shí)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?yàn)?職業(yè)需要，

36、他們必須隨時隨地與外匯市場或股票市場保持 實(shí)時聯(lián)系?！?神奇的神經(jīng)計算機(jī),模仿人類大腦功能的神經(jīng)計算機(jī)已經(jīng)開發(fā)成功，它標(biāo)志著電子計算機(jī)的 發(fā)展進(jìn)入第六代。第六代電子計算機(jī)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(jī)。與以邏輯處理 為主的第五代計算機(jī)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(shí)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)只能處理?xiàng)l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(jī)將類似人腦的智慧和靈活性。電子計算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了第六代， 這種發(fā)展可能僅僅

37、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(yùn)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(jī)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(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。若把每一步運(yùn)算 分配給每臺微處理器，它們同時運(yùn)算，其信息處理速度和智能會大大提 高。,未來計算機(jī)猜想,未來的計算機(jī)，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(jī)的 所有功能。因?yàn)槲磥碛嬎銠C(jī)將隨時隨 地被大家所需要，他將集成我們生活

38、 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(jī)還將是我們所有電子資 料的儲存器。,未來的計算機(jī)將不再有顯示屏，移動設(shè)備越小， 也就意味著計算機(jī)將變得越來越小，而越小的計 算機(jī)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(jī) 投影到空氣中的技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。我們像手 機(jī)一樣大小的計算機(jī)，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，那樣我們不但能擁有超級小的主機(jī)，而且還 能極大地提高視覺效果。,人機(jī)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(jī)人機(jī)交互的一種革新，但如果我們的計 算機(jī)像手機(jī)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(jī)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(jī)交互作為一個重點(diǎn)研 究對象。這次IDF，從人機(jī)交互上，發(fā)布了兩項(xiàng)新技術(shù)， 一個是人們可以通過一根筆，在投影屏幕上只有點(diǎn)擊控制 計算機(jī)，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(jī)。另外就是發(fā)布了一個能感知人腦的設(shè)備，計算 機(jī)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