计算科学发展

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计算科学发展范文第1篇

关键词：科学发展模式；计算机科学；改革

中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01

To See the Development of Computer Science from Scientific Development Mode

Zhang Baoyu1,Yu Gan2

(1.School of Computer Science&Engineering,Anhui University of Science&Technology,Huainan232001,China;2.Fuyang Normal College,Information Engineering College,Fuyang236041,China)

Abstract:The development mode is a scientific philosophy of science one of the core issues of concern.This paper describes Kuhn's classic theory of scientific development model based on the path of development of computer science for a detailed analysis,description,and the continued development of computer science is given to the necessity of reform,reform of computer science is given a few suggestions.

Keywords:Scientific development mode;Computer Science;Reform

本文主要介绍库恩的科学发展模式：前科学常规科学反常和危机科学革命新的常规科学，库恩的模式是以“范式”的变革为核心的。库恩的科学发展模式中，科学是在周期式的循环中发展，通过科学革命，从一个常规科学过渡到另一个常规科学。既有常规科学时期的一般知识累积的过程，又有科学革命时期的范式新旧更替的过程。

一、前科学阶段。所谓前科学，就是尚未形成该学科“范式”的原始科学阶段。在计算机科学形成具体的理论科学之前，计算机科学当属于前科学阶段。在这一阶段中，机械计算机拓荒的时代，那些所谓的“计算机”都是基于机械运行方式，尽管有个别产品开始引入一些电学内容，却都是从属与机械的，还没有进入计算机的灵活：逻辑运算领域。

二、常规科学阶段。科学家们经过长期的研究和争论，形成了公认的“范式”，并依靠共同信仰的范式把大家统一为一个科学共同体。可以说，这一范式的形成，是前人不断摸索，不断进行理论研究，后人在前人的理论基础上，将理论与实践相结合的伟大成果。在此之后计算机科学已经形成了一套完整的理论体系，为后人继续对计算机进行科学研究提供指明了方向。也使得计算机科学傲然屹立于自然科学领域之中。为人们的生产，生活提供不可思意的帮助。

三、反常阶段。科学探索中新事物是层出不穷的，当科学家们发现了范式预期之外的新事物、新现象、新发现，用范式难以解释，这就是反常现象。反常的出现，推动更多科学家通过观察实验搜集更多的反常去证实反常。在当今社会我们可以清楚的看到，人们的需要不再是单纯的学会使用计算机，了解什么是计算机？而是如何使得人们再使用计算机时舒适，方便，如何使计算机更好的与其他学科结合，解决其他学科中的难题等等。计算机的研究者们应该将计算机的相关理论与其他学科的特点结合起来，深入研究。新技术革命的浪潮对计算机科学而言是挑战，也是机遇，计算机科学工作者应抓住机遇，不要囿于前人的学术观点，应大胆提出异议，促进计算机学理论的更新和革命。

四、危机阶段。当反常现象大量出现，并成为常规科学无法解决的难题时，人们开始怀疑范式，失去对范式的信任，科学共同体开始分化，这时才有可能打破旧范式的统治转向接受新范式。由于受旧范式支配的常规科学面临生死存亡的考验，反常势必导致危机。随着反常现象的不断出现，计算机的发展方向成为计算机工作者最为关心的问题。计算机以后究竟向着什么方向发展，计算机界还未形成同一的共识。有识之士认识到计算机只有向其他的学科渗透，与其他的学科相结合，才是计算机发展的唯一正确的道路，才能跟上时展的步伐。单纯的为了发展计算机而发展计算机已没有什么有意义的前景。为此，计算机工作者在危机面前必须树立坚定的信念，做大量艰巨而细致的工作，以迎接计算机科学革命的到来。

