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計算科學發展范文第1篇

關鍵詞：科學發展模式；計算機科學；改革

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 14-0000-01

To See the Development of Computer Science from Scientific Development Mode

Zhang Baoyu1,Yu Gan2

(1.School of Computer Science&Engineering,Anhui University of Science&Technology,Huainan232001,China;2.Fuyang Normal College,Information Engineering College,Fuyang236041,China)

Abstract:The development mode is a scientific philosophy of science one of the core issues of concern.This paper describes Kuhn's classic theory of scientific development model based on the path of development of computer science for a detailed analysis,description,and the continued development of computer science is given to the necessity of reform,reform of computer science is given a few suggestions.

Keywords:Scientific development mode;Computer Science;Reform

本文主要介紹庫恩的科學發展模式：前科學常規科學反常和危機科學革命新的常規科學，庫恩的模式是以“范式”的變革為核心的。庫恩的科學發展模式中，科學是在周期式的循環中發展，通過科學革命，從一個常規科學過渡到另一個常規科學。既有常規科學時期的一般知識累積的過程，又有科學革命時期的范式新舊更替的過程。

一、前科學階段。所謂前科學，就是尚未形成該學科“范式”的原始科學階段。在計算機科學形成具體的理論科學之前，計算機科學當屬于前科學階段。在這一階段中，機械計算機拓荒的時代，那些所謂的“計算機”都是基于機械運行方式，盡管有個別產品開始引入一些電學內容，卻都是從屬與機械的，還沒有進入計算機的靈活：邏輯運算領域。

二、常規科學階段?？茖W家們經過長期的研究和爭論，形成了公認的“范式”，并依靠共同信仰的范式把大家統一為一個科學共同體?？梢哉f，這一范式的形成，是前人不斷摸索，不斷進行理論研究，后人在前人的理論基礎上，將理論與實踐相結合的偉大成果。在此之后計算機科學已經形成了一套完整的理論體系，為后人繼續對計算機進行科學研究提供指明了方向。也使得計算機科學傲然屹立于自然科學領域之中。為人們的生產，生活提供不可思意的幫助。

三、反常階段?？茖W探索中新事物是層出不窮的，當科學家們發現了范式預期之外的新事物、新現象、新發現，用范式難以解釋，這就是反?，F象。反常的出現，推動更多科學家通過觀察實驗搜集更多的反常去證實反常。在當今社會我們可以清楚的看到，人們的需要不再是單純的學會使用計算機，了解什么是計算機？而是如何使得人們再使用計算機時舒適，方便，如何使計算機更好的與其他學科結合，解決其他學科中的難題等等。計算機的研究者們應該將計算機的相關理論與其他學科的特點結合起來，深入研究。新技術革命的浪潮對計算機科學而言是挑戰，也是機遇，計算機科學工作者應抓住機遇，不要囿于前人的學術觀點，應大膽提出異議，促進計算機學理論的更新和革命。

四、危機階段。當反?，F象大量出現，并成為常規科學無法解決的難題時，人們開始懷疑范式，失去對范式的信任，科學共同體開始分化，這時才有可能打破舊范式的統治轉向接受新范式。由于受舊范式支配的常規科學面臨生死存亡的考驗，反常勢必導致危機。隨著反?，F象的不斷出現，計算機的發展方向成為計算機工作者最為關心的問題。計算機以后究竟向著什么方向發展，計算機界還未形成同一的共識。有識之士認識到計算機只有向其他的學科滲透，與其他的學科相結合，才是計算機發展的唯一正確的道路，才能跟上時展的步伐。單純的為了發展計算機而發展計算機已沒有什么有意義的前景。為此，計算機工作者在危機面前必須樹立堅定的信念，做大量艱巨而細致的工作，以迎接計算機科學革命的到來。

