計算機科學與技術的未來發展趨勢

賈娜　姜志闊　劉銘

[摘要]未來計算機科學與技術定會向更高、更廣、更深的方向發展。待到計算機完全達到人類社會發展需求之后，計算機也會和其他消費品一樣，成為家庭必需品，價格低廉，隨時更換。由于計算機科學與技術的研發一直都沒有停止，因此計算機科學與技術定會向著更好的方向發展。

[關鍵詞]計算機 科學技術 趨勢

一、計算機科學與技術的整體發展方向

1.向“高”度方向發展

這一點發展趨勢主要以計算機主頻為主。由于計算機主頻技術越來越先進，計算機整體性能也越加穩定，速度也隨之變快。目前，研究者已經研制成功一種性能更佳的微處理器，該處理器中包含了10億個晶體管，這些晶體管的存在，可以讓計算機能夠應用多個處理器。換言之，即計算機能夠進行并行處理。現階段，全球范圍內，最先進的通用機中就涵蓋了超過1000臺的操作系統。在正常情況下，專用機的性能已經高出通用機，這就需要解決兩個技術性難題：第一個，不同計算機之間如何能夠快速有效的通信，產生聯系，實現處理的高效能；第二個，如此眾多的計算機，如何才能夠統一協調的工作，并且能夠對這些計算機展開管理。

2.向“廣”度發展

現如今，計算機的普及度已經非常高，已經成為人們日常工作學習的常用之物。計算機科學與技術向“廣”度發展，簡單的說就是指網絡普及度更高，能夠滲透到每個領域。未來，計算機是會成為每個家庭的必備之物，就猶如發電機一樣，各種形式的電器都需要應用計算機。也許未來書籍也會變成電子化形式，學生上課只需要使用在教學版本的計算機即可。學者預言，未來計算機會與其他消耗品一樣，價格便宜，方便購買，完全成為最普通的消費品。

3.向“深”度發展

所謂“深”度發展，簡單的說就是向人工智能方向發展。比如計算機使用者能夠將網絡中各種資源以及信息通過某種方式變成自己所有；計算機與使用者之間能夠進行互動。計算機人工智能中，智能部分占很大比重，計算機不僅僅具有感知能力，同時也具有相應的邏輯思維能力。這樣使用者與計算機之間就可以進行溝通，使用者可以通過手寫方式、表情等與計算機展開溝通，獲取相關信息資源。人機交流使得使用者能夠在最短的時間內獲得大量的信息資源。現而今，研究者正在致力于研究能夠讓使用者具有身臨其境之感的人機交流設備，該研究者需要解決的問題就是虛擬現實技術。

另外，還有一些研究者也在研究永久性儲存設備，比如百年儲存器。相信隨著計算機科學與技術的進一步發展，上述目標都能夠實現。

二、計算機科學技術的具體發展趨勢

1.高速計算機

此種類型的計算機最顯著的特點就是運算速度非常快。國外研究者已經研制成功了一種能夠提高計算機運行速度的技術。該技術借助的是空氣絕緣性原理，提高了計算機的運行速度。研究者研究的計算機中運用了最新的電路，此種類型的芯片連接的導線成分是膠滯體。此種膠滯體空氣占絕大部分，達到了90%，研究者正是利用了空氣的絕緣性提高計算機的運行速度。通過大量的試驗發現，電腦運行速度與晶體管、芯片彼此的信號傳遞效率有著不可分割的關系。現階段，計算機信號傳遞主要是應用“硅二氧化物導線”，而此種類型的導線在運行的過程中，會吞噬信號，所以信息傳遞的時間比較長。但是膠滯體導線在運行的過程中，幾乎不會吞噬信號，因此信息傳遞速度非常快。另外，此種類型的導線，能夠非常有效地降低電耗，材料不必花費過高的成本，并且并不需要改變芯片，能夠直接進行安裝，最大的優勢就是能夠提高電腦運行速度。但是此種類型的導線也有一定的缺點，即散熱效果不佳，不能及時有效地將計算機電路生成的熱量有效地排出去。

2.超微技術領域的生物計算機

早在二十世紀八十年代，生物計算機就已經投入研制了，這種計算機最大的特點就是利用生物芯片，由生物工程技術中所產生的“蛋白質分子”組合構成。在這種生物芯片中，信息是以波的方式進行傳遞的，其運算速度快的驚人，幾乎相當于普通計算機運算速度的十萬倍，且具備強大的儲存空間，而其能量消耗僅為普通計算機的十分之一，這種生物計算機的優勢作用顯而易見。由于蛋白質分子具有再生能力，因此，它可以通過自我組合而合成新的微型電路，這樣就使得計算機具備了生物體的基本特征，因此被稱為生物計算機。例如：這種計算機可以通過生物自身的調節作用自主修復出現故障的芯片，甚至能夠模擬人腦進行思考。1994年，美國首次將生物計算機公諸于世，隨之公布的還有模擬電子計算機而進行的邏輯運算，并提出了解決“虛構”的七座城市之間路徑問題的最佳設計方案。前不久，來自世界各國的二百多名計算機專家學者就曾經齊聚美國的普林斯頓大學，聯名呼吁計算機科技應向生物計算機領域努力進軍。根據現在的生物計算機技術發展來看，預計將在不久的未來，制造出通過物理和化學作用就能檢測、處理、儲存、分析、傳輸數據信息的分子元件。現階段，計算機科學家們已經在生物超微技術領域取得了一定成就，實現了部分突破，制造出了超微機器人。

3.以光為傳輸媒介的光學計算機

光學計算機是一種以光作為信息傳輸手段的計算機，這種計算機與傳統計算機（電子）相比，具有諸多優勢特點：光的速度有目共睹，這是電子計算機永遠無法比擬的，并且光速具有一定的頻率和偏振特征，大大提高了光學計算機傳輸信息的能力；光的發射根本不需要任何導線，即使發生交匯也不會造成干擾；光學計算機的智能水平也大大高于電子計算機。可見，光學計算機是人類不斷追求的理想計算機。

4.含苞待放的量子計算機

計算機專家已經根據量子學理論知識，在量子計算機的研制方面取得了一定成果，如：美國科學家已經成功完成了4個“鋰離子”量子的纏結狀態，這一成果體現了人類在量子計算機研究領域上已經更上一層樓。

三、結束語

綜上所述，可知計算機科學與技術要想實現上述目標，研究者必須付出更大的努力，國家也應該給予大力的支持，有些國際的難題，甚至需要國際合作。實際上，計算機科學與技術的發展趨勢還有很多方面，這就需要其他學者對其進行更進一步的研究。endprint