五、科学革命阶段。大规模，超大规模计算机的出现，是计算机科学与当时最先进的自然科学和社会科学相结合的产物，其所取得的成就对于计算机的以后发展起到非常重要的作用。我们今天所处的时代与大规模，超大规模计算机时代虽有不同，但也有很大的相似，我们拥有现代最科学的哲学―哲学的指导，自然科学飞速发展，各学科之间联系日益广泛。特别是近数十年来，自然科学在高度分化的基础上开始转向重新综合的趋势。现代系统论、信息论、控制论、协同学、耗散结构理论等边缘学科、综合学科理论的兴起，计算机领域中已由原有的计算机硬件向计算机软件，硬件的转变，同时“人工智能”，“通讯工程”等的出现，都为计算机科学革命提供可能和有利条件。

六、新常规科学阶段。科学革命以后，科学即转入新的常规科学，进入了在新范式指导下的渐进式发展。科学史就是常规科学和科学革命不断交替的过程，循环往复，永无止境。跟上了时代步伐的新的中医理论体系（新范式）会随着社会科学和自然科学的发展而不断地向前发展。这一新的理论是以现代语言描述的，因而容易被世界人民所接受，并因为其整体辩证的特色而广泛受到欢迎，且使这一学科本身蕴藏着无穷的发展潜力。新的计算机理论体系还会给未来社会科学和自然科学以反馈，产生深刻的影响，从而有助于未来社会科学和自然科学的发展。作为以实践应用为主要研究目标的计算机科学体系，在发展的过程中，也会找到与其他学科越来越多的交叉点和结合点，在相互取长补短，各自克服缺陷的前提下，经过各自一次又一次的科学革命，最终一定能够达到完全融合。

既然计算机科学即将面临一场危机，我们就要想办法解决危机。要解决危机，必须进行革命，抛弃旧范式，建立新范式。要创建新范式，就需要批判精神与创造精神。对计算机科学进行革命，可从以下几个方面着手。首先要继续深化本学科的发展，向高层次，深层次发展。要对计算机科学进行实质性的深化发展。其次，要拓宽本学科的发展方向，建立新的发展方向，如现在新兴的人工智能，通讯工程等。最后，要加强同别的学科的联系，将计算机科学努力渗透到其他自然科学领域，才能使得计算机科学在自然科学日新月异的当今社会继续存在，发展，强大。

参考文献：

[1]远德玉.科学技术发展简史[M].沈阳:东北大学出版社,2000

计算科学发展范文第2篇

关键词：计算科学 计算工具 DNA计算

1 计算的本质

计算的本质是什么？应该说人类对其已经有了一个基本的清晰的认识：计算就是依据一定的法则对有关符号串的变换过程。一切可计算的函数都是递归函数。抽象地说，计算的本质就是递归。它是一种可一步一步进行的符号串变换操作。也就是从己知符号( 串) 开始, 一步一步地改变符号( 串) , 经过有限步骤, 最后得到一个满足预先规定的符号( 串) 的变换过程。至于这种符号变换的操作方式如何，以及符号的载体或其外在表现形式如何，都不是本质性的东西，无不处于一种不断变革或进化的过程之中。它们在本质上是等价的、一致的, 即二者是密切关联的, 可以相互转化, 具有共同的计算本质。符号可以用一组竹棍表征、用一组算珠表征、用一组字母表征，也可以用齿轮表征、还可以分子表征、电子表征等等。不同表征下的符号变换有着不同的操作方式，甚至同一种表征下的符号变换都可以有不同的操作方式。在此，计算本质的统一性与计算方式的多样性得到了深刻的体现。我们相信，随着科学技术和数学的不断发展，计算方式的多样性还会有新的表现。还可能出现新的计算类型。

2 古代的计算方式

人们从开始产生计算之日, 便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此,计算和计算工具是息息相关的。

早在公元前5 世纪, 中国人已开始用算筹作为计算工具, 相对于后来的机器计算方式，这些计算的方式均可归结为“手工计算方式”，其特点是用手工操作符号，实施符号的变换——摆排竹棍或书写符号。它在公元前3 世纪得到普遍的采用, 一直沿用了二千年。后来, 人们发明了算盘, 并在15 世纪得到普遍采用, 取代了算筹。它是在算筹基础上发明的, 比算筹更加方便实用,从而加快了计算速度。