五、科學革命階段。大規模，超大規模計算機的出現，是計算機科學與當時最先進的自然科學和社會科學相結合的產物，其所取得的成就對于計算機的以后發展起到非常重要的作用。我們今天所處的時代與大規模，超大規模計算機時代雖有不同，但也有很大的相似，我們擁有現代最科學的哲學―哲學的指導，自然科學飛速發展，各學科之間聯系日益廣泛。特別是近數十年來，自然科學在高度分化的基礎上開始轉向重新綜合的趨勢?，F代系統論、信息論、控制論、協同學、耗散結構理論等邊緣學科、綜合學科理論的興起，計算機領域中已由原有的計算機硬件向計算機軟件，硬件的轉變，同時“人工智能”，“通訊工程”等的出現，都為計算機科學革命提供可能和有利條件。

六、新常規科學階段?？茖W革命以后，科學即轉入新的常規科學，進入了在新范式指導下的漸進式發展?？茖W史就是常規科學和科學革命不斷交替的過程，循環往復，永無止境。跟上了時代步伐的新的中醫理論體系（新范式）會隨著社會科學和自然科學的發展而不斷地向前發展。這一新的理論是以現代語言描述的，因而容易被世界人民所接受，并因為其整體辯證的特色而廣泛受到歡迎，且使這一學科本身蘊藏著無窮的發展潛力。新的計算機理論體系還會給未來社會科學和自然科學以反饋，產生深刻的影響，從而有助于未來社會科學和自然科學的發展。作為以實踐應用為主要研究目標的計算機科學體系，在發展的過程中，也會找到與其他學科越來越多的交叉點和結合點，在相互取長補短，各自克服缺陷的前提下，經過各自一次又一次的科學革命，最終一定能夠達到完全融合。

既然計算機科學即將面臨一場危機，我們就要想辦法解決危機。要解決危機，必須進行革命，拋棄舊范式，建立新范式。要創建新范式，就需要批判精神與創造精神。對計算機科學進行革命，可從以下幾個方面著手。首先要繼續深化本學科的發展，向高層次，深層次發展。要對計算機科學進行實質性的深化發展。其次，要拓寬本學科的發展方向，建立新的發展方向，如現在新興的人工智能，通訊工程等。最后，要加強同別的學科的聯系，將計算機科學努力滲透到其他自然科學領域，才能使得計算機科學在自然科學日新月異的當今社會繼續存在，發展，強大。

參考文獻：

[1]遠德玉.科學技術發展簡史[M].沈陽:東北大學出版社,2000

計算科學發展范文第2篇

關鍵詞：計算科學 計算工具 DNA計算

1 計算的本質

計算的本質是什么？應該說人類對其已經有了一個基本的清晰的認識：計算就是依據一定的法則對有關符號串的變換過程。一切可計算的函數都是遞歸函數。抽象地說，計算的本質就是遞歸。它是一種可一步一步進行的符號串變換操作。也就是從己知符號( 串) 開始, 一步一步地改變符號( 串) , 經過有限步驟, 最后得到一個滿足預先規定的符號( 串) 的變換過程。至于這種符號變換的操作方式如何，以及符號的載體或其外在表現形式如何，都不是本質性的東西，無不處于一種不斷變革或進化的過程之中。它們在本質上是等價的、一致的, 即二者是密切關聯的, 可以相互轉化, 具有共同的計算本質。符號可以用一組竹棍表征、用一組算珠表征、用一組字母表征，也可以用齒輪表征、還可以分子表征、電子表征等等。不同表征下的符號變換有著不同的操作方式，甚至同一種表征下的符號變換都可以有不同的操作方式。在此，計算本質的統一性與計算方式的多樣性得到了深刻的體現。我們相信，隨著科學技術和數學的不斷發展，計算方式的多樣性還會有新的表現。還可能出現新的計算類型。

2 古代的計算方式

人們從開始產生計算之日, 便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5 世紀, 中國人已開始用算籌作為計算工具, 相對于后來的機器計算方式，這些計算的方式均可歸結為“手工計算方式”，其特點是用手工操作符號，實施符號的變換——擺排竹棍或書寫符號。它在公元前3 世紀得到普遍的采用, 一直沿用了二千年。后來, 人們發明了算盤, 并在15 世紀得到普遍采用, 取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的, 比算籌更加方便實用,從而加快了計算速度。

