计算机的未来展望

1、.计算机的未来展望明天的计算机是什么样子？与今天的计算机有什么质的区别？微电子技术的技术潜力是现代的电子数字计算机还有一个比较大的发展空间，一些新型的计算机很可能在21世纪的某个时候登上历史舞台，未来的计算机世界将是多种类型的计算机并存、相互融入、互为补充.目前人们致力开发研究的新型计算机有 以下几类.三、生物计算机20世纪70年代以来，人们发现脱氧核糖核酸(dna)处在不同的状态下，可产生有信息和无信息的变化.联想到逻辑电路中的0与1、晶体管的通导或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等等，科学家们激发了研制生物元件的灵感.这项研究中最著名的代表就是美国著名的生物化学家、国际电子分子生物风险

2、学会主席詹姆士麦卡里尔博士，他不仅是生物分子电子学的创始人之一，而且他带领一个6人小组在华盛顿近郊的一座普通楼房里，进行着生物芯片和生物计算机的开拓性研究.1982年，在法国秀丽的阿尔卑斯山上举行了首届生物计算机国际会议，来自世界各地的生物学家、化学家、物理学家、医学家、遗传学家、分子生物学家、微电子学家和计算机科学家们会聚一堂，探讨生物计算机的发展前景.生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片.生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可以小到几十亿分之一米，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级如让几万亿个dna分

3、子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次.生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一.生物芯片一旦出现故障，可以进行自我修复，所以具有自愈能力.生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机地结合起来，尤其是能够与大脑和神经系统相连.这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分，并能由人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源.它将成为能植入人体内，成为帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴.另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞

4、的可能极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机的能耗极小.把生物学和工程学结合起来制造生物计算机已不是天方夜谭.美国南加州大学计算机科学家伦纳德艾德曼已研制成功一台dna计算机.艾德曼说：“dna分子本质上就是数学式，用它来代表信息是非常方便的，试管中的dna分子在某种酶的作用下迅速完成生物化学反应.28.3g dna的运行速度超过了现代超级计算机的10万倍”科学家们认为：生物工程是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科，加上计算机、电子工程等学科的专家通力合作，有可能在21世纪将实用的生物计算机推向世界.四、量子计算机随着微电子技术的不断发展，集成电路的线宽目前已细微到只有0.13m.到20

5、20年前后，线宽将达到公有几个分子大小的物理学极限，宏观世界的物理规律便不再有效，这就意味着传统计算机的发展将走人穷途末路.然而人类对 于信息处理更快、更强的追求却是永无止境的，向更微观的原子世界进军，开发量子计算机因此成为一条很有吸引力的途径.现代量子物理中存在的一个现象：在原子世界中，原子和亚原子粒子可以同时存在于此处和彼处，可以同时出现高速和低速，也可以同时向上和向下运动，这些现象称之为：“多现实态存在”.对“多现实态”现象进行过无数次物理实验都已经证实了这种现象的客观存在.传统计算机以“串行”计算机逻辑进行数据运算处理，这就是每下一步运算取决于上一步的结果.对于用“串行”方法处理的问题

6、，量子计算机并不比传统计算机优越.但是量子计算机的优越性在于它具有进行“平行”运算处理的能力.如果某人需要从一个有几百个办公室的大楼中寻找一份遗失的文件，用传统计算机的串行方式寻找就要逐个办公室去进行搜索.但是量子计算机能够按照某人寻找文件的条件和要求迅速“复制”出代表某人自己以及与他自己相同的“副本”，同时进入大楼的每一个办公室进行文件的寻找工作.最后，其中一个“副本”找到了该文件，那时，除了找到文件的那个“副本”之外，所有代表某人的其他副本都将自动消失.量子计算机在寻找文件和搜索地址方面的优越能力对于因特网系统的发展具有很大好处.因特网的网址数据库很大，应用量子计算机进行搜索的运算速度优势

7、将更为显著.如果要在1亿个网址中搜索某一个网址，应用传统计算机大约需要进行5000万次的运算才可能找到该网址.然而，应用量子计算机大概只需要进行1万次运算就可以找到该网址.数据库搜索是计算机技术中的一个重要的基础任务，所以量子计算机将对于大批量计算数据的处理任务产生重大影响.量子计算机还具有传统计算机所不能替代的能力，例如对构成爆炸星体内核的40个粒子的演化进行模拟，一台40位的量子计算机可以用约100步就能完成，而用现在最快的每秒一万亿次的数字计算机模拟则需要数万年.精品.1982年，物理学家费勒曼提出量子计算机基本构想，美、德等国物理学家与计算机专家苦心钻研，终于在20世纪90年代初研制出

8、单原子的1比特量子计算元件.其基本方法是：将原子冷却到接近绝对零度，并与辐射、电波等一切能源隔绝，当原子自行进入量子超态后再用核磁共振对其进行定位控制.美国麻省理工学院的物理学教授尼尔盖尔生费尔特(professor neal kelsonfield)已经研制出一台简单的量子计算机试验性样机，只能进行很简单问题的运算，但对于同一类型的简单问题，它的演算速度已经超过一般的计算机.美国加州理工学院的杰夫金布尔教授也正在研究建造世界上第一台量子计算机网络.最近，由年轻的华裔科学家艾萨克庄领衔的ibm公司科研小组向公众展示了迄今最尖端的“5比特量子计算机”.随着现代网络工程的迅速发展，量子计算机的研究正在迅速发展之中.目前关于量子计算机所应用的材料研究仍然是其中的一个基础研究问题.二、化学计算机除了光以外，还有什么材料可用来建造计算机呢?化学计算机就是继光计算机之后，人们设想的又一种新概念计算机.化学计算机在运行机理上，它以化学制成品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输和储存.因此，它具有更小的体积、更快的运算速度和巨大的计算能力，其信息传输速度甚至有可能比人脑思维速度还要快若干倍，具有十分诱人的发展前景.从80