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關(guān)鍵詞自動(dòng)售檢票系統(tǒng),自動(dòng)售票機(jī),自動(dòng)充值機(jī),計(jì)算公式
自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AutomatedFareCollectionSys2tem,簡(jiǎn)稱AFC系統(tǒng))是地鐵運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。其終端設(shè)備的數(shù)量及在站廳層的布局是站廳層布局設(shè)計(jì)的重要組成部分,直接決定客流組織形式。AFC系統(tǒng)終端設(shè)備數(shù)量越多,客流組織越容易,需要的投資也越多。自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)服務(wù)的乘客群體不相同。在乘客使用單程票和儲(chǔ)值票預(yù)測(cè)比例和投資確定的前提下,研究自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)比例,確定自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量,可充分利用AFC終端設(shè)備、有效組織客流。
1自動(dòng)售票機(jī)數(shù)量確定
地鐵車站AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,車站自動(dòng)售票機(jī)數(shù)量的確定以車站高峰小時(shí)客流量為依據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí),一般用上下行客流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定,計(jì)算公式如下:
k×P
Nv=INT[μv](1)式中:Nv為自動(dòng)售票機(jī)的數(shù)量,一般用取整結(jié)果,取整時(shí)采用四舍五入;k為車站超高峰系數(shù),選用1.2~1.4;P為使用自動(dòng)售票機(jī)的人數(shù)或上下行上車的客流總量(按高峰小時(shí)計(jì));μv為自動(dòng)售票機(jī)的處理能力,一般選用600人/(h·臺(tái))。
深圳地鐵一期工程AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的計(jì)算車站自動(dòng)售票機(jī)數(shù)量的公式如下:k×Pe×α×β
Nv=INT[μv](2)
式中:Nv、k、μv定義同式(1);Pe為入站高峰客流量;α為使用單程票的比例系數(shù),0<α≤1;β為使用自動(dòng)售票機(jī)賣票的比例系數(shù),0<β≤1。
式(1)和(2)為標(biāo)準(zhǔn)高峰客流中單人次賣票所需要的自動(dòng)售票機(jī)的數(shù)量。隨著地鐵票務(wù)管理組織形式的改變和社會(huì)售票點(diǎn)的增多,售票點(diǎn)不再局限于地鐵車站,使用單程票的比例會(huì)越來(lái)越小,而使用儲(chǔ)值票的比例會(huì)越來(lái)越大,單程票也可以在票務(wù)處理機(jī)出售。深圳地鐵一期工程AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,充分考慮了α和β這兩個(gè)影響因素。
2自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量關(guān)系及計(jì)算
自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)是一個(gè)典型的M/M/n排隊(duì)系統(tǒng)。自動(dòng)售票機(jī)的數(shù)量確定后,根據(jù)使用儲(chǔ)值票和單程票的比例(γ)、乘客每次使用自動(dòng)充值機(jī)充值用來(lái)坐地的人民幣數(shù)(C)和乘客每次乘坐地鐵消費(fèi)的人民幣數(shù)(c)可以確定自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量。
2.1自動(dòng)充值機(jī)處理能力確定
自動(dòng)充值機(jī)具有紙幣識(shí)別器,可以接受紙幣,對(duì)儲(chǔ)值票進(jìn)行充值;也可以接受銀行卡,通過(guò)銀行轉(zhuǎn)帳對(duì)儲(chǔ)值票進(jìn)行充值。因此乘客的消費(fèi)方式直接影響自動(dòng)充值機(jī)的處理能力。
自動(dòng)充值機(jī)處理能力的計(jì)算公式如下:
μa=INT[m×μ1+(1-m)×μ2](3)
式中:μa為自動(dòng)充值機(jī)的處理能力,一般用取整結(jié)果,取整時(shí)采用四舍五入;m為使用現(xiàn)金充值的比例系數(shù),0≤m≤1;μ1為使用現(xiàn)金充值時(shí)自動(dòng)充值機(jī)的處理能力,一般選用10人/(min·臺(tái));μ2為使用銀行卡轉(zhuǎn)帳時(shí)自動(dòng)充值機(jī)的處理能力,一般選用5人/(min·臺(tái))。
2.2自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)數(shù)量比例關(guān)系
假設(shè)自動(dòng)售票機(jī)的處理速度為10人/min,自動(dòng)充值機(jī)的處理速度為5人/min,票務(wù)處理機(jī)(在地鐵車站中,票務(wù)處理機(jī)可以賣單程票和儲(chǔ)值票,也可以給儲(chǔ)值票充值)對(duì)自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)的影響程度相同。此處假定影響程度為零,即票務(wù)處理機(jī)不工作,進(jìn)地鐵的高峰客流中有一半人用儲(chǔ)值票。如果自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)在相同的時(shí)間內(nèi)服務(wù)完各自的乘客,使用儲(chǔ)值票的人每次充值50元,能用5次,那么自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)的比例為2.5∶1。計(jì)算結(jié)果如下表:
表1自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)的比例關(guān)系
計(jì)算方法說(shuō)明:第一種情況,假設(shè)有200人進(jìn)站,100人到自動(dòng)售票機(jī)前買票,20人到自動(dòng)充值機(jī)前充值,自動(dòng)售票機(jī)處理完100人需要10min,自動(dòng)充值機(jī)處理完20人需要4min,如果在同一時(shí)間內(nèi)服務(wù)完各自的乘客,自動(dòng)售票機(jī)和自動(dòng)充值機(jī)的比例為2.5∶1。隨著儲(chǔ)值票應(yīng)用的推廣以及社會(huì)化服務(wù)的擴(kuò)大,這一比例將顯得過(guò)小。如上海在新線工程中這一比例為3.5∶1。
2.3自動(dòng)充值機(jī)數(shù)量計(jì)算
根據(jù)自動(dòng)售票機(jī)的數(shù)量計(jì)算自動(dòng)充值機(jī)數(shù)量的公式如下:Nv×γ×μv×cNa=INT[C×μa](4)式中:Na為自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量,一般用取整結(jié)果,取整時(shí)采用四舍五入;μv為自動(dòng)售票機(jī)的處理能力,一般選用10人/(min·臺(tái));Nv、γ、μa、C、c的定義同前。根據(jù)入站高峰客流計(jì)算自動(dòng)充值機(jī)數(shù)量的公式如下:k×Pe×δ×λ×c
Na=INT[μa×60×C](5)
式中:Na、k、Pe、μa、C、c定義同前;δ為使用儲(chǔ)值票的比例系數(shù),δ>0;λ為使用自動(dòng)充值機(jī)充值的比例系數(shù),0<λ≤1。
從式(4)和(5)可以看出,自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量取決于自動(dòng)充值機(jī)的利用率、自動(dòng)充值機(jī)的處理能力、乘客的消費(fèi)心理因素和地鐵票價(jià)。隨著城市一卡通和電子商務(wù)技術(shù)不斷發(fā)展,儲(chǔ)值票的充值功能可以擴(kuò)充到其它領(lǐng)域,這樣車站自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量將大大減少。量與客流量及自動(dòng)售票機(jī)的處理能力有關(guān);而自動(dòng)充值機(jī)的數(shù)量不僅與客流量和自動(dòng)充值機(jī)的處理3結(jié)語(yǔ)能力有關(guān),還與乘客的消費(fèi)心理和地鐵票價(jià)有關(guān)。以上自動(dòng)充值機(jī)的計(jì)算為深圳地鐵一期工程AFC地鐵AFC系統(tǒng)中終端設(shè)備的數(shù)量對(duì)AFC系統(tǒng)系統(tǒng)中自動(dòng)充值機(jī)數(shù)量的確定提供了科學(xué)依據(jù)。的實(shí)際運(yùn)用起舉足輕重的作用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 數(shù)字時(shí)代;學(xué)校;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);維護(hù)
中圖分類號(hào):TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2013)18-0044-01
現(xiàn)在的學(xué)校越來(lái)越離不開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。首先,學(xué)校的辦公、會(huì)議、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室等都依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);其次,學(xué)生宿舍、教室、圖書(shū)館等場(chǎng)所,均需要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。尤其在快速發(fā)展的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)下,移動(dòng)終端將在校園內(nèi)得到普及,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋已成為學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)。而有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋,將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)流量的暴增,對(duì)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)提出了更高的要求。
1 數(shù)字時(shí)代校園網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及電子教學(xué)的應(yīng)用,我國(guó)大多數(shù)學(xué)校都進(jìn)行了校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。但許多學(xué)校由于資金、技術(shù)等原因,不僅沒(méi)有最大程度的利用校園計(jì)算網(wǎng)絡(luò)資源,更在網(wǎng)絡(luò)流量管理及安全等方面處于初級(jí)水平。而隨著學(xué)生對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的快速增長(zhǎng),學(xué)校在整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、軟硬件配置、管理與維護(hù)等方面都需要有本質(zhì)提升。
1.1 多種接入模式并存