3 近代計算系統的發展

近代的科學發展促進了計算工具的發展: 在1 6 1 4 年,  當年18歲的法國數學家帕斯卡爾從機械時鐘得到啟示——齒輪也能計數，成功地制作了一臺齒輪傳動的八位加法計算機。這使人類計算方式、計算技術進入了一個新的階段。1 6 2 0 年, 岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1 8 5 0 年, 曼南在計算尺上裝上光標,受到當時科學工作者廣泛采用。1642 年帕斯卡發明了帕斯卡加法器。1671 年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器。自此以后, 經過人們在這方面多年的艱辛努力,出現了各式各樣的手搖計算器,　英國的巴貝奇于1 8 3 4 年, 設計了一部完全程序控制的分析機,包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,電動式計算器慢慢取代以人工為動力的計算器。1 9 4 1 年, 德國的楚澤采用了繼電器, 制成了第一部過程控制計算器, 實現了1 0 0 多年前巴貝奇的理想。

4 電子計算機

2 0 世紀初, 電子管的出現, 使計算器的改革有了新的發展,在1 9 4 6 年成功地研制出了世界上第一臺電子計算機。使人類進入了一個全新的時代。這時計算表現為一種物理性質的機械的操作過程。但是，無論是手工計算還是機器計算，其計算方式——操作的基本動作都是一種物理性質的符號變換，具體是由“加”和“減”這種基本動作構成的。二者的區別就在于前者是手工的，后者是自動的

5 “摩爾定律”與“計算的極限”

在電子計算機和信息技術高速發展過程中，芯片的集成度和電子計算機的計算速度飛速發展, 而價格卻不斷降低。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。然而人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升 傳統計算機計算能力的提高有沒有極限 對此問題, 學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高, 最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低, 這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的, 因此, 傳統電子計算機的計算能力必有上限。摩爾定律不久將不再適用。

6 DNA計算系統

科學代表著一個時代最為大膽的猜想。我們相信, 通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環, 我們可以開拓一個個新領域, 如今出現的DNA計算便有了更大的本質性的變化。計算不再是一種物理性質的符號變換，而是一種化學性質的符號變換，即不再是物理性質的‘“加”、“減”操作，而是化學性質的切割和粘貼、插入和刪除。這種計算方式的變革是前所未有的，具有劃時代的意義。它將徹底改變計算機硬件的性質，改變計算機基本的運作方式，其意義將是極為深遠的。

DNA計算最初思想的提出可以追溯到1994年11月,美國計算機科學家 L．阿德勒曼（L．Adleman）在《科學》上公布了DNA計算機的理論，并成功的運用DNA計算機解決了一個有向哈密爾頓路徑問題[1]。這一成果迅速在國際上產生了巨大反響[2]，一些人相信，DNA計算蘊含的理念可使計算的方式產生“進化”。

理論上DNA計算機具有現代電子計算機同樣的計算能力，但它具有的巨大潛力（功能）卻是電子計算機不可比擬的：DNA計算機運算速度極快，其幾天的運算量就相當于計算機問世以來世界上所有計算機的總運算量；它的貯存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存儲1萬億億位二進制的數據，超過目前所有計算機的存儲容量；它的能量消耗只有一臺普通計算機的十億分之一。如此優越的分子計算機當然是激動人心的。然而它離開發、實際應用還有相當的距離，尚有許多現實的技術性問題需要去解決，如生物操作的困難。盡管DNA計算機面對著許許多多的質疑，但它的提出者阿德勒曼教授依然是極其樂觀的，在他看來，提出DNA計算機并不就是要與電子計算機競爭。在計算本質上，它同人類有史以來的一切計算都是等價的、一致的。這就是說，DNA計算也是一種遞歸計算。這一結論有著重要的數學意義。它使人們認識了DNA計算的本質；相信它所蘊涵的理念可以使計算的方式發生進化。

7 總結

人類的計算工具, 從木棍、石頭到算盤, 經過電子管計算機, 晶體管計算機, 到現在的電子計算機, 再到DNA計算。

我們發展計算工具在不斷進化、不斷加強。而DNA計算系統的產生, 將會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,更加深刻的揭 示計算的本質。也許許多困擾人類的問題, 將會隨著DNA計算機工具的發展而得到解決, 并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考資料

[1] M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press,2000.

