计算机的发展与.ppt

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1、 计算机发展史与计算机未来发展趋势 通达软工30班 严捷2010年10月6日主要内容1.计算机的发展史2.计算机发展中几个重要的公司和人物.3.计算机的分类与展望 4.计算机的特点及应用 5.中国计算机现状与未来6.计算机未来发展趋势1.计算机的发展史计算机的发展历程早期的计算机装置早期的计算机装置算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 计算尺 1621年，英国人冈特(E.Gunter)手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算 加法器 1642年，法国人帕斯卡(Blaise Pascal)机械式，只能做加法 计算器 1673年，德国莱布尼兹(Gottfried Leibniz)机械式，加、减、乘、

2、除和开方 差分机和分析机 1822年，英国巴贝奇(Charles Babbage)打孔机 1884年，美国霍列瑞斯(Charles Babbage)最简单的计算工具最简单的计算工具计算机的发展历程电子计算机的诞生和发展 电子管计算机时代“巨人”计算机 1943年 不是真正的数字电子计算机MARK-I 1944年 最早的通用型自动机电式计算机 ENIAC 1946年 第一台通用数字电子计算机 EDVAC 1950年 实现冯诺依曼的“存储程序方式”和采用二进制思想的并行计算机 5000次加法次加法/秒秒体重体重30吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率20

3、0KW第二代计算机19591959年起以晶体管为主要年起以晶体管为主要元器件元器件第四代计算机7070年代，超大规模集成电路的使用，半导体存年代，超大规模集成电路的使用，半导体存储器取代储器取代 了磁性存储器。了磁性存储器。第一代第一代（19461953）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19541964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19641974）中、小规模集成电路中、小规模集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（1974目前）目前）大规模、超大规模大规模、超大规模集成电路集成电路几百万几百万百亿（次百亿（次/秒

4、）秒）计算机的发展历程微型机的起源与发展 第一台微型计算机Altair 8800发明人爱德华罗伯茨。比尔盖茨和保罗艾伦 用BASIC语言为其撰 写了一套程序。1976年 苹果I型计算机 1977年 苹果型计算机 1980年 “苹果FORTRAN”语言 1981年第一台16位个人计算机IBM PC 5150 Altair 8800微机 CPU：Intel8088，工作频率为4.77MHz，内存16KB，11.5英寸的单色显示器，无硬盘，操作系统为DOS 1.0，微机价格为3045美元。微型机的起源与发展1983年 IBM PC/XT微机，采用Intel 8086 CPU，256KB内存，10MB

5、 5英寸硬盘，扩展槽为8个，DOS 2.0操作系统。1984年 IBM PC/AT微机，支持多任务、多用户。Intel 80286 CPU，工作频率为6MHz，DOS 3.0，增加了网络连接能力。1985年 长城0520微机 中国大陆第一台自行研制的PC兼容微机。2.计算机发展中几个重要的公司和人物数字化生存的开拓者数字计算机首先来源于理论突破，是逻辑代数为开关电路设计奠定了的数学基础。逻辑代数又称布尔代数，正是以它的创立者英国数学家布尔布尔（G.Boole）而命名。1938年，美国数学家香农（C.Shannon），第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。著名的论文继电器和开关电路的分

6、析，被认为是通讯历史上最杰出的理论之一。电子计算机之父“电子计算机之父”的桂冠，被戴在数学家 冯冯诺依曼诺依曼（J.VonNeumann）头上，而不是ENIAC的两位实际研究者，这是因为冯诺依曼提出了现代电脑的体系结构。1945年6月，冯 诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，直到今天，仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算使“存储程序”，以便电脑自动依次执行指令。人后来把这种“存储程序”体系结构的 机器统称为“诺依曼机”。阿兰图林阿兰图林1912年6月23日出生于英国伦

7、敦一个书香门第的家庭。8岁时，他开始尝试写作了一部科学著作，题名关于一种显微镜。1931年，他考入剑桥皇家学院。1936年，图林发表了一篇划时代的论文论可计算数及其在判定问题中的应用，后被人改称理想计算机。论文里论述了一种“图林机”，只要为它编好程序，它就可以承担其他机器能作的任何工作。当世界上还没人提出通用计算机的概念前，图林已经在理论上证明了它存在的可能性。阿兰图林 冯诺依曼曾多次向别人强调：“如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图林。”1950年10月，图林的另一篇论文机器能思考吗发表，首次提出检验机器智能的“图林试验”,从而奠定了人工智能的基础，

