淺析人工智能時(shí)代下計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

劉耕睿

（天津科技大學(xué)人工智能學(xué)院，天津300457）

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平息息相關(guān)。人工智能時(shí)代，人們的應(yīng)用需求逐漸向個(gè)性化、多元化、多樣化發(fā)展。人工智能的使用和擴(kuò)散，使得教育、醫(yī)療、住房、養(yǎng)老和其他領(lǐng)域?qū)l(fā)生根本變化。人工智能可以極大地改變當(dāng)前公共服務(wù)資源不足和不平衡的狀況。通過有效的治理政策，提高公共服務(wù)效率，改善中國人民的生活和福利。

工業(yè)革命的歷史事實(shí)已經(jīng)證明，人類社會發(fā)展形態(tài)的變遷都伴隨著科技革命。人工智能技術(shù)也是一種新時(shí)代的科技革命，勢必影響人類社會的發(fā)展形態(tài)。科技發(fā)展具有獨(dú)特的規(guī)律和體系。人工智能的本質(zhì)是人類智能和工具載體。人類為了更好地發(fā)展研究科技，使用科技處理復(fù)雜的問題。規(guī)律、真理，總是簡單明了的，但發(fā)現(xiàn)規(guī)律、真理的過程是復(fù)雜的。人類關(guān)于科技的研究一直是由簡入繁。人工智能技術(shù)宣告著人類已經(jīng)步入生物科學(xué)時(shí)代，智能化、現(xiàn)代化、科技化將成為人工智能時(shí)代的主基調(diào)。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)為人類提供了一窺文明本源的手段。

1 人工智能概述

人工智能是研究和發(fā)展人類智能的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用，進(jìn)行仿真、推廣和擴(kuò)展的一門新興的技術(shù)科學(xué)。人工智能是一門多學(xué)科的綜合性學(xué)科。廣義上，人工智能的定義可以分為兩部分，主要強(qiáng)調(diào)“人工”和“智能”。目前，關(guān)于人工智能中“人工”的定義爭議不大，但在“智能”上卻存在很大分歧，它涉及到人工智能、知識、思維等要素作為世界三大前沿技術(shù)不斷發(fā)展的意義，特別是在當(dāng)今時(shí)代背景下，互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)一步推動了人工智能的發(fā)展，在人工智能的發(fā)展歷程中，越來越多的理論被提出，并被廣泛應(yīng)用于社會生活和生產(chǎn)的各個(gè)方面，目前的人工智能具有很高的智能化水平，它能夠在一些簡單的工作中代替人，也能在一些簡單的工作中代替人智力勞動。人工智能一詞近年來被廣泛提及。簡而言之，它是指計(jì)算機(jī)模仿人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和判斷系統(tǒng)，獨(dú)立地識別、判斷和處理對象。與人類相比，計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以更快更準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)。從社會生活角度來說，人工智能可以解放更多的勞動力投入其他生產(chǎn)活動中，精簡生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。從災(zāi)難救援角度來說，搭載人工智能的無人機(jī)可以替代救援人員完成偵查和搜救工作，避免出現(xiàn)不必要的人員傷亡。

2 計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢

2.1 量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)是基于量子力學(xué)技術(shù)研發(fā)的計(jì)算機(jī)，主要用于大批量處理、分析、計(jì)算數(shù)據(jù)。量子計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲量巨大，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，其安全性能也是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法比擬的。

2.2 光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)線互連方式變成了光互連的形式，而這種工作方式也成為一種更加現(xiàn)代化的光操作方式。所謂光操作，是指各種數(shù)據(jù)信息用不同波長的光來表示。

2.3 納米計(jì)算機(jī)

在某些高科技領(lǐng)域，納米計(jì)算機(jī)的使用越來越廣泛。這是一種全新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)和納米技術(shù)緊密結(jié)合在一起。納米計(jì)算機(jī)中使用的納米組件尺寸更小，質(zhì)量更可靠，導(dǎo)電性更佳。

