计算机的发展趋势分析

了一个简单但是十分强大的应用程序接口，能够完成全文索 引和搜索。在 Java 开发环境里 Lucene 是一个成熟的免费开 源工具。就 Lucene 本身而言，它是目前以及最近几年最受欢 迎的免费 Java 信息检索程序库。人们经常提到信息检索程 序库，虽然与搜索 引 擎 有 关，但 不 应 该 将 其 与 搜 索 引 擎 相 混 淆。
【关键词】量子计算机； 智能化； 纳米技术； 高智能 【作者单位】刘超、梁丽、徐亮，辽东学院信息技术学院
计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能 化。自从 1944 年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算 机技术迅猛发展，传统计算机的性能受到挑战，开始从基本 原理上寻找计算机发展的突破口，新型计算机的研发应运而 生。未来量子、光 子 和 分 子 计 算 机 将 具 有 感 知、思 考、判 断、 学习以及一定 的 自 然 语 言 能 力，使 计 算 机 进 入 人 工 智 能 时 代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，对人类社 会的发展产生深远的影响。
（ 二） 光子计算机。光子计算机是利用光子取代电子进 行数据运算、传 输 和 存 储。 光 子 计 算 机 即 全 光 数 字 计 算 机， 以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机 中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同 波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任 务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前 基础上呈指数上升。与电子计算机相比，光子计算机的信息 传递平行通道密度极大。一枚直径 5 分硬币大小的棱镜，它 的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、 高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超 高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光 计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相 似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终 的计算结果。
一、超级计算机 （ 一） 智能化的超级计算机。超高速计算机采用平行处 理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或 同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超 级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（ 机） 组成， 能完成普通计算机和服务器不能计算的大型复杂任务。从 超级计算机获得数据分析和模拟成果，能推动各个领域高精 尖项目的研究与开发，为我们的日常生活带来各种各样的好 处。最大的超级计算机接近于复制人类大脑的能力，具备更 多的智能成分，方便人们的生活、学习和工作。世界上最受 欢迎的动画片、很多耗巨资拍摄的电影中，使用的特技效果 都是在超级计算机上完成的。日本、美国、以色列、中国和印 度首先成为世界上拥有每秒运算 1 万亿次的超级计算机的 国家，超级计算机已在科技界内引起开发与创新狂潮。 （ 二） 新型高性能计算机问世。硅芯片技术高速发展的 同时，也意味着硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界 各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体 系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计 算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十 一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。 二、量子计算机 量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算 机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储 及处理量子信息的物理装置。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，从而进行运行。学习及一定的自然语言能力， 使计算机进入人工智能时代。这种新型计算机将推动新一
利用量子力 学 原 理 设 计，由 量 子 元 件 组 装 的 量 子 计 算 机，不仅运算速度快，存储量大，功耗低，而且体积小。一 个超高速计算机可以放在口袋里，人造卫星的直径可以从数 米减小到数十厘米。目前，量子计算机正在开发研制阶段， 随着毫微技术的进步和毫微米级加工技术的发展，科学家们 认为，量子计算机的心脏———微处理器将在 5 年左右研制成 功，世界上第一台量子计算机有望在 10ห้องสมุดไป่ตู้年后诞生。我国量 子信息专家宣称，将在 5 年内研制出实用化的量子密码，来 服务于社会。美国、英 国、以 色 列 等 国 家 都 先 后 开 展 了 有 关 量子计算机的基础研究，正在开发中的量子计算机有三种类 型： 核磁共振（ NMＲ） 量子计算机； 硅基半导体量子计算机； 离子阱量子计算机。预计 2030 年有可能普及量子计算机。