現(xiàn)在的學(xué)生幾乎人手一臺(tái)電腦、智能手機(jī),還有PAD等等,而這些設(shè)備都能夠通過(guò)有線、無(wú)線、3G等多種接入模式連入校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)剛起步的學(xué)校而言,其未來(lái)的建設(shè)重點(diǎn)在于:一是對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容,為宿舍、教學(xué)區(qū)等場(chǎng)所提供更多的端口、更寬的帶寬;二是建設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)如教室、圖書(shū)館等場(chǎng)所的無(wú)線覆蓋。教室及圖書(shū)館是學(xué)生集中上網(wǎng)的區(qū)域,但學(xué)校不可能為每一個(gè)學(xué)生提供一個(gè)有線端口,因此必須利用無(wú)線覆蓋。此外,智能手機(jī)等智能終端數(shù)量增加,因此學(xué)校需要加強(qiáng)校園良好的基站信號(hào)覆蓋。
1.2 網(wǎng)元種類增加
近年來(lái),學(xué)校逐漸提升宿舍、教室、圖書(shū)館等區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)提速和覆蓋范圍,以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和娛樂(lè)的網(wǎng)絡(luò)需求。一個(gè)較為完善的校園網(wǎng)絡(luò)包括了服務(wù)器、交換機(jī)、路由器、無(wú)線接入點(diǎn)、安全設(shè)備等等。在有線、無(wú)線、3G網(wǎng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)復(fù)合,且當(dāng)多種終端接入、多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)并行的情況下時(shí),校園網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)的對(duì)象和范圍都大大提升。
1.3 管理維護(hù)難度加大
用戶數(shù)量及數(shù)字業(yè)務(wù)的暴增,帶來(lái)了流量的幾何級(jí)數(shù)增加。校園網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)不局限于辦公、實(shí)驗(yàn)室,每個(gè)學(xué)生都有長(zhǎng)時(shí)間瀏覽網(wǎng)頁(yè)、觀看視頻等需求,而且用戶在線時(shí)間較為集中。另外,許多學(xué)校已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了校園外接入校園網(wǎng)的功能。因此,學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的流量和安全管理及維護(hù)需要提升至更高的水平。
2 數(shù)字時(shí)代校園網(wǎng)絡(luò)維護(hù)面臨的主要難題
盡管全國(guó)各地的學(xué)校都在熱火朝天地進(jìn)行校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、擴(kuò)容或升級(jí)。但從學(xué)生使用的反映來(lái)看,校園網(wǎng)不僅沒(méi)有很好地被利用,更是存在各種各樣的管理維護(hù)問(wèn)題。
2.1 重形式、輕利用
校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已成為學(xué)校建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)配置,學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)在響應(yīng)國(guó)家號(hào)召上十分積極,不斷加強(qiáng)硬件設(shè)施的投資,如機(jī)房面積、計(jì)算機(jī)數(shù)量等等,但卻很少關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的使用和維護(hù)。最終導(dǎo)致的結(jié)果是,學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從硬件配備上看十分先進(jìn),但整體網(wǎng)絡(luò)缺乏規(guī)劃、使用效率低下,缺乏有效的管理維護(hù)措施。學(xué)生很少有機(jī)會(huì)使用學(xué)校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源,即使使用,也會(huì)經(jīng)常遇到各種故障。
2.2 流量激增,資源分配效率有待加強(qiáng)
校園網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增加,要求更大的帶寬及更快的網(wǎng)絡(luò)速度。其次,學(xué)生上網(wǎng)的時(shí)間和區(qū)域較為集中,而且具有周期性,因此需要學(xué)校網(wǎng)絡(luò)管理團(tuán)隊(duì),根據(jù)學(xué)生的上網(wǎng)行為,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量分析。從而對(duì)帶寬資源進(jìn)行合理分配、對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類分級(jí),并特定時(shí)間段進(jìn)行優(yōu)化管理。
2.3 網(wǎng)絡(luò)安全管理挑戰(zhàn)提升
相對(duì)其他單位而言,高校網(wǎng)絡(luò)安全相對(duì)較低。學(xué)校同樣面臨各種網(wǎng)絡(luò)安全的挑戰(zhàn),如病毒入侵、非法網(wǎng)站滲透等等。隨著無(wú)線和校外的網(wǎng)絡(luò)接入范圍擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)用戶的行為不可控的程度提高,因此要求高校加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理。另外,在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理的同時(shí),還必須保證網(wǎng)絡(luò)使用的便利性。
3 校園網(wǎng)絡(luò)安全及流量維護(hù)的措施
校園網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全及流量變化與學(xué)生的上網(wǎng)行為密切相關(guān),因此,學(xué)校IT人員應(yīng)當(dāng)首先從用戶消費(fèi)行為的分析入手,明確網(wǎng)絡(luò)安全及流量維護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)。進(jìn)而定制解決方案、采購(gòu)專業(yè)管理工具或網(wǎng)絡(luò)套餐,用以匹配校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)。
3.1 用戶上網(wǎng)行為分析
學(xué)生的上網(wǎng)行為既有共性又有差異。首先共性體現(xiàn)在業(yè)務(wù)類型及使用時(shí)間,學(xué)生的上網(wǎng)需求主要集中在瀏覽網(wǎng)頁(yè)、觀看視頻、交友互動(dòng)等。因此學(xué)校能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)整體流量有準(zhǔn)確的估計(jì),并可以通過(guò)跟蹤學(xué)生的上網(wǎng)行為,準(zhǔn)確計(jì)算個(gè)體流量需求。同時(shí),學(xué)生的使用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間主要集中在在校晚間,而地點(diǎn)主要集中在宿舍和圖書(shū)館。此外,不同的年紀(jì)的學(xué)生的上網(wǎng)流量有所差異,如研究生比本科生有更多的時(shí)間在線。因此,運(yùn)維團(tuán)隊(duì)必須依據(jù)學(xué)生的上網(wǎng)行為分析流量變化及安全風(fēng)險(xiǎn)。
3.2 定制解決方案及網(wǎng)絡(luò)套餐
校園網(wǎng)絡(luò)的使用主要集中在學(xué)期,而寒暑假則利用率非常低。因此,學(xué)??梢詫?duì)學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)帶寬、運(yùn)維服務(wù)等套餐進(jìn)行定制。并對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分時(shí)、分區(qū),如針對(duì)晚間訂購(gòu)更大的貸款和更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而在寒暑假期間則可以以自我維護(hù)為主,從而降低校園網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本。
3.3 提升IT隊(duì)伍素質(zhì)
多種網(wǎng)絡(luò)疊加、多網(wǎng)元管理,以及用戶規(guī)模的提高、用戶行為不確定性加強(qiáng),迫使校園網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用更加高端的管理工具及技術(shù)。而許多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還處于起步階段的學(xué)校而言,加強(qiáng)IT隊(duì)伍的建設(shè)迫在眉睫。當(dāng)然,學(xué)校可以將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維服務(wù)進(jìn)行外包。通過(guò)與設(shè)備提供商或?qū)I(yè)服務(wù)提供商進(jìn)行合作,可以提升校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的效率。尤其是當(dāng)遇到故障時(shí),專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)能夠支持全天候的服務(wù),以確保校園網(wǎng)絡(luò)的暢通。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:異構(gòu)數(shù)據(jù) 分級(jí)存儲(chǔ) 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 業(yè)務(wù)存儲(chǔ)優(yōu)先級(jí)
中圖分類號(hào):TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2013)007-078-02
1 引言
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,智能終端的普及,以及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)的興起,海量數(shù)據(jù)成為當(dāng)前最顯著的特征。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,到2015年,每秒鐘將有100萬(wàn)分鐘的視頻內(nèi)容跨網(wǎng)絡(luò)傳輸;從2010年到2015年,全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將增長(zhǎng)26倍。面對(duì)海量數(shù)據(jù)來(lái)襲,目前業(yè)界仍采用根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)情況事先規(guī)劃存儲(chǔ)的方式,即為分屬于不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)事先分配不同的存儲(chǔ)設(shè)備,數(shù)據(jù)生成后直接按照事先分配的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)。