8、使他再次荣膺“人工智能之父”称号。1954年，42岁的阿兰图林英年早逝。为了纪念他在计算机领域奠基性的贡献，美国计算机学会决定设立“图林奖”，从1956年开始颁发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的诺贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。巨型机之父克雷西蒙克雷1925年9月出生在美国威斯康星州的工程师世家。在参加陆军做了几年电工后，克雷到威斯康星大学和明尼苏达大学继续深造。1950年获电气工程学士，又用了一年攻下了硕士学位。克雷先后在工程研究学会和雷明顿兰德公司从事开创性的计算机研究。在那里，他设计出他的第一台计算机ERA1101。1957年，克雷跟随威廉诺瑞斯创立CDC公司；1972年自行创办克

9、雷研究公司，从此开始了他漫长的“巨型机”研究生涯。克雷的名字很长时期一直与巨型机相联系，巨型机基本上按照他创造的模式建立。财富杂志曾引用他的话说：“无庸质疑，在这一领域需要天才，天才是杰出的象征。”克雷不仅是真正的天才，他还是举世公认的“巨型机之父”。PC机之父唐埃斯特奇埃斯特奇1937年出生于美国佛罗里达州杰克逊维尔，佛罗里达大学工程学士，加入IBM后参与了几种防空计算机系统设计。70年代末在IBM公司担任中级技术经理，负责软件开发业务。1980年，他领导着博卡雷顿实验室“十三人小组”，顶着IBM官僚体系的重重压力，以“开放”的思想努力创新，一年之内开发出影响电脑发展前途的IBM PC个人电

10、脑，并推出IBM PC/XT和IBM PC/AT等后续产品，使其成为个人电脑事实上的行业标准。在IBM公司内部，埃斯特奇被尊称为“PC机之父”，成为该公司最富个人魅力的传奇英雄。比尔盖茨和微软比尔盖茨1955年10月28日出生在西雅图，13岁就开始编写计算机程序。1973年进入哈佛大学法律系，19岁退学，与同伴创办电脑公司。后改名微软公司，自任董事长、总裁兼首席执行官。1988年1月，将总裁一职让给史蒂夫-鲍尔默。比尔盖茨被誉为电脑奇才、20世纪最伟大的计算机软件行业巨人。36岁成为世界最年轻的亿万富翁。1999年福布斯评选，盖茨居世界亿万富翁首位，纯资产850亿美元,被时代周刊评为在数字技术

11、领域影响重大的50人之一。比尔盖茨和微软IBM PC诞生不仅掀起了个人电脑的大普及，而且导致了软件工业的勃兴。其中，受益最大的是微软公司。MS-DOS伴随IBM PC电脑出征，由于所有PC个人电脑（包括其他厂商生产的兼容机）都需要安装MS-DOS，其用户后来竟超过3000万，历史上从来没有哪个软件能够达到如此庞大的用户数。微软公司依托MS-DOS迅速崛起。80年代，微软陆续推出Windows操作系统。IBM 公司IBM曾处于坚如磐石的霸主地位。率先推出了个人电脑，但是，由于外部的激烈竞争与内部的管理机制问题，IBM在上世纪80年代末90年代初，已不能很好地适应市场的新变化。IBM的计算机被大量

12、用于美国阿波罗登月计划APPLE 公司1976:Stephen Wozinak和Stephen Jobs创办苹果计算机公司。并推出其Apple I 计算机。在80年代个人电脑市场中占很大比重。后来。该公司一直面临商业危机。在计算机领域中逐渐失去地位。先推出产品PDA，即Personal Digital Assistant的缩写，个人数字助理。如我们现在的文曲星、掌上电脑等。INTEL 公司处理器生产中的龙头，主要致力与Pentium系列处理器芯片的制造。SUN 公司观点是观点是“网络就是计算机网络就是计算机”。已促使已促使 Sun Sun 成为启用网络的工业用硬件、软件和服务成为启用网络的工业

13、用硬件、软件和服务的领先供应商。的领先供应商。3.计算机的分类与展望 计算机的分类 高性能计算机（巨型机或大型机）高性能计算机（巨型机或大型机）速度最快、处理能力最强最快：NEC Earth Simulator 每秒35万亿次浮点运算，峰值40万亿次中国：曙光4000A 2560颗64位AMD Opteron处理器,每秒10万亿次浮点运算，全球排名第10微型计算机微型计算机 台式机、笔记本和个人数字助理(PDA)工作站工作站 介于PC与小型机之间高档微机系统 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强计算机的分类服务器服务器网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统。嵌入式计算机嵌入式计算机 运行固化

