1計算機科學技術現(xiàn)狀

1.1計算機科學技術在生活中應用廣泛

在這個信息化時代，計算機網(wǎng)絡作為人們社會生活的重要部分，已經(jīng)進入千家萬戶。人們不用出門就可以通過計算機了解國內(nèi)外新聞、天氣預報資訊、股市行情、世界地圖、收發(fā)電子郵件、檢索信息等；不用逛街就可以通過互聯(lián)網(wǎng)中的購物網(wǎng)站買到喜歡的東西；通過計算機可以與相隔較遠的朋友在線聊天、視頻聊天等，加強人們之間的交流和溝通，促進友誼；人們可以通過計算機網(wǎng)絡訂購飛機票、火車票等，節(jié)省排隊時間；教師可以通過計算機科學技術實現(xiàn)對學生的在線授課，更及時、更方便；動漫工作者可以使用計算機科學技術制作動漫；政府機關也可以通過計算機科學技術建立城市網(wǎng)站，及時了解市民反映的問題，通過計算機與各個行業(yè)的工作人員在線交流；很多企業(yè)使用計算機來處理大量數(shù)據(jù)和信息，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工處理，提高工作效率。計算機科學技術潛移默化的影響著人們的生產(chǎn)、工作和學習。

1.2計算機科學技術更加智能化和專業(yè)化

計算機科學技術的快速發(fā)展和廣泛應用，推動了集成電路、微電子和半導體晶體管的發(fā)展，計算機科學技術更加智能化和專業(yè)化。計算機能根據(jù)使用對象的不同個體需要進行改裝、更新，對于有更高需求的用戶可以專門定做計算機，用戶可以根據(jù)使用環(huán)境的不同選擇臺式計算機、筆記本計算機、掌上電腦和平板電腦等。計算機科學技術在其他特殊領域也能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，如智能化家用電器和智能手機，家庭式網(wǎng)絡分布系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的單機操作系統(tǒng)，滿足人們的生活需求。

1.3計算機的微處理器和納米技術

微處理器能提高計算機的使用性能，縮小傳統(tǒng)處理器芯片中的晶體管線寬和尺寸。利用光刻技術，波長更短的曝光光源經(jīng)過掩膜的曝光，將晶體管在硅片上制作的更精巧，將晶體管導線制作的更細小。計算機科學技術的快速發(fā)展使計算機運算速度更快，體積更微型，操作更智能，傳統(tǒng)的電子元件不能適應計算機的發(fā)展。納米技術是一種用分子射程物質(zhì)和單個原子的毫微技術，可以研究0.1～100納米范圍內(nèi)的材料應用和性質(zhì)。計算機科學技術中利用納米技術，可以使計算機尺寸變小，解決運算速度和集成度的問題。

2計算機科學技術的未來發(fā)展

現(xiàn)如今，計算機科學技術的應用越來越廣，人們對計算機科學技術的要求越來越高，促使數(shù)學家和計算機學家們不斷研究計算機科學技術，使計算機科學技術在各個領域、各個行業(yè)發(fā)揮更大的作用，滿足人們的不同需求。下面從DNA生物計算機、光計算機和量子計算機三方面來探究計算機科學技術的發(fā)展前景。

2.1DNA生物計算機DNA生物計算機用生物蛋白質(zhì)芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的半導體硅芯片。1994年，美國科學家阿德勒曼率先提出關于生物計算機的設想。在計算機運算數(shù)據(jù)時，將生物DNA堿基序列作為信息編碼載體，運用分子生物學技術和控制酶，改變DNA堿基序列，從而反映信息，處理數(shù)據(jù)。這一設想增加了計算機操作方式，改變了傳統(tǒng)的、單一的物理操作性質(zhì)，拓寬了人們對計算機的了解視野。DNA生物計算機元件密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，信息數(shù)據(jù)的傳遞速度也比人腦思維快100萬倍，生物計算機的蛋白質(zhì)芯片存儲量是傳統(tǒng)計算機的10億倍。2001年，以色列科學家研制出世界上第一臺DNA生物計算機，體積較小，僅有一滴水的體積。2013年，英國生物信息研究院的科學家們使用DNA堿基序列對文學家莎士比亞154首作品的音樂文件格式和相關照片進行編制，增加了儲存密度，使儲存密度達到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人們對信息儲存的認識，這一重大突破使生物計算機的設想有望成為現(xiàn)實。