3 近代计算系统的发展

近代的科学发展促进了计算工具的发展: 在1 6 1 4 年,  当年18岁的法国数学家帕斯卡尔从机械时钟得到启示——齿轮也能计数，成功地制作了一台齿轮传动的八位加法计算机。这使人类计算方式、计算技术进入了一个新的阶段。1 6 2 0 年, 冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1 8 5 0 年, 曼南在计算尺上装上光标,受到当时科学工作者广泛采用。1642 年帕斯卡发明了帕斯卡加法器。1671 年,莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器。自此以后, 经过人们在这方面多年的艰辛努力,出现了各式各样的手摇计算器,　英国的巴贝奇于1 8 3 4 年, 设计了一部完全程序控制的分析机,包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后,电动式计算器慢慢取代以人工为动力的计算器。1 9 4 1 年, 德国的楚泽采用了继电器, 制成了第一部过程控制计算器, 实现了1 0 0 多年前巴贝奇的理想。

4 电子计算机

2 0 世纪初, 电子管的出现, 使计算器的改革有了新的发展,在1 9 4 6 年成功地研制出了世界上第一台电子计算机。使人类进入了一个全新的时代。这时计算表现为一种物理性质的机械的操作过程。但是，无论是手工计算还是机器计算，其计算方式——操作的基本动作都是一种物理性质的符号变换，具体是由“加”和“减”这种基本动作构成的。二者的区别就在于前者是手工的，后者是自动的

5 “摩尔定律”与“计算的极限”

在电子计算机和信息技术高速发展过程中，芯片的集成度和电子计算机的计算速度飞速发展, 而价格却不断降低。这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。然而人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升 传统计算机计算能力的提高有没有极限 对此问题, 学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高, 最终地球上所有的能量将转换为计算的结果——造成熵的降低, 这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的, 因此, 传统电子计算机的计算能力必有上限。摩尔定律不久将不再适用。

6 DNA计算系统

科学代表着一个时代最为大胆的猜想。我们相信, 通过追寻“梦想—发现—解释—梦想”的不断循环, 我们可以开拓一个个新领域, 如今出现的DNA计算便有了更大的本质性的变化。计算不再是一种物理性质的符号变换，而是一种化学性质的符号变换，即不再是物理性质的‘“加”、“减”操作，而是化学性质的切割和粘贴、插入和删除。这种计算方式的变革是前所未有的，具有划时代的意义。它将彻底改变计算机硬件的性质，改变计算机基本的运作方式，其意义将是极为深远的。

DNA计算最初思想的提出可以追溯到1994年11月,美国计算机科学家 L．阿德勒曼（L．Adleman）在《科学》上公布了DNA计算机的理论，并成功的运用DNA计算机解决了一个有向哈密尔顿路径问题[1]。这一成果迅速在国际上产生了巨大反响[2]，一些人相信，DNA计算蕴含的理念可使计算的方式产生“进化”。

理论上DNA计算机具有现代电子计算机同样的计算能力，但它具有的巨大潜力（功能）却是电子计算机不可比拟的：DNA计算机运算速度极快，其几天的运算量就相当于计算机问世以来世界上所有计算机的总运算量；它的贮存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存储1万亿亿位二进制的数据，超过目前所有计算机的存储容量；它的能量消耗只有一台普通计算机的十亿分之一。如此优越的分子计算机当然是激动人心的。然而它离开发、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解决，如生物操作的困难。尽管DNA计算机面对着许许多多的质疑，但它的提出者阿德勒曼教授依然是极其乐观的，在他看来，提出DNA计算机并不就是要与电子计算机竞争。在计算本质上，它同人类有史以来的一切计算都是等价的、一致的。这就是说，DNA计算也是一种递归计算。这一结论有着重要的数学意义。它使人们认识了DNA计算的本质；相信它所蕴涵的理念可以使计算的方式发生进化。