14、的软件，用户很难或不能改变。广泛用于各种家用电器之中，如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数字照相机等。未来的新型计算机超导计算机 利用约瑟夫逊器件制造的计算机超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，计算机的运算速度大大提高。量子计算机 利用处于多现实态下的量子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。未来的新型计算机光子计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。优点：超高速运算速度，信息存储量大，抗干扰能力强。生物计算机 20世纪80年代中期开始研制采用了生物芯片。神经网络计算机 是模仿人的大脑神经系统，具有判断能力

15、和适应能力，具有并行处理多种数据功能的计算机。计算机的发展趋势 巨型化 高速、大存储容量和强功能的超大型计算机运算速度可达每秒几百亿次。主要应用于天文、气象、宇航、核反应等尖端科学以及诸如基因工程、生物工程等新兴科学。微型化 渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中、小型机无法进入的领地。多媒体化 多媒体是“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称。多媒体技术的目标是：无论在什么地方，只需要简单的设备，就能自由自在地以接近自然的交互方式收发所需要的各种媒体信息。计算机的发展趋势网络化 是现代通信技术与计算机技术结合的产物。共享信息、共享资源。智能化 让计算机来模拟人

16、的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备“视觉”、“听觉”、“语言”、“行为”、“思维”、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。4.计算机的特点及应用计算机的特点 自动地运行程序 运算速度快 计算精度高 具有记忆和逻辑判断能力 可靠性高 计算机的应用 计算机的主要应用领域计算机的主要应用领域工商：电子商务、工商：电子商务、CAD/CAM、银行、银行教育：多媒体教育、远程教育教育：多媒体教育、远程教育医药：医药：CAT、MRI、远程医疗、远程医疗政府：电子政府政府：电子政府娱乐：虚拟现实、电影特技娱乐：虚拟现实、电影特技科研：数据采集、计算分析科研：数据采集、计算分析家庭：家

17、庭信息化家庭：家庭信息化计算机的应用计算机的应用类型计算机的应用类型科学计算科学计算数据处理数据处理过程控制过程控制CAD/CAM/CIMS多媒体技术多媒体技术办公自动化办公自动化电子商务电子商务人工智能人工智能计算机工业硬件产品的生命周期 新型计算机的生命周期包括五个阶段：产品开发、产品发布、推广、改进和退出市场。软件的生命周期 软件的最初版本通常称为1.0，然后软件商发布修订版来改进一些功能和改正一些错误。如果软件有了重大改进，将会给一个新的版本号，例如2.0。一旦新版本发布，过一段时间，软件商通常会停止销售旧版本。市场结构（计算机公司分成三层）大型公司（IBM、苹果、惠普和康柏等等）新的

18、计算机公司（Gateway、Dell和Packard Bell等）小型的刚成立的公司 计算机工业市场销售渠道 计算机零售商店 邮购供应商 系统集成商 厂家直销 计算机出版物 计算机普及性杂志 计算机产业刊物 计算机学术刊物从事计算机行业计算机专业工作 计算机行业工作条件 工作在舒适的办公室或机房中。许多计算机专业人员喜欢自己找项目来做，自己负责合同、咨询等等事宜。管理人员的位置有较高的收入，并随经验的丰富程度而增加。准备从事计算机工作 考虑IT专业认证。如果打算从事网络管理，就应当考虑通过Novell Netware、CISCO或Windows NT认证的考试。5.中国计算机现状与未来现状：现

19、状：高性能计算机高性能计算机移动计算设备移动计算设备国产国产PCPC市场占有率节节上长市场占有率节节上长计算机进入家庭步伐加快计算机进入家庭步伐加快问题：问题：技术创新能力不足，自主技术、自主开技术创新能力不足，自主技术、自主开发设计的产品少。发设计的产品少。电子装配能力有余，设计制造能力不足电子装配能力有余，设计制造能力不足产业层次亟待提升产业层次亟待提升国产品牌尚未成为国际品牌国产品牌尚未成为国际品牌 国防科技大学、江南计算机研国防科技大学、江南计算机研究所、清华大学、曙光信息产业集团究所、清华大学、曙光信息产业集团具有具有相当的实力。相当的实力。最近我国研制成功运算速度达最近我国研制成功

