陳敬泉
摘 要:隨著社會的不斷進(jìn)步,計算機(jī)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)服務(wù)于人們生活的各個方面,改變著人們的生活方式,推進(jìn)現(xiàn)代化文明的建設(shè)。所以本文就對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了研究,希望其在以后的發(fā)展中能夠更好地服務(wù)于人們的生活。本文首先簡述了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史;其次闡述了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速發(fā)展的原因;然后介紹了當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀;最后展望了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢。希望本文的研究能夠?qū)ξ磥碛嬎銠C(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展有所幫助。
關(guān)鍵詞:計算機(jī)科學(xué)與技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
自20世紀(jì)以來,計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)開始飛速地發(fā)展,而且廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域中,給人們的日常生活帶來翻天覆地的變化。近些年來,計算機(jī)在性能、運(yùn)算速度、體積和生產(chǎn)成本等方面都取得了較大的進(jìn)步。計算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)由原來的單一化轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的多元化,逐漸地應(yīng)用于各個行業(yè)和領(lǐng)域?,F(xiàn)在人們的日常生活已經(jīng)離不開計算機(jī)了,它在軍事、教育、工業(yè)以及商業(yè)等領(lǐng)域均有較深的應(yīng)用。本文針對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究,希望能夠推動計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,使人們的日常生活更方便、更快捷。
1 簡述計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷史
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展可以分為起始階段、發(fā)展階段和革新階段3個階段,這代表著計算機(jī)從發(fā)明到普遍應(yīng)用的整個歷程。計算機(jī)起始于20世紀(jì)30年代,發(fā)明計算機(jī)的最初用途是用來計算工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)。因?yàn)橛嬎懔勘容^大、計算要求比較高,人工計算起來需要花大量的時間,于是就萌生了發(fā)明計算機(jī)的想法。經(jīng)過一系列理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn),終于在1946年發(fā)明了世界上第一臺計算機(jī)ENIAC,為計算機(jī)發(fā)展書寫了一個新的篇章。計算機(jī)的發(fā)展階段起始于20世紀(jì)50年代,在第一臺計算機(jī)產(chǎn)生后,科學(xué)家們開始不斷地提出新的理論依據(jù)和優(yōu)化措施,來優(yōu)化計算機(jī)的性能和計算能力。其中馮·諾依曼提出的通用電子計算機(jī)EDVAC的設(shè)計方案,成功實(shí)施并建造出新型的計算機(jī)。這類新型的計算機(jī)具有儲存程序數(shù)字化、控制數(shù)字化和計算過程數(shù)字化的特點(diǎn),為后來計算機(jī)的發(fā)展奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。因此,馮·諾依曼也獲得了“現(xiàn)代計算機(jī)之父”的稱號。計算機(jī)的革新階段開始于20世紀(jì)80年代,微處理器和集成電路的發(fā)展帶動了現(xiàn)代計算機(jī)的發(fā)展。英特爾公司研發(fā)出的微處理器將計算機(jī)從實(shí)驗(yàn)室搬到了普通家庭,極大地促進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。使計算機(jī)技術(shù)開始普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中,成為人們生活的必需品。計算機(jī)科學(xué)技術(shù)經(jīng)過這3個階段的發(fā)展,在計算能力、處理信息能力和生產(chǎn)成本上都有了較大的改善,將計算機(jī)科學(xué)技術(shù)提升到更高的層次,于是就開啟了計算機(jī)的全民時代。
2 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速發(fā)展的原因
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)近些年來發(fā)展迅速的原因主要有以下3點(diǎn):
第一點(diǎn),世界上第一臺計算機(jī)的問世,標(biāo)志著人類現(xiàn)代化社會發(fā)展處于起始階段。這臺計算機(jī)雖然具有一定的計算能力和處理信息的能力,但是仍然存在著許多缺點(diǎn),需要進(jìn)一步地去改進(jìn)。比如其存在體積大、運(yùn)行速度慢和生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn),因?yàn)檫@些缺點(diǎn)致使其得不到廣泛地應(yīng)用。然而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的改進(jìn),使得計算機(jī)技術(shù)開始不斷地完善。自20世紀(jì)70年代起,計算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)改善了其缺點(diǎn),極大地提高了計算機(jī)的運(yùn)行速度、減小了計算機(jī)的體積、降低了生產(chǎn)成本,所以計算機(jī)才開始進(jìn)入市場,應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中去。
