计算机未来发展趋势.ppt
《计算机未来发展趋势.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机未来发展趋势.ppt(28页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 计算机未来发展趋势计算机未来发展趋势随着计算机技术的发展,PC将成为我们工作上的工具,生活中的控制中心是必然的事情。计算机的未来充满了变数。性能的大幅度提高是不可置疑的,而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线,计算机的发展,还应当变得越来越人性化,同时也要注重环保等等。基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究,这些计算机是:超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机和量子计算机等。超导计算机超导计算机 芯片的集成度越高,计算机的体积越小,这样才不致因信号传芯片的集成度越高,计算机的体积越小,这样才不致因信号传
2、输而降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的输而降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的出路是研制超导计算机。出路是研制超导计算机。电流在超导体中流过时,电阻为零,介电流在超导体中流过时,电阻为零,介质不发热。质不发热。19621962年,英国物理学家约瑟夫逊提出了年,英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效超导隧道效应应”,即由超导体,即由超导体绝缘体绝缘体超导体组成的器件(约瑟夫逊元件)超导体组成的器件(约瑟夫逊元件),当对其两端加电压时,电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝,当对其两端加电压时,电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质穿过,形成微小电流,而该器件两端的
3、压降几乎为零。与缘介质穿过,形成微小电流,而该器件两端的压降几乎为零。与传统的半导体计算机相比,使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗传统的半导体计算机相比,使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一,而执行一条指令所需的时间却要快电量仅为其几千分之一,而执行一条指令所需的时间却要快100100倍。倍。19991999年年1111月,日本超导技术研究所与企业合作,制作了由月,日本超导技术研究所与企业合作,制作了由1 1万个约万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。据悉,该所定于瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。据悉,该所定于20032003年生年生产这种超导芯片,产这种超导芯片,20102
4、010年前后制造出这种超导计算机。年前后制造出这种超导计算机。纳米计算机 在纳米尺度下,由于有量子效应,硅微电子芯片便不在纳米尺度下,由于有量子效应,硅微电子芯片便不能工作。其原因是这种芯片的工作,依据的是固体材能工作。其原因是这种芯片的工作,依据的是固体材料的整体特性,即大量电子参与工作时所呈现的统计料的整体特性,即大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律。如果在纳米尺度下,利用有限电子运动所平均规律。如果在纳米尺度下,利用有限电子运动所表现出来的量子效应,可能就能克服上述困难。可以表现出来的量子效应,可能就能克服上述困难。可以用不同的原理实现纳米级计算,目前已提出了四种工用不同的原理实现纳米
5、级计算,目前已提出了四种工作机制:作机制:(1 1)电子式纳米计算技术;)电子式纳米计算技术;(2 2)基于生物化学物质与)基于生物化学物质与DNADNA的纳米计算机;的纳米计算机;(3 3)机械式纳米计算机;)机械式纳米计算机;(4 4)量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计)量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。算机技术的基础。光子计算机 与传统硅芯片计算机不同,光计算机用光束代替电与传统硅芯片计算机不同,光计算机用光束代替电子进行计算和存储:它以不同波长的光代表不同的数子进行计算和存储:它以不同波长的光代表不同的数据,以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片
6、据,以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在2020世纪世纪5050年代后期就已提出。年代后期就已提出。19861986年,贝尔实验室的戴维年,贝尔实验室的戴维.米米勒研制成功小型光开关,为同实验室的艾伦勒研制成功小型光开关,为同实验室的艾伦.黄研制光黄研制光处理器提供了必要的元件。处理器提供了必要的元件。19901990年年1 1月,黄的实验室开月,黄的实验室开始用光计算机工作。光计算机有全光学型和光电混合始用光计算机工作。光计算机有全光学型和光电混合型。上述贝尔实验室的光计算机就采用了混合型结构。型。上述贝尔
