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計算科學(xué)發(fā)展范文第1篇

關(guān)鍵詞：科學(xué)發(fā)展模式；計算機科學(xué)；改革

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 14-0000-01

To See the Development of Computer Science from Scientific Development Mode

Zhang Baoyu1,Yu Gan2

(1.School of Computer Science&Engineering,Anhui University of Science&Technology,Huainan232001,China;2.Fuyang Normal College,Information Engineering College,Fuyang236041,China)

Abstract:The development mode is a scientific philosophy of science one of the core issues of concern.This paper describes Kuhn's classic theory of scientific development model based on the path of development of computer science for a detailed analysis,description,and the continued development of computer science is given to the necessity of reform,reform of computer science is given a few suggestions.

Keywords:Scientific development mode;Computer Science;Reform

本文主要介紹庫恩的科學(xué)發(fā)展模式：前科學(xué)常規(guī)科學(xué)反常和危機科學(xué)革命新的常規(guī)科學(xué)，庫恩的模式是以“范式”的變革為核心的。庫恩的科學(xué)發(fā)展模式中，科學(xué)是在周期式的循環(huán)中發(fā)展，通過科學(xué)革命，從一個常規(guī)科學(xué)過渡到另一個常規(guī)科學(xué)。既有常規(guī)科學(xué)時期的一般知識累積的過程，又有科學(xué)革命時期的范式新舊更替的過程。

一、前科學(xué)階段。所謂前科學(xué)，就是尚未形成該學(xué)科“范式”的原始科學(xué)階段。在計算機科學(xué)形成具體的理論科學(xué)之前，計算機科學(xué)當(dāng)屬于前科學(xué)階段。在這一階段中，機械計算機拓荒的時代，那些所謂的“計算機”都是基于機械運行方式，盡管有個別產(chǎn)品開始引入一些電學(xué)內(nèi)容，卻都是從屬與機械的，還沒有進入計算機的靈活：邏輯運算領(lǐng)域。

二、常規(guī)科學(xué)階段?？茖W(xué)家們經(jīng)過長期的研究和爭論，形成了公認(rèn)的“范式”，并依靠共同信仰的范式把大家統(tǒng)一為一個科學(xué)共同體?？梢哉f，這一范式的形成，是前人不斷摸索，不斷進行理論研究，后人在前人的理論基礎(chǔ)上，將理論與實踐相結(jié)合的偉大成果。在此之后計算機科學(xué)已經(jīng)形成了一套完整的理論體系，為后人繼續(xù)對計算機進行科學(xué)研究提供指明了方向。也使得計算機科學(xué)傲然屹立于自然科學(xué)領(lǐng)域之中。為人們的生產(chǎn)，生活提供不可思意的幫助。

三、反常階段。科學(xué)探索中新事物是層出不窮的，當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了范式預(yù)期之外的新事物、新現(xiàn)象、新發(fā)現(xiàn)，用范式難以解釋，這就是反?，F(xiàn)象。反常的出現(xiàn)，推動更多科學(xué)家通過觀察實驗搜集更多的反常去證實反常。在當(dāng)今社會我們可以清楚的看到，人們的需要不再是單純的學(xué)會使用計算機，了解什么是計算機？而是如何使得人們再使用計算機時舒適，方便，如何使計算機更好的與其他學(xué)科結(jié)合，解決其他學(xué)科中的難題等等。計算機的研究者們應(yīng)該將計算機的相關(guān)理論與其他學(xué)科的特點結(jié)合起來，深入研究。新技術(shù)革命的浪潮對計算機科學(xué)而言是挑戰(zhàn)，也是機遇，計算機科學(xué)工作者應(yīng)抓住機遇，不要囿于前人的學(xué)術(shù)觀點，應(yīng)大膽提出異議，促進計算機學(xué)理論的更新和革命。