第二點(diǎn),在第二次世界戰(zhàn)爭中,由于人們對信息的需求量非常大,所以美國開始研究計算機(jī),不斷地改進(jìn)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的提高,計算機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)一步加快,存儲信息的能力也進(jìn)一步提升,所以開始廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、教育等各個領(lǐng)域,推動了現(xiàn)代化社會的發(fā)展。
第三點(diǎn),隨著社會發(fā)展的不斷進(jìn)步,世界各國之間和企業(yè)之間的競爭力增強(qiáng),間接地促進(jìn)了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。在當(dāng)前的社會中,誰掌握了先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù),誰就擁有較高的話語權(quán),其國家才能夠發(fā)展得更富強(qiáng)。面對這種嚴(yán)峻的國際形勢,只有掌握了先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)才能夠存活下去。
第四點(diǎn),在計算機(jī)技術(shù)的研發(fā)過程中,科學(xué)家經(jīng)常會開展一些創(chuàng)造性的科研活動,在這些活動中提出一些新的設(shè)計理念和改進(jìn)措施,然后通過不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、改進(jìn),從而推動了計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展。這些創(chuàng)造性的科研活動為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需求,研發(fā)出新型的計算機(jī)。
第五點(diǎn),計算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展過程中進(jìn)行信息共享,不僅推動了計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,而且提升了計算機(jī)研發(fā)的質(zhì)量。計算機(jī)逐漸成為人們生活的必需品,滿足人們需求的同時,也推動了各個行業(yè)的快速發(fā)展。
3 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
3.1 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在當(dāng)前社會中的地位
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在當(dāng)前社會的發(fā)展中有著非常重要的作用,極大程度地推動了社會的發(fā)展。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展有效地解決了人們生活中的各種問題,逐漸改變著人們的生活方式,向著更舒適、更文明、更快捷的方向發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)、文化等方面的發(fā)展中,計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)也有著舉足輕重的作用。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步使得計算機(jī)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和綜合性,滿足了當(dāng)前社會發(fā)展對計算機(jī)個性化和人性化的需要。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展十分迅速,發(fā)明第一根電子管與第一臺計算機(jī)之間相隔了42年的時間,但是發(fā)明半導(dǎo)體管與發(fā)明半導(dǎo)體計算機(jī)之間只相隔了10年時間,到現(xiàn)在為止,計算機(jī)的發(fā)展可謂是日新月異。當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是社會發(fā)展的必要工具,其發(fā)展程度直接影響著工業(yè)、商業(yè)和軍事等各個領(lǐng)域的發(fā)展。
3.2 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中存在的問題
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展也是一把雙刃劍,在給人們的生活帶來便利和舒適的同時,也存在著一些問題,給社會的發(fā)展和人們的日常生活帶來巨大的麻煩。例如,在2000年出現(xiàn)的“千年蟲”事件,是指計算機(jī)程序的智能系統(tǒng)中對跨世紀(jì)的日期處理出現(xiàn)錯誤,從而引發(fā)各種智能系統(tǒng)紊亂以至崩潰。“千年蟲”事件給計算機(jī)的發(fā)展帶來的極大的威脅,影響了當(dāng)時社會保險、電力、交通等各行業(yè)的發(fā)展,造成了非常嚴(yán)峻的社會問題。如何利用好計算機(jī)科學(xué)技術(shù),使其能夠更好地為人們的日常生活服務(wù),避免因其發(fā)展的問題而對社會的發(fā)展造成威脅,這就是當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展所面臨的首要問題。
3.3 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)該如何發(fā)展
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)同所有的科學(xué)技術(shù)一樣,都需要通過不斷地實(shí)踐來進(jìn)行驗(yàn)證。計算機(jī)的功能在不斷地完善,已經(jīng)由當(dāng)初的數(shù)字運(yùn)算逐漸擴(kuò)增為具備信息處理、信息儲存等功能,在現(xiàn)代化的軍事、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中都有較廣泛的應(yīng)用。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用過程就是對信息和數(shù)據(jù)處理的過程,所以在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展過程中我們要重視計算機(jī)軟硬件的開發(fā)。只有這樣,我們才能將計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的結(jié)果。要想更進(jìn)一步發(fā)展計算機(jī)科學(xué)與技術(shù),保障計算機(jī)發(fā)展的速度和健康性,還需要加強(qiáng)對計算機(jī)信息化和應(yīng)用的政策法規(guī)以及市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境進(jìn)行建設(shè)。