7、实验室的光计算机就采用了混合型结构。相比之下,全光学型计算机可以达到更高的运算速度。相比之下,全光学型计算机可以达到更高的运算速度。研制光计算机,需要开发出可用一条光束控制另一条研制光计算机,需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学光束变化的光学“晶体管晶体管”。现有的光学。现有的光学“晶体管晶体管”庞大而笨拙,若用它们造成台式计算机将有辆汽车那庞大而笨拙,若用它们造成台式计算机将有辆汽车那么大。因此,要想短期内使光学计算机实用化还很困么大。因此,要想短期内使光学计算机实用化还很困难难。光子计算机DNA计算机 1994 1994年年1111月,美国南加州大学的阿德勒曼博士用月,美国南加州
8、大学的阿德勒曼博士用DNADNA碱基对碱基对序列作为信息编码的载体,在试管内控制酶的作用下,使序列作为信息编码的载体,在试管内控制酶的作用下,使DNADNA碱碱基对序列发生反应,以此实现数据运算。阿德勒曼在基对序列发生反应,以此实现数据运算。阿德勒曼在科学科学上公布了上公布了DNADNA计算机的理论,引起了各国学者的广泛关注。阿德计算机的理论,引起了各国学者的广泛关注。阿德勒曼的计算机的计算与传统的计算机不同,计算不再只是简单勒曼的计算机的计算与传统的计算机不同,计算不再只是简单的物理性质的加减操作,而又增添了化学性质的切割、复制、的物理性质的加减操作,而又增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插
9、入和删除等种种方式。粘贴、插入和删除等种种方式。DNADNA计算机的最大优点在于其计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度:惊人的存储容量和运算速度:1 1立方厘米的立方厘米的DNADNA存储的信息比一存储的信息比一万亿张光盘存储的还多;十几个小时的万亿张光盘存储的还多;十几个小时的DNADNA计算,就相当于所有计算,就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是,它的能耗非常低,只电脑问世以来的总运算量。更重要的是,它的能耗非常低,只有电子计算机的一百亿分之一。有电子计算机的一百亿分之一。与传统的与传统的“看得见、摸得着看得见、摸得着”计算机不同,目前的计算机不同,目前的DNADNA计
10、算机还是躺在试管里的液体。它离开计算机还是躺在试管里的液体。它离开发、实际应用还有相当的距离,尚有许多现实的技术性问题需发、实际应用还有相当的距离,尚有许多现实的技术性问题需要去解决。如生物操作的困难,有时轻微的振荡就会使要去解决。如生物操作的困难,有时轻微的振荡就会使DNADNA断裂;断裂;有些有些DNADNA会粘在试管壁、抽筒尖上,从而就在计算中丢失了预计,会粘在试管壁、抽筒尖上,从而就在计算中丢失了预计,1010到到2020年后,年后,DNADNA计算机才可能进入实用阶段。计算机才可能进入实用阶段。DNA计算机D DN NA A计计算算机机在在与与人人对对玩玩游游戏戏中中取取胜胜量子计算
11、机 量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存,量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存,利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性,即处于量子位的原子既可以代处于两个不同位置的奇妙特性,即处于量子位的原子既可以代表表0 0或或1 1,也能同时代表,也能同时代表0 0和和1 1以及以及0 0和和1 1之间的中间值,故无论从之间的中间值,故无论从数据存储还是处理的角度,量子位的能力都是晶体管电子位的数据存储还是处理的角度,量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此,有人曾经作过这样的比喻:
12、假设一只老鼠准备绕两倍。对此,有人曾经作过这样的比喻:假设一只老鼠准备绕过一只猫,根据经典物理学理论,它要么从左边过,要么从右过一只猫,根据经典物理学理论,它要么从左边过,要么从右边过,而根据量子理论,它却可以同时从猫的左边和右边绕过边过,而根据量子理论,它却可以同时从猫的左边和右边绕过 量子计算机在外形上有较大差异,它没有盒式外壳;看起来像量子计算机在外形上有较大差异,它没有盒式外壳;看起来像是一个被其它物质包围的巨大磁场;它不能利用硬盘实现信息是一个被其它物质包围的巨大磁场;它不能利用硬盘实现信息的长期存储;但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用的长期存储;但高效的运算能力使量子计算机
