试析如何实现我国计算机科学与技术跨越式发展

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  摘要:近些年,我国高科技行业持续发展,计算机科学技术不断取得新的突破,但由于我国起步晚,基础弱,想要赶超世界发达国家先进水平,就必须实现“跨越式发展”,就这一问题展开讨论,就显得尤为重要。本文回顾了计算机的发展历程,并提出了实现跨越式发展目标的措施,最后讨论了计算机科学技术未来的发展方向,希望能对相关工作人员起到一定的帮助。
  关键词:计算机应用;跨越式发展;技术科学
  计算机科学技术包含总线输出入、系统指令、CPU设计应用、运算器设计、流水线原理等诸多内容。现代社会,数字信息化发展已成为主流趋势,计算机广泛应用于各个行业,对人们的生活起到了非常大的推动作用,但相比于西方发达国家,我国计算机科学技术仍存在一些短板,如何实现“技术跨越式发展”,成为困扰计算机工作人员的难题。
  一、计算机发展历程
  (一)前科学时期
  工作人员将计算机科学技术分为三个发展时期,第一个时期主要以计算工具发展为主,早在春秋战国时期,我国就已经出现了最早的“算筹”工具,此后的1000多年,唐朝又出现了算盘。而计算机科学技术的第二个发展时期,主要以机械式计算机发展为主,早在1923年,什卡尔特便提出了机械式计算机的制造设想,但直到1642年,第一台机械计算机才正式诞生。以此为基础,四则运算机又在1821年诞生,并大量生产投入使用。第三发展时期,是以电器式计算机发展为主,1941年,克兰德·朱斯研究出Z-3计算机,这是世界上最早使用程序控制的计算机。但是,受到第三次科技革命的影响,继电器式计算机没有发展多久。便被后来出现的更加先进的电子计算机所取代。
  (二)常规科学时期
  早在10世纪30年代,人类就已经掌握了制造电子计算机的基本能力,计算机科学技术也由此迈入常规科学阶段,在这一时期,一位科学家制造出了拥有多线性方程组式的电子计算机,但遗憾的是,受到经费限制,他最终只制作了计算机的一个部件。后来,美国的科学家莫希利制造出了世界上第一台电子计算机,名字叫做“电子数值积分计算机”,没过多久,冯·诺依曼便对这一计算机存在的缺陷进行了研究分析,并在1945年提出通用电子计算机的基本方案[1]。
  (三)科学危机与革命
  当前,尽管电子计算机发展迅速,不断完善功能缺陷,提高综合效能,但自始至终,计算机的发展都是建立在“摩尔定律”上的。所谓摩尔定律,就是由英特尔创始人之一的戈登摩尔发现的一个规律:被容纳在集成电路上面的晶体管,约每18个月便会增加一倍的数目,也就是说,每隔两年,处理器的性能就能翻一倍。但大部分信息技术专家觉得“摩尔定律”只能再适用40年,因为当晶体管电路达到性能极限后,这一定律就会失效[2]。随着摩尔定律作用丧失,人类计算机科学技术也将迈入危机,如果不能及时开发出新技术替换掉晶体管,计算机科学技术人员将面对巨大的难题。
  二.实现计算机科学技术跨越式发展措施
  (一)加强主观能动性
  计算机科学技术人员想要实现技术跨越式发展目标,就要强化主观意识,自觉培养责任意识,敢于迎难而上,克服计算机科研过程中的各种问题挑战,充分发挥专业热情,为计算机跨越式发展贡献自己的力量。
  (二)做好信息调查
  想要提高计算机科学技术,就要做好信息调查工作,及时发现工作中不合理、不科學的问题,工作人员在利用计算机进行数字运算的时候,要从实际出发,认真辨别数据信息的真实性、科学性,避免走弯路。
  (三)推动计算机部件升级
  众所周知,计算机是由诸多零件结构共同组装而成的产物,无论是结构还是功能都比较复杂,其内部零件就像人体的细胞一样,彼此既可以协同合作,也可以独立运行,企业使用的往往是集成型计算机,而家庭用户使用的往往是微型结构计算机,随着时代不断发展,无论是个人还是企业都对计算机的效能有了更高的要求[3],相关工作人员想要实现计算机科学技术的跨越式发展,就要为计算机内硬件设备升级,通过科技研发,提高计算机各零件设备的综合性能,确保计算机行业向着更高水平迈进。
  三、计算机科学技术发展趋势
  在追求计算机科学技术跨越式目标的同时,科学家也一直致力于推动计算机应用朝着多元化方向发展。在这里,我们主要介绍生物计算机和光学计算机两种。
  (一)生物计算机的应用
  所谓生物计算机,就是科学家通过使用生物工程技术,解析生物身体中存在的蛋白质分子,做成生物芯片(也叫仿生芯片),并将芯片安装在计算机硬件系统中,由于生物计算机的储存空间、运行空间都比较大,相比于传统的机械计算机,其运行速度能够提升数倍,在发生机体故障后,生物计算机可以利用所带芯片实现自我修复,自行消除计算机出现的故障,从而使计算机实际使用寿命大大延长,有效提高计算机运转效率。但由于当前生物计算机还存在着信息提取慢的问题,所以没有被广泛应用。
  (二)光学计算机的应用
  我们知道,世界上传播速度最快的是光,但如果能够在计算机的传输方式中,实现光速传播的目标,那么就能大大提高计算机的信息传输率和反应率。根据IBM《光学快讯》显示,科学家在传统计算机的基础上,通过更新升级内部硬件系统,成功研制了一种拥有极小体积的光学调幅器,其实际体积约为现用超级电脑中硅光子的百分之一,科学家通过在电脑的中央处理器芯片中安装电子光学调幅器,可以大大缩小超级电脑体积,通过利用光学技术,将电线完全取代,有效增强计算机信息感应能力,加强计算机内不同核心处理器间的传送速度,大幅度降低计算机耗用能量,具有综合抗干扰能力强、环境受限少的优点,通过光脉冲将电脑电子讯号完全替代,使用可见光或是红外线,在不影响计算效能的基础上,降低电脑发热量,避免电脑因过热而损坏,其速度十倍于现用常规计算器。
  小结:
  计算机科学技术的应用,推动了现代社会的进步。实现计算机科学技术跨越式发展目标,对于推动经济社会发展、加快科技行业进步有着极其重要的意义,相关工作人员只有树立创新意识,积极探索,迎难而上,认真学习计算机专业知识,克服工作中出现的困难和挑战,才能促进计算机行业蓬勃发展。
  参考文献
  [1]徐继录, 陈磊宇, 赵振业.试析如何实现我国计算机科学与技术跨越式发展[J]. 锋绘, 2020,22(1):237-237.
  [2]左书堂.探讨计算机科学与技术跨越式发展[J]. 建材发展导向, 2019(10):50-51.
  [3]张润. "互联网+"下计算机科学技术及其发展的研究[J]. 无线互联科技, 2020, 193(21):74-76.
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