計算機科學技術現狀及發展2篇

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（一）

一、計算機科學技術的現狀

計算機科學技術的發展飛快，已經漸漸融入人們日常生活的點點滴滴中，快速發展中不免有些隱患，因此謹慎分析現狀也是十分有必要的，對計算機科學的進一步發展也有著積極意義。如今，計算機科學技術作為一個生命力強、發展前景良好的科學技術，在個人、家庭、企業乃至國家各個層面區域的應用都很廣泛，在開發成本、運行速度以及使用性能等方面都取得了不小的突破。同時，計算機科學的發展也帶動了集成電路技術、網絡技術、軟件工程、材料科學等領域的快速發展，各個行業相輔相成，共同向前進步發展。在這個信息化的時代，計算機已經融入了千家萬戶的生活與工作中，在各個行業如工農業、文化教育行業、社會服務業等之中都發揮著不可代替的重要作用，對于社會來說已是不可缺少的一部分。其中最重要的則是計算機科學技術在社會生產方面的作用。隨著全球信息化時代的進步，人與人之間、生活與工作之中，信息傳遞是格外重要的。而計算機科學技術則是通過互聯網的作用改善信息傳遞的方式，加快其速度，從而促進了信息技術行業的發展。同時，人們對于信息的認識也與日劇增，從而對信息選擇的要求也越來越高，精確性、有效性、及時性都是人們所追求的目標。由于計算機與網絡的運行形勢，使得人們的勞動方式與工作模式也得到了轉變。秀才不出門，能知天下事。人們可以足不出戶得完成工作與學習任務，節省了更多人力物力去完成其他的事情，對行動與思想方面也有一定的解放作用。這正是說明了科技乃人類社會第一生產力。另外，計算機科學技術帶動了信息技術的發展，信息技術也推動著電子技術、生物技術以及新能源新技術的研發等領域的快速發展。

二、計算機科學技術的發展前景

2.1生物計算機

早在1994年3月就有一位美國科學家提出了生物計算機這一設想。將DNA堿基序列當做信息的編碼載體，利用當今的分子生物學技術，適當使用控制酶，改變DNA堿基序列并使信息有效反映出來，對數據進行運算。DNA計算機設想的出現有效拓寬了人類對計算機了解的視野，改變了計算機僅僅只是簡單是物理性操作的性質，增加了操作方式。如今，英國生物信息研究院的研究人員做出的重大突破使得人們對信息儲存的認識有了進一步的轉變。科學家們將文學家莎士比亞的154首詩歌的音樂文件（mp3格式）以及相關的照片編制了DNA序列，使得儲存密度大大增高，這一消息使得人們對生物計算機的構想進一步貼近現實。

2.2量子計算機

量子計算機的原理是即將處于量子狀態的原子作為內存與CPU，利用其特性對信息做精確的處理，其特性即原子的同一時間點處于不同位置之間。在數據信息處理，數據儲存兩方面，量子位的能力較晶體管電子位來說都是存在很大進步的。

2.3光子計算機

光子計算機做出的重大突破即為可以利用光速來完成電子儲存以及運算等工作，與傳統的芯片計算機相比其運行速度大大增加。其實早在20世紀50年代后期就有科學家提出光子計算機這一設想，同時這一設想也在逐漸向現實發展前進著。1986年，戴維米勒研制出小型的光開關，使得貝爾實驗室的艾倫黃研制的光處理器有了一定的基礎，在1990年的1月，光計算機的工作正式開啟。在元器件方面，光計算機有兩種類型，即光電混合型與全光學型。貝爾實驗室成功工作的光計算機采用的就是混合型元器件。然而相比全光學光子計算機，其運行速度還是有些遜色的。要想將全光學光子計算機成功的研發并制作出，必需研發出一種特殊的“晶體管”，這種晶體管能夠用一條光來控制另一條光。然而現今存在的光學“晶體管”存在很大的問題，笨拙且較大的體積是無法適用在光子計算機里的。因此，對光子計算機的研發工作還需要很大的努力，還有很長的一段路要走。

三、總結

當今社會經濟發展的步伐不斷加快，計算機對人們的影響也越來越深，漸漸融入各個階層的人們以及各行各業的生產發展之中，促進人類進入信息化經濟世界。正是這樣，計算機的發展與突破對人類文明的發展與進步的影響是巨大的，為社會經濟發展也做出了重大的貢獻。

作者：蘇曉東 單位：廣東省化州市

（二）

一、計算機科學技術現狀

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，計算機網絡作為人們社會生活的重要部分，已經進入千家萬戶。人們不用出門就可以通過計算機了解國內外新聞、天氣預報資訊、股市行情、世界地圖、收發電子郵件、檢索信息等；不用逛街就可以通過互聯網中的購物網站買到喜歡的東西；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絡訂購飛機票、火車票等，節省排隊時間；教師可以通過計算機科學技術實現對學生的在線授課，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站，及時了解市民反映的問題，通過計算機與各個行業的工作人員在線交流；很多企業使用計算機來處理大量數據和信息，代替傳統的人工處理，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、工作和學習。

1.2計算機科學技術更加智能化和專業化

計算機科學技術的快速發展和廣泛應用，推動了集成電路、微電子和半導體晶體管的發展，計算機科學技術更加智能化和專業化。計算機能根據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，用戶可以根據使用環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揮自己的優勢，如智能化家用電器和智能手機，家庭式網絡分布系統代替了傳統的單機操作系統，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展使計算機運算速度更快，體積更微型，操作更智能，傳統的電子元件不能適應計算機的發展。納米技術是一種用分子射程物質和單個原子的毫微技術，可以研究0.1～100納米范圍內的材料應用和性質。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。

二、計算機科學技術的未來發展

現如今，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、各個行業發揮更大的作用，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展前景。

2.1DNA生物計算機

DNA生物計算機用生物蛋白質芯片代替傳統的半導體硅芯片。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。在計算機運算數據時，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，處理數據。這一設想增加了計算機操作方式，改變了傳統的、單一的物理操作性質，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元的密度高100萬倍，信息數據的傳遞速度也比人腦思維快100萬倍，生物計算機的蛋白質芯片存儲量是傳統計算機的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。光子計算機和傳統計算機相比較，有以下幾點好處：(1)光計算機的光子互聯芯片集成密度更高。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，就能提高芯片的集成密度。(2)光子沒有質量，不受介質干擾，可以在各種介質和真空中傳播。(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傳播，傳播時各自不發生干擾。(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，這種晶體管與現存的光學“晶體管”不同，它能用一條光線控制另一條光線。現存的光學“晶體管”體積較大較笨拙，滿足不了全光學型計算機的研發要求。

2.3量子理論計算機

量子計算機將處于量子狀態的原子作為計算機CPU和內存，處于量子狀態的原子在同一時間內能處于不同位置，根據這一特性可以提高計算機處理信息的精確度，提高處理數據的運算速度，有利于數據儲存。量子計算機處理信息時的基本數據單元是量子比特，取代了傳統的“1”和“0”，具有極強的運算能力，運算速度比傳統計算機快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實。

三、結束語

計算機科學技術是一個具有廣闊發展前景的領域。從1946年到現在，計算機科學技術經歷了巨大的變革，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、計算數據精準、自動化程度高等特點。計算機科學技術已經涉及到社會生活的各個方面，改變了人們傳統的生活、工作、學習方式，推動社會的全面發展。隨著網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、環保化、功能化的方向發展。

作者：馮昌林 單位：廣西欽州商貿學校