20、运算速度达38003800亿亿次的扬威次的扬威II型高性能计算机，使我国成型高性能计算机，使我国成为继美国、日本之后第三个能开发如此高为继美国、日本之后第三个能开发如此高运算速度计算机的国家。我国曾先后开发运算速度计算机的国家。我国曾先后开发出银河系列巨型机，曙光系列并行计算机出银河系列巨型机，曙光系列并行计算机等高性能计算机，打破了国外的禁运，解等高性能计算机，打破了国外的禁运，解决了我国国防和重大工程的急需。决了我国国防和重大工程的急需。移动计算设备：笔记本电脑、笔记本电脑、PDAPDA、HPCHPC等。我国在笔记本电脑方面发展较晚，等。我国在笔记本电脑方面发展较晚，因而这方面能力较弱，尚

21、没有自主设计、因而这方面能力较弱，尚没有自主设计、生产的笔记本电脑，目前有少量的产品和生产的笔记本电脑，目前有少量的产品和组装生产。组装生产。我国在我国在PDAPDA领域切入较早，并且将国内领域切入较早，并且将国内自主开发的一些技术融入进产品，如手写自主开发的一些技术融入进产品，如手写汉字识别技术、电子字典等，生产厂商有汉字识别技术、电子字典等，生产厂商有恒基伟业、权智、名人、联想等。恒基伟业、权智、名人、联想等。PCPC市场三大部分：海外品牌机市场、市场三大部分：海外品牌机市场、国产品牌机市场和兼容机市场。国产品牌机市场和兼容机市场。后两者构成国产后两者构成国产PCPC市场。市场。19941

22、994年国产年国产PCPC市场占有率仅为市场占有率仅为4444。19991999年上升至年上升至74.874.8。PCPC生产正趋于向生产正趋于向联想联想、方正、长城等、方正、长城等大公司集中大公司集中。19991999年底，我国家庭微机拥有年底，我国家庭微机拥有量达量达410410万台，城市家庭普及率达万台，城市家庭普及率达6.46.4。19941994年家庭购电脑仅为年家庭购电脑仅为6.86.8万台，万台，19991999年上升到年上升到156156万台，万台，家用电脑市场已占家用电脑市场已占PCPC市场的市场的3434，并且继续呈上升趋势。，并且继续呈上升趋势。高性能、高智能的并行计算成

23、为主流。高性能、高智能的并行计算成为主流。如人机对话方式，高速分布式并行计算，如人机对话方式，高速分布式并行计算，新的人工智能，智能家庭、智能办公等等。新的人工智能，智能家庭、智能办公等等。无处不在的计算进一步促进分布式并行无处不在的计算进一步促进分布式并行计算的发展。计算的发展。此十年的技术发展特点是网络的高速化，此十年的技术发展特点是网络的高速化，计算的分布化以及计算的可迁移化。计算的分布化以及计算的可迁移化。6.未来计算机的发展趋势 随着计算机技术的发展，随着计算机技术的发展，随着计算机技术的发展，随着计算机技术的发展，PCPC将成为我们工将成为我们工将成为我们工将成为我们工作上的工具，

24、生活中的控制中心是必然的事情。作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。计算机的未来计算机的未来计算机的未来计算机的未来 充满了变数。性能的大幅度提高是充满了变数。性能的大幅度提高是充满了变数。性能的大幅度提高是充满了变数。性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现不可置疑的，而实现不可置疑的，而实现不可置疑的，而实现 性能的飞跃却有多种途径。性能的飞跃却有多种途径。性能的飞跃却有多种途径。性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是不过性能的大幅提升并不是不过性能的大幅提升并不是不过性能的大幅提升并不是 计算机

25、发展的唯一路计算机发展的唯一路计算机发展的唯一路计算机发展的唯一路线，计算机的发展，还应当变得越线，计算机的发展，还应当变得越线，计算机的发展，还应当变得越线，计算机的发展，还应当变得越 来越人性化，来越人性化，来越人性化，来越人性化，同时也要注重环保等等。同时也要注重环保等等。同时也要注重环保等等。同时也要注重环保等等。基于集成电路的计算机短期内还不会退出历基于集成电路的计算机短期内还不会退出历基于集成电路的计算机短期内还不会退出历基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞史舞史舞史舞 台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧台。但一些新的计算机正在跃跃欲