傳統(tǒng)方式進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí),一般需要單獨(dú)部署數(shù)據(jù)主控服務(wù)器來(lái)進(jìn)行(所述數(shù)據(jù)主控服務(wù)器中預(yù)先存儲(chǔ)了事先規(guī)劃的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)則),當(dāng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)增加到一定規(guī)模,導(dǎo)致系統(tǒng)中某一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)了大量的數(shù)據(jù)從而導(dǎo)致相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備性能降低、I/O讀寫(xiě)時(shí)間延長(zhǎng),無(wú)法滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求時(shí),需要由系統(tǒng)規(guī)劃人員根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)際情況以人工方式對(duì)各存儲(chǔ)設(shè)備的參數(shù)、性能、容量等進(jìn)行調(diào)整或者由系統(tǒng)規(guī)劃人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)以及系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際情況,重新為該系統(tǒng)制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)則。
本文基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分配方法、裝置及系統(tǒng),根據(jù)確定的該待存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí),確定具備與該待存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)相匹配的設(shè)備性能優(yōu)先級(jí)的在線存儲(chǔ)設(shè)備,這種方案將有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在無(wú)法根據(jù)數(shù)據(jù)重要性以及存儲(chǔ)設(shè)備性能進(jìn)行自動(dòng)劃分和存儲(chǔ)等問(wèn)題。
2 方案設(shè)計(jì)
本方案是基于海量數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算裝載和分配的方法和裝置。裝置包含:存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊、設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)分配控制模塊。其特征是:
(1)存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行集群管理,計(jì)算設(shè)備性能由設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊管理設(shè)備元數(shù)據(jù)。
(2)數(shù)據(jù)進(jìn)入裝置后,數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計(jì)算數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)保存在數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊,數(shù)據(jù)分配控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)分配原則,優(yōu)先級(jí)權(quán)重高的數(shù)據(jù)在性能高的設(shè)備上進(jìn)行存儲(chǔ)。
(3)數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊與存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊定時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)與設(shè)備元數(shù)據(jù)重新進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,數(shù)據(jù)分配控制模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果動(dòng)態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行分配,對(duì)于低于數(shù)據(jù)權(quán)重閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行離線存儲(chǔ)。
本裝置海量數(shù)據(jù)裝載和分配過(guò)程,包括如下步驟:
(1)存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行集群管理。存儲(chǔ)設(shè)備包括文件服務(wù)器存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等設(shè)備,存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊包括存儲(chǔ)設(shè)備群集配置數(shù)據(jù)庫(kù),當(dāng)有新存儲(chǔ)設(shè)備加入群集時(shí),存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊注冊(cè)新存儲(chǔ)設(shè)備配置信息并更新群集配置數(shù)據(jù)庫(kù),新存儲(chǔ)設(shè)備會(huì)在存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊獲得并保持群集配置數(shù)據(jù)庫(kù)的副本,當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備離線時(shí),存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊注銷存儲(chǔ)設(shè)備配置信息并更新配置數(shù)據(jù)庫(kù)并通知所有在線存儲(chǔ)設(shè)備,在線存儲(chǔ)設(shè)備獲取通知從存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊獲得并保持最新的群集配置數(shù)據(jù)庫(kù)副本。
(2)存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊對(duì)接入的存儲(chǔ)設(shè)備的性能進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,加權(quán)的指標(biāo)為設(shè)備存儲(chǔ)空間、CPU、內(nèi)存大小等,加權(quán)計(jì)算后的結(jié)果保存到設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊。假設(shè)事先設(shè)定的存儲(chǔ)設(shè)備的可用容量這一性能加權(quán)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)為0.6,存儲(chǔ)設(shè)備的處理器速度這一性能加權(quán)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)為0.3,存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)存大小這一性能加權(quán)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)為0.1,對(duì)該在線存儲(chǔ)設(shè)備的各性能加權(quán)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算,得到該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值Q;具體地,所得到的該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值Q可以表示為:Q=0.6A+0.3B+0.1C。在得到該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值之后,可以根據(jù)該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值確定該在線存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)備性能優(yōu)先級(jí)。例如:若所得到的該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值Q大于設(shè)定的第一閾值,則認(rèn)為該在線存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)備性能優(yōu)先級(jí)為高,若所得到的該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值Q大于設(shè)定的第二閾值且小于設(shè)定的第一閾值,則可以認(rèn)為該在線存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)備性能優(yōu)先級(jí)為中,若所得到的該在線存儲(chǔ)設(shè)備的性能加權(quán)值Q小于設(shè)定的第二閾值,則可以認(rèn)為該在線存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)備性能優(yōu)先級(jí)為低,其中,所述第一閾值大于第二閾值,且所述第一閾值以及所述第二閾值的數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
(3)設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊管理設(shè)備元數(shù)據(jù),設(shè)備元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以下信息:設(shè)備Mac地址,設(shè)備名稱、加權(quán)設(shè)備性能結(jié)果。設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊維持和存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊心跳通訊,根據(jù)群集配置數(shù)據(jù)庫(kù)完成設(shè)備元數(shù)據(jù)注冊(cè)、更新、注銷管理。此元數(shù)據(jù)核心為多維稀疏Map(Map由key和value組成,Map的索引是行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和時(shí)間戳),設(shè)備元數(shù)據(jù)以設(shè)備Mac地址為行關(guān)鍵字,以設(shè)備名稱和性能結(jié)果為列名,加權(quán)計(jì)算的時(shí)間戳作為標(biāo)識(shí),設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊計(jì)算設(shè)備時(shí)間段內(nèi)平均性能。
(4)數(shù)據(jù)進(jìn)入裝置后,數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,加權(quán)指標(biāo)包括數(shù)據(jù)重要度、數(shù)據(jù)訪問(wèn)量、數(shù)據(jù)大小等,加權(quán)計(jì)算后由數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊處理。
(5)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊管理數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以下信息:塊信息關(guān)鍵字、塊名稱、加權(quán)計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊維持和數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊心跳通訊,完成數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)注冊(cè)、更新、注銷管理。此元數(shù)據(jù)核心為多維稀疏Map(Map由key和value組成,Map的索引是行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和時(shí)間戳),數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊信息關(guān)鍵字為行關(guān)鍵字,以塊名稱和加權(quán)結(jié)果為列名,加權(quán)計(jì)算的時(shí)間戳作為標(biāo)識(shí)。
