計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)研究

舒文鴻

摘? ?要：計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，為人們的工作與生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，就此展開論述。首先，講述了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀;其次，揭示了其得以快速發(fā)展的原因;最后，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。旨在加強(qiáng)人們對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀的了解，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展方向加以分析，促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為人們的生活提供更加便捷的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

1? ? 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)明的初衷是將其應(yīng)用于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，隨著科技的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅速提升，在數(shù)據(jù)處理、信息傳遞等方面均發(fā)揮至關(guān)重要的作用，因此，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。未來(lái)的計(jì)算機(jī)會(huì)向集成度更高、應(yīng)用范圍更廣、智能化程度更深的3個(gè)方向發(fā)展。系統(tǒng)、性能均會(huì)日益強(qiáng)大，運(yùn)算處理能力屆時(shí)也將得以大幅度提高。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展離不開其龐大的需求以及應(yīng)用空間，結(jié)合現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單總結(jié)如下幾個(gè)方面計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速發(fā)展的原因。

2? ? 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速發(fā)展的原因

2.1? 科技的進(jìn)步離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是其他多種技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)與條件。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)需要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)以及技術(shù)研發(fā)才能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的升級(jí)與突破，其中包括硬件更新、軟件創(chuàng)新，隨后才能夠研發(fā)出新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。實(shí)際上，這個(gè)過(guò)程中往往會(huì)受到多種阻力，也會(huì)不可避免地出現(xiàn)失敗的情況，然而通過(guò)不斷的重復(fù)與優(yōu)化，再經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)才能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的升級(jí)。從客觀上來(lái)看，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要依賴創(chuàng)新，而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本身就作為第四次工業(yè)革命的基礎(chǔ)，當(dāng)代社會(huì)許多核心技術(shù)都是基于這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，只有計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，才能夠引起其他科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。比如實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展就需要強(qiáng)大的運(yùn)算能力、穩(wěn)定可靠的計(jì)算精度，這些都依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的突破。

2.2? 穩(wěn)定的選擇機(jī)制離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)階段信息化也逐漸成為社會(huì)的重要外在特征。共性識(shí)別與最終判斷對(duì)于企業(yè)、個(gè)人的發(fā)展都具有重要的意義。大多數(shù)情況下，選擇機(jī)制需要結(jié)合環(huán)境要求，通過(guò)穩(wěn)定的篩選機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程中技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新顯得尤其關(guān)鍵。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)當(dāng)中的研發(fā)項(xiàng)目一般都是以需求為導(dǎo)向的，也就是說(shuō)，以終端用戶的需求為目的進(jìn)行開發(fā)，這個(gè)過(guò)程中需要盡可能地滿足終端用戶的需求，同時(shí)，也需要盡量得到用戶理解與認(rèn)同。在這個(gè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用需要選擇穩(wěn)定可靠的內(nèi)容，盡可能解決計(jì)算機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的各種問(wèn)題，才能夠確保選擇機(jī)制的應(yīng)用效果。從這個(gè)角度來(lái)進(jìn)行分析，穩(wěn)定的選擇機(jī)制是必不可少的。

2.3? 社會(huì)需求的不斷增加離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是社會(huì)需求增加的產(chǎn)物。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們的物質(zhì)需求、文化需求以及精神需求也在不斷地增加。通過(guò)信息處理與加工，可以幫助人們獲得更多高質(zhì)量的信息，同時(shí)也可以將更多的資訊應(yīng)用到社會(huì)生活與生產(chǎn)過(guò)程中。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，運(yùn)算處理速度不斷增加，存儲(chǔ)的功能價(jià)值也得到了展示，這些都使得經(jīng)濟(jì)、教育以及多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)得到了體現(xiàn)。商業(yè)計(jì)算機(jī)更是使得家家戶戶都使用上了個(gè)人電腦，擴(kuò)大了產(chǎn)品的占有率，同時(shí)，也可以跟上社會(huì)的需要，這種競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境顯然促進(jìn)了行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