26、试地加紧台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些研究，这些研究，这些研究，这些 计算机是：超导计算机、纳米计算机、计算机是：超导计算机、纳米计算机、计算机是：超导计算机、纳米计算机、计算机是：超导计算机、纳米计算机、光计算机、光计算机、光计算机、光计算机、DNADNA计算机和量子计算机等。计算机和量子计算机等。计算机和量子计算机等。计算机和量子计算机等。超导计算机 芯片的集成度越高，计算机的体积越小，这样才不致因信号传输而 降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的出路是研 制超导计算机。电流在超导体中流过时，电阻为零，介质不发热。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导

27、隧道效应”，即由超导 体绝缘体超导体组成的器件（约瑟夫逊元件），当对其两端加电 压时，电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质穿过，形成微小 电流，而该器件两端的压降几乎为零。与传统的半导体计算机相比，使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一，而执行 一条指令所需的时间却要快100倍。1999年11月，日本超导技术研究 所与企业合作，制作了由1万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯 片。据悉，该所定于2003年生产这种超导芯片，2010年前后制造出这 种超导计算机。纳米计算机在纳米尺度下，由于有量子效应，硅微电子芯片便不能工 作。其原因是这种芯片的工作，依据的是固体材料的整体 特性，

28、即大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律。如 果在纳米尺度下，利用有限电子运动所表现出来的量子效 应，可能就能克服上述困难。可以用不同的原理实现纳米 级计算，目前已提出了四种工作机制：（1）电子式纳米计算技术；（2）基于生物化学物质与DNA的纳米计算机；（3）机械式纳米计算机；（4）量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。光子计算机与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进 行计算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜,棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出.1986年,贝尔实验室的戴维.米勒研制

29、成功小型光开关为同实验室的艾伦.黄研制光处理器提供了必要的元件1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作光计算机有全光学型和光电混合型。上述贝尔实验室的光计算 机就采用了混合型结构。相比之下，全光学型计算机可以 达到更高的运算速度。研制光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光 学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有 辆汽车那么大。因此，要想短期内使光学计算机实用化还很困难。光子计算机DNA计算机1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNA碱基对 序列作为信息编码的载体，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱 基对序列发生反应，以此实现数据

30、运算。阿德勒曼在科学 上公布了DNA计算机的理论，引起了各国学者的广泛关注。阿德 勒曼的计算机的计算与传统的计算机不同，计算不再只是简单 的物理性质的加减操作，而又增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插入和删除等种种方式。DNA计算机的最大优点在于其 惊人的存储容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比一 万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当于所有 电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只 有电子计算机的一百亿分之一。与传统的“看得见、摸得着”计算机不同，目前的DNA计算机还是躺在试管里的液体。它离开 发、实际应用还有相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需 要去

31、解决。如生物操作的困难，有时轻微的振荡就会使DNA断 裂；有些DNA会粘在试管壁、抽筒尖上，从而就在计算中丢失了 预计，10到20年后，DNA计算机才可能进入实用阶段。DNA计算机DNA计算机在与人对玩游戏中取胜量子计算机 量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间 处于两个不同位处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代 表表0 0或或1 1，也能同时代表，也能同时代表0

32、0和和1 1以及以及0 0和和1 1之间的中间值，故无论从之间的中间值，故无论从 数据存储还是处理的角度，量子位的数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的能力都是晶体管电子位的 两倍。对此，有人曾经作过这样的比喻：假设两倍。对此，有人曾经作过这样的比喻：假设一只老鼠准备绕一只老鼠准备绕 过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右么从右 边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过 量量子计算机在外形上有较大差异，它没有盒式外壳；看起来像子计算机在外形上有较大

33、差异，它没有盒式外壳；看起来像 是一个被其是一个被其它物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息它物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息 的长期存储；但高效的长期存储；但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用的运算能力使量子计算机具有广阔的应用 前景。前景。如何实现量子计算，方如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实案并不少，问题是在实验上实 现对微观量子态的操纵确实太困难了。这现对微观量子态的操纵确实太困难了。这些计算机机异常敏些计算机机异常敏 感，哪怕是最小的干扰感，哪怕是最小的干扰-比如一束从旁边经过的宇宙比如一束从旁边经过的宇宙射线射线-也也 会改变机器内计算原子的方向，从