四、危機階段。當(dāng)反?，F(xiàn)象大量出現(xiàn)，并成為常規(guī)科學(xué)無法解決的難題時，人們開始懷疑范式，失去對范式的信任，科學(xué)共同體開始分化，這時才有可能打破舊范式的統(tǒng)治轉(zhuǎn)向接受新范式。由于受舊范式支配的常規(guī)科學(xué)面臨生死存亡的考驗，反常勢必導(dǎo)致危機。隨著反?，F(xiàn)象的不斷出現(xiàn)，計算機的發(fā)展方向成為計算機工作者最為關(guān)心的問題。計算機以后究竟向著什么方向發(fā)展，計算機界還未形成同一的共識。有識之士認(rèn)識到計算機只有向其他的學(xué)科滲透，與其他的學(xué)科相結(jié)合，才是計算機發(fā)展的唯一正確的道路，才能跟上時展的步伐。單純的為了發(fā)展計算機而發(fā)展計算機已沒有什么有意義的前景。為此，計算機工作者在危機面前必須樹立堅定的信念，做大量艱巨而細(xì)致的工作，以迎接計算機科學(xué)革命的到來。

五、科學(xué)革命階段。大規(guī)模，超大規(guī)模計算機的出現(xiàn)，是計算機科學(xué)與當(dāng)時最先進的自然科學(xué)和社會科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，其所取得的成就對于計算機的以后發(fā)展起到非常重要的作用。我們今天所處的時代與大規(guī)模，超大規(guī)模計算機時代雖有不同，但也有很大的相似，我們擁有現(xiàn)代最科學(xué)的哲學(xué)―哲學(xué)的指導(dǎo)，自然科學(xué)飛速發(fā)展，各學(xué)科之間聯(lián)系日益廣泛。特別是近數(shù)十年來，自然科學(xué)在高度分化的基礎(chǔ)上開始轉(zhuǎn)向重新綜合的趨勢。現(xiàn)代系統(tǒng)論、信息論、控制論、協(xié)同學(xué)、耗散結(jié)構(gòu)理論等邊緣學(xué)科、綜合學(xué)科理論的興起，計算機領(lǐng)域中已由原有的計算機硬件向計算機軟件，硬件的轉(zhuǎn)變，同時“人工智能”，“通訊工程”等的出現(xiàn)，都為計算機科學(xué)革命提供可能和有利條件。

六、新常規(guī)科學(xué)階段?？茖W(xué)革命以后，科學(xué)即轉(zhuǎn)入新的常規(guī)科學(xué)，進入了在新范式指導(dǎo)下的漸進式發(fā)展。科學(xué)史就是常規(guī)科學(xué)和科學(xué)革命不斷交替的過程，循環(huán)往復(fù)，永無止境。跟上了時代步伐的新的中醫(yī)理論體系（新范式）會隨著社會科學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展而不斷地向前發(fā)展。這一新的理論是以現(xiàn)代語言描述的，因而容易被世界人民所接受，并因為其整體辯證的特色而廣泛受到歡迎，且使這一學(xué)科本身蘊藏著無窮的發(fā)展?jié)摿?。新的計算機理論體系還會給未來社會科學(xué)和自然科學(xué)以反饋，產(chǎn)生深刻的影響，從而有助于未來社會科學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展。作為以實踐應(yīng)用為主要研究目標(biāo)的計算機科學(xué)體系，在發(fā)展的過程中，也會找到與其他學(xué)科越來越多的交叉點和結(jié)合點，在相互取長補短，各自克服缺陷的前提下，經(jīng)過各自一次又一次的科學(xué)革命，最終一定能夠達(dá)到完全融合。

