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[摘要]计算机科学技术广泛应用于社会各个领域，其每一次进步都会加快网络技术、集成电路技术、材料科学、软件工程、光导纤维技术和超导技术的发展，这些技术的发展又会推动计算机科学技术的进步，两者相互作用，使计算机科学技术更加完善、壮大，提高人们日常生活质量，增强国家的综合竞争力。本文我们将针对计算机科学与技术的发展问题展开分析与探究。
[关键词]计算机；科学；技术；发展
中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0240-01
一、计算机科学技术的发展历史
1946 年美国宾尼法尼亚大学和科研机构共同研制出 ENIAC 计算机，是世界上第一台电子计算机，标志着全球进入计算机时代。它由 1.8 万个电子管组成，体积和重量较大，计算机运算速度为五千次每秒，运算成本较高，以通信技术、核物理电子计数计数、雷达脉冲技术为基础。ENIAC 计算机主要应用于军事方面。1956 年科学家们成功研制出第二代电子计算机—晶体管电子计算机。1959 年，集成电路电子计算机的问世标志着计算机技术进入第三代。计算机的硬件由单一转为固件、软件组合系统，降低了生产成本，计算机技术发展越来越快，提升了计算机使用性能，种类也多种多样，如微型计算机、小型计算机、通用型计算机、中型计算机、大型计算机和巨型计算机等，标志着计算机科学技术趋于成熟。1976 年，计算机技术进入第四代，美国研制出小型化、智能化的计算机—“克雷 1 号”，一些个人用户和小型公司都开始使用计算机。20世纪 90 年代，计算机科学技术逐渐向大型化和微型化发展。进入 21 世纪后，随着科学家们对集成电路的研究，集成电路广泛应用到企业、工厂，计算机也随之趋于智能化、专业化，运算速度更快，操作更方便、简单，逐渐应用到社会生产的各个行业和领域。
二、计算机科学技术的发展现状
1、计算机科学技术在生活中应用广泛
在这个信息化时代，计算机网络作为人们社会生活的重要部分，已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等 ；不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西 ；通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等，加强了人们之间的交流和沟通，进一步增进了友谊 ；人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等，节省排队时间 ；教师可以更及时、更方便地通过计算机科学技术实现对学生的在线授课 ；动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫 ；政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站，及时了解市民反映的问题，并通过计算机与各个行业的工作人员在线交流 ；很多企业使用计算机来处理大量数据和信息，代替传统的人工处理，提高工作效率。计算机科学技术潜移默化地影响着人们的生产、工作和学习。
2、计算机科学技术更加智能化和专业化
计算机科学技术的快速发展和广泛应用，推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展，计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同需要进行改装、更新，对于有更高需求的用户可以专门定做计算机，用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本电脑、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势，如智能化家用电器和智能手机，家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统，满足人们的生活需求。
3、计算机的微处理器和纳米技术
微处理器能提高计算机的使用性能，缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术，波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光，将晶体管在硅片上制作的更精巧，将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快，体积更微型，操作更智能，传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术，可以研究 0.1 ～ 100 纳米范围内的材料应用和特性。计算机科学技术中利用纳米技术，可以使计算机尺寸变小，解决运算速度和集成度的问题。
三、计算机科学技术的未来发展方向
现今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对掌握计算机科学的技术水平要求越来越高，促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用，满足了人们的不同需求。下面从 DNA 生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。
1、DNA 生物计算机
DNA 生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994 年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA 碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变 DNA 碱基序列，从而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA 生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高 100 万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快 100 万倍，生物計算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的 10 亿倍。
2001 年，以色列科学家研制出世界上第一台 DNA 生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2013 年，英国生物信息研究院的科学家们使用 DNA 碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人们对信息储存的认识，这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。
2、光信号和光子计算机
光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较，有以下几点好处 ：（1） 光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。（2） 光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。（3） 光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不发生干扰。（4） 光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的 1000 倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。
20 世纪 50 年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896 年，戴维 米勒首先研制出光开关，体型较小。1990 年，贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同，光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快，还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机，采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管，这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同，它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙，满足不了全光学型计算机的研发要求。
3、量子理论计算机
量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机 CPU 和内存，处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置，根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度，提高处理数据的运算速度，有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特，取代了传统的“1”和“0”，具有极强的运算能力，运算速度比传统计算机快 10 亿倍。
四、结束语
总而言之，计算机科学技术已经涉及到社会生活的各个方面，改变了人们传统的生活、工作、学习方式，推动社会的全面发展，具有广阔发展前景的领域。随着网络和科技的不断进步，未来计算机科学技术势必会朝着高性能、环保化、功能化的方向发展。
参考文献
[1]王珊珊，王利宁. 计算机科学与技术前沿发展状况浅析[J]. 中国外资，2013，24：138.