34、而导致错误的结果。目前，会改变机器内计算原子的方向，从而导致错误的结果。目前，量子计算机只能利用大约量子计算机只能利用大约5 5个原子做最简单的计算。要想做任个原子做最简单的计算。要想做任 何有意义的何有意义的工作都必须使用数百万个原子工作都必须使用数百万个原子Orion量子计算量子计算机机用用用用于于于于将将将将量量量量子子子子计计计计算算算算机机机机冷冷冷冷却却却却在在在在5 5KK温温温温度度度度下下下下的的的的散散散散热热热热装装装装置置置置集成了集成了集成了集成了1616个量子比特个量子比特个量子比特个量子比特的计算机的计算机的计算机的计算机人工智能的发展前景人工智能是人造的智能人工

35、智能是人造的智能人工智能是人造的智能人工智能是人造的智能,是计算机是计算机是计算机是计算机科学、逻辑学、认知科学交叉形科学、逻辑学、认知科学交叉形科学、逻辑学、认知科学交叉形科学、逻辑学、认知科学交叉形成的一门成的一门成的一门成的一门 科学。其基本目标就是科学。其基本目标就是科学。其基本目标就是科学。其基本目标就是使机器表现使机器表现使机器表现使机器表现 出类似人类的智慧出类似人类的智慧出类似人类的智慧出类似人类的智慧,使机器具有类使机器具有类使机器具有类使机器具有类 似人类的智能行为似人类的智能行为似人类的智能行为似人类的智能行为,使机器思维使机器思维使机器思维使机器思维(Making(Ma

36、kingMachine“ThinkMachine“Think”)”)。智能。智能。智能。智能 接口技接口技接口技接口技术是研究如何使人们能够方术是研究如何使人们能够方术是研究如何使人们能够方术是研究如何使人们能够方 便自便自便自便自然地与计算机交流。为了实现然地与计算机交流。为了实现然地与计算机交流。为了实现然地与计算机交流。为了实现 这这这这一目标，要求计算机能够看懂文一目标，要求计算机能够看懂文一目标，要求计算机能够看懂文一目标，要求计算机能够看懂文 字、听懂语言、说话表达，甚至字、听懂语言、说话表达，甚至字、听懂语言、说话表达，甚至字、听懂语言、说话表达，甚至能能能能 够进行不同语言之间

37、的翻译，够进行不同语言之间的翻译，够进行不同语言之间的翻译，够进行不同语言之间的翻译，而这而这而这而这 些功能的实现又依赖于知识些功能的实现又依赖于知识些功能的实现又依赖于知识些功能的实现又依赖于知识表示方表示方表示方表示方 法的研究。法的研究。法的研究。法的研究。因此，智能接口技术的研究既有巨大的应因此，智能接口技术的研究既有巨大的应因此，智能接口技术的研究既有巨大的应因此，智能接口技术的研究既有巨大的应用价值，又有基础的理论意义。目前，用价值，又有基础的理论意义。目前，用价值，又有基础的理论意义。目前，用价值，又有基础的理论意义。目前，智能接口技术已经取得了显著成果，文字智能接口技术已经取

38、得了显著成果，文字智能接口技术已经取得了显著成果，文字智能接口技术已经取得了显著成果，文字识别、语音识别、语音合成、图像识别、识别、语音识别、语音合成、图像识别、识别、语音识别、语音合成、图像识别、识别、语音识别、语音合成、图像识别、机器翻译以及自然语言理解等技术已经开机器翻译以及自然语言理解等技术已经开机器翻译以及自然语言理解等技术已经开机器翻译以及自然语言理解等技术已经开始实用化。始实用化。始实用化。始实用化。未来计算机的发展方向未来计算机的发展方向 随着计算机信息技术渗透到经济社会生活的各个领域，世界正逐步进 入到以信息产业为主导的新经济时代，互联网、移动电话、卫星网络 的发展，对人类经

39、济社会将产生巨大的影响。到2020年，计算机将具 备各种基本感觉功能，包括听、说、看、嗅、触等，这是我们目前正 在研究的方向。对计算机未来的发展，能概括为三个方面：一是向一是向“高高”的方向的方向。性能越 来越高，速度越来越快。主要表现为计算机的主频越来越高；二是向二是向并行处理并行处理发展发展。器件速度通过发明新器件，如量子器件，采用纳米工 艺、片上系统等技术还可以提高几个数量级。以大规模并行为标志的 体系结构的创新与进步，是提高计算机系统性能的另一重要途径；第第三个方向便是三个方向便是“深深”度发展度发展，即向信息的智能化发展。例如，网上有大量 的信息，怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的