既然計算機科學(xué)即將面臨一場危機，我們就要想辦法解決危機。要解決危機，必須進行革命，拋棄舊范式，建立新范式。要創(chuàng)建新范式，就需要批判精神與創(chuàng)造精神。對計算機科學(xué)進行革命，可從以下幾個方面著手。首先要繼續(xù)深化本學(xué)科的發(fā)展，向高層次，深層次發(fā)展。要對計算機科學(xué)進行實質(zhì)性的深化發(fā)展。其次，要拓寬本學(xué)科的發(fā)展方向，建立新的發(fā)展方向，如現(xiàn)在新興的人工智能，通訊工程等。最后，要加強同別的學(xué)科的聯(lián)系，將計算機科學(xué)努力滲透到其他自然科學(xué)領(lǐng)域，才能使得計算機科學(xué)在自然科學(xué)日新月異的當(dāng)今社會繼續(xù)存在，發(fā)展，強大。

參考文獻(xiàn)：

[1]遠(yuǎn)德玉.科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡史[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2000

計算科學(xué)發(fā)展范文第2篇

關(guān)鍵詞：計算科學(xué) 計算工具 DNA計算

1 計算的本質(zhì)

計算的本質(zhì)是什么？應(yīng)該說人類對其已經(jīng)有了一個基本的清晰的認(rèn)識：計算就是依據(jù)一定的法則對有關(guān)符號串的變換過程。一切可計算的函數(shù)都是遞歸函數(shù)。抽象地說，計算的本質(zhì)就是遞歸。它是一種可一步一步進行的符號串變換操作。也就是從己知符號( 串) 開始, 一步一步地改變符號( 串) , 經(jīng)過有限步驟, 最后得到一個滿足預(yù)先規(guī)定的符號( 串) 的變換過程。至于這種符號變換的操作方式如何，以及符號的載體或其外在表現(xiàn)形式如何，都不是本質(zhì)性的東西，無不處于一種不斷變革或進化的過程之中。它們在本質(zhì)上是等價的、一致的, 即二者是密切關(guān)聯(lián)的, 可以相互轉(zhuǎn)化, 具有共同的計算本質(zhì)。符號可以用一組竹棍表征、用一組算珠表征、用一組字母表征，也可以用齒輪表征、還可以分子表征、電子表征等等。不同表征下的符號變換有著不同的操作方式，甚至同一種表征下的符號變換都可以有不同的操作方式。在此，計算本質(zhì)的統(tǒng)一性與計算方式的多樣性得到了深刻的體現(xiàn)。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)和數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展，計算方式的多樣性還會有新的表現(xiàn)。還可能出現(xiàn)新的計算類型。

2 古代的計算方式

人們從開始產(chǎn)生計算之日, 便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關(guān)的。

早在公元前5 世紀(jì), 中國人已開始用算籌作為計算工具, 相對于后來的機器計算方式，這些計算的方式均可歸結(jié)為“手工計算方式”，其特點是用手工操作符號，實施符號的變換——擺排竹棍或書寫符號。它在公元前3 世紀(jì)得到普遍的采用, 一直沿用了二千年。后來, 人們發(fā)明了算盤, 并在15 世紀(jì)得到普遍采用, 取代了算籌。它是在算籌基礎(chǔ)上發(fā)明的, 比算籌更加方便實用,從而加快了計算速度。

3 近代計算系統(tǒng)的發(fā)展

近代的科學(xué)發(fā)展促進了計算工具的發(fā)展: 在1 6 1 4 年,  當(dāng)年18歲的法國數(shù)學(xué)家帕斯卡爾從機械時鐘得到啟示——齒輪也能計數(shù)，成功地制作了一臺齒輪傳動的八位加法計算機。這使人類計算方式、計算技術(shù)進入了一個新的階段。1 6 2 0 年, 岡特最先利用對數(shù)計算尺來計算乘除。1 8 5 0 年, 曼南在計算尺上裝上光標(biāo),受到當(dāng)時科學(xué)工作者廣泛采用。1642 年帕斯卡發(fā)明了帕斯卡加法器。1671 年,萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運算的手搖計算器。自此以后, 經(jīng)過人們在這方面多年的艱辛努力,出現(xiàn)了各式各樣的手搖計算器,　英國的巴貝奇于1 8 3 4 年, 設(shè)計了一部完全程序控制的分析機,包含了現(xiàn)代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,電動式計算器慢慢取代以人工為動力的計算器。1 9 4 1 年, 德國的楚澤采用了繼電器, 制成了第一部過程控制計算器, 實現(xiàn)了1 0 0 多年前巴貝奇的理想。