(6)數(shù)據(jù)分配控制模塊從數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊和設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊取得數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)及設(shè)備元數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)加權(quán)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分配,權(quán)重高的數(shù)據(jù)保存到性能高的設(shè)備之上,次之保存到性能次之的設(shè)備,依次將數(shù)據(jù)分配保存。
(7)數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊定時(shí)從數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊取得數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)重新進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,計(jì)算后由數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊根據(jù)權(quán)重結(jié)果更新數(shù)據(jù)加權(quán)元數(shù)據(jù)Map。
(8)存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊定時(shí)從設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊取得設(shè)備元數(shù)據(jù),對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備重新進(jìn)行性能加權(quán)計(jì)算,計(jì)算后有設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊根據(jù)權(quán)重結(jié)果更新設(shè)備元數(shù)據(jù)Map。
(9)數(shù)據(jù)分配控制模塊定時(shí)從數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理模塊和設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊取得數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)及設(shè)備元數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)權(quán)重和設(shè)備性能權(quán)重重新進(jìn)行數(shù)據(jù)分配,權(quán)重高的數(shù)據(jù)更新到性能高的設(shè)備,對(duì)于低于預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)權(quán)重閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行離線存儲(chǔ)。
3 結(jié)論
綜上所述,存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行集群管理,計(jì)算設(shè)備性能由設(shè)備元數(shù)據(jù)管理模塊管理設(shè)備元數(shù)據(jù),報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)入裝置后,數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計(jì)算數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)保存在報(bào)表元數(shù)據(jù)管理模塊,數(shù)據(jù)分配控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)分配原則,優(yōu)先級(jí)權(quán)重高的報(bào)表數(shù)據(jù)在性能高的設(shè)備上進(jìn)行存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)計(jì)算裝載服務(wù)模塊與存儲(chǔ)設(shè)備控制模塊定時(shí)對(duì)報(bào)表元數(shù)據(jù)與設(shè)備元數(shù)據(jù)重新進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,數(shù)據(jù)分配控制模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果動(dòng)態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行分配,對(duì)于低于數(shù)據(jù)權(quán)重閾值的報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行離線存儲(chǔ)。對(duì)比原有存儲(chǔ)技術(shù)原理,可以看出本方案的優(yōu)勢(shì)在于能夠根據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算裝載和分配,充分發(fā)揮到存儲(chǔ)設(shè)備的最佳性能。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:河西冷涼灌區(qū);紫皮大蒜;覆膜栽培
大蒜是近年來(lái)在河西冷涼灌區(qū)發(fā)展起來(lái)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè),特別是民樂(lè)、古浪、肅州的蒜薹一直以色澤上乘、耐貯性好、可食性高享譽(yù)本地及周邊市場(chǎng),并且遠(yuǎn)銷青海、新疆等地,帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益,平均667 m2產(chǎn)蒜薹450 kg、蒜頭1 000 kg,收入可達(dá)5 000元以上。主要栽培技術(shù)如下。
1 生育特性
大蒜為百合科蔥屬植物,其葉、蒜薹、蒜頭均可食用,大蒜除含有人體所需糖類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素外,還含有大蒜素,具有殺菌和防腐功效,是人們?nèi)粘I畋夭豢缮俚奶烊槐=∈称贰=?jīng)常食用少量大蒜,有益于人體健康。
大蒜是耐寒性作物,喜歡冷涼的環(huán)境條件,大蒜植株在低溫和長(zhǎng)日照條件下分化花芽,如民樂(lè)紫皮大蒜。通過(guò)分析河西優(yōu)質(zhì)大蒜主產(chǎn)地民樂(lè)縣紫皮大蒜生育期間的光、熱、水條件,得出適宜播種期為春季日平均氣溫穩(wěn)定通過(guò)0 ℃,需要0 ℃積溫1 760.0 ℃左右;蒜薹和鱗芽發(fā)育期適宜氣溫為10.2~15.4 ℃;現(xiàn)薹至抽薹期適宜氣溫為15.4~15.9 ℃;鱗莖膨大期適宜氣溫為14.0~16.0 ℃。河西地區(qū)具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大蒜的生態(tài)氣候條件。
2 栽培形式
主要以地膜覆蓋和各類間套種為主。
2.1 地膜覆蓋
大蒜于2月中下旬點(diǎn)播,用幅寬1.4 m地膜種8壟蒜,株距6~8 cm,地膜之間空20 cm操作道。一般667 m2栽植大瓣蒜2.5萬(wàn)株,株距10~12 cm、行距20~23 cm;中瓣蒜3萬(wàn)株,株距8~10 cm;小瓣蒜3.5萬(wàn)株。
2.2 玉米套種大蒜
大蒜于3月初點(diǎn)播,覆70 cm地膜,膜間距30 cm,膜上點(diǎn)種3行大蒜,行距16 cm,株距8 cm,每667 m2保苗3萬(wàn)株,蒜薹于6月上中旬采收,蒜頭于7月上旬收獲。玉米于4月中旬雙行點(diǎn)播于膜間,行距28 cm,每667 m2保苗5 900株。
3 栽培技術(shù)
3.1 土地選擇
選擇地勢(shì)平坦,保水性、水肥條件好,排灌方便,土層深厚肥沃的田塊種植。前茬以小麥、玉米、豆類最佳,忌連作。
3.2 整地施肥
由于大蒜生長(zhǎng)期長(zhǎng),需肥量大,一般667 m2施腐熟農(nóng)家肥8~10 m3,磷酸氫二銨50 kg,硝酸銨或硫酸鉀10~15 kg作底肥。每667 m2撒3%的辛硫磷顆粒劑3 kg,將肥料及農(nóng)藥均勻翻入土中,耙平整細(xì)。
3.3 品種選擇
選用從定西調(diào)入的紅皮大蒜和農(nóng)戶自留種為主栽品種。
3.4 選種
在前一年收獲時(shí)選擇生長(zhǎng)健壯、蒜頭硬實(shí)、圓整,個(gè)頭肥大,蒜瓣整齊,無(wú)病蟲(chóng)為害,無(wú)病斑、無(wú)傷痕,蒜瓣大小一致的蒜頭留種。播前將蒜瓣分大、中、小3級(jí),單瓣質(zhì)量大于5.0 g為大瓣,3.3~5.0 g為中瓣,2.5~3.3 g為小瓣,小于2.5 g為特小瓣。選色澤正、芽肥壯的大瓣和中瓣蒜作為蒜種,667 m2需蒜種150~200 kg。
3.5 定植方法
用小尖犁或鋤開(kāi)深10 cm溝,將蒜瓣芽朝上,注意蒜瓣背面應(yīng)朝一個(gè)方向按入溝內(nèi)濕土中,覆土4~5 cm,播后耱平覆膜,選擇1.45 m寬超薄膜覆蓋,每幅膜上栽種8行,膜間距20 cm,地膜應(yīng)拉緊壓實(shí)。
3.6 田間管理
3.6.1 放苗
當(dāng)80%的蒜苗出來(lái)后,進(jìn)行放苗,一般在4月上旬開(kāi)始放苗。
3.6.2 適時(shí)灌水
大蒜根系分布淺,不耐旱,也不耐澇,應(yīng)根據(jù)土壤墑情和植株生長(zhǎng)狀況,適時(shí)灌水。蒜薹生長(zhǎng)期間共需灌水5~6次,講究勤澆薄灌,一般每隔15~20 d應(yīng)澆1次水,4月中下旬澆頭水。
3.6.3 追肥
生長(zhǎng)期共追肥3~4次,平均每次每667 m2追施尿素30 kg。在退母期(4~6片葉)和膨大期(9~10片葉)追肥量適當(dāng)增加,每次每667 m2追施40 kg。生長(zhǎng)盛期還可配合噴施葉面肥。在出薹前后最好噴施植物激素“9·20”,以助抽薹。
4 病蟲(chóng)害防治
大蒜的主要病害有葉枯病、紫斑病等。防治應(yīng)以農(nóng)業(yè)防治為主,化學(xué)防治為輔?;瘜W(xué)防治關(guān)鍵在發(fā)病初期(5葉期以后),重點(diǎn)在發(fā)病高峰期?;瘜W(xué)防治藥劑選用10%世高粉劑1 500倍,或25%施??巳橛? 000倍,或25%菌威乳油1 000倍液,7~10 d防治1次,連續(xù)防治3~4次,防效達(dá)90%以上。
主要蟲(chóng)害有斑潛蠅、蔥薊馬、蚜蟲(chóng)等??稍诖笏?~4葉期667 m2噴施1.8%害極滅乳油10~15 mL,或1.8%愛(ài)福丁乳油或菊酯類農(nóng)藥防治,可有效控制害蟲(chóng)對(duì)大蒜的為害。
5 適時(shí)采收
5.1 蒜薹的采收
6月中下旬,在蒜薹抽出“薹尖”彎曲近一圈時(shí),為最佳采收期,選陰天或晴天太陽(yáng)西斜后,用縫衣針或縫麻袋口的大針自下而上垂直抽取蒜薹,采摘后及時(shí)追肥1次,一般667 m2施100~150 g磷酸二氫鉀進(jìn)行葉面追肥。
5.2 蒜頭的采收
大蒜一般要求“九黃十收”,過(guò)于早收,蒜頭嫩,水分重,晾曬后蒜皮起皺;過(guò)于遲收,蒜皮變色容易開(kāi)裂,商品性差,產(chǎn)品質(zhì)量降低。獨(dú)蒜與分蒜應(yīng)分批采收。掌握在蒜薹采收后20 d左右,葉片發(fā)黃時(shí)即可采收,采收時(shí)去泥、削根須、剪把,避免機(jī)械損傷。
[關(guān)鍵詞]稽留流產(chǎn);清官術(shù);小劑量;戊酸雌二醇;宮腔粘連
[中圖分類號(hào)]R733.4
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[文章編號(hào)]2095-0616(2017)03-94-03