[2]Lila Kari． DNA Computing： Arrival of Biological Mathematics［J］． The Mathematical Intelligencer．1997（2）．   

計算科學發展范文第3篇

【關鍵詞】計算機；科學技術；發展；歷程

計算機的發明與應用，標志著人類社會一個新的里程碑。計算機的發明與應用將人類社會帶入了以信息科技為主導的第三次科技革命，并使人類步入了“知識經濟時代”。計算機科學技術在將人類生活日益信息化的更新改進中，也實現了其自身逐漸向多元化的轉變。

1.計算機科學發展歷史與快速發展原因

1.1計算機科學的發展歷史

圖靈在1936年發表了題為“論可計算及其在判定問題中的應用”的論文，從此開啟了計算機科學技術的新紀元。1946年至1969年是計算機使用電子管的階段，國際首臺通用電子數字計算機――埃尼阿克在1946年誕生，這個時期的計算機體積較大較重，花費成本大，運行并不快，它主要提供科學計算服務。 1959年到1964年是計算機晶體管階段，在發展計算機科學計算的基礎上，出現了中、小型計算機，開始大量生產低成本廉小型數據處理計算機。從1964年起，隨著集成電路的不斷發展，計算機步入了產品系列化階段，應用范圍越來越大。從1990以來，計算機科學技術日益微型化、智能化，它在社會發展中的作用越來越大。計算機科學技術以其超強的生命力和不可替代性，在社會發展中不斷更新換代，發展前景一片大好。

1.2促進計算機科學技術快速發展的因素

社會需求的驅動。二戰時期對信息的緊迫需求，大大的促進了計算機科學技術的發展，并將計算機科學技術應用于軍事領域。后來，計算機因為其強大的運算能力，從研究所和政府部門轉向民間，被發展為廣泛的民用，并且被廣泛應用于尖端科學領域，隨著各行業對計算機高性能和大容量的需求，帶動了計算機科學技術的進一步發展。

1.3芯片制作、軟件開發

計算機芯片和軟件的不斷開發，使得計算機輔助設計得到了很大的發展，它們的運用加速了計算機的研發，使得計算機科學創新技術日益加快。

1.4共享信息促進了計算機的發展

信息共享使得計算機科學技術日益大眾化，大大促進了科學技術的進步，在最新信息的平臺基礎上進行計算機的創新，縮短了研發周期。

1.5選擇機制促進了計算機的發展

在選擇機制下，認識的提高會帶動選擇判據的提升。計算機在人們的日常應用中被廣泛接納，得以在一次次的歷史抉擇中占據絕對的優勢，所以，人們會想方設法的解決好計算機技術發展過程中出現的問題和障礙。選擇機制為計算機技術的發展提供了絕好的契機，促進了計算機科學技術的快速發展。

2.計算機技術的發展現狀

2.1微處理器的發展遇到新問題

正如我們所了解到的，開發和使用微處理器，使計算機性能得到了大大的提高， 它就如同化學反應中的一劑催化劑，促進了計算機技術發展更新。而改善微處理器性能的關鍵在于能否進一步減小芯片內晶體管的尺寸和寬度，這需要曝光光源的波長更短，從而將晶體管做得更小。但是UV（紫外線）已經無法使晶體管更小化，短時間內微處理器性能無法實現很大提升。這就在一定程度上阻礙了微處理器的發展。

2.2納米電子技術嶄露頭角

一直以來，電子元件都是計算機技術發展的一大推動力，在計算機技術的發展歷程中發揮了重要作用。然而，近年來，隨著信息技術的迅猛發展，計算機技術微型化、智能化、超高速化的傾向越來越明顯，與此同時，電子元件技術卻沒有獲得同樣的發展，目前來看已很難適應計算機技術進一步的發展需求，如同一雙大小不合且過了時的鞋子，已無法跟上計算機的前進步伐。此時，納米電子技術的出現，無疑成了擺脫這種僵局的一個突破口。納米電子技術，憑借自身的優勢和特點，很好地解決了計算機集成度和處理速度的雙重限制，為計算機的發展前景提供了無限可能。