3? ? 計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)的發(fā)展方向

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的軟硬件結(jié)合技術(shù)，其發(fā)展的主要方向包括如下幾個(gè)方面。

3.1? 集成度更高

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平也在不斷提升，其中，主頻、計(jì)算機(jī)性能都是最為明顯的部分。實(shí)際上，傳統(tǒng)意義上的單核處理模式無(wú)法真正滿足客戶使用的客觀要求，特別是多種運(yùn)行軟件同時(shí)使用時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)卡頓、死機(jī)或者計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等情況，嚴(yán)重影響工作效率與使用質(zhì)量。隨著集成度的不斷提升，人們也開始意識(shí)到多核處理器的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。根據(jù)我國(guó)的技術(shù)發(fā)展階段來(lái)看，目前自主研發(fā)并實(shí)現(xiàn)的天河二號(hào)計(jì)算機(jī)就采用了32 000多核處理器。常規(guī)民用計(jì)算機(jī)當(dāng)中，多核處理器也得到了普遍的應(yīng)用和推廣，四核、八核都進(jìn)入了尋常百姓家。從這個(gè)角度上來(lái)進(jìn)行分析，更高的集成度以及更為可靠的多線程處理技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要方向。通過(guò)提升集成度，可以更好地完成處理任務(wù)，提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理性能，滿足階段性的用戶需求。

3.2? 應(yīng)用范圍更廣

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的空間、規(guī)模以及范圍也具有密切的關(guān)系。根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)升級(jí)的路線來(lái)看，其核心在于硅芯片技術(shù)的升級(jí)，特別是近幾年計(jì)算機(jī)、寬帶以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們的日常生活得到極大的豐富，不但包括業(yè)余生活，還包括一些科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展都是實(shí)實(shí)在在的。除此之外，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也使得應(yīng)用的范圍得到了拓展，行業(yè)普及率得到了有效的提升，產(chǎn)品技術(shù)的應(yīng)用范圍也是發(fā)展的重要方向之一。所以，即使計(jì)算機(jī)得到了普及，但是其應(yīng)用的功能依然有廣泛的發(fā)展空間，除了傳統(tǒng)意義上的娛樂(lè)、工作之外，還可以應(yīng)用于科研等高端領(lǐng)域，滿足物質(zhì)增長(zhǎng)以及文化需求的各個(gè)層面。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而來(lái)的技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分突出，可以實(shí)現(xiàn)多種物體的聯(lián)網(wǎng)，從而滿足各種復(fù)雜的操作功能和使用要求，極大地豐富了人們的生活與生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提升效率并降低能耗。

3.3? 智能化程度更深

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)也正向智能化、科學(xué)化的方向發(fā)展。近些年來(lái)經(jīng)常會(huì)聽到人工智能這一詞匯，人工智能，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是自主識(shí)別、判斷以及處理的能力，通過(guò)模仿人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與判斷體系，讓計(jì)算機(jī)自主進(jìn)行分析與判斷。由于計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，所以在處理多種信息時(shí)要遠(yuǎn)勝于人類，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行智能化控制、處理，就可以實(shí)現(xiàn)自主完成復(fù)雜的操作結(jié)構(gòu)，有效拓展了人類活動(dòng)的空間范圍與技術(shù)的可執(zhí)行性。除此之外，人工智能技術(shù)的發(fā)展也需要借助于雄厚的資本和國(guó)家支持，比如谷歌多年來(lái)致力于人工智能的研究，在這個(gè)領(lǐng)域取得卓越的研究成果。目前我國(guó)許多高新技術(shù)企業(yè)也都開始關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域，投入大量的資金與人才進(jìn)行研發(fā)，未來(lái)國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)成為智能化水平之間的競(jìng)爭(zhēng)。