稽留流產(chǎn)主要為因胚胎死亡長(zhǎng)時(shí)間稽留于宮腔內(nèi),未自行排出而引起的疾病,其屬婦產(chǎn)科一類疾病。現(xiàn)階段,一般采用清官術(shù)治療稽留流產(chǎn),然而宮腔之中滯留胎盤組織能夠機(jī)化引起明顯子宮粘連現(xiàn)象,增加清宮難度,術(shù)后極易出現(xiàn)宮腔粘連、出血遷延或者腹痛等癥狀。相關(guān)研究表明,清宮術(shù)主要因子宮內(nèi)膜損傷引起宮腔粘連。傳統(tǒng)稽留流產(chǎn)清宮術(shù)后一般采用黃體酮進(jìn)行輔助治療,可是不能獲得理想療效。本文以接受清宮術(shù)60例稽留流產(chǎn)患者為研究對(duì)象,研究稽留流產(chǎn)清宮術(shù)后使用小劑量戊酸雌二醇促進(jìn)患者子宮內(nèi)膜恢復(fù)及降低宮腔粘連的效果,現(xiàn)報(bào)道如下。
1.資料與方法
1.1一般資料
入選標(biāo)準(zhǔn):(1)孕周
選取2015年1月~2016年10月我院收治的接受清宮術(shù)60例稽留流病例作為研究對(duì)象,按照術(shù)后用藥不同分為兩組。研究組患者年齡22~38歲,平均(29.6±4.4)歲,孕周4~8周,平均(6.26±1.35)周;孕產(chǎn)次1-2次,平均(1.47±0.32)次;對(duì)照組患者年齡21~37歲,平均(29.2±4.2)歲,孕周為6-7周,平均(6 03±1.22)周;孕產(chǎn)次1~3次,平均(1.39±0.27)次。兩組年齡、孕周及孕產(chǎn)次等資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。
1.2方法
研究組術(shù)后第一天使用戊酸雌二醇(DELPHARM Lille S.A.S.,J20130009)2mg,患者每天口服一次,持續(xù)3周后使用安宮黃體酮(浙江仙琚制藥股份有限公司,H33020715),患者每次服用8mg,并且每天一次。對(duì)照組在術(shù)后第五天使用安宮黃體酮,每天口服8mg,且每天服用一次。所有患者連續(xù)用藥12周后終止治療。
1.3觀察指標(biāo)
觀察兩組術(shù)后出血時(shí)間與總出血量、首次月經(jīng)中期子宮內(nèi)膜厚度最大值及宮腔粘連情況。其中宮腔粘連情況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。輕度:患者宮腔粘連面積占整個(gè)宮腔不到1/4,并且宮腔上端以及輸卵管開(kāi)口位置粘連菲??;中度:患者宮腔粘連面積占整個(gè)宮腔1/4-3/4,并且宮腔上端以及輸卵管開(kāi)口位置部分閉鎖,無(wú)宮壁粘連現(xiàn)象;重度:患者宮腔粘連面積占整個(gè)宮腔超過(guò)3/4.并且宮腔上端以及輸卵管開(kāi)口位置完全閉鎖,出現(xiàn)宮壁粘連現(xiàn)象。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
選用SPSS19.0件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,計(jì)量資料以(x±s)壤示,采用t檢驗(yàn),計(jì)數(shù)資料以百分比表示,采用x2檢驗(yàn),P
2.結(jié)果
2.1兩組患者術(shù)后出血時(shí)間與總出血量比較
研究組術(shù)后出血時(shí)間及總出血量分別為(5 08±1.02)d、(78.63±16.04)mL,明顯小于對(duì)照組(642±1.28)d、(96.42±19.17)mL(P
2.2兩組患者首次月經(jīng)中期子宮內(nèi)膜厚度最大值比較
研究組首次月經(jīng)中期子宮內(nèi)膜厚度最大值為(9 12±1.84)mm,明顯大于對(duì)照組(8.26±1.93)mm(P
3.討論
宮腔之中胎盤組織機(jī)化,同時(shí)和子宮壁粘連緊密為引起稽留流產(chǎn)清宮術(shù)實(shí)際操作難度增加主要原因,情況嚴(yán)重者可產(chǎn)生子宮穿孔,對(duì)患者生命安全造成威脅。相關(guān)研究表明,宮腔粘連所有患者中,由子宮內(nèi)膜刮宮傷導(dǎo)致的比例占90%以上。刮宮手術(shù)能夠?qū)ψ訉m內(nèi)膜功能產(chǎn)生不同程度傷害,降低子宮內(nèi)膜各種激素分泌調(diào)節(jié)所具敏感性與一致性,為宮腔粘連出現(xiàn)主要機(jī)制。
安宮黃體酮屬于合成孕激素,能對(duì)促性腺激素分泌產(chǎn)生抑制作用,降低雌激素水平,促進(jìn)內(nèi)膜組織蛻膜化并且逐漸萎縮,使得子宮內(nèi)膜處于撤退性出血狀態(tài)。戊酸雌二醇是一種天然雌激素,可以預(yù)防宮腔粘連,作用機(jī)制是增加子宮內(nèi)膜增生速度,加快子宮內(nèi)膜修復(fù),并且抑制宮頸黏液分泌,減少細(xì)菌上行侵入或者盆腔感染風(fēng)險(xiǎn),防止出血宮腔粘連現(xiàn)象。戊酸雌二醇經(jīng)過(guò)代謝可產(chǎn)生戊酸以及雌二醇,雌二醇屬于活性雌激素,能夠與雌激素受體之間高效結(jié)合,刺激子宮內(nèi)膜細(xì)胞快速分裂,增加子宮對(duì)縮宮素或者前列腺素所具有的敏感性,促進(jìn)蛻膜剝脫并且排出體外。
關(guān)鍵詞:量子力學(xué) 量子計(jì)算機(jī)
中圖分類號(hào):TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-3973 (2010) 02-106-01
1量子力學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響
自1646年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái),其芯片發(fā)展速度日益加快。按照芯片的摩爾定律 ,其集成度在不久的將來(lái)有望達(dá)到原子分子量級(jí)。在享受計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展帶來(lái)的種種便利的同時(shí),我們也不得不面臨一個(gè)瓶頸問(wèn)題,即根據(jù)量子力學(xué)理論,在芯片發(fā)展到微觀集成的時(shí)候,量子效應(yīng)會(huì)影響甚至完全破壞芯片功能。因此,量子力學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展具有決定性作用。
1.1量子力學(xué)簡(jiǎn)介
量子力學(xué)是近代自然科學(xué)的最重要的成就之一. 在量子力學(xué)的世界里,一個(gè)量子微觀體系的狀態(tài)是由一個(gè)波函數(shù)來(lái)描述的,而非由粒子的位置和動(dòng)量描述,這就是它與經(jīng)典力學(xué)最根本的區(qū)別。
1.2量子力學(xué)與量子計(jì)算機(jī)
量子力學(xué)的海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理決定了粒子的位置和動(dòng)量是不能同時(shí)確定的()。當(dāng)計(jì)算機(jī)芯片的密度很大時(shí)(即很小)將導(dǎo)致很大,電子不再被束縛,產(chǎn)生量子干涉效應(yīng),而這種干涉效應(yīng)會(huì)完全破壞芯片的功能。為了克服量子力學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的限制,計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向必然和量子力學(xué)相結(jié)合,這樣不僅可以越過(guò)量子力學(xué)的障礙,而且可以開(kāi)辟新的方向。
量子計(jì)算機(jī)就是以量子力學(xué)原理直接進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī).保羅•貝尼奧夫在1981年第一次提出了制造量子計(jì)算機(jī)的理論。量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和讀寫(xiě)頭都以量子態(tài)存在的,這意味著存儲(chǔ)符號(hào)可以是0、1以及它們的疊加。
2量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
近年來(lái)的種種試驗(yàn)表明,量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算和分析能力都超越了經(jīng)典計(jì)算機(jī)。它具有如此優(yōu)越的性質(zhì)正在于它的存儲(chǔ)讀取方式量子化。對(duì)量子計(jì)算機(jī)的原理分析可知,以下兩個(gè)個(gè)特性是令量子計(jì)算機(jī)優(yōu)越性的根源所在。
2.1存儲(chǔ)量大、速度高
經(jīng)典計(jì)算機(jī)由0或1的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)數(shù)據(jù),而量子計(jì)算機(jī)可以用自旋或者二能級(jí)態(tài)構(gòu)造量子計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)位,即量子位。不同于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的在0與1之間必取其一,量子位可以是0 或者1,也可以是0和l的迭加態(tài)。
因此,量子計(jì)算機(jī)的n個(gè)量子位可以同時(shí)存儲(chǔ)2n個(gè)數(shù)據(jù),遠(yuǎn)高于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的單個(gè)存儲(chǔ)能力; 另一方面量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)讀取和計(jì)算,遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的單次計(jì)算能力。量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)讀取特性使其具有存儲(chǔ)量大、讀取計(jì)算速度高的優(yōu)點(diǎn)。
2.2可以實(shí)現(xiàn)量子平行態(tài)
由量子力學(xué)原理可知,如果體系的波函數(shù)不能是構(gòu)成該體系的粒子的波函數(shù)的乘積,則該體系的狀態(tài)就處在一個(gè)糾纏態(tài),即體系的粒子的狀態(tài)是相互糾纏在一起的。而量子糾纏態(tài)之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)不受任何局域性假設(shè)限制,這使兩個(gè)處在糾纏態(tài)的粒子而言,不管它們離開(kāi)有多么遙遠(yuǎn),對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)行作用,必然會(huì)同時(shí)影響到另外一個(gè)粒子.正是由于量子糾纏態(tài)之間的神奇的關(guān)聯(lián)效應(yīng), 使得量子計(jì)算機(jī)可以利用糾纏機(jī)制,實(shí)現(xiàn)量子平行算法,從而可以大大減少操作次數(shù)。
3量子計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)
3.1量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)障礙
到目前為止,世界上還沒(méi)有真正意義上的量子計(jì)算機(jī),它的實(shí)現(xiàn)還有許多技術(shù)上的問(wèn)題。
量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在量子迭加態(tài)的關(guān)聯(lián)效應(yīng). 然而,環(huán)境對(duì)迭加態(tài)的影響以及迭加態(tài)之間的相互作用會(huì)使這種關(guān)聯(lián)效應(yīng)減弱甚至喪失,即量子力學(xué)去相干效應(yīng).因此應(yīng)盡量減少環(huán)境對(duì)量子態(tài)的作用。同時(shí),萬(wàn)一由于相干效應(yīng)引入了錯(cuò)誤信息,必需能及時(shí)改正,這需要進(jìn)一步的研究和實(shí)驗(yàn)。
另一方面,量子態(tài)不能復(fù)制,使得不能把經(jīng)典計(jì)算機(jī)中很完善的糾錯(cuò)方法直接移植到量子計(jì)算機(jī)中來(lái).由于量子計(jì)算機(jī)在計(jì)算過(guò)程中不能對(duì)量子態(tài)測(cè)量, 因?yàn)檫@種測(cè)量會(huì)改變量子態(tài), 而且這種改變是不可恢復(fù)的,因此在糾錯(cuò)方面存在很多問(wèn)題。
3.2量子計(jì)算機(jī)的現(xiàn)狀
由于上述兩種原因,現(xiàn)在還無(wú)法確定未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)究竟是什么樣的, 目前科學(xué)家門提出了幾種方案.