3.計算機科學技術未來發展趨勢

計算機技術的發展史是一段光輝的歷程，隨著科學技術的日漸發展，計算機必定會迎來更好的春天，計算機在以后的發展中必將朝著高速化、智能化、多元化的方向發展，更好的與人類生活的緊密聯系。

3.1納米技術

納米技術跟傳統的電子元件相比，優勢明顯，不僅能沖破計算機集成度和處理速度的兩度限制，而且將在未來的發展道路上越走越好。隨著納米技術的發展和普及，一方面，量子計算機的儲存容量和運算速度均得到了顯著的增強，另一方面，生物計算機在集成度、存儲容量等方面具有極大的優勢，處理速度更相當于普通電子計算機的幾百倍。

當前所使用的計算機硅芯片物理極限已經無法再突破，無論是在體積方面還是耗電量上都無法再少了，也無法再提高通電和斷電的頻率。有專家預言要解決此問題必須采用納米晶體管制作“納米計算機”。據估計，納米計算機的運算速度將會是現在的硅芯片計算機的 1.5萬倍，但其所耗能量卻少很多。納米技術是從20世紀80年代初才迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終的目的是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品出來。

3.2 3D異類器件集成

兩股不同的力量正推動著 3D陣列中集成半導體器件向不同方向發展。

一種方向是在公共平臺上集成不同技術來提供最佳信息處理解決方案的需要。顯而易見，微縮的CMOS之外的新興技術通過混合搭配應用需要適應特定的技術，在性能上具有很大的改進潛力。不同技術的組合需要功能不同技術的3D集成，這些技術下至微處理器、ASIC和DRAM，上到RF、模擬、光學和MEMS。這類不同的技術包括將分子、塑料和快速單磁通（single―flux）量子超導體以及其他新興技術直接3D集成到硅的平臺上。

另一個重要驅動力是減少全局互聯的延時，更好的提高系統性能。在同等條件下，器件的3D集成比平面排列的晶體管互聯延時更少。因為3D集成的表面比平面電路低，必須解決3D集成的散熱問題。3D集成中內存與處理器的集成前景廣闊。

3.3量子胞自動開關

在量子胞自動開關（QCA）當中，包含了多個量子點規則排列的細胞構成了一種局部互聯的架構。用靜電互想的感應的作用，來給細胞之間提供聯系，而并不是依靠線路。在向細胞內注入一對電子的時候，這一對電子的方向就決定著單元的狀態。磁 QCA是另外一個剛剛發展起來的技術，目前電子QCA正處于主導地位，暫時還不能對它的性能來進行評價分析。將這些QCA 組合在一起，可以實現和使用布爾邏輯門電路完全不一樣的電路功能。

3.4量子計算機

量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。一個量子位可以存儲2個數據（0和1可同時存?。?，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比普通計算機要大得多，而且能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比現有的個人計算機的奔騰3的晶片快將近10億倍。

3.5生物計算機與光子計算機

生物計算機的運算就是實現周圍物理化學介質與蛋白質分子的相互作用的過程。由酶來充當計算機的轉換開關，而程序則表示在酶合成系統本身和蛋白質的結構。20世紀90年代，相關學者發現脫氧核糖核酸 DNA在不同狀態下代表不同信息。DNA分子中的遺傳密碼就相當于存儲的數據，DNA分子間再通過生化反應，從一種基因代瑪轉變成另外一種基因的代碼。反應前的基因代碼相當于輸入的數據，反應后的基因代碼則相當于輸出的數據。如果能控制這一個反應的過程，那么我們就可以成功的制作DNA計算機了。蛋白質分子彼此之間的距離很近，比硅晶片上電子元件要小得多，生物計算機完成一項運算所需要的時間僅僅可以用微微秒還計算，所以，它要快于人的思維上百萬倍。

【參考文獻】

[1]陳相吉.未來計算機與計算機技術的發展[J].法制與社會，2007，10.