13、具有广阔的应用前景。前景。如何实现量子计算,方案并不少,问题是在实验上实如何实现量子计算,方案并不少,问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。这些计算机机异常敏感,现对微观量子态的操纵确实太困难了。这些计算机机异常敏感,哪怕是最小的干扰哪怕是最小的干扰-比如一束从旁边经过的宇宙射线比如一束从旁边经过的宇宙射线-也会改也会改变机器内计算原子的方向,从而导致错误的结果。目前,量子变机器内计算原子的方向,从而导致错误的结果。目前,量子计算机只能利用大约计算机只能利用大约5 5个原子做最简单的计算。要想做任何有个原子做最简单的计算。要想做任何有意义的工作都必须使用数百万个原子意义的工作都必须
14、使用数百万个原子 Orion量子计算机用于将量子计算机冷却在5K温度下的散热装置集成了16个量子比特的计算机Orion量子计算机人工智能的发展前景人工智能是人造的智能人工智能是人造的智能,是计算机科学、是计算机科学、逻辑学、认知科学交叉形成的一门逻辑学、认知科学交叉形成的一门科学。其基本目标就是使机器表现科学。其基本目标就是使机器表现出类似人类的智慧出类似人类的智慧,使机器具有类使机器具有类似人类的智能行为似人类的智能行为,使机器思维使机器思维(MakingMachine“Think”)。智。智能接口技术是研究如何使人们能够能接口技术是研究如何使人们能够方便自然地与计算机交流。为了实方便自然地
15、与计算机交流。为了实现这一目标,要求计算机能够看懂现这一目标,要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达,甚至文字、听懂语言、说话表达,甚至能够进行不同语言之间的翻译,而能够进行不同语言之间的翻译,而这些功能的实现又依赖于知识表示这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究。方法的研究。因此,智能接口技术的研究既有巨大的应用价值,又有基础的理论意义。目前,智能接口技术已经取得了显著成果,文字识别、语音识别、语音合成、图像识别、机器翻译以及自然语言理解等技术已经开始实用化。未来计算机的发展方向未来计算机的发展方向随着计算机信息技术渗透到经济社会生活的各个领域,世界正逐步进入到以信息产业为主导的新经济
16、时代,互联网、移动电话、卫星网络的发展,对人类经济社会将产生巨大的影响。到2020年,计算机将具备各种基本感觉功能,包括听、说、看、嗅、触等,这是我们目前正在研究的方向。对计算机未来的发展,能概括为三个方面:一是向“高”的方向。性能越来越高,速度越来越快。主要表现为计算机的主频越来越高;二是向并行处理发展。器件速度通过发明新器件,如量子器件,采用纳米工艺、片上系统等技术还可以提高几个数量级。以大规模并行为标志的体系结构的创新与进步,是提高计算机系统性能的另一重要途径;第三个方向便是“深”度发展,即向信息的智能化发展。例如,网上有大量的信息,怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识,这是计算科学
17、需要解决的重要课题,这不是简单地点击一个网站,里面就能搜索到与其相匹配的内容,而是需要计算机将收集到的知识系统化。人机界面也将变得更加智能友好未来你可以用你的自然语言与计算机打交道,甚至可以用你的表情、手势等各种方式同时与计算机进行沟通。人机间的生理界限将消失人机间的生理界限将消失人机间的生理界限将消失人机间的生理界限将消失早在今年年初,微软董事长比尔早在今年年初,微软董事长比尔盖茨在接受英国广播公司采访时盖茨在接受英国广播公司采访时曾预言,电脑键盘和鼠标将会被更新换代,在未来曾预言,电脑键盘和鼠标将会被更新换代,在未来5年内逐步被年内逐步被更为自然、更直观性的科技手段代替,触摸式、视觉型以及
18、声控更为自然、更直观性的科技手段代替,触摸式、视觉型以及声控界面会被广泛应用。然而事物的发展是否真能如人所愿呢?界面会被广泛应用。然而事物的发展是否真能如人所愿呢?有多项计算机发明的发明人、留日学者邱波认为,常规媒介有很有多项计算机发明的发明人、留日学者邱波认为,常规媒介有很大的局限性,例如鼠标外接于主机,在操作时由于键盘与鼠标大的局限性,例如鼠标外接于主机,在操作时由于键盘与鼠标(或手写板)分离,需要频繁的移动前臂,工作效率低,同时携(或手写板)分离,需要频繁的移动前臂,工作效率低,同时携带也不方便。随着电脑、电视、手机、带也不方便。随着电脑、电视、手机、PDA等的融合趋势越来越等的融合趋势
19、越来越明显,新一代人机交互系统孕育而生,如触摸式、视觉型以及声明显,新一代人机交互系统孕育而生,如触摸式、视觉型以及声控界面都将被广泛应用到计算机领域。控界面都将被广泛应用到计算机领域。因此,当人机交互装置从因此,当人机交互装置从“鼠标键盘时代鼠标键盘时代”走向走向“触摸式触摸式”、“声控界面声控界面”或或“视觉型视觉型”时,人机之间的生理界限将逐步消失,时,人机之间的生理界限将逐步消失,乃至彻底消失。到那个时候,人类可以直接通过语言和机器进行乃至彻底消失。到那个时候,人类可以直接通过语言和机器进行控制和交流,甚至只需要一个眼神、一个手势,计算机就能很快控制和交流,甚至只需要一个眼神、一个手势
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机 未来 发展趋势
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【1587****927】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【1587****927】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。