2.2光信號和光子計算機

光子計算機是一種由光子信號進行信息處理、信息存儲、邏輯操作和數(shù)字運算的新型計算機。集成光路是光子計算機的基本構成部件，包括核鏡、透鏡和激光器。光子計算機和傳統(tǒng)計算機相比較，有以下幾點好處：

(1)光計算機的光子互聯(lián)芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效應的影響，在自由空間將光子互聯(lián)，就能提高芯片的集成密度。

(2)光子沒有質(zhì)量，不受介質(zhì)干擾，可以在各種介質(zhì)和真空中傳播。

(3)光自身不帶電荷，是一種電磁波，可以在自由空間中相互交叉?zhèn)鞑ィ瑐鞑r各自不發(fā)生干擾。

(4)光子在導線中的傳播速度更快，是電子傳播速度的1000倍，光計算機的運算速度比傳統(tǒng)計算機更快。20世紀50年代末，科學家提出光計算機的設想，即利用光速完成計算機運算和儲存等工作。與芯片計算機相比較，光子計算機可以提高計算機運行速度。1896年，戴維•米勒首先研制出光開關，體型較小。1990年，貝爾實驗室的光計算機工作計劃正式開啟。根據(jù)元器件的不同，光子計算機可以分為全光學型計算機和光電混合型計算機。全光學型計算機比光電混合型計算機運算速度快，還可以對手勢、圖形、語言等進行合成和識別。貝爾實驗室已經(jīng)成功研制出光電混合型計算機，采用的是混合型元器件。研發(fā)制作全光學型計算機的重要工作就是研制晶體管，這種晶體管與現(xiàn)存的光學“晶體管”不同，它能用一條光線控制另一條光線。現(xiàn)存的光學“晶體管”體積較大較笨拙，滿足不了全光學型計算機的研發(fā)要求。

2.3量子理論計算機

量子計算機將處于量子狀態(tài)的原子作為計算機CPU和內(nèi)存，處于量子狀態(tài)的原子在同一時間內(nèi)能處于不同位置，根據(jù)這一特性可以提高計算機處理信息的精確度，提高處理數(shù)據(jù)的運算速度，有利于數(shù)據(jù)儲存。量子計算機處理信息時的基本數(shù)據(jù)單元是量子比特，取代了傳統(tǒng)的“1”和“0”，具有極強的運算能力，運算速度比傳統(tǒng)計算機快10億倍。中國和美國的科學家們在實驗室里成功實現(xiàn)了同時對多個量子比特進行操作，為制造量子計算機提供了可能。相信在科學技術的不斷發(fā)展和世界各國的科學家們共同努力下，量子計算機會成為現(xiàn)實。

3結(jié)束語

計算機科學技術是一個具有廣闊發(fā)展前景的領域。從1946年到現(xiàn)在，計算機科學技術經(jīng)歷了巨大的變革，計算機物理元器件、集成電路、外存儲器等都有較大的發(fā)展。計算機科學技術具有存儲容量大、運算處理能力強、運算速度快、性價比高、計算數(shù)據(jù)精準、自動化程度高等特點。計算機科學技術已經(jīng)涉及到社會生活的各個方面，改變了人們傳統(tǒng)的生活、工作、學習方式，推動社會的全面發(fā)展。隨著網(wǎng)絡和科技的不斷進步，未來計算機科學技術勢必會朝著高性能、環(huán)保化、功能化的方向發(fā)展。

作者：馮昌林 單位：廣西欽州商貿(mào)學校