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摘要：从第一台计算机产生至今的半个多世纪里，计算机的应用得到不断拓展，计算机类型不断分化，这就决定计算机的发展也朝不同的方向延伸。当今计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展，在未来更有一些新技术会融入到计算机的发展里去。
关键词：计算机；应用；发展历程；未来趋势
计算机应用是研究计算机应用于各个领域的理论、方法、技术和系统等，是计算机学科与其他学科相结合的边缘学科，是计算机学科的组成部分。计算机应用是在社会活动中的如何参与和对其实施给予方针指导的活动。计算机应用分为数值计算和非数值应用两大领域。非数值应用又包括数据处理、知识处理，例如信息系统、工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化、专家系统、模式识别、机器翻译等领域。
一、计算机应用发展历程
（一）20世纪40年代中期至50年代末
计算机应用主要是科学计算、工程设计等数值应用，这一阶段使用第一代电子管计算机（数字机和模拟机），硬件体积庞大，运算速度慢，系统维护需要较高的技术，软件尚未形成系统，应用程序编制耗费大量人力。主要应用于国防尖端武器的研制、生产和使用。
（二）20世纪50年代末至60年代末
开始向非数值应用方面发展。这一阶段使用第二代晶体管计算机，除继续用于科学计算外，主要用于数据处理、工商业事务处理、企业信息管理。20世纪60年代后期出现小型机后，硬件逐步形成系列，接口设备和外围设备品种增多，组块式的软件设计使软件的编制趋于工程化，并应用于生产过程的实时控制。
（三）20世纪70年代
计算机应用普及到社会经济更多的领域。第三代集成电路计算机具有良好的性能价格比和可靠性，它促进了计算机的推广应用。随着微处理机的迅速发展，计算机广泛应用于工业、农业、文化教育、卫生保健、服务行业、社会公用事业等。家用电器采用微处理机后使计算机应用深入到家庭生活和娱乐之中。计算机技术与通信技术的结合，使计算机网络得到发展。信息服务业的兴起使社会信息资源得到更广泛的利用。
（四）20世纪70年代至今
此时软件越来越丰富，出现了数据库系统、可扩充语言、网络软件等。而且随着微型计算机和网络的出现，其应用领域已经涉及各个领域，在办公自动化数据库管理、图像识别、语言识别、专家系统及家庭娱乐等众多领域中大显身手。
（五）云计算时代
从2008年起，云计算（cloud computing）概念逐渐流行起来，它正在成为一个通俗和大众化（Popular）的词语。云计算被视为“革命性的计算模型”，因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买租赁计算力，用户只用为自己需要的功能付钱，同时消除传统软件在硬件，软件，专业技能方面的花费。云计算让用户脱离技术与部署上的复杂性而获得应用。云计算囊括了开发、架构、负载平衡和商业模式等，是软件业的未来模式。它基于Web的服务，以互联网为中心。
二、当代计算机应用发展趋势
（一）第五代计算机
第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。在未来社会中，计算机、网络、通信技术将会三位一体化。新世纪的计算机将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和学习方式，给人类和社会拓展了更大的生存和发展空间。当历史的车轮驶入二十一世纪时，我们会面对各种各样的未来计算机。
（二）超導计算机
当电子开关元件的速度达到纳秒级时，整个计算机必须容纳在边长小于3厘米的立体中，才不会因信号传输而降低整机速度。可是，芯片的集成度越高，计算机的体积越小，机器发热的后果就越严重。解决问题的出路是研制超导计算机。所谓超导，是指在接近绝对零度的温度下，电流在某些介质中传输时所受阻力为零的现象。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”，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中穿过，形成微小电流，而该器件的两端电压为零。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时间却要快上100倍。
（三）纳米计算机
科学家发现，当晶体管的尺寸缩小到0.1微米（100纳米）以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米（即350纳米），而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。目前，在以不同原理实现纳米级计算方面，科学家提出四种工作机制：电子式纳米计算技术，基于生物化学物质与DNA的纳米计算机，机械式纳米计算机，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。
（四）神经元计算机
人类神经网络的强大与神奇是人所共知的。将来，人们将制造能够完成类似人脑功能的计算机系统，即人造神经元网络。神经元计算机最有前途的应用领域是国防：它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定要击毁的目标。神经元计算机的联想式信息存储、对学习的自然适应性、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常有效。
（五）生物计算机
生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有10的-11次方秒，大大超过人脑的思维速度。
（六）DNA计算机
科学家研究发现，脱氧核糖核酸（DNA）有一种特性，能够携带生物体的大量基因物质。数学家、生物学家、化学家以及计算机专家从中得到启迪，正在合作研究制造未来的液体DNA电脑。这种DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将发生过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每一个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的DNA编码形式加以解答。和普通的电脑相比，DNA电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现在世界上所有的计算机。
