計算機的發展歷程

電腦
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計算機是總稱，一般在學術性或正式場合使用。在通常用語中，計算機一般指電子計算機中用的個人電腦。

操作方法

（01）【仿生的生物計算機】生物計算機的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，並以此作為生物芯片，利用有機化合物存儲數據。在這種芯片中，信息以波的形式傳播，當波沿着蛋白質分子鏈傳播時，會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化，例如一列波傳播到分子鏈的某一部位，它們就像硅芯片集成電路中的載流子那樣傳遞信息。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍，它具有很強的抗電磁干擾能力，並能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。由於蛋白質分子能夠自我組合，再生新的微型電路，使得生物計算機具有生物體的一些特點，如能發揮生物本身的調節機能，自動修復芯片上發生的故障，還能模仿人腦的機制等。生物計算機的優越性是十分誘人的，現在世界上許多科學家在研製它，不少科學家認為，50年前的真空電子管，有誰會想到今天的電子計算機能風靡全球；當前的生物計算機正在靜悄悄地研製着，有朝一日出現在科技舞台上，就有可能徹底實現現有計算機無法實現的人類右腦的模糊處理功能和整個大腦的神經網絡處理功能。

（02）【二進制的非線性量子計算機】據美國IBM公司科學家伊薩克、張介紹，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於兩種狀態，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。如果把一羣原子聚在一起，它們不會像電子計算機那樣進行的線性運算，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，就相當於今天一台超級計算機的性能。量子計算機以處於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，可以輕易破解任何安全密碼，黑客任務輕而易舉，難怪美國中央情報局對它特別感興趣。

（03）【光子計算機】 1990年初，美國貝爾實驗室製成世界上第一台光子計算機。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。由於光子比電子速度快，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。目前，許多國家都投入巨資進行光子計算機的研究。隨着現代光學與計算機技術、微電子技術相結合，在不久的將來，光子計算機將成為人類普遍的工具。光子計算機與電子計算機相比，主要具有以下優點： (1)超高速的運算速度。光子計算機並行處理能力強，因而具有更高的運算速度。電子的傳播速度是593km/s，而光子的傳播速度卻達3×105km/s，對於電子計算機來説，電子是信息的載體，它只能通過一些相互絕緣的導線來傳導，即使在最佳的情況下，電子在固體中的運行速度也遠遠不如光速，儘管目前的電子計算機運算速度不斷提高，但它的能力極限還是有限的；此外，隨着裝配密度的不斷提高，會使導體之間的電磁作用不斷增強，散發的熱量也在逐漸增加，從而制約了電子計算機的運行速度；而光子計算機的運行速度要比電子計算機快得多，對使用環境條件的要求也比電子計算機低得多。 (2)超大規模的信息存儲容量。與電子計算機相比，光子計算機具有超大規模的信息存儲容量。光子計算機具有極為理想的光輻射源——激光器，光子的傳導是可以不需要導線的，而且即使在相交的情況下，它們之間也不會產生絲毫的相互影響。光子計算機無導線傳遞信息的平行通道，其密度實際上是無限的，一枚五分硬幣大小的枚鏡，它的信息通過能力竟是全世界現有電話電纜通道的許多倍。 (3)能量消耗小，散發熱量低，是一種節能型產品。光子計算機的驅動，只需要同類規格的電子計算機驅動能量的一小部分，這不僅降低了電能消耗，大大減少了機器散發的熱量，而且為光子計算機的微型化和便攜化研製，提供了便利的條件。科學家們正試驗將傳統的電子轉換器和光子結合起來，製造一種“雜交”的計算機，這種計算機既能更快地處理信息，又能克服巨型電子計算機運行時內部過熱的難題。目前，光子計算機的許多關鍵技術，如光存儲技術、光互連技術、光電子集成電路等都已經獲得突破，最大幅度地提高光子計算機的運算能力是當前科研工作面臨的攻關課題。光子計算機的問世和進一步研製、完善，將為人類跨向更加美好的明天，提供無窮的力量。

（04）【智能計算機】智能計算機（intelligent computers）迄今未有公認的定義。計算理論的奠基人之一 A. 圖靈定義計算機為處理離散量信息的數字計算機。而對數字計算機能不能模擬人的智能這一原則問題，存在截然對立的看法。1937年A.丘奇和圖靈分別獨立地提出關於人的思維能力與遞歸函數的能力等價的假説。這一未被證明的假説後來被一些人工智能學者表述為：如果一個可以提交給圖靈機的問題不能被圖靈機解決，則這個問題用人類的思維也不能解決。這一學派繼承了以邏輯思維為主的唯理論與還原論的哲學傳統，強調數字計算機模擬人類思維的巨大潛力。另一些學者，如H.德雷福斯等哲學家肯定地認為以圖靈機為基礎的數字計算機不能模擬人的智能。他們認為數字計算機只能做形式化的信息處理，而人的智能活動不一定能形式化，也不一定是信息處理，不能把人類理智看成是由離散、確定的與環境局勢無關的規則支配的運算。這一學派原則上不否認用接近於人腦的材料構成智能機的可能性，但這種廣義的智能機不同於數字計算機。還有些學者認為不管什麼機器都不可能模擬人的智能，但更多的學者相信大腦中大部分活動能用符號和計算來分析。必須指出，人們對於計算的理解在不斷加深與拓寬。有些學者把可以實現的物理過程都看成計算過程。基因也可以看成開關，一個細胞的操作也能用計算加以解釋，即所謂分子計算。從這種意義講，廣義的智能計算機與智能機器或智能機範疇幾乎一樣。

（05）中國計算機發展進程中的關鍵人物：慈雲桂(1917-1990)，計算機專家、教育家。中國科學院院士。中國計算機科學與技術的開拓者之一。長期致力於計算機研究和教學工作，主持研製了我國第一台億次級巨型計算機系統。在我國計算機從電子管、晶體管、集成電路到大規模集成電路的研製開發歷程中，作出了重要貢獻。

（06）中國計算機發展進程中的關鍵人物：姚期智（1937—2006），著名物理學家，計算機學家。姚期智先生1946年12月生於上海，祖籍湖北省，1967年獲得台灣大學物理學士學位，1972年獲得美國哈佛大學物理博士學位，1975年獲得美國伊利諾依大學計算機科學博士學位；1975年至1986年先後在美國麻省理工學院數學系、斯坦福大學計算機系、加利福尼亞大學伯克利分校計算機系任助教授、教授；1998年被選為美國科學院院士，2000年被選為美國科學與藝術學院院士。