试论计算机科学与技术的发展趋势

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  摘 要:随着社会的不断进步,计算机科学技术已经服务于人们生活的各个方面,改变着人们的生活方式,推进现代化文明的建设。所以本文就对计算机科学与技术的发展趋势进行了研究,希望其在以后的发展中能够更好地服务于人们的生活。本文首先简述了计算机科学与技术的发展历史;其次阐述了计算机科学与技术快速发展的原因;然后介绍了当前计算机科学与技术发展的现状;最后展望了计算机科学与技术的发展趋势。希望本文的研究能够对未来计算机科学与技术的发展有所帮助。
  关键词:计算机科学与技术;现状;发展趋势
  自20世纪以来,计算机科学与技术开始飞速地发展,而且广泛地应用于各个领域中,给人们的日常生活带来翻天覆地的变化。近些年来,计算机在性能、运算速度、体积和生产成本等方面都取得了较大的进步。计算机的发展已经由原来的单一化转变为现在的多元化,逐渐地应用于各个行业和领域。现在人们的日常生活已经离不开计算机了,它在军事、教育、工业以及商业等领域均有较深的应用。本文针对计算机科学与技术的发展趋势进行研究,希望能够推动计算机技术的快速发展,使人们的日常生活更方便、更快捷。
  1 简述计算机科学与技术的发展历史
  计算机科学与技术的发展可以分为起始阶段、发展阶段和革新阶段3个阶段,这代表着计算机从发明到普遍应用的整个历程。计算机起始于20世纪30年代,发明计算机的最初用途是用来计算工业生产中的数据。因为计算量比较大、计算要求比较高,人工计算起来需要花大量的时间,于是就萌生了发明计算机的想法。经过一系列理论基础和实验,终于在1946年发明了世界上第一台计算机ENIAC,为计算机发展书写了一个新的篇章。计算机的发展阶段起始于20世纪50年代,在第一台计算机产生后,科学家们开始不断地提出新的理论依据和优化措施,来优化计算机的性能和计算能力。其中冯·诺依曼提出的通用电子计算机EDVAC的设计方案,成功实施并建造出新型的计算机。这类新型的计算机具有储存程序数字化、控制数字化和计算过程数字化的特点,为后来计算机的发展奠定了夯实的基础。因此,冯·诺依曼也获得了“现代计算机之父”的称号。计算机的革新阶段开始于20世纪80年代,微处理器和集成电路的发展带动了现代计算机的发展。英特尔公司研发出的微处理器将计算机从实验室搬到了普通家庭,极大地促进了计算机技术的发展。使计算机技术开始普遍应用于工业生产和日常生活中,成为人们生活的必需品。计算机科学技术经过这3个阶段的发展,在计算能力、处理信息能力和生产成本上都有了较大的改善,将计算机科学技术提升到更高的层次,于是就开启了计算机的全民时代。
  2 计算机科学与技术快速发展的原因
  计算机科学与技术近些年来发展迅速的原因主要有以下3点:
  第一点,世界上第一台计算机的问世,标志着人类现代化社会发展处于起始阶段。这台计算机虽然具有一定的计算能力和处理信息的能力,但是仍然存在着许多缺点,需要进一步地去改进。比如其存在体积大、运行速度慢和生产成本高等缺点,因为这些缺点致使其得不到广泛地应用。然而随着现代科学技术的发展,计算机科学与技术的改进,使得计算机技术开始不断地完善。自20世纪70年代起,计算机的发展已经改善了其缺点,极大地提高了计算机的运行速度、减小了计算机的体积、降低了生产成本,所以计算机才开始进入市场,应用到工业生产和人们的生活中去。
  第二点,在第二次世界战争中,由于人们对信息的需求量非常大,所以美国开始研究计算机,不断地改进计算机科学与技术。随着计算机技术的提高,计算机的运行速度进一步加快,存储信息的能力也进一步提升,所以开始广泛地应用于军事、工业、教育等各个领域,推动了现代化社会的发展。
  第三点,随着社会发展的不断进步,世界各国之间和企业之间的竞争力增强,间接地促进了计算机科学与技术的发展。在当前的社会中,谁掌握了先进的计算机技术,谁就拥有较高的话语权,其国家才能够发展得更富强。面对这种严峻的国际形势,只有掌握了先进的计算机技术才能够存活下去。
  第四点,在计算机技术的研发过程中,科学家经常会开展一些创造性的科研活动,在这些活动中提出一些新的设计理念和改进措施,然后通过不断地进行实验、改进,从而推动了计算机技术的快速发展。这些创造性的科研活动为了满足工业生产和人们生活的需求,研发出新型的计算机。
  第五点,计算机信息技术发展过程中进行信息共享,不仅推动了计算机技术的发展,而且提升了计算机研发的质量。计算机逐渐成为人们生活的必需品,满足人们需求的同时,也推动了各个行业的快速发展。
  3 计算机科学与技术发展的现状
  3.1 计算机科学与技术在当前社会中的地位
  计算机科学与技术在当前社会的发展中有着非常重要的作用,极大程度地推动了社会的发展。计算机科学与技术的发展有效地解决了人们生活中的各种问题,逐渐改变着人们的生活方式,向着更舒适、更文明、更快捷的方向发展。在经济、文化等方面的发展中,计算机科学与技术也有着举足轻重的作用。计算机科学与技术的进步使得计算机具有较强的系统性和综合性,满足了当前社会发展对计算机个性化和人性化的需要。计算机科学与技术的发展十分迅速,发明第一根电子管与第一台计算机之间相隔了42年的时间,但是发明半导体管与发明半导体计算机之间只相隔了10年时间,到现在为止,计算机的发展可谓是日新月异。当前计算机科学与技术是社会发展的必要工具,其发展程度直接影响着工业、商业和军事等各个领域的发展。