第一種方案是核磁共振計(jì)算機(jī). 其原理是用自旋向上或向下表示量子位的0 和1 兩種狀態(tài),重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)自旋狀態(tài)的控制非操作,優(yōu)點(diǎn)在于盡可能保證了量子態(tài)和環(huán)境的較好隔離。
第二種方案是離子阱計(jì)算機(jī). 其原理是將一系列自旋為1/2 的冷離子被禁錮在線性量子勢(shì)阱里, 組成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的絕熱系統(tǒng),重點(diǎn)在于由激光來(lái)實(shí)現(xiàn)自旋翻轉(zhuǎn)的控制非操作其優(yōu)點(diǎn)在于極度減弱了去相干效應(yīng), 而且很容易在任意離子之間實(shí)現(xiàn)n 位量子門。
第三種方案是硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī). 其原理是在高純度硅中摻雜自旋為1/2的離子實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)信息的量子位,重點(diǎn)在于用絕緣物質(zhì)實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的隔絕,其優(yōu)點(diǎn)在于可以利用現(xiàn)代高效的半導(dǎo)體技術(shù)。
此外還有線性光學(xué)方案, 腔量子動(dòng)力學(xué)方案等.
3.3量子計(jì)算機(jī)的未來(lái)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,量子計(jì)算機(jī)也會(huì)逐漸走向現(xiàn)實(shí)研制和現(xiàn)實(shí)運(yùn)用。量子計(jì)算機(jī)不但于未來(lái)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān),更重要的是它與國(guó)家的保密、電子銀行、軍事和通訊等重要領(lǐng)域密切相關(guān)。實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)是21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的最重要的目標(biāo)之一。
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10月9日,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)答案揭曉,來(lái)自巴黎高等師范學(xué)院塞爾日?阿羅什(Serge Haroche)教授以及美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的大衛(wèi)?維因蘭德(David Wineland)教授共同分享了這一殊榮,他們兩人的獲獎(jiǎng)理由是分別發(fā)明了測(cè)量和控制孤立量子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法。
在諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)的新聞稿中,兩位獲獎(jiǎng)?wù)叩某删捅环Q為“為實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)?!币粫r(shí)間,量子計(jì)算機(jī)也成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
薛定諤的貓和諾貝爾獎(jiǎng)
對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),量子力學(xué)是個(gè)深不可測(cè)的概念。不過(guò),隨著最近幾年科幻題材電影電視劇的風(fēng)靡,“平行宇宙”、“平行世界”之類的詞匯開(kāi)始被頻頻提及,而它正是出自量子力學(xué)的相關(guān)概念。
想要了解什么是量子計(jì)算機(jī),那么首先需要了解“薛定諤的貓”這個(gè)量子力學(xué)中的經(jīng)典假設(shè)。
1935年,奧地利著名物理學(xué)家,同時(shí)也是量子力學(xué)創(chuàng)始人之一的薛定諤設(shè)想出這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):一只貓被關(guān)進(jìn)一個(gè)不透明的箱子里,箱子內(nèi)事先放置好一個(gè)毒氣罐,毒氣罐的開(kāi)關(guān)由一個(gè)放射性原子核來(lái)控制。當(dāng)原子核發(fā)生衰變時(shí),它會(huì)釋放出一個(gè)粒子觸發(fā)毒氣罐的開(kāi)關(guān),這樣毒氣釋放,貓就會(huì)被毒死。
根據(jù)量子力學(xué)的理論,在實(shí)驗(yàn)者沒(méi)有開(kāi)箱進(jìn)行觀測(cè)時(shí),原子核處于衰變和未衰變的疊加狀態(tài),換言之,箱子里的貓既是活的也是死的,對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),很難理解“既生又死”這樣的狀態(tài),但這正是量子力學(xué)研究的領(lǐng)域。量子力學(xué)針對(duì)的是在微觀環(huán)境下的物理現(xiàn)象,在這一環(huán)境中,大家中學(xué)時(shí)候?qū)W習(xí)的經(jīng)典物理學(xué)中的規(guī)律會(huì)突然失效,微觀世界是由另一套自然法則在操控,這也是為什么薛定諤的理想實(shí)驗(yàn)中貓既能是活的也能是死的。
不過(guò),一旦打開(kāi)箱子,微觀實(shí)現(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)“崩塌”,原子核的狀態(tài)就會(huì)確定下來(lái),此時(shí)貓是生是死也隨之揭曉答案。
長(zhǎng)期以來(lái),由于不能實(shí)際觀測(cè),量子力學(xué)僅僅停留在理論之上,而缺乏實(shí)踐的驗(yàn)證。然而,今年兩位諾貝爾獎(jiǎng)得主的成就正是在這方面取得了突破。他們各自通過(guò)精妙的實(shí)驗(yàn),使“測(cè)量和操控量子系統(tǒng)成為可能”,讓不打開(kāi)箱子就能觀察貓的生死變成了可能。當(dāng)然,更重要的是,它也使量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)變得不再遙不可及。
不再是空想的量子計(jì)算機(jī)
所謂量子計(jì)算機(jī)是基于量子力學(xué)基本原理實(shí)現(xiàn)信息處理的一項(xiàng)革命性計(jì)算技術(shù)。1982年,美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼在一次演講中提出利用量子體系實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的想法,當(dāng)時(shí)他發(fā)現(xiàn),分析模擬量子物理世界所需要的計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了經(jīng)典計(jì)算機(jī)所能達(dá)到的能力,而用實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)可控的量子系統(tǒng)來(lái)模擬和計(jì)算另外一個(gè)人們感興趣的量子系統(tǒng)會(huì)非常高效,量子計(jì)算機(jī)的概念也應(yīng)運(yùn)而生。
量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同之處在于,對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),其基本的數(shù)據(jù)單位就是一個(gè)比特,相對(duì)應(yīng)的一個(gè)比特不是0就是1,而對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),一個(gè)比特可以同時(shí)表示0和1,這就意味著兩個(gè)比特就能表示00、01、10、11四種狀態(tài)。這樣,只要有300個(gè)量子比特,其承載的數(shù)據(jù)就能是2的300次方,這將超過(guò)整個(gè)宇宙的原子數(shù)量總和。簡(jiǎn)而言之,量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將是目前經(jīng)典計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的。
前面的表述未免抽象,舉一個(gè)形象的例子:目前最好的多核處理器能夠解密150位的密碼,如果想要解密一個(gè)1000位的密碼,那么需要調(diào)用目前全球的計(jì)算資源才有可能實(shí)現(xiàn)。但是從理論上講,一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就能解決這一問(wèn)題。在量子計(jì)算機(jī)面前,目前世界上最復(fù)雜的密碼也會(huì)變得不堪一擊,這意味著互聯(lián)網(wǎng)上將不再有秘密可言,人類需要重新設(shè)立一套與現(xiàn)在完全不同的信息加密系統(tǒng)。
量子計(jì)算機(jī)的用處當(dāng)然不只是破譯密碼,在大數(shù)據(jù)分析的時(shí)代,對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的要求正變得愈來(lái)愈高,從語(yǔ)義識(shí)別到人工智能,都需要倚仗計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力才能完成,這也讓業(yè)界對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的誕生充滿了期待。
不過(guò),雖然理論上300個(gè)量子比特就能賦予計(jì)算機(jī)難以想象的運(yùn)算能力,但現(xiàn)實(shí)與想象畢竟還存在不小的差距。根據(jù)清華大學(xué)交叉信息研究院助理研究員尹章琦的介紹,估算大概需要至少一萬(wàn)個(gè)量子比特才能超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,“因?yàn)槲覀冃枰獙?duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行糾錯(cuò),所以需要很多個(gè)物理比特才能獲得一個(gè)可容錯(cuò)的邏輯比特。估計(jì)需要大概一千個(gè)邏輯比特運(yùn)行Shor算法來(lái)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,那么物理比特至少要高一個(gè)量級(jí),甚至可能要高兩個(gè)量級(jí)”。尹章琦所從事的正是關(guān)于量子信息與量子光學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)研究。
商業(yè)化的未來(lái)
在學(xué)界還在探討量子計(jì)算機(jī)可行性的時(shí)候,產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)迫不及待開(kāi)始了實(shí)踐。早在2001年,IBM就曾經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)利用7個(gè)量子比特完成量子計(jì)算中的素因子分解法。
2007年,加拿大的D-Wave公司就了號(hào)稱全球第一臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)――采用16位量子比特處理器的Orion(獵戶座)。不過(guò),Orion后迅速被業(yè)界潑了一盆冷水,業(yè)內(nèi)人士稱,Orion并不是真正意義上的量子計(jì)算機(jī),只是具備了一些量子計(jì)算的特性。
去年,D-Wave卷土出來(lái),了全新的產(chǎn)品――D-Wave One,這一次它的處理器達(dá)到了128量子比特,比前代產(chǎn)品大大提升,一臺(tái)售價(jià)高達(dá)1000萬(wàn)美元。但是,由于D-Wave對(duì)核心技術(shù)三緘其口,學(xué)術(shù)界無(wú)法得知關(guān)于其產(chǎn)品的更多信息,質(zhì)疑之聲再起,因?yàn)槟壳澳軌驅(qū)崿F(xiàn)10量子比特已經(jīng)是相當(dāng)了不起的成就。