4? ? 計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展本質(zhì)上是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，隨著近些年傳統(tǒng)硅基芯片技術(shù)水平的不斷成熟，其性能開發(fā)的整體高度已經(jīng)接近極限水平，所以繼續(xù)研究這個(gè)領(lǐng)域可以提升的范圍十分有限。值得關(guān)注的是，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)室分析與研究，人們又發(fā)現(xiàn)了許多新的技術(shù)，包括納米技術(shù)、量子技術(shù)以及光子計(jì)算機(jī)和超微技術(shù)，具體分析如下。

4.1? 與納米技術(shù)結(jié)合

納米技術(shù)屬于較為新興的技術(shù)，通過(guò)微觀納米狀態(tài)進(jìn)行觀察，能夠有效提升技術(shù)的應(yīng)用水平。納米技術(shù)與計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的結(jié)合主要體現(xiàn)在元器件的微型化角度上。其中，能耗低、質(zhì)量?jī)?yōu)秀以及性能穩(wěn)定都是納米芯片的主要優(yōu)勢(shì)。除此之外，相比于硅器件，納米電子器件的物理極限也更高，可以達(dá)到數(shù)千倍以上，同時(shí)，體積要求較低，不需要占用大量空間，在能耗方面同樣具有不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì)。納米技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的空間，對(duì)突破傳統(tǒng)技術(shù)的瓶頸具有很強(qiáng)的適用性。

4.2? 量子技術(shù)的引入

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展同樣與量子技術(shù)密切相關(guān)。20世紀(jì)80年代人類發(fā)現(xiàn)了量子技術(shù)的秘密，美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼提出，量子體系的計(jì)算方法，隨后，英國(guó)的大衛(wèi)通過(guò)量子圖靈機(jī)模型進(jìn)一步介紹了量子技術(shù)的內(nèi)涵，量子計(jì)算機(jī)也因此誕生。實(shí)際上，可逆計(jì)算機(jī)的研究主要體現(xiàn)了量子力學(xué)的思想，而技術(shù)的融入使得存儲(chǔ)、處理的效率變得更高，相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，其計(jì)算原理更為復(fù)雜，但是速度卻十分優(yōu)秀，可以達(dá)到普遍計(jì)算機(jī)的數(shù)十億倍，具有廣闊的發(fā)展空間。

4.3? 光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)實(shí)際上就是通過(guò)半導(dǎo)體器件處理后獲取的計(jì)算機(jī)硬件，一般包括激光器、濾波器以及反射鏡等設(shè)備，能夠利用激光并行處理的方式來(lái)滿足信息化的運(yùn)行要求。光子本身沒有靜質(zhì)量，所以具有充分的穩(wěn)定性，可以利用光子計(jì)算機(jī)完成各種存儲(chǔ)任務(wù)與處理工作，容錯(cuò)性也相對(duì)比較高，這都是該技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。

4.4? 超微技術(shù)領(lǐng)域的生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)末期，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于蛋白質(zhì)分子構(gòu)成生物芯片，能夠依靠化合物來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)。同時(shí)，具有不錯(cuò)的抗干擾能力，能耗也相對(duì)比較低。但是，其目前還面臨計(jì)算周期長(zhǎng)、應(yīng)用范圍狹窄等問(wèn)題，需要繼續(xù)進(jìn)行研究，完善技術(shù)環(huán)節(jié)，才能夠最終提升技術(shù)應(yīng)用效果。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)日新月異，人們生活水平的提高、社會(huì)的進(jìn)步更是與之息息相關(guān)，密不可分。簡(jiǎn)而言之，未來(lái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行處理系統(tǒng)將會(huì)變得更加強(qiáng)大與完善，在數(shù)據(jù)處理與分析方面勢(shì)必更加高效、快捷。因此，我們要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究，準(zhǔn)確把握其發(fā)展方向，研發(fā)新型技術(shù)，確保計(jì)算機(jī)能夠完美地應(yīng)用于人們的日常生活與工作之中。

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