  3.2 计算机科学与技术发展中存在的问题
  计算机科学与技术的发展也是一把双刃剑,在给人们的生活带来便利和舒适的同时,也存在着一些问题,给社会的发展和人们的日常生活带来巨大的麻烦。例如,在2000年出现的“千年虫”事件,是指计算机程序的智能系统中对跨世纪的日期处理出现错误,从而引发各种智能系统紊乱以至崩溃。“千年虫”事件给计算机的发展带来的极大的威胁,影响了当时社会保险、电力、交通等各行业的发展,造成了非常严峻的社会问题。如何利用好计算机科学技术,使其能够更好地为人们的日常生活服务,避免因其发展的问题而对社会的发展造成威胁,这就是当前计算机科学与技术发展所面临的首要问题。   3.3 计算机科学与技术该如何发展
  计算机科学与技术同所有的科学技术一样,都需要通过不断地实践来进行验证。计算机的功能在不断地完善,已经由当初的数字运算逐渐扩增为具备信息处理、信息储存等功能,在现代化的军事、经济等领域中都有较广泛的应用。计算机科学与技术的实践应用过程就是对信息和数据处理的过程,所以在计算机科学与技术的发展过程中我们要重视计算机软硬件的开发。只有这样,我们才能将计算机科学与技术发展转变为实际的结果。要想更进一步发展计算机科学与技术,保障计算机发展的速度和健康性,还需要加强对计算机信息化和应用的政策法规以及市场经济环境进行建设。
  4 展望计算机科学与技术的几个具体发展趋势
  本人针对当前计算机科学与技术领域的发展现状进行分析,总结出计算机科学与技术未来发展的几个趋势。
  4.1 向着运行极速化的方向发展
  美国科学家通过不断地研究和实践,将空气绝缘技术运用到了计算机当中,这极大地提高了计算机运行的速度,在计算机科学与技术的发展道路上迈出了创新的一步。再例如,美国纽约保利公司的科研人员将设计的新型电路在计算机中进行运用,并采用胶滞体包裹的导线技术将电路中需要的芯片连接。胶滞体其实就是空气,具有很强的绝缘性,用它来包裹导线是一种创新的技术。传统芯片的连接主要是通过硅二氧化物导线,这种连接方式会导致信号在传输过程中减弱,主要是因为导线和芯片对信号具有吸收作用,这就直接影响了计算机的运行速度,导致计算机运行速度缓慢。而利用新型的胶滞体包裹的导线则减少了信号在传递过程中的损失,进而有效地提升了计算机运行的速度。
  4.2 生物计算机的发展
  20世纪90年代,超威技术开始逐渐发展起来,于是科学家便将其运用于计算机的研发中,这一探索取得了巨大的成功,而且对计算机科学技术的发展产生了巨大的影响。生物计算机与其他类型的计算机存在着明显的区别,它的设计是在计算机芯片中应用生物工程技术,从而构成一种具有生物分子形式的计算机“蛋白质分子”。科学家在20世纪90年代研发出了生物计算机,这对计算机科学技术的发展产生了巨大的影响。而且科学家设计出一种新型的逻辑运算方式,主要是用来解决城市的道路设计问题。这种逻辑运算方式是以电子计算机的模仿技术为基础进行研究设计的。针对当前生物计算机发展的现状,生物计算机的研发人员主要对新型分子元件进行研发,与生物体内的物理和化学反应为基础,从而设计出新的数据处理方式,来处理和分析数据。
  4.3 向着以光为传输媒介的方向发展
  光学计算机是利用光为传输介质来传输信号的一种计算机技术。光学计算机具有传播速度快、传输能力强、具有较强的独立性等特点。这主要是因为光具有传播速度快、偏振和频率以及光的传播不需要介质等特点决定的。所以光信号在传播过程中不需要依靠体,能够独立地进行传播信号。20世纪90年代,世界各国纷纷开始研究光学计算机,投入了不少人力和财力,也取得了一些成就,进而研发出光学计算机。这类计算机与其他类型的计算机相比,有一些显著的优点。其一,具有较快的运行速度,与普通的计算机相比,运行速度提升了进千倍;其二,具有较高的准确性,在提升运行速度的条件下,同时保证了计算的准确性;其三,具有较为优良的散热性能,普通计算机的运行会产生一定的热量,这些热量会对计算机的正常运行产生影响,甚至会导致计算机无法正常运行。而光学计算机彻底解决了这个问题,它在高速运行的状态下也不会受到温度的影响。
  4.4 纳米计算机的发展
  随着微观技术的发展,现代材料的发展进入纳米的时代,如今纳米材料的制作工艺已经相当成熟,在人们的生产生活中也有较广泛的应用。将纳米技术应用于计算机的设计中,于是就有了纳米计算机的问世。纳米技术主要应用于计算机中的芯片,采用纳米芯片技术,将大幅度地减小计算机芯片的体积,提升计算机芯片的稳定性。美国是最早开始研究纳米计算机的国家,其拥有较为先进的纳米计算机技术。美国当前主要在研究纳米管连接技术的问题,这项技术若能研发成功,可以大幅度地提升芯片的作用,进而将内存芯片直接作为晶体管使用,能够最大化地优化计算机的功能。
  5 结束语
  计算机科学技术的发展朝着更高效、更广泛、更加深入的方向发展,随着新型的计算机科学与技术的研发设计,并逐步地应用于工业生产、军事防御等领域,必然会导致人们的生活也会随之改变。我们的生活也会被各种高新的计算机技术所环绕,而且我们坚信,新型的计算机技术一定会使我们的日常生活更方便、更便利,从而使现代社会向着文明、和谐的方向稳定地发展。
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  (作者单位:武汉轻工大学数学与计算机学院)
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