轮计算机技术革命，并带动光互联网的快速发展，对人类社 会的发展产生深远的影响。量子计算机中的数据用量子位 存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是 0 或 1，也可 以既存储 0 又存储 1。因此，一个量子位可以存储 2 个数据， 同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许 多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可 能比目前计算机的 PentiumⅢ晶片快 10 亿倍。除具有高速并 行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、 国家安全意识产生重大的冲击。无论是量子并行计算还是 量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的 许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经 提出的方案 主 要 利 用 了 原 子 和 光 腔 相 互 作 用、冷 阱 束 缚 离 子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子 编码采用纠错、避错和防错等。量子计算机使计算的概念焕 然一新。
【关键词】Lucene； Nutch； 相关度； 重新排序 【基金项目】本文为黑河学院学生科研项目“‘Search Dog’搜索引擎的研究与开发”（ 项目编号： XL201101） ； 黑龙江省教育厅科
技类课题“搜索结果的新颖性和并集性研究”子课题（ 编号： 12521361） 研究成果。 【作者单位】周永建，刘春双，索向峰； 黑龙江省黑河学院计算机科学与信息工程系
三、纳米计算机 （ 一） 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
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基于 Lucence 的搜索引擎原型开发与实现
□周永建 刘春双 索向峰
【内容摘要】随着信息技术的高速发展，搜索引擎虽然在搜索方式、搜索速度和搜索范围上有了极大的提高和改善，但是在搜索 结果上的相关度上有很大的提升空间。如何让搜索结果的冗余性降低从而提高搜索结果的相关度，让用户想要的 结果更加直接，更加清晰的展现在用户的面前已经成为了当今搜索引擎改进的主要方向。本文首先简要介绍了基 于因特网的搜索引擎的历史以及相关度的有关研究情况。然后介绍了一个搜索引擎原型系统，此系统获得原始搜 索结果，同时利用算法按照相关度进行重新排序，最后将搜索结果列表返回给用户查看。
目前相关度结果排序算法中最有代表性的是基于链接 分析的 PageＲank 和 Hits 算法。Google 创始人之一 Page 于
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。纳米计算机几乎不需要耗费 任何能源。
（ 三） 移动计算技术与系统。随着 Internet 的迅猛发展和 广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的 不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算包括三个要 素： 通信、计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。 移动计算第一次把它们结合起来进行研究，通信系统的容量
可以通过计算处理（ 信源压缩，信道编码，缓存，预取） 得到 提高。移动计算能提高工作效率和随时能够交换和处理信 息，已成为信息产业发展的重要方向。移动性可以给计算和 通信带来新的应用，但同时也带来了许多问题。最大的问题 就是如何面对无线移动环境带来的挑战。在无线移动环境 中，信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响，会有多径和 移动，给信号带来时域和频域弥散、频带资源受限、较大的传 输时延等问题。这样一个环境下，引出了很多在移动通信网 络和计算机网络中未遇到的问题。第一，信道可靠性问题和 系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应 用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移 动计算网络环境下，移动终端位置的移动要求系统能够实时 进行配置和更新。第二，为了真正实现在移动中进行各种计 算，必须要对宽带数据业务进行支持。第三，如何将现有的 主要针对话 音 业 务 的 移 动 管 理 技 术 拓 展 到 宽 带 数 据 业 务。 第四，如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动 计算网络中。面向全球网络化应用的各类新型微机和信息 终端产品将成 为 主 要 产 品。 各 种 计 算 机、手 机 和 终 端 产 品， 以及各种手持式个人信息终端产品，将把移动计算与数字通 信融合为一体。汽 车 将 向 用 户 提 供 上 网、办 公、家 庭 娱 乐 等 功能，成为车轮上的信息平台。新型计算机与相关技术的研 发和应用，是二十一世纪科技领域的重大创新，必将推进全 球经济社会高速发展，实现人类发展史上的重大突破。
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一、引言 搜索引擎是一款特别的软件系统，能够从互联网上自动 搜集信息，并为用户提供插叙服务。搜索引擎对原始文档进 行了一系列的整理和处理。用户的查询结果是搜索引擎按 照某种规则计算获得的。搜索引擎为网民提供了资源查找 和导航的有效手段。 Lucene 是一个用于全文检索和搜索的开源程序库，是由 Apache 软件基金会开发的。Lucene 向用户和编程人员提供
产业与科技论坛 2013 年第 12 卷第 2 期
计算机的发展趋势分析
□刘 超 梁 丽 徐 亮
【内容摘要】本文主要从计算机的种类和发展方向技术方面分析了计算机处理器芯片目前的发展现状及其进一步发展将要到 难以逾越的限制，认为未来计算机的发展专属于机理更新的范畴，采用纳米电子技术和并行技术，最终将朝着量子 计算机方向发展。