3 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電子技術(shù)降低了計(jì)算機(jī)的制造成本。手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品逐漸向親民化、智能化、便攜化發(fā)展。電子產(chǎn)品已經(jīng)由高檔科技產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)槿粘ｋ娮赢a(chǎn)品。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果正惠及千家萬戶。大眾的日常生活已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)，電子產(chǎn)品更是成為人們工作、娛樂、休閑的重要工具。學(xué)生可以使用電子產(chǎn)品查閱學(xué)習(xí)資料，教師可以使用電子產(chǎn)品準(zhǔn)備教案，旅客可以使用電子產(chǎn)品規(guī)劃行程。由于電子產(chǎn)品極強(qiáng)的便攜性和便利性，人們對計(jì)算機(jī)的接受程度極高，都很樂意接受被電子科技改變后的生活方式。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)改變了社會發(fā)展，改變了日常生活，更改變了人們的思想觀念。為了適應(yīng)社會不同發(fā)展階段的不同需求，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢逐漸趨向?qū)I(yè)化和多方向化。研究人員根據(jù)社會發(fā)展需要，設(shè)計(jì)開發(fā)了具有獨(dú)特功能的產(chǎn)品。

電子信息技術(shù)改變了信息的傳播和收集方式。目前，海量的信息匯聚于互聯(lián)網(wǎng)中，這些信息蘊(yùn)含著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為了應(yīng)對海量的數(shù)據(jù)信息，人們不得不發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)，不斷提高計(jì)算機(jī)的信息處理、數(shù)據(jù)分析的能力，縮短處理時(shí)間。互聯(lián)網(wǎng)收納了大量信息，包括無用的垃圾信息和寶貴的用戶信息。如何最快地從網(wǎng)絡(luò)中篩選出蘊(yùn)含價(jià)值的用戶信息，是現(xiàn)代企業(yè)必須解決的問題。信息優(yōu)勢直接決定了企業(yè)的生命力和競爭力。得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化管理已經(jīng)成為大部分企業(yè)的常用管理模式。這種管理模式基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，以用戶特征為標(biāo)準(zhǔn)，對每個(gè)用戶進(jìn)行分類并納入數(shù)據(jù)庫，從而為計(jì)算機(jī)提供可用于分析的數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化服務(wù)的目的。企業(yè)還可以加強(qiáng)產(chǎn)品和數(shù)據(jù)的匹配，提高信息和資源的利用率，把科技服務(wù)于民眾，使民眾生活更加便捷和方便。

4 計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的總體方向

計(jì)算機(jī)最初的興起可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)爭期間對信息處理的迫切需要，使得大量的相關(guān)資源和人力資源投入到計(jì)算機(jī)的研發(fā)過程中，從而促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的誕生。計(jì)算機(jī)的普及是由于科研院所、政府部門和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室對信息處理的需求不斷增加。在先進(jìn)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對計(jì)算速度和存儲容量提出了更高的要求。這一切的需求都使得計(jì)算機(jī)獲到了更好的發(fā)展資源。而在商用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)新產(chǎn)品的發(fā)布先于競爭對手通常意味著自己可以獲得更多的市場份額。因此，在行業(yè)競爭及自身利益的驅(qū)動下，計(jì)算機(jī)相關(guān)企業(yè)不斷加快新技術(shù)的開發(fā)和研究，從而使計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以滿足不斷提高的市場需求。這些都極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展速度。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)不僅應(yīng)用于管理系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)及教育系統(tǒng)中，還廣泛應(yīng)用于軍事、國防、科研等重要領(lǐng)域。只有不斷加速計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的更新和新品種的升級，才能更好地增強(qiáng)國家的綜合競爭力。

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，給人們的工作和生活帶來了巨大的變化，也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究更加全面。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大家需要認(rèn)識到研究計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢的重要性。近年來，計(jì)算機(jī)的發(fā)展越來越迅速，短短幾年便能發(fā)生翻天覆地的變化，而且這種變化在未來仍將持續(xù)下去。因此，為了引導(dǎo)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)走上更加健康、快速的發(fā)展道路，有必要對計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究。