不過(guò),即便質(zhì)疑不斷,D-Wave還是成功拿到了第一張訂單,外國(guó)媒體報(bào)道,美國(guó)知名的軍備制造商洛克希德?馬丁已經(jīng)購(gòu)買了D-Wave的產(chǎn)品并且將其用在一些復(fù)雜的項(xiàng)目上,比如F-35戰(zhàn)斗機(jī)軟件錯(cuò)誤的自動(dòng)檢測(cè)。
不僅如此,D-Wave還在今年10月得到了來(lái)自貝索斯以及美國(guó)中情局下屬投資機(jī)構(gòu)In-Q-Tel總計(jì)3000萬(wàn)美元的投資。貝索斯的投資邏輯顯而易見(jiàn),隨著現(xiàn)實(shí)世界的不斷互聯(lián)網(wǎng)化,他的野心自然是通過(guò)深度挖掘和分析亞馬遜積累的海量數(shù)據(jù)創(chuàng)造出更大的商業(yè)價(jià)值,而量子計(jì)算機(jī)正是實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)。
在D-Wave大出風(fēng)頭的同時(shí),老牌巨頭IBM也不甘落后,今年2月,IBM宣布在量子計(jì)算領(lǐng)域再次取得重大進(jìn)展。新的技術(shù)使得科學(xué)家可以在初步計(jì)算中減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率,同時(shí)在量子比特中保持量子機(jī)械屬性的完整性。
人類是否可以將電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度永無(wú)止境地提升?傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高有沒(méi)有極限?對(duì)此問(wèn)題,學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無(wú)限提高,最終地球上所有的能最將轉(zhuǎn)換為計(jì)算的結(jié)果一造成熵的降低,這種向低熵方向無(wú)限發(fā)展的運(yùn)動(dòng)被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的,因此,傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力必有上限。而以mM研究中心朗道為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到2l世紀(jì)30年代,芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度.此時(shí),導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律一牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行,而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作:同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸后,晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。哲學(xué)家和科學(xué)家對(duì)此問(wèn)題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說(shuō),電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在2l世紀(jì)前30年內(nèi)終止。著名科學(xué)家,哈佛大學(xué)終身教授威爾遜指出:“科學(xué)代表著一個(gè)時(shí)代最為大膽的猜想。它純粹是人為的。但我們相信,通過(guò)追尋“夢(mèng)想一發(fā)現(xiàn)一解釋一夢(mèng)想”的不斷循環(huán),我們可以開(kāi)拓一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域,世界最終會(huì)變得越來(lái)越清晰,我們最終會(huì)了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的。”
二、各種新型計(jì)算機(jī)
硅芯片技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí),也意味看硅技術(shù)越來(lái)越接近其物理極限。為此,世界各國(guó)的研究人員正在加緊研究開(kāi)發(fā)新型計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)都將產(chǎn)生一次量與質(zhì)的飛躍。新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等,將會(huì)在二十一世紀(jì)走進(jìn)我們的生活,遍布各個(gè)領(lǐng)域。
(1)量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)的概念源于對(duì)可逆計(jì)算機(jī)的研究。量子計(jì)算機(jī)(quorum computer)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息,運(yùn)行的是量子算法時(shí),它就是量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)是通過(guò)量子分裂式、量子修補(bǔ)式來(lái)進(jìn)行一系列的大規(guī)模高精確度的運(yùn)算的。其浮點(diǎn)運(yùn)算性能是普通家用電腦的CPU所無(wú)法比擬的。量子計(jì)算機(jī)大規(guī)模運(yùn)算的方式其實(shí)就類似于普通電腦的批處理程序,其運(yùn)算方式簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)大量的量子分裂,再進(jìn)行高速的量子修補(bǔ),但是其精確度和速度是普通電腦望塵莫及的。
(2)光子計(jì)算機(jī)?,F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)是由電子來(lái)傳遞和處理信息。電場(chǎng)在導(dǎo)線中傳播的速度雖然比我們看到的任何運(yùn)載工具運(yùn)動(dòng)的速度都快。但是,從發(fā)展高速率計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),采用電子做輸運(yùn)信息載體還不能滿足快的要求,提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度也明顯表現(xiàn)出能力有限了。而光子計(jì)算機(jī)以光子作為傳遞信息的載體,光互連代替導(dǎo)線瓦連,以光硬件代替電子硬件,以光運(yùn)算代替電運(yùn)算,利用激光來(lái)傳送信號(hào),并由光導(dǎo)纖維與各種光學(xué)元件等構(gòu)成集成光路,從而進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。在光子計(jì)算機(jī)中,不同波長(zhǎng)、頻率、偏振態(tài)及相位的光代表不同的數(shù)據(jù),這遠(yuǎn)勝于電子計(jì)算機(jī)中通過(guò)電子狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運(yùn)算,可以對(duì)復(fù)雜度高,計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。
(3)分子計(jì)算機(jī)。分子計(jì)算計(jì)劃就是嘗試?yán)梅肿佑?jì)算的能力進(jìn)行信息的處理。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行靠的是分子晶體可以吸收以電荷形式存在的信息,并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。憑借著分子納米級(jí)的尺寸,分子計(jì)算機(jī)的體積將劇減。
三、探究研究策略的依據(jù)
筆者認(rèn)為開(kāi)展計(jì)算機(jī)發(fā)展史研究的一種思路是:本著實(shí)用主義的態(tài)度,分階段提取計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。圍繞這些問(wèn)題展開(kāi)研究,尤其要著力于問(wèn)題解決過(guò)程中碰到的困難,以及問(wèn)題解決后發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題。
(1)“實(shí)用主義”無(wú)褒貶之分。彌補(bǔ)對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史認(rèn)知,不宜再去重做實(shí)驗(yàn),推倒人類已有的技術(shù)規(guī)范重來(lái):只能進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究,在研究和學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,找出規(guī)律。同時(shí),“實(shí)用’,也是發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)的應(yīng)有之義。
(2)緊緊圍繞“問(wèn)題”。在科學(xué)發(fā)展的歷史進(jìn)程中,問(wèn)題要比問(wèn)題的解決更重要,“一個(gè)好的問(wèn)題堪比一所好的大學(xué)”計(jì)算機(jī)的發(fā)展也是在不斷地提出問(wèn)題、解決問(wèn)題中發(fā)展進(jìn)步,每一次問(wèn)題的提煉和解決都促進(jìn)了計(jì)算機(jī)水平得到一次升華和提高。
(3)事物的發(fā)展是動(dòng)態(tài)的,已有問(wèn)題的解決必然帶來(lái)新的問(wèn)題新的問(wèn)題是對(duì)已有問(wèn)題解決方法的挑戰(zhàn)與審視,抑或是新科學(xué)新技術(shù)尋找用武之地發(fā)揮作用的要求,嘗試主動(dòng)提出可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題并設(shè)法解決是現(xiàn)代思維方式的一個(gè)顯著特征,愛(ài)岡斯坦曾說(shuō):提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要,正是這個(gè)意思。提新的問(wèn)題、新的可能性,從新的角度去看舊的問(wèn)題,這一切需要有創(chuàng)造性的想象力。往往是獲得認(rèn)識(shí)突破的契機(jī),這種習(xí)慣或者素養(yǎng)是極其寶貴的。
四、結(jié)束語(yǔ)
計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。在這個(gè)世紀(jì)之交,知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代呼嘯而來(lái),作為知識(shí)和信息的處理、傳輸和存儲(chǔ)之載體的計(jì)算機(jī)。在即將來(lái)臨的2I世紀(jì),將會(huì)不斷地開(kāi)發(fā)出新的品種。而這些新穎的計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向超高速、超小型并行處理和智能化。為達(dá)到預(yù)想的目的各種新型材料將被運(yùn)用到新型計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)當(dāng)中,如量子、光子分子等。未來(lái)量子、光子和分子計(jì)算機(jī)將具有感知、思考、判斷、學(xué)習(xí)以及一定的自然語(yǔ)言能力,使計(jì)算機(jī)進(jìn)人人工智能時(shí)代。這種新型計(jì)算機(jī)將推動(dòng)新一輪計(jì)算技術(shù)革命,對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
參考文獻(xiàn):
[1]劉科偉等.量子計(jì)算與量子計(jì)算機(jī).計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002(38)
[2]王延汀.談?wù)劰庾佑?jì)算機(jī).現(xiàn)代物理知識(shí),2004,(16).