4 電子計算機

2 0 世紀(jì)初, 電子管的出現(xiàn), 使計算器的改革有了新的發(fā)展,在1 9 4 6 年成功地研制出了世界上第一臺電子計算機。使人類進入了一個全新的時代。這時計算表現(xiàn)為一種物理性質(zhì)的機械的操作過程。但是，無論是手工計算還是機器計算，其計算方式——操作的基本動作都是一種物理性質(zhì)的符號變換，具體是由“加”和“減”這種基本動作構(gòu)成的。二者的區(qū)別就在于前者是手工的，后者是自動的

5 “摩爾定律”與“計算的極限”

在電子計算機和信息技術(shù)高速發(fā)展過程中，芯片的集成度和電子計算機的計算速度飛速發(fā)展, 而價格卻不斷降低。這種奇跡般的發(fā)展速度被公認(rèn)為“摩爾定律”。然而人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升 傳統(tǒng)計算機計算能力的提高有沒有極限 對此問題, 學(xué)者們在進行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高, 最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計算的結(jié)果——造成熵的降低, 這種向低熵方向無限發(fā)展的運動被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的, 因此, 傳統(tǒng)電子計算機的計算能力必有上限。摩爾定律不久將不再適用。

6 DNA計算系統(tǒng)

科學(xué)代表著一個時代最為大膽的猜想。我們相信, 通過追尋“夢想—發(fā)現(xiàn)—解釋—夢想”的不斷循環(huán), 我們可以開拓一個個新領(lǐng)域, 如今出現(xiàn)的DNA計算便有了更大的本質(zhì)性的變化。計算不再是一種物理性質(zhì)的符號變換，而是一種化學(xué)性質(zhì)的符號變換，即不再是物理性質(zhì)的‘“加”、“減”操作，而是化學(xué)性質(zhì)的切割和粘貼、插入和刪除。這種計算方式的變革是前所未有的，具有劃時代的意義。它將徹底改變計算機硬件的性質(zhì)，改變計算機基本的運作方式，其意義將是極為深遠(yuǎn)的。

DNA計算最初思想的提出可以追溯到1994年11月,美國計算機科學(xué)家 L．阿德勒曼（L．Adleman）在《科學(xué)》上公布了DNA計算機的理論，并成功的運用DNA計算機解決了一個有向哈密爾頓路徑問題[1]。這一成果迅速在國際上產(chǎn)生了巨大反響[2]，一些人相信，DNA計算蘊含的理念可使計算的方式產(chǎn)生“進化”。

理論上DNA計算機具有現(xiàn)代電子計算機同樣的計算能力，但它具有的巨大潛力（功能）卻是電子計算機不可比擬的：DNA計算機運算速度極快，其幾天的運算量就相當(dāng)于計算機問世以來世界上所有計算機的總運算量；它的貯存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存儲1萬億億位二進制的數(shù)據(jù)，超過目前所有計算機的存儲容量；它的能量消耗只有一臺普通計算機的十億分之一。如此優(yōu)越的分子計算機當(dāng)然是激動人心的。然而它離開發(fā)、實際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x，尚有許多現(xiàn)實的技術(shù)性問題需要去解決，如生物操作的困難。盡管DNA計算機面對著許許多多的質(zhì)疑，但它的提出者阿德勒曼教授依然是極其樂觀的，在他看來，提出DNA計算機并不就是要與電子計算機競爭。在計算本質(zhì)上，它同人類有史以來的一切計算都是等價的、一致的。這就是說，DNA計算也是一種遞歸計算。這一結(jié)論有著重要的數(shù)學(xué)意義。它使人們認(rèn)識了DNA計算的本質(zhì)；相信它所蘊涵的理念可以使計算的方式發(fā)生進化。