7 总结

人类的计算工具, 从木棍、石头到算盘, 经过电子管计算机, 晶体管计算机, 到现在的电子计算机, 再到DNA计算。

我们发展计算工具在不断进化、不断加强。而DNA计算系统的产生, 将会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力,更加深刻的揭 示计算的本质。也许许多困扰人类的问题, 将会随着DNA计算机工具的发展而得到解决, 并会给人类文明带来更加深刻的影响。

参考资料

[1] M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press,2000.

[2]Lila Kari． DNA Computing： Arrival of Biological Mathematics［J］． The Mathematical Intelligencer．1997（2）．   

计算科学发展范文第3篇

【关键词】计算机；科学技术；发展；历程

计算机的发明与应用，标志着人类社会一个新的里程碑。计算机的发明与应用将人类社会带入了以信息科技为主导的第三次科技革命，并使人类步入了“知识经济时代”。计算机科学技术在将人类生活日益信息化的更新改进中，也实现了其自身逐渐向多元化的转变。

1.计算机科学发展历史与快速发展原因

1.1计算机科学的发展历史

图灵在1936年发表了题为“论可计算及其在判定问题中的应用”的论文，从此开启了计算机科学技术的新纪元。1946年至1969年是计算机使用电子管的阶段，国际首台通用电子数字计算机――埃尼阿克在1946年诞生，这个时期的计算机体积较大较重，花费成本大，运行并不快，它主要提供科学计算服务。 1959年到1964年是计算机晶体管阶段，在发展计算机科学计算的基础上，出现了中、小型计算机，开始大量生产低成本廉小型数据处理计算机。从1964年起，随着集成电路的不断发展，计算机步入了产品系列化阶段，应用范围越来越大。从1990以来，计算机科学技术日益微型化、智能化，它在社会发展中的作用越来越大。计算机科学技术以其超强的生命力和不可替代性，在社会发展中不断更新换代，发展前景一片大好。

1.2促进计算机科学技术快速发展的因素

社会需求的驱动。二战时期对信息的紧迫需求，大大的促进了计算机科学技术的发展，并将计算机科学技术应用于军事领域。后来，计算机因为其强大的运算能力，从研究所和政府部门转向民间，被发展为广泛的民用，并且被广泛应用于尖端科学领域，随着各行业对计算机高性能和大容量的需求，带动了计算机科学技术的进一步发展。

1.3芯片制作、软件开发

计算机芯片和软件的不断开发，使得计算机辅助设计得到了很大的发展，它们的运用加速了计算机的研发，使得计算机科学创新技术日益加快。

1.4共享信息促进了计算机的发展

信息共享使得计算机科学技术日益大众化，大大促进了科学技术的进步，在最新信息的平台基础上进行计算机的创新，缩短了研发周期。

1.5选择机制促进了计算机的发展

在选择机制下，认识的提高会带动选择判据的提升。计算机在人们的日常应用中被广泛接纳，得以在一次次的历史抉择中占据绝对的优势，所以，人们会想方设法的解决好计算机技术发展过程中出现的问题和障碍。选择机制为计算机技术的发展提供了绝好的契机，促进了计算机科学技术的快速发展。

2.计算机技术的发展现状

2.1微处理器的发展遇到新问题

正如我们所了解到的，开发和使用微处理器，使计算机性能得到了大大的提高， 它就如同化学反应中的一剂催化剂，促进了计算机技术发展更新。而改善微处理器性能的关键在于能否进一步减小芯片内晶体管的尺寸和宽度，这需要曝光光源的波长更短，从而将晶体管做得更小。但是UV（紫外线）已经无法使晶体管更小化，短时间内微处理器性能无法实现很大提升。这就在一定程度上阻碍了微处理器的发展。