向更“高”的方向發(fā)展，即更高的集成度。軟件并行是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)功能。在計(jì)算機(jī)初問世時(shí)期，由于處理器性能限制，用戶同一時(shí)間只能運(yùn)行一款程序。一旦并行程序過多，計(jì)算機(jī)的處理能力無法承載，可能出現(xiàn)卡死、崩潰、關(guān)機(jī)等現(xiàn)象，影響用戶的工作效率，延長工作時(shí)間。多核處理器問世后，從民用計(jì)算機(jī)到軍用計(jì)算機(jī)都安裝了多核處理器。四核和八核，是多核處理器常見的兩種規(guī)格。多核處理器相比單核處理器的優(yōu)勢是核心集成度高，可以支持程序并行操作，強(qiáng)大的計(jì)算能力為用戶提供了流暢的使用體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)主頻率是體現(xiàn)多核處理器性能的重要數(shù)據(jù)。主頻率越高，計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度越快，整體性能越穩(wěn)定。英特爾開發(fā)的一個(gè)微處理器之上可以集成超過十億個(gè)晶體管，而一臺計(jì)算機(jī)可以擁有不止一個(gè)處理器，可以擁有和使用數(shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多個(gè)處理器并行處理。目前，全球范圍內(nèi)最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)集成了數(shù)萬個(gè)處理器，其性能和穩(wěn)定性遠(yuǎn)超普通計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)是影響處理器并行的關(guān)鍵因素。處理器并行的本質(zhì)是處理器之間相互通信，高速通信需要操作系統(tǒng)連接不同的計(jì)算機(jī)。為了保證通信有序、信息傳遞順暢，操作系統(tǒng)還必須具有協(xié)調(diào)多個(gè)計(jì)算機(jī)的功能。

向更廣泛的領(lǐng)域發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)得到普及，進(jìn)入尋常百姓生活及工作之中。“廣泛性”的發(fā)展是指網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)大并逐漸滲透到民眾生活及工作等各個(gè)領(lǐng)域之中。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度直接決定了計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響范圍。硅芯片技術(shù)越強(qiáng)大，計(jì)算機(jī)技術(shù)隨之強(qiáng)大。硅芯片技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的本質(zhì)。進(jìn)入科研領(lǐng)域和社會領(lǐng)域后，計(jì)算機(jī)技術(shù)在無數(shù)科學(xué)家的努力下，獲得了豐富的研究成果。計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及范圍逐漸擴(kuò)大，普及率逐漸上升，計(jì)算機(jī)進(jìn)入了每家每戶。產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)的未來發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)的普及率已經(jīng)足夠高，但軟件的用途不夠豐富。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)勢必可以支撐更高端的產(chǎn)品應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)是高端計(jì)算機(jī)應(yīng)用的典型代表。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢極強(qiáng)，可以根據(jù)用戶的需求連接多種對象，并且操作簡單，為企業(yè)生產(chǎn)和日常生活都提供了便利。未來，計(jì)算機(jī)將像目前的各種電器一樣，無處不在。在關(guān)于未來智能化生活中的暢想中，人們生活中的很多東西都將由智能化的計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。

5 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

為了更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)也逐漸朝著高效的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)的微處理器集成了大量晶體管。處理器中集成的晶體管越多，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信息處理能力越強(qiáng)。新處理器和老處理器可以相互兼容，顯著提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，縮短人們的工作時(shí)間，滿足人們的工作需求。英特爾開發(fā)的一個(gè)微處理器之上可以集成超過十億個(gè)晶體管，而一臺計(jì)算機(jī)可以擁有不止一個(gè)處理器，可以擁有和使用數(shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多個(gè)處理器并行處理。計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中國醫(yī)療系統(tǒng)和教育系統(tǒng)，這兩個(gè)特殊的系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求更高，對計(jì)算機(jī)運(yùn)行效率的要求也更高。