40、知识，这是计算科 学需要解决的重要课题，这不是简单地点击一个网站,里面就能搜索到 与其相匹配的内容，而是需要计算机将收集到的知识系统化。人机界 面也将变得更加智能友好未来你可以用你的自然语言与计算机打 交道，甚至可以用你的表情、手势等各种方式同时与计算机进行沟通。人机间的生理界限将消失人机间的生理界限将消失早在今年年初，微软董事长比尔盖茨在接受英国广播公司采访时曾 预言，电脑键盘和鼠标将会被更新换代，在未来 5年内逐步被更为自 然、更直观性的科技手段代替，触摸式、视觉型以及声控界面会被广 泛应用。然而事物的发展是否真能如人所愿呢？有多项计算机发明的发明人、留日学者邱波认为，常规媒介有很大的 局

41、限性，例如鼠标外接于主机，在操作时由于键盘与鼠标（或手写板）分离，需要频繁的移动前臂，工作效率低，同时携带也不方便。随着 电脑、电视、手机、PDA等的融合趋势越来越明显，新一代人机交互 系统孕育而生，如触摸式、视觉型以及声控界面都将被广泛应用到计 算机领域。因此，当人机交互装置从“鼠标键盘时代”走向“触摸式”、“声控界面”或“视觉型”时，人机之间的生理界限将逐步消失，乃至彻底消失。到那 个时候，人类可以直接通过语言和机器进行控制和交流，甚至只需要 一个眼神、一个手势，计算机就能很快做出反应，见机行事。另外，在未来，一些超微型的计算机系统将被植入人体，充当人的感觉、生 理器官，由此计算机与人会复

42、合成一体，界限消失。不用键盘，扔掉鼠标，能辨声识像的未来电脑将带 来一种新的人机交流模式。微软最近的一项分析报告描绘 出了计算机新的未来之路人与计算机之间的生理界限 将在10年后彻底消失。那么未来十年，计算机将怎样 与您亲密接触 呢。最近，美国微软公司发布了一项题为人类的本质：2020 年的人机交互的分析报告，称人与计算机之间的生理界 限将在10年后彻底消失，与此同时，人类对技术的依赖将 有所增强，人们日常使用的鼠标、键盘和显示器等常规媒 介将发生变化，变成更为直观的媒介，例如触摸屏输入系 统和声音识别系统。那么，到了2020年，计算机将发展到 什么程度？人机之间的生理界限会真的消失吗？语音识

43、别技术有待突破语音识别技术有待突破如果从声音识别系统的发展来看，要达如果从声音识别系统的发展来看，要达到到“人与计算机之间的生理界限彻底人与计算机之间的生理界限彻底消失消失”目前目前困难较大。声音识别系统困难较大。声音识别系统是人与机器交流是人与机器交流最自然的方式，然而最自然的方式，然而这方面的研究目前在这方面的研究目前在全世界还是难题，全世界还是难题，技术突破还有困难。不技术突破还有困难。不同的声音识别同的声音识别需要经过特定而长期的训练，如今只能需要经过特定而长期的训练，如今只能达到有限思维、特定词汇量、达到有限思维、特定词汇量、特殊群特殊群体的特定语音识别。到体的特定语音识别。到202

44、0年，语年，语音音识别技术会发展到何种程度还很难预测。识别技术会发展到何种程度还很难预测。随身可穿戴的数码产品随身可穿戴的数码产品穿戴机实际上是指新一代个人移动计算机系统和 数字化产品。携带和使用这种产品非常方便，特 别适合室外和机动场合下应用，具有许多独特功 能。现在的可穿戴机已经能做到衣服内部，使计 算机就如同衣服般附着在人体上。有的可穿戴机 被做成手表、背包、戒指、发卡等人们随身佩戴 的小饰品形式。佩戴这些小饰品可以帮助打台球 的人准确测定角度与力度，不会跳舞的人佩戴这 些小饰品能知道该怎么走舞步。有人还试图将可 穿戴机压缩成片，将计算机芯片植入人体的表皮 之下，后来由于安装不便放弃了，