7 總結(jié)

人類的計算工具, 從木棍、石頭到算盤, 經(jīng)過電子管計算機, 晶體管計算機, 到現(xiàn)在的電子計算機, 再到DNA計算。

我們發(fā)展計算工具在不斷進化、不斷加強。而DNA計算系統(tǒng)的產(chǎn)生, 將會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,更加深刻的揭 示計算的本質(zhì)。也許許多困擾人類的問題, 將會隨著DNA計算機工具的發(fā)展而得到解決, 并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考資料

[1] M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press,2000.

[2]Lila Kari． DNA Computing： Arrival of Biological Mathematics［J］． The Mathematical Intelligencer．1997（2）．   

計算科學(xué)發(fā)展范文第3篇

【關(guān)鍵詞】計算機；科學(xué)技術(shù)；發(fā)展；歷程

計算機的發(fā)明與應(yīng)用，標(biāo)志著人類社會一個新的里程碑。計算機的發(fā)明與應(yīng)用將人類社會帶入了以信息科技為主導(dǎo)的第三次科技革命，并使人類步入了“知識經(jīng)濟時代”。計算機科學(xué)技術(shù)在將人類生活日益信息化的更新改進中，也實現(xiàn)了其自身逐漸向多元化的轉(zhuǎn)變。

1.計算機科學(xué)發(fā)展歷史與快速發(fā)展原因

1.1計算機科學(xué)的發(fā)展歷史

圖靈在1936年發(fā)表了題為“論可計算及其在判定問題中的應(yīng)用”的論文，從此開啟了計算機科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。1946年至1969年是計算機使用電子管的階段，國際首臺通用電子數(shù)字計算機――埃尼阿克在1946年誕生，這個時期的計算機體積較大較重，花費成本大，運行并不快，它主要提供科學(xué)計算服務(wù)。 1959年到1964年是計算機晶體管階段，在發(fā)展計算機科學(xué)計算的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了中、小型計算機，開始大量生產(chǎn)低成本廉小型數(shù)據(jù)處理計算機。從1964年起，隨著集成電路的不斷發(fā)展，計算機步入了產(chǎn)品系列化階段，應(yīng)用范圍越來越大。從1990以來，計算機科學(xué)技術(shù)日益微型化、智能化，它在社會發(fā)展中的作用越來越大。計算機科學(xué)技術(shù)以其超強的生命力和不可替代性，在社會發(fā)展中不斷更新?lián)Q代，發(fā)展前景一片大好。

1.2促進計算機科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的因素

社會需求的驅(qū)動。二戰(zhàn)時期對信息的緊迫需求，大大的促進了計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并將計算機科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。后來，計算機因為其強大的運算能力，從研究所和政府部門轉(zhuǎn)向民間，被發(fā)展為廣泛的民用，并且被廣泛應(yīng)用于尖端科學(xué)領(lǐng)域，隨著各行業(yè)對計算機高性能和大容量的需求，帶動了計算機科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展。

1.3芯片制作、軟件開發(fā)

計算機芯片和軟件的不斷開發(fā)，使得計算機輔助設(shè)計得到了很大的發(fā)展，它們的運用加速了計算機的研發(fā)，使得計算機科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)日益加快。

1.4共享信息促進了計算機的發(fā)展

信息共享使得計算機科學(xué)技術(shù)日益大眾化，大大促進了科學(xué)技術(shù)的進步，在最新信息的平臺基礎(chǔ)上進行計算機的創(chuàng)新，縮短了研發(fā)周期。