关键词：计算机；应用；发展历程；未来趋势
计算机应用是研究计算机应用于各个领域的理论、方法、技术和系统等，是计算机学科与其他学科相结合的边缘学科，是计算机学科的组成部分。计算机应用是在社会活动中的如何参与和对其实施给予方针指导的活动。计算机应用分为数值计算和非数值应用两大领域。非数值应用又包括数据处理、知识处理，例如信息系统、工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化、专家系统、模式识别、机器翻译等领域。
一、计算机应用发展历程
（一）20世纪40年代中期至50年代末
计算机应用主要是科学计算、工程设计等数值应用，这一阶段使用第一代电子管计算机（数字机和模拟机），硬件体积庞大，运算速度慢，系统维护需要较高的技术，软件尚未形成系统，应用程序编制耗费大量人力。主要应用于国防尖端武器的研制、生产和使用。
（二）20世纪50年代末至60年代末
开始向非数值应用方面发展。这一阶段使用第二代晶体管计算机，除继续用于科学计算外，主要用于数据处理、工商业事务处理、企业信息管理。20世纪60年代后期出现小型机后，硬件逐步形成系列，接口设备和外围设备品种增多，组块式的软件设计使软件的编制趋于工程化，并应用于生产过程的实时控制。
（三）20世纪70年代
计算机应用普及到社会经济更多的领域。第三代集成电路计算机具有良好的性能价格比和可靠性，它促进了计算机的推广应用。随着微处理机的迅速发展，计算机广泛应用于工业、农业、文化教育、卫生保健、服务行业、社会公用事业等。家用电器采用微处理机后使计算机应用深入到家庭生活和娱乐之中。计算机技术与通信技术的结合，使计算机网络得到发展。信息服务业的兴起使社会信息资源得到更广泛的利用。
（四）20世纪70年代至今
此时软件越来越丰富，出现了数据库系统、可扩充语言、网络软件等。而且随着微型计算机和网络的出现，其应用领域已经涉及各个领域，在办公自动化数据库管理、图像识别、语言识别、专家系统及家庭娱乐等众多领域中大显身手。
（五）云计算时代
从2008年起，云计算（cloud computing）概念逐渐流行起来，它正在成为一个通俗和大众化（Popular）的词语。云计算被视为“革命性的计算模型”，因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买租赁计算力，用户只用为自己需要的功能付钱，同时消除传统软件在硬件，软件，专业技能方面的花费。云计算让用户脱离技术与部署上的复杂性而获得应用。云计算囊括了开发、架构、负载平衡和商业模式等，是软件业的未来模式。它基于Web的服务，以互联网为中心。
二、当代计算机应用发展趋势
（一）第五代计算机
第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。在未来社会中，计算机、网络、通信技术将会三位一体化。新世纪的计算机将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和学习方式，给人类和社会拓展了更大的生存和发展空间。当历史的车轮驶入二十一世纪时，我们会面对各种各样的未来计算机。
（二）超導计算机
当电子开关元件的速度达到纳秒级时，整个计算机必须容纳在边长小于3厘米的立体中，才不会因信号传输而降低整机速度。可是，芯片的集成度越高，计算机的体积越小，机器发热的后果就越严重。解决问题的出路是研制超导计算机。所谓超导，是指在接近绝对零度的温度下，电流在某些介质中传输时所受阻力为零的现象。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”，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中穿过，形成微小电流，而该器件的两端电压为零。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时间却要快上100倍。
（三）纳米计算机
科学家发现，当晶体管的尺寸缩小到0.1微米（100纳米）以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米（即350纳米），而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。目前，在以不同原理实现纳米级计算方面，科学家提出四种工作机制：电子式纳米计算技术，基于生物化学物质与DNA的纳米计算机，机械式纳米计算机，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。
（四）神经元计算机
人类神经网络的强大与神奇是人所共知的。将来，人们将制造能够完成类似人脑功能的计算机系统，即人造神经元网络。神经元计算机最有前途的应用领域是国防：它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定要击毁的目标。神经元计算机的联想式信息存储、对学习的自然适应性、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常有效。
（五）生物计算机
生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有10的-11次方秒，大大超过人脑的思维速度。
（六）DNA计算机
科学家研究发现，脱氧核糖核酸（DNA）有一种特性，能够携带生物体的大量基因物质。数学家、生物学家、化学家以及计算机专家从中得到启迪，正在合作研究制造未来的液体DNA电脑。这种DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将发生过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每一个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的DNA编码形式加以解答。和普通的电脑相比，DNA电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现在世界上所有的计算机。