45、但这在以后极 有可能成为现实。穿越时空穿越时空“自由办公自由办公”“一个互相联系的数码媒介意味着，人类可以从所一个互相联系的数码媒介意味着，人类可以从所处的任何处的任何地方与世界各地取得联系。那种身处工作地方与世界各地取得联系。那种身处工作场所与在家之间场所与在家之间的区别将不复存在，私人时间和工的区别将不复存在，私人时间和工作时间的区别也将随之作时间的区别也将随之消失。消失。”美国微软公司在最美国微软公司在最近题为近题为人类的本质：人类的本质：2020年年的人机交互的人机交互的报告的报告中指出。通过无线、有限网络，人们中指出。通过无线、有限网络，人们可以随时随地可以随时随地发电子邮件，从所处

46、的任何地方和世界各地发电子邮件，从所处的任何地方和世界各地视频通视频通话、取得联系，让世界变的话、取得联系，让世界变的“零距离零距离”。这种。这种“自自由办由办公公”在我们身边其实已有存在，在我们身边其实已有存在，“在日本，有在日本，有一些做保证金一些做保证金和股票交易的工作人员，提着笔记本和股票交易的工作人员，提着笔记本电脑自由办公，因为电脑自由办公，因为职业需要，他们必须随时随地职业需要，他们必须随时随地与外汇市场或股票市场保持与外汇市场或股票市场保持实时联系。实时联系。”神奇的神经计算机 模仿人类大脑功能的神经计算机已经开发成功，它标志着电子计算机的 发展进入第六代。第六代电子计算机是模

47、仿人的大脑判断能力和适应能 力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理 为主的第五代计算机不同，它本身可以判断对象的性质与状态，并能采 取相应的行动，而且它可同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结 论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰，经络分明的数据。而人的大脑却具有能处理支离破碎，含糊不清信息的灵活性，第六代电子计算 机将类似人脑的智慧和灵活性。电子计算机的发展已经进入了第六代，这种发展可能仅仅是刚起步，前途没有止境。人脑有140亿神经元及10亿多神经键，每个神经元都与数千个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每 秒1000万亿次的电脑

48、功能。用许多微处理机模仿人脑的神经元结构,采用大量的并行分布式网络就构成了神经电脑。神经电脑除有许多处理 器外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算 分配给每台微处理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提 高。未来计算机猜想未来计算机猜想 未来的计算机，首先便携性将非常突 出，大小估计只是 我们现在IPHONE那么大，但却具有计算机的 所有功能。因为未来计算机将随时随 地被大家所需要，他将集成我们生活 中基本应用的所有 需求。打电话、上网联通等功能都将是基本功能，经过加密的计算机还将是我们所有电子资 料的储存器。未来的计算机将不再有显示屏，移动设备未来的计算机将不再

49、有显示屏，移动设备越小，越小，也就意味着计算机将变得越来越小，也就意味着计算机将变得越来越小，而越小的计而越小的计算机可视面积必将会变得更小，算机可视面积必将会变得更小，超别携也就必须超别携也就必须牺牲相应的可视面积。然牺牲相应的可视面积。然而未来随着投影技术的而未来随着投影技术的发展，我们曾经在发展，我们曾经在科幻电影里看到的，将计算机科幻电影里看到的，将计算机投影到空气投影到空气中的技术将得到广泛应用。我们像手中的技术将得到广泛应用。我们像手机一机一样大小的计算机，将不再需要显示屏，而样大小的计算机，将不再需要显示屏，而显显示的内容将以一个非常小的镜头投影到示的内容将以一个非常小的镜头投影

50、到空气之空气之中，或者人们可以戴着特殊的眼镜，中，或者人们可以戴着特殊的眼镜，作为显示作为显示屏，那样我们不但能拥有超级小屏，那样我们不但能拥有超级小的主机，而且还的主机，而且还能极大地提高视觉效果。能极大地提高视觉效果。人机交互将不再依赖于鼠标和键盘，从人机交互将不再依赖于鼠标和键盘，从01编码输入到编码输入到键盘键盘鼠标可谓是计算机人机交互的一种革新，但如果鼠标可谓是计算机人机交互的一种革新，但如果我们的计我们的计算机像手机那么小了，我们却还需要携带巨算机像手机那么小了，我们却还需要携带巨大的鼠标键大的鼠标键盘，或者依靠像手机键盘那么小的输入设盘，或者依靠像手机键盘那么小的输入设备极其困难