6 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)性和便捷性已得到社會各界的普遍認(rèn)可。隨著自身技術(shù)水平的進(jìn)一步提高，可以預(yù)計(jì)未來的計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍將得到進(jìn)一步的拓展。消費(fèi)水平、消費(fèi)方式是體現(xiàn)人類生活需求的重要指標(biāo)。當(dāng)消費(fèi)水平、消費(fèi)方式發(fā)生改變時(shí)，人們的生活需求也隨之發(fā)生改變。現(xiàn)代人的消費(fèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)和溫飽時(shí)期的消費(fèi)結(jié)構(gòu)大不相同，追求生活質(zhì)量、享受科技成果，是現(xiàn)代人的主要消費(fèi)觀念。為了和消費(fèi)觀念匹配，人們的消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，以計(jì)算機(jī)為代表的電子產(chǎn)品成為日常生活的必需品。從教育應(yīng)用領(lǐng)域來看，新媒體教室正得到更廣泛的應(yīng)用，學(xué)生可以通過新媒體課件更直觀地了解和感受到所學(xué)知識和內(nèi)容。對于企業(yè)和機(jī)構(gòu)而言，為了提高工作效率，計(jì)算機(jī)技術(shù)在企業(yè)管理、生產(chǎn)活動等各個(gè)方面都有著廣泛地應(yīng)用，如各種財(cái)務(wù)管理軟件、ERP 企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)。從的日常生活和工作來看，手機(jī)、筆記本等都是必不可少的辦公物品，充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)向多層次、多領(lǐng)域逐步發(fā)展。

人工智能拓寬了計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展空間，提高了計(jì)算機(jī)科學(xué)的智能水平。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平息息相關(guān)。人工智能時(shí)代，人們的應(yīng)用需求逐漸向個(gè)性化、多元化、多樣化發(fā)展。寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為熱門提供了更快捷、更方便、更準(zhǔn)確的信息搜索渠道。人們不僅可以“足不出戶通曉天下大事”，還可以根據(jù)自己的需求找到所需的信息資源。同時(shí)，計(jì)算機(jī)智能化水平的進(jìn)一步提高使計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于家庭、國防和軍事等各個(gè)方面。這在一定程度上也表明了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平得到了很大提升。

更高的發(fā)展方向，是指計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的發(fā)展水平要向更高的方向發(fā)展。CPU 是計(jì)算機(jī)的核心組成部分，CPU 的數(shù)量、性能、并行效率都直接決定了計(jì)算機(jī)的整體性能和計(jì)算能力。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，人們不斷將更多的晶體管集成于微處理中，以便提高運(yùn)行速度，增強(qiáng)計(jì)算能力。運(yùn)行更快、處理更快、計(jì)算更快，一直是計(jì)算機(jī)微處理器的發(fā)展趨勢。中國要緊跟國際發(fā)展趨勢，推動計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的更高水平發(fā)展。

綜上所述，人們對計(jì)算機(jī)的技術(shù)需求建立于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和物質(zhì)生活水平之上。得益于社會發(fā)展和生活水平提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得了良好的發(fā)展環(huán)境。如果人人都為溫飽奔波，計(jì)算機(jī)技術(shù)自然沒有適合發(fā)展的空間。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)方便了社會生活，加快了各行各業(yè)的發(fā)展速度，為國家和個(gè)人都提供了極大的便利。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究成果僅適用于現(xiàn)在的發(fā)展水平。隨著需求和技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)將進(jìn)入更廣闊的的研究領(lǐng)域，包括量子力學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、人工智能等。社會、國家、世界的發(fā)展，加速了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又作用于社會、國家、世界的發(fā)展。發(fā)展技術(shù)都是為了滿足需求，更先進(jìn)的技術(shù)催生了更大的需求。人類可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)探索文明，探索宇宙，探索生物的起源。