2.2纳米电子技术崭露头角

一直以来，电子元件都是计算机技术发展的一大推动力，在计算机技术的发展历程中发挥了重要作用。然而，近年来，随着信息技术的迅猛发展，计算机技术微型化、智能化、超高速化的倾向越来越明显，与此同时，电子元件技术却没有获得同样的发展，目前来看已很难适应计算机技术进一步的发展需求，如同一双大小不合且过了时的鞋子，已无法跟上计算机的前进步伐。此时，纳米电子技术的出现，无疑成了摆脱这种僵局的一个突破口。纳米电子技术，凭借自身的优势和特点，很好地解决了计算机集成度和处理速度的双重限制，为计算机的发展前景提供了无限可能。

3.计算机科学技术未来发展趋势

计算机技术的发展史是一段光辉的历程，随着科学技术的日渐发展，计算机必定会迎来更好的春天，计算机在以后的发展中必将朝着高速化、智能化、多元化的方向发展，更好的与人类生活的紧密联系。

3.1纳米技术

纳米技术跟传统的电子元件相比，优势明显，不仅能冲破计算机集成度和处理速度的两度限制，而且将在未来的发展道路上越走越好。随着纳米技术的发展和普及，一方面，量子计算机的储存容量和运算速度均得到了显著的增强，另一方面，生物计算机在集成度、存储容量等方面具有极大的优势，处理速度更相当于普通电子计算机的几百倍。

当前所使用的计算机硅芯片物理极限已经无法再突破，无论是在体积方面还是耗电量上都无法再少了，也无法再提高通电和断电的频率。有专家预言要解决此问题必须采用纳米晶体管制作“纳米计算机”。据估计，纳米计算机的运算速度将会是现在的硅芯片计算机的 1.5万倍，但其所耗能量却少很多。纳米技术是从20世纪80年代初才迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终的目的是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品出来。

3.2 3D异类器件集成

两股不同的力量正推动着 3D阵列中集成半导体器件向不同方向发展。

一种方向是在公共平台上集成不同技术来提供最佳信息处理解决方案的需要。显而易见，微缩的CMOS之外的新兴技术通过混合搭配应用需要适应特定的技术，在性能上具有很大的改进潜力。不同技术的组合需要功能不同技术的3D集成，这些技术下至微处理器、ASIC和DRAM，上到RF、模拟、光学和MEMS。这类不同的技术包括将分子、塑料和快速单磁通（single―flux）量子超导体以及其他新兴技术直接3D集成到硅的平台上。

另一个重要驱动力是减少全局互联的延时，更好的提高系统性能。在同等条件下，器件的3D集成比平面排列的晶体管互联延时更少。因为3D集成的表面比平面电路低，必须解决3D集成的散热问题。3D集成中内存与处理器的集成前景广阔。

3.3量子胞自动开关

在量子胞自动开关（QCA）当中，包含了多个量子点规则排列的细胞构成了一种局部互联的架构。用静电互想的感应的作用，来给细胞之间提供联系，而并不是依靠线路。在向细胞内注入一对电子的时候，这一对电子的方向就决定着单元的状态。磁 QCA是另外一个刚刚发展起来的技术，目前电子QCA正处于主导地位，暂时还不能对它的性能来进行评价分析。将这些QCA 组合在一起，可以实现和使用布尔逻辑门电路完全不一样的电路功能。

3.4量子计算机

量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。一个量子位可以存储2个数据（0和1可同时存取），同样数量的存储位，量子计算机的存储量比普通计算机要大得多，而且能够实行量子并行计算，其运算速度可能比现有的个人计算机的奔腾3的晶片快将近10亿倍。

