浅谈计算机科学与技术的发展

浅谈计算机科学与技术的发展

发表时间：2018-12-17T16:14:39.637Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：成泽旭1 王思华2

[导读] 摘要：计算机科学技术广泛应用于社会各个领域，其每一次进步都会加快网络技术、集成电路技术、材料科学、软件工程、光导纤维技术和超导技术的发展，这些技术的发展又会推动计算机科学技术的进步，两者相互作用，使计算机科学技术更加完善、壮大，提高人们日常生活质量，增强国家的综合竞争力。

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摘要：计算机科学技术广泛应用于社会各个领域，其每一次进步都会加快网络技术、集成电路技术、材料科学、软件工程、光导纤维技术和超导技术的发展，这些技术的发展又会推动计算机科学技术的进步，两者相互作用，使计算机科学技术更加完善、壮大，提高人们日常生活质量，增强国家的综合竞争力。本文我们将针对计算机科学与技术的发展问题展开分析与探究。

关键词：计算机；科学；技术；发展

前言

在信息化的时代，计算机科学与技术已经成为人类生活必不可少的一部分，它改变和发展了人们的生活，推动了现代文明的进步。更成为国家综合国力的象征，所以探究计算机科学与技术的发展趋势是必要的。

一计算机科学技术的发展历史

1946年美国宾尼法尼亚大学和科研机构共同研制出ENIAC计算机，是世界上第一台电子计算机，标志着全球进入计算机时代。它由1.8万个电子管组成，体积和重量较大，计算机运算速度为五千次每秒，运算成本较高，以通信技术、核物理电子计数计数、雷达脉冲技术为基础。ENIAC计算机主要应用于军事方面。1956年科学家们成功研制出第二代电子计算机―晶体管电子计算机。1959年，集成电路电子计算机的问世标志着计算机技术进入第三代。计算机的硬件由单一转为固件、软件组合系统，降低了生产成本，计算机技术发展越来越快，提升了计算机使用性能，种类也多种多样，如微型计算机、小型计算机、通用型计算机、中型计算机、大型计算机和巨型计算机等，标志着计算机科学技术趋于成熟。1976年，计算机技术进入第四代，美国研制出小型化、智能化的计算机―“克雷1号”，一些个人用户和小型公司都开始使用计算机。20世纪90年代，计算机科学技术逐渐向大型化和微型化发展。进入21世纪后，随着科学家们对集成电路的研究，集成电路广泛应用到企业、工厂，计算机也随之趋于智能化、专业化，运算速度更快，操作更方便、简单，逐渐应用到社会生产的各个行业和领域。

二计算机科学与技术得到发展的原因

1日新月异的时代需求

起初对计算机的时代需求为“二战”时期，有着对各种信息进行处理加工的欲求，这样促使进算计的研发运用。随后信息化时代的快速发展，计算机的运算速度也在不断的提高，存储功能不断强大，使其在教育、经济等领域迅速发展普及。市场激烈的竞争之下，计算机要顺应社会需求，不断的研发变化着，无形的竞争很大程度上促进了计算机科学技术的发展进步。

2稳定的选择机制基于计算机技术

对于相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这种不确定因素可能最后影响选择机制。大多数，同时发挥作用的围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。

在实践中，最强的技术性创新，把经济之间的激烈竞争转化为了技术性的较量。其计算机的发展在工程学科和应用学科也给我们许多启发。这使计算机的选择机制判断更加稳定明显，这样就更容易解决计算机在生产生活的运用中所存在的各种问题。同时，计算机选择机制的发展与计算机的发展是一种双向促进的关系，一种技术的发展可以促进另一种技术的进步。

3科学技术的发展离不开计算机技术的支持

新一代的技术与其他领域结合，又为了满足其需求不断的研发更新，慢慢计算机技术成为生活生产中的重要工具，并成为其他行业生产中重要的工具，直接与间接的促进了各个行业科学技术的发展，最终提高了社会的经济水平。

三计算机科学技术的未来发展方向

现今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对掌握计算机科学的技术水平要求越来越高，促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用，满足了人们的不同需求。下面从DNA生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。

1、DNA生物计算机

DNA生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变DNA碱基序列，从而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高100万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快100万倍，生物计算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的10亿倍。

2001年，以色列科学家研制出世界上第一台DNA生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2013年，英国生物信息研究院的科学家们使用DNA碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人们对信息储存的认识，这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。

2、光信号和光子计算机

光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较，有以下几点好处：（1）光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。（2）光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。（3）光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不发生干扰。（4）光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的1000倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。

20世纪50年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896年，戴维米勒首先研制出光开关，体型较小。1990年，贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的