計算科學發展范文第4篇

1.計算機發展的歷史沿革

1.1在20世紀40-50年代，此階段被稱為大型主機階段

（即第一代電子管計算機）。期間經歷了電子管數字計算機、晶體管數字計算機、集成電路數字計算機和大規模集成電路數字計算機的發展歷程，計算機技術逐漸走向成熟。

1.2在20世紀60-70年代，此階段被稱為小型計算機階段

其實就是對大型主機進行的第一次“縮小化”變革，其成本低廉，價格易被接受。而且可以滿足息處理的要求。

1.3微型計算機階段

是20世紀70-80年代的主流，也是對大型主機進行的第二次“縮小化”變革。期間，美國蘋果公司推出了appleii計算機，并此后對它經行了若干次的演進，最終打開了個人計算機市場，為個人計算機的普及奠定了根基。

1.4客戶機/服務器階段

其標志階段是在1964年，ibm與美國航空公司將2000多個訂票的終端用電話線連接在了一起，建立了全球第一個聯機訂票系統，此舉標志著計算機進入了客戶機/服務器階段。在其網絡中，網絡的核心部分就是服務器，網絡的基礎就是客戶機，服務器不斷給客戶機提供所需要的網絡資源?？蛻魴C/服務器結構的最大優點是能讓客戶端pc的處理能力得到最大充分發揮，經過客戶端處理過工作后，再提交給服務器，使得服務器的壓力能夠得到大幅度降低。

1.5 internet階段，也稱互聯網階段

互聯網始于1969年，最初是因為加利福尼亞大學洛杉機分校、史坦福大學研究學院、加利福尼亞大學、猶他州大學四所大學在arpa制定的協定下，將四臺主要的計算機按照一定的通訊協議連接起來，此舉標志著互聯網的誕生。至今為止，互聯網的功能越來越強大，帶寬速度也越來越快。其交互性、即時性、多媒體性、全球性、海量性的特性突顯?；ヂ摼W的意義不應低估。它是人類邁向地球村堅實的一步。

1.6從2008年起，云計算時代來臨

云計算（cloud computing）概念逐漸流行起來，它正在成為一個通俗和大眾化的詞語。云計算被視為“革命性的計算模型”，因為它使得超級計算能力通過互聯網自由流通成為了可能。企業與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯網來購買租賃計算力，用戶只用為自己需要的功能付錢，同時消除傳統軟件在硬件，軟件，專業技能方面的花費。云計算讓用戶脫離技術與部署上的復雜性而獲得應用。云計算囊括了開發、架構、負載平衡和商業模式等，是軟件業的未來模式。它基于web的服務，以互聯網為中心。

2.計算機的未來發展模式

2.1分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。分子芯片體積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的dna溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。

2.2量子計算機

量子計算機是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認為，非相互作用下，原子在任一時刻都處于兩種狀態，稱之為量子超態。原子會旋轉，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會像電子計算機那樣進行的

轉貼于

線性運算，而是同時進行所有可能的運算，例如量子計算機處理數據時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一起計算，就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態的原子作為中央處理器和內存，其運算速度可能比目前的奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個互聯網。

2.3光子計算機

光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。 由于光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現代計算機的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。

2.4納米計算機

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質地堅固,有著極強的導電性, 能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位, 一個納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源， 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

2.5生物計算機

20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、神經元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

2.6神經計算機

其特點是可以實現分布式聯想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯想、推理，并得出結論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。

3.結語

計算科學發展范文第5篇

1專業化和智能化發展

計算機在社會中的應用體現出了智能化和專業化的特點。隨著計算機科學技術的發展，其他科學技術不斷的進步，計算機技術已經融合了集成電路、微電子技術和半導體技術等，計算機技術已經顯得更加智能化和專業化。計算機的智能化可以按照人類的思維方式而展開活動，包括信息的提取、儲存和傳送等，可以對用戶提出的問題進行分析，從而完成相應的活動。計算機的智能化分析和解決問題的思路是相同的，但是因為面臨的問題不同，其解決方案和相應的活動也是不同的，因此，計算機技術將不同的解決方案集合起來，可以構建成為一個可以為社會所運用的信息技術平臺，這是計算機智能化的重要體現。隨著計算機智能化的發展，家庭網絡智能化已經代替了傳統的人工操作，可以有效的提高人們的生活質量。