1.1量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)可簡(jiǎn)單理解為遵循量子力學(xué)能夠進(jìn)行高速運(yùn)算、存儲(chǔ)和處理信息的計(jì)算機(jī),它是在社會(huì)對(duì)高速度、保密好、容量大的通訊及計(jì)算提出較高要求的情況下產(chǎn)生的。物理主體主要包括:液態(tài)核磁共振量子計(jì)算機(jī)、(固態(tài))硅晶體核磁共振量子計(jì)算機(jī)、離子陷阱、量子光學(xué)、腔室量子電動(dòng)力學(xué)、超導(dǎo)體方案等。量子計(jì)算機(jī)的功能在于進(jìn)行大數(shù)的因式分解,和Grover搜索破譯密碼,但是同時(shí)也提供了另一種保密通訊的方式,此外還可以用來(lái)做量子系統(tǒng)的模擬。但是在昨晚高難度運(yùn)算后,能耗高、壽命短,散熱量大等缺點(diǎn)則暴露出來(lái),真正有價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)還有待繼續(xù)研究。
1.2光子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯等內(nèi)容利用的是光信號(hào),以光運(yùn)算代替電運(yùn)算,主要由激光器、光學(xué)反射鏡、透鏡、濾波器等光學(xué)元件設(shè)備組成。它具有運(yùn)算、處理能力極強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),兼具容錯(cuò)性,能夠進(jìn)行模糊處理,但并不影響運(yùn)算結(jié)果,智能化更高端。它主要具有以下好處:光子不帶電荷,不產(chǎn)生磁場(chǎng),也不受磁場(chǎng)作用影響;光子也不具有靜止質(zhì)量,可以在真空和介質(zhì)兩種狀態(tài)下傳播;信息存儲(chǔ)容量大,通道寬,通信能力強(qiáng);能量耗用低,散熱量小,節(jié)能環(huán)保性較強(qiáng),也避免了計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部過(guò)熱的情況。目前雖然光子計(jì)算機(jī)在功能和運(yùn)算速度方面和電子計(jì)算機(jī)有一定差距,但光子計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步研制、完善,在對(duì)圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和人工智能等方面發(fā)揮重大作用。
1.3生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)也叫做放生計(jì)算機(jī),是以仿生學(xué)研究為基礎(chǔ)而形成的新型計(jì)算機(jī)技術(shù),它以生物工程技術(shù)生產(chǎn)的蛋白分子制成生物芯片作為基礎(chǔ)元件。它具有并行處理的功能,運(yùn)行速度比普通的電子計(jì)算機(jī)要快10萬(wàn)倍,存儲(chǔ)空間占用更是少之又少。它具有的優(yōu)點(diǎn)很多,首先,體積小、功效高,比集成電路小很多,可以隱藏在地板、墻壁等地方;其次,具有自我修復(fù)功能,它的內(nèi)部芯片出現(xiàn)故障時(shí),不需要人工修理,能自我修復(fù),永久性、可靠新高;再者,能耗很低,能量消耗僅占普通電子計(jì)算機(jī)的10億分之1,散熱量很??;第四,不受電路間信號(hào)干擾。目前,這種計(jì)算機(jī)還在研制階段,存在技術(shù)不成熟、信息提取難等問(wèn)題,還需要繼續(xù)優(yōu)化。
1.4納米計(jì)算機(jī)納米計(jì)算機(jī)研制是計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中的一場(chǎng)革命,它以納米技術(shù)為基礎(chǔ)研制出計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片,其體積相當(dāng)于發(fā)絲直徑的千分之一,生產(chǎn)成本非常低,不需要建造超潔凈生產(chǎn)車間,也不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和人數(shù)眾多的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì),同時(shí),納米計(jì)算機(jī)也需要耗費(fèi)能源可以忽略不計(jì),但是對(duì)其強(qiáng)大其性能的發(fā)揮絲毫不產(chǎn)生影響。納米計(jì)算機(jī)可以應(yīng)用到微型機(jī)器人,以至于日用電子設(shè)備,甚至玩具中,都能獲得強(qiáng)大的微處理功能,其應(yīng)用范圍也涉及到現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、建筑學(xué)、材料學(xué)等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。這項(xiàng)新的課題技術(shù)也在不斷的完善和發(fā)展,將為計(jì)算機(jī)發(fā)展帶來(lái)新的內(nèi)容。
2云技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展
2.1云技術(shù)云計(jì)算是分布式計(jì)算的一種形式,它通過(guò)將計(jì)算拆散計(jì)算再進(jìn)行組合回傳的方式進(jìn)行,可以達(dá)到和超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),這是云技術(shù)的根本。云技術(shù)不僅僅作為資料搜集手段,它是集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)管理平臺(tái)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)為一體的綜合資源池,靈活便捷。云技術(shù)作為一種商業(yè)模式的體現(xiàn)方式,其應(yīng)用非常廣泛,目前,已經(jīng)在搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等領(lǐng)域投入使用,未來(lái)在手機(jī)、GPS等行動(dòng)裝置上也可實(shí)現(xiàn)。云技術(shù)正以它的可靠、實(shí)用、安全等性能逐漸被人們所接受,云物聯(lián)、云存儲(chǔ)、云呼叫、私有云、云游戲、云教育、云會(huì)議以及云社交等正逐步強(qiáng)化它的服務(wù)功能。
2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展有賴于光纖技術(shù)的快速發(fā)展。光導(dǎo)纖維技術(shù)在通信、電子和電力等領(lǐng)域日益擴(kuò)展,成為大有前途的新型基礎(chǔ)材料,與之相伴的光纖技術(shù)也以新奇、便捷贏得人們的青睞。它具有耐濕、耐輻射、易于安裝和保養(yǎng)、24小時(shí)的連續(xù)工作等性能被廣泛應(yīng)用。尤其在塑料光纖產(chǎn)生后,海底光纜工程得以順利實(shí)施,對(duì)世界范圍網(wǎng)絡(luò)通信起到良好的推動(dòng)作用。
3移動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展
目前最熱門的是wifi無(wú)線技術(shù),而最新的是4G通信技術(shù),這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)移動(dòng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的支撐作用。4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代剛剛開(kāi)啟,目前開(kāi)始應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備上,但是在微型便攜計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用尚未起步。如何將移動(dòng)計(jì)算機(jī)等終端產(chǎn)品通過(guò)芯片等形式與4G網(wǎng)絡(luò)完沒(méi)相連接,如發(fā)展移動(dòng)電視、移動(dòng)電腦、成為一項(xiàng)熱門話題,有待進(jìn)一步研究探索。
4結(jié)束語(yǔ)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)