4 展望計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的幾個具體發(fā)展趨勢
本人針對當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析,總結(jié)出計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)未來發(fā)展的幾個趨勢。
4.1 向著運(yùn)行極速化的方向發(fā)展
美國科學(xué)家通過不斷地研究和實(shí)踐,將空氣絕緣技術(shù)運(yùn)用到了計算機(jī)當(dāng)中,這極大地提高了計算機(jī)運(yùn)行的速度,在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展道路上邁出了創(chuàng)新的一步。再例如,美國紐約保利公司的科研人員將設(shè)計的新型電路在計算機(jī)中進(jìn)行運(yùn)用,并采用膠滯體包裹的導(dǎo)線技術(shù)將電路中需要的芯片連接。膠滯體其實(shí)就是空氣,具有很強(qiáng)的絕緣性,用它來包裹導(dǎo)線是一種創(chuàng)新的技術(shù)。傳統(tǒng)芯片的連接主要是通過硅二氧化物導(dǎo)線,這種連接方式會導(dǎo)致信號在傳輸過程中減弱,主要是因?yàn)閷?dǎo)線和芯片對信號具有吸收作用,這就直接影響了計算機(jī)的運(yùn)行速度,導(dǎo)致計算機(jī)運(yùn)行速度緩慢。而利用新型的膠滯體包裹的導(dǎo)線則減少了信號在傳遞過程中的損失,進(jìn)而有效地提升了計算機(jī)運(yùn)行的速度。
4.2 生物計算機(jī)的發(fā)展
20世紀(jì)90年代,超威技術(shù)開始逐漸發(fā)展起來,于是科學(xué)家便將其運(yùn)用于計算機(jī)的研發(fā)中,這一探索取得了巨大的成功,而且對計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。生物計算機(jī)與其他類型的計算機(jī)存在著明顯的區(qū)別,它的設(shè)計是在計算機(jī)芯片中應(yīng)用生物工程技術(shù),從而構(gòu)成一種具有生物分子形式的計算機(jī)“蛋白質(zhì)分子”??茖W(xué)家在20世紀(jì)90年代研發(fā)出了生物計算機(jī),這對計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。而且科學(xué)家設(shè)計出一種新型的邏輯運(yùn)算方式,主要是用來解決城市的道路設(shè)計問題。這種邏輯運(yùn)算方式是以電子計算機(jī)的模仿技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究設(shè)計的。針對當(dāng)前生物計算機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀,生物計算機(jī)的研發(fā)人員主要對新型分子元件進(jìn)行研發(fā),與生物體內(nèi)的物理和化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),從而設(shè)計出新的數(shù)據(jù)處理方式,來處理和分析數(shù)據(jù)。
4.3 向著以光為傳輸媒介的方向發(fā)展
光學(xué)計算機(jī)是利用光為傳輸介質(zhì)來傳輸信號的一種計算機(jī)技術(shù)。光學(xué)計算機(jī)具有傳播速度快、傳輸能力強(qiáng)、具有較強(qiáng)的獨(dú)立性等特點(diǎn)。這主要是因?yàn)楣饩哂袀鞑ニ俣瓤?、偏振和頻率以及光的傳播不需要介質(zhì)等特點(diǎn)決定的。所以光信號在傳播過程中不需要依靠體,能夠獨(dú)立地進(jìn)行傳播信號。20世紀(jì)90年代,世界各國紛紛開始研究光學(xué)計算機(jī),投入了不少人力和財力,也取得了一些成就,進(jìn)而研發(fā)出光學(xué)計算機(jī)。這類計算機(jī)與其他類型的計算機(jī)相比,有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。其一,具有較快的運(yùn)行速度,與普通的計算機(jī)相比,運(yùn)行速度提升了進(jìn)千倍;其二,具有較高的準(zhǔn)確性,在提升運(yùn)行速度的條件下,同時保證了計算的準(zhǔn)確性;其三,具有較為優(yōu)良的散熱性能,普通計算機(jī)的運(yùn)行會產(chǎn)生一定的熱量,這些熱量會對計算機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響,甚至?xí)?dǎo)致計算機(jī)無法正常運(yùn)行。而光學(xué)計算機(jī)徹底解決了這個問題,它在高速運(yùn)行的狀態(tài)下也不會受到溫度的影響。
4.4 納米計算機(jī)的發(fā)展
隨著微觀技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代材料的發(fā)展進(jìn)入納米的時代,如今納米材料的制作工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,在人們的生產(chǎn)生活中也有較廣泛的應(yīng)用。將納米技術(shù)應(yīng)用于計算機(jī)的設(shè)計中,于是就有了納米計算機(jī)的問世。納米技術(shù)主要應(yīng)用于計算機(jī)中的芯片,采用納米芯片技術(shù),將大幅度地減小計算機(jī)芯片的體積,提升計算機(jī)芯片的穩(wěn)定性。美國是最早開始研究納米計算機(jī)的國家,其擁有較為先進(jìn)的納米計算機(jī)技術(shù)。美國當(dāng)前主要在研究納米管連接技術(shù)的問題,這項技術(shù)若能研發(fā)成功,可以大幅度地提升芯片的作用,進(jìn)而將內(nèi)存芯片直接作為晶體管使用,能夠最大化地優(yōu)化計算機(jī)的功能。
5 結(jié)束語
計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展朝著更高效、更廣泛、更加深入的方向發(fā)展,隨著新型的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研發(fā)設(shè)計,并逐步地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、軍事防御等領(lǐng)域,必然會導(dǎo)致人們的生活也會隨之改變。我們的生活也會被各種高新的計算機(jī)技術(shù)所環(huán)繞,而且我們堅信,新型的計算機(jī)技術(shù)一定會使我們的日常生活更方便、更便利,從而使現(xiàn)代社會向著文明、和諧的方向穩(wěn)定地發(fā)展。
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(作者單位:武漢輕工大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院)