2納米技術和微處理器

計算機的重要發展體現在計算機的微處理器和納米技術。隨著計算機科學技術的不斷發展，微處理器的尺寸也在不斷的縮小中，可以有效的縮小計算機的體積，并且微處理器的發展能夠有效的提高計算機的使用性能，現在的計算機晶體管制作更為小巧精細，從而有效的促進了計算機技術的發展?，F在的計算機表現出了諸多的優點，例如運行速度變得更快，與傳統計算機相比其運行速度呈幾何倍數增長；計算機的體積也變得更加微型，比較適合人們的應用和攜帶；同時計算機的操作更加智能化，可以更加有效的讓人們解決問題。隨著納米技術的發展，已經逐步運用在計算機中，計算機利用納米技術，將會使計算機的尺寸變得更加微型，其運算速度將會變得更加迅速，能夠有效的解決人們面臨的各種難題。

3計算機科學技術的發展展望

3.1計算機技術向著生物計算機方向發展

隨著計算機科學技術的發展創新，必然向著生物計算機的方向發展。美國的一位博士在二十世紀九十年代就曾提出生物計算機的概念，所謂的生物計算機是指用DNA的序列來做信息編碼的載體，使用分子技術和控制酶等促使DNA序列發生變化，從而實現計算機數據的運算。隨著科學技術的發展，DNA生物計算機科學技術必然會實現，其運算速度將會遠大于人腦的思維速度。在2013年，英國科學家將莎士比亞的作品編入了DNA序列，其儲存密度竟然達到了2.2PB每克，這一重大發現給計算機科學技術的發展帶來希望的曙光，生物計算機的發展必將成為一種趨勢。

3.2計算機技術向著量子計算機方向發展

隨著科學技術的不斷發展，量子計算機也必然成為計算機的一種發展趨勢，所謂的量子計算機是指，將量子狀態的原子做為計算機的內存和中央處理器，原子具有可以在同一個時間點出現在不同位置的特性，可以有效的提高計算機的運算效率，可以加強計算機的存儲，可以將現在計算機中的二進制代碼替換，可以極大程度的加快計算機的運算效率。其運算速度將比傳統的計算機快上幾億倍。目前，很多科學家都實現了對原子的操作，這為計算機科學技術向著量子化的方向發展提供了無限的動力，使得計算機科學技術向著量子計算機發展成為了可能。

3.3計算機技術向著光子計算機方向發展

隨著科學技術的發展，光子計算機必將成為計算機科學技術的一種發展趨勢，光子計算機是使用光路來做為計算機的基本元件，用光子信號進行信息處理和存儲可以較大程度的提高計算機的運行效率。與現在的計算機相比，光子計算機具有較高的集成密度，不會受到介質的干擾，并且將以幾何的倍數提高計算機的運行效率。目前，科學家已經研制出了光電混合的計算機，其運行速度快，同時可以對圖形等進行識別，但是，光電混合計算機的體積較大，還不適用于推廣和普及，還需要科學家努力發展研究，但是光電混合計算機帶給了我們實現光子計算機的可能性。

3.4計算機技術向著模糊計算機方向發展

現在社會的發展中，存在著一系列無法界定的概念，例如好和壞，我們無法用語言去對其進行劃分，針對這一系列無法界定的概念，科學家設計出模糊計算機，此計算機可以進行思考和判斷，這是未來計算機發展的趨勢，雖然科學家已經設計出了模糊計算機，但是其功能還有待提高，模糊計算機的完善發展，還需要多門學科的融入，例如社會學、心理學和電子學等，模糊計算機是計算機科學技術的發展趨勢，對其進行研制，將會對人們的生活產生重大的影響。

4結語