3.5生物计算机与光子计算机

生物计算机的运算就是实现周围物理化学介质与蛋白质分子的相互作用的过程。由酶来充当计算机的转换开关，而程序则表示在酶合成系统本身和蛋白质的结构。20世纪90年代，相关学者发现脱氧核糖核酸 DNA在不同状态下代表不同信息。DNA分子中的遗传密码就相当于存储的数据，DNA分子间再通过生化反应，从一种基因代玛转变成另外一种基因的代码。反应前的基因代码相当于输入的数据，反应后的基因代码则相当于输出的数据。如果能控制这一个反应的过程，那么我们就可以成功的制作DNA计算机了。蛋白质分子彼此之间的距离很近，比硅晶片上电子元件要小得多，生物计算机完成一项运算所需要的时间仅仅可以用微微秒还计算，所以，它要快于人的思维上百万倍。

【参考文献】

[1]陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会，2007，10.

计算科学发展范文第4篇

1.计算机发展的历史沿革

1.1在20世纪40-50年代，此阶段被称为大型主机阶段

（即第一代电子管计算机）。期间经历了电子管数字计算机、晶体管数字计算机、集成电路数字计算机和大规模集成电路数字计算机的发展历程，计算机技术逐渐走向成熟。

1.2在20世纪60-70年代，此阶段被称为小型计算机阶段

其实就是对大型主机进行的第一次“缩小化”变革，其成本低廉，价格易被接受。而且可以满足息处理的要求。

1.3微型计算机阶段

是20世纪70-80年代的主流，也是对大型主机进行的第二次“缩小化”变革。期间，美国苹果公司推出了appleii计算机，并此后对它经行了若干次的演进，最终打开了个人计算机市场，为个人计算机的普及奠定了根基。

1.4客户机/服务器阶段

其标志阶段是在1964年，ibm与美国航空公司将2000多个订票的终端用电话线连接在了一起，建立了全球第一个联机订票系统，此举标志着计算机进入了客户机/服务器阶段。在其网络中，网络的核心部分就是服务器，网络的基础就是客户机，服务器不断给客户机提供所需要的网络资源。客户机/服务器结构的最大优点是能让客户端pc的处理能力得到最大充分发挥，经过客户端处理过工作后，再提交给服务器，使得服务器的压力能够得到大幅度降低。

1.5 internet阶段，也称互联网阶段

互联网始于1969年，最初是因为加利福尼亚大学洛杉机分校、史坦福大学研究学院、加利福尼亚大学、犹他州大学四所大学在arpa制定的协定下，将四台主要的计算机按照一定的通讯协议连接起来，此举标志着互联网的诞生。至今为止，互联网的功能越来越强大，带宽速度也越来越快。其交互性、即时性、多媒体性、全球性、海量性的特性突显。互联网的意义不应低估。它是人类迈向地球村坚实的一步。

1.6从2008年起，云计算时代来临

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。

2.计算机的未来发展模式

2.1分子计算机

分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高， 分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的dna溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。

2.2量子计算机

量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的

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线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。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，其运算速度可能比目前的奔腾4芯片快10亿倍，就像一枚信息火箭，在一瞬间搜寻整个互联网。

2.3光子计算机

光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部件是集成光路，要有激光器、透镜和核镜。 由于光子比电子速度快，光子计算机的运行速度可高达一万亿次。它的存贮量是现代计算机的几万倍，还可以对语言、图形和手势进行识别与合成。

2.4纳米计算机

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围, 质地坚固,有着极强的导电性, 能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位, 一个纳米等于10-9米, 大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源， 而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

2.5生物计算机

20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高教的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。

2.6神经计算机

其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。

3.结语

计算科学发展范文第5篇

1专业化和智能化发展

计算机在社会中的应用体现出了智能化和专业化的特点。随着计算机科学技术的发展，其他科学技术不断的进步，计算机技术已经融合了集成电路、微电子技术和半导体技术等，计算机技术已经显得更加智能化和专业化。计算机的智能化可以按照人类的思维方式而展开活动，包括信息的提取、储存和传送等，可以对用户提出的问题进行分析，从而完成相应的活动。计算机的智能化分析和解决问题的思路是相同的，但是因为面临的问题不同，其解决方案和相应的活动也是不同的，因此，计算机技术将不同的解决方案集合起来，可以构建成为一个可以为社会所运用的信息技术平台，这是计算机智能化的重要体现。随着计算机智能化的发展，家庭网络智能化已经代替了传统的人工操作，可以有效的提高人们的生活质量。

