计算机科学前沿和发展领域

3、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 是在量子效应基础上开发的，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，从而进行运算。 量子计算机中的数据用量子位存储。
2、分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。
分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在 的信息，并以更有效的方式进行组织排列。由于分子 芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自 我修复的功能，又可直接与分子活体相联。美国已研 制出分子计算机分子电路的基础元器件，可在光照几 万分之一秒的时间内产生感应电流。以色列科学家已 经研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型分子计 算机。预计20年后，分子计算机将进人实用阶段。
计算机发展趋势
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，可以使计算机系统 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 由成百数千甚至更多的处理器构成，能完成普通 计算机和服务器所不能计算的大型的复杂任务。 从超级计算机获得的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 日常生活带来更多的便利。
二、新型高性能计算机
1、纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。
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 米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能 要比今天的计算机强大许多倍。纳米计算机体积小、 造价低、存量大、性能好，将逐渐取代芯片计算机， 推动计算机行业的快速发展。
计算机技术主要的三个方向发展
一是向“快”的方向。速度越Baidu Nhomakorabea越快，性能
越来越高，计算机的主频越来越快。专用计 算机的并行程度比通用机更高，并行计算机 的关键技术是如何高效率地把大量计算机互 相连接起来，即各处理机之间的高速通信， 以及如何有效地管理成千上万台计算机使之 协调工作，这就是并行计算机的系统软件— —操作系统的功能。
另一个方向就是向“广”度方向发展，计算
机发展的趋势无处不在，应用范围更加广泛。 近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域 的渗透，即在广度上的发展开拓。国外称这 种趋势为普适计算或者叫无处不在的计算。 未来计算机将存在于家中的各种电器中，到 那时笔记本，书籍都将电子化、数字化。
第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息 的智能化发展。网络上有大量的信息，为了使 这些信息转变成所需要的知识，同时又具有更
4、光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传
输及存储。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地并行处理。光子计算机将使 运算速度在目前基础上呈指数上升。
加友好的人机界面，计算机将具备更多的智能 成分。未来计算机将具有多种感知能力及一定 的思考能力。人们可以用自然语言、手写的文 字，甚至可以用表情、手势来与计算机沟通， 使人机交流更加快捷。让人能产生身临其境感 觉的虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
计算机科学前沿
近年来，计算机科学中前沿的问题主要围绕
信息、知识、智能三大研究领域展开讨论。 信息是指客观事物的属性。而知识不同于信 息，它是人们对信息经过大脑的加工与处理 后，形成的规律、规则、方法及认识。智能 则是指大脑从历史信息、知识的基础之上形 成的对现有信息、知识的推理、演绎、判断 的方法。
根据研究分析表明，在三大研究领域中，
主要有以下前沿热点研究： (1)信息方面:信息处理、数据仓库和数据挖 掘、生物信息学。 (2)知识方面：以知识科学与知识工程为主 要研究的问题。 (3)智能方面：以人工神经网络的研究,机器 证明,人工智能与专家系统,遗传算法,代数 逻辑学形成了研究领域的主要特色。