[2]王宗运，于敏. 计算机科学与技术的现代化运用探究[J]. 电子技术与软件工程，2013，23：199.
[关键词]计算机；科学；技术；发展
中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0240-01
一、计算机科学技术的发展历史
1946 年美国宾尼法尼亚大学和科研机构共同研制出 ENIAC 计算机，是世界上第一台电子计算机，标志着全球进入计算机时代。它由 1.8 万个电子管组成，体积和重量较大，计算机运算速度为五千次每秒，运算成本较高，以通信技术、核物理电子计数计数、雷达脉冲技术为基础。ENIAC 计算机主要应用于军事方面。1956 年科学家们成功研制出第二代电子计算机—晶体管电子计算机。1959 年，集成电路电子计算机的问世标志着计算机技术进入第三代。计算机的硬件由单一转为固件、软件组合系统，降低了生产成本，计算机技术发展越来越快，提升了计算机使用性能，种类也多种多样，如微型计算机、小型计算机、通用型计算机、中型计算机、大型计算机和巨型计算机等，标志着计算机科学技术趋于成熟。1976 年，计算机技术进入第四代，美国研制出小型化、智能化的计算机—“克雷 1 号”，一些个人用户和小型公司都开始使用计算机。20世纪 90 年代，计算机科学技术逐渐向大型化和微型化发展。进入 21 世纪后，随着科学家们对集成电路的研究，集成电路广泛应用到企业、工厂，计算机也随之趋于智能化、专业化，运算速度更快，操作更方便、简单，逐渐应用到社会生产的各个行业和领域。
二、计算机科学技术的发展现状
1、计算机科学技术在生活中应用广泛
在这个信息化时代，计算机网络作为人们社会生活的重要部分，已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等 ；不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西 ；通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等，加强了人们之间的交流和沟通，进一步增进了友谊 ；人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等，节省排队时间 ；教师可以更及时、更方便地通过计算机科学技术实现对学生的在线授课 ；动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫 ；政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站，及时了解市民反映的问题，并通过计算机与各个行业的工作人员在线交流 ；很多企业使用计算机来处理大量数据和信息，代替传统的人工处理，提高工作效率。计算机科学技术潜移默化地影响着人们的生产、工作和学习。
2、计算机科学技术更加智能化和专业化
计算机科学技术的快速发展和广泛应用，推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展，计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同需要进行改装、更新，对于有更高需求的用户可以专门定做计算机，用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本电脑、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势，如智能化家用电器和智能手机，家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统，满足人们的生活需求。
3、计算机的微处理器和纳米技术
微处理器能提高计算机的使用性能，缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术，波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光，将晶体管在硅片上制作的更精巧，将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快，体积更微型，操作更智能，传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术，可以研究 0.1 ～ 100 纳米范围内的材料应用和特性。计算机科学技术中利用纳米技术，可以使计算机尺寸变小，解决运算速度和集成度的问题。
三、计算机科学技术的未来发展方向
现今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对掌握计算机科学的技术水平要求越来越高，促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用，满足了人们的不同需求。下面从 DNA 生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。
1、DNA 生物计算机
DNA 生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994 年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA 碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变 DNA 碱基序列，从而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA 生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高 100 万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快 100 万倍，生物計算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的 10 亿倍。
2001 年，以色列科学家研制出世界上第一台 DNA 生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2013 年，英国生物信息研究院的科学家们使用 DNA 碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人们对信息储存的认识，这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。
2、光信号和光子计算机
光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较，有以下几点好处 ：（1） 光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。（2） 光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。（3） 光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不发生干扰。（4） 光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的 1000 倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。
20 世纪 50 年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896 年，戴维 米勒首先研制出光开关，体型较小。1990 年，贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同，光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快，还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机，采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管，这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同，它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙，满足不了全光学型计算机的研发要求。
3、量子理论计算机
量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机 CPU 和内存，处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置，根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度，提高处理数据的运算速度，有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特，取代了传统的“1”和“0”，具有极强的运算能力，运算速度比传统计算机快 10 亿倍。
四、结束语
总而言之，计算机科学技术已经涉及到社会生活的各个方面，改变了人们传统的生活、工作、学习方式，推动社会的全面发展，具有广阔发展前景的领域。随着网络和科技的不断进步，未来计算机科学技术势必会朝着高性能、环保化、功能化的方向发展。
参考文献
[1]王珊珊，王利宁. 计算机科学与技术前沿发展状况浅析[J]. 中国外资，2013，24：138.
[2]王宗运，于敏. 计算机科学与技术的现代化运用探究[J]. 电子技术与软件工程，2013，23：199.