2纳米技术和微处理器

计算机的重要发展体现在计算机的微处理器和纳米技术。随着计算机科学技术的不断发展，微处理器的尺寸也在不断的缩小中，可以有效的缩小计算机的体积，并且微处理器的发展能够有效的提高计算机的使用性能，现在的计算机晶体管制作更为小巧精细，从而有效的促进了计算机技术的发展。现在的计算机表现出了诸多的优点，例如运行速度变得更快，与传统计算机相比其运行速度呈几何倍数增长；计算机的体积也变得更加微型，比较适合人们的应用和携带；同时计算机的操作更加智能化，可以更加有效的让人们解决问题。随着纳米技术的发展，已经逐步运用在计算机中，计算机利用纳米技术，将会使计算机的尺寸变得更加微型，其运算速度将会变得更加迅速，能够有效的解决人们面临的各种难题。

3计算机科学技术的发展展望

3.1计算机技术向着生物计算机方向发展

随着计算机科学技术的发展创新，必然向着生物计算机的方向发展。美国的一位博士在二十世纪九十年代就曾提出生物计算机的概念，所谓的生物计算机是指用DNA的序列来做信息编码的载体，使用分子技术和控制酶等促使DNA序列发生变化，从而实现计算机数据的运算。随着科学技术的发展，DNA生物计算机科学技术必然会实现，其运算速度将会远大于人脑的思维速度。在2013年，英国科学家将莎士比亚的作品编入了DNA序列，其储存密度竟然达到了2.2PB每克，这一重大发现给计算机科学技术的发展带来希望的曙光，生物计算机的发展必将成为一种趋势。

3.2计算机技术向着量子计算机方向发展

随着科学技术的不断发展，量子计算机也必然成为计算机的一种发展趋势，所谓的量子计算机是指，将量子状态的原子做为计算机的内存和中央处理器，原子具有可以在同一个时间点出现在不同位置的特性，可以有效的提高计算机的运算效率，可以加强计算机的存储，可以将现在计算机中的二进制代码替换，可以极大程度的加快计算机的运算效率。其运算速度将比传统的计算机快上几亿倍。目前，很多科学家都实现了对原子的操作，这为计算机科学技术向着量子化的方向发展提供了无限的动力，使得计算机科学技术向着量子计算机发展成为了可能。

3.3计算机技术向着光子计算机方向发展

随着科学技术的发展，光子计算机必将成为计算机科学技术的一种发展趋势，光子计算机是使用光路来做为计算机的基本元件，用光子信号进行信息处理和存储可以较大程度的提高计算机的运行效率。与现在的计算机相比，光子计算机具有较高的集成密度，不会受到介质的干扰，并且将以几何的倍数提高计算机的运行效率。目前，科学家已经研制出了光电混合的计算机，其运行速度快，同时可以对图形等进行识别，但是，光电混合计算机的体积较大，还不适用于推广和普及，还需要科学家努力发展研究，但是光电混合计算机带给了我们实现光子计算机的可能性。

3.4计算机技术向着模糊计算机方向发展

现在社会的发展中，存在着一系列无法界定的概念，例如好和坏，我们无法用语言去对其进行划分，针对这一系列无法界定的概念，科学家设计出模糊计算机，此计算机可以进行思考和判断，这是未来计算机发展的趋势，虽然科学家已经设计出了模糊计算机，但是其功能还有待提高，模糊计算机的完善发展，还需要多门学科的融入，例如社会学、心理学和电子学等，模糊计算机是计算机科学技术的发展趋势，对其进行研制，将会对人们的生活产生重大的影响。

4结语