1.5選擇機制促進了計算機的發(fā)展

在選擇機制下，認(rèn)識的提高會帶動選擇判據(jù)的提升。計算機在人們的日常應(yīng)用中被廣泛接納，得以在一次次的歷史抉擇中占據(jù)絕對的優(yōu)勢，所以，人們會想方設(shè)法的解決好計算機技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題和障礙。選擇機制為計算機技術(shù)的發(fā)展提供了絕好的契機，促進了計算機科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。

2.計算機技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1微處理器的發(fā)展遇到新問題

正如我們所了解到的，開發(fā)和使用微處理器，使計算機性能得到了大大的提高， 它就如同化學(xué)反應(yīng)中的一劑催化劑，促進了計算機技術(shù)發(fā)展更新。而改善微處理器性能的關(guān)鍵在于能否進一步減小芯片內(nèi)晶體管的尺寸和寬度，這需要曝光光源的波長更短，從而將晶體管做得更小。但是UV（紫外線）已經(jīng)無法使晶體管更小化，短時間內(nèi)微處理器性能無法實現(xiàn)很大提升。這就在一定程度上阻礙了微處理器的發(fā)展。

2.2納米電子技術(shù)嶄露頭角

一直以來，電子元件都是計算機技術(shù)發(fā)展的一大推動力，在計算機技術(shù)的發(fā)展歷程中發(fā)揮了重要作用。然而，近年來，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)微型化、智能化、超高速化的傾向越來越明顯，與此同時，電子元件技術(shù)卻沒有獲得同樣的發(fā)展，目前來看已很難適應(yīng)計算機技術(shù)進一步的發(fā)展需求，如同一雙大小不合且過了時的鞋子，已無法跟上計算機的前進步伐。此時，納米電子技術(shù)的出現(xiàn)，無疑成了擺脫這種僵局的一個突破口。納米電子技術(shù)，憑借自身的優(yōu)勢和特點，很好地解決了計算機集成度和處理速度的雙重限制，為計算機的發(fā)展前景提供了無限可能。

3.計算機科學(xué)技術(shù)未來發(fā)展趨勢

計算機技術(shù)的發(fā)展史是一段光輝的歷程，隨著科學(xué)技術(shù)的日漸發(fā)展，計算機必定會迎來更好的春天，計算機在以后的發(fā)展中必將朝著高速化、智能化、多元化的方向發(fā)展，更好的與人類生活的緊密聯(lián)系。

3.1納米技術(shù)

納米技術(shù)跟傳統(tǒng)的電子元件相比，優(yōu)勢明顯，不僅能沖破計算機集成度和處理速度的兩度限制，而且將在未來的發(fā)展道路上越走越好。隨著納米技術(shù)的發(fā)展和普及，一方面，量子計算機的儲存容量和運算速度均得到了顯著的增強，另一方面，生物計算機在集成度、存儲容量等方面具有極大的優(yōu)勢，處理速度更相當(dāng)于普通電子計算機的幾百倍。

當(dāng)前所使用的計算機硅芯片物理極限已經(jīng)無法再突破，無論是在體積方面還是耗電量上都無法再少了，也無法再提高通電和斷電的頻率。有專家預(yù)言要解決此問題必須采用納米晶體管制作“納米計算機”。據(jù)估計，納米計算機的運算速度將會是現(xiàn)在的硅芯片計算機的 1.5萬倍，但其所耗能量卻少很多。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初才迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終的目的是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品出來。

3.2 3D異類器件集成

兩股不同的力量正推動著 3D陣列中集成半導(dǎo)體器件向不同方向發(fā)展。

一種方向是在公共平臺上集成不同技術(shù)來提供最佳信息處理解決方案的需要。顯而易見，微縮的CMOS之外的新興技術(shù)通過混合搭配應(yīng)用需要適應(yīng)特定的技術(shù)，在性能上具有很大的改進潛力。不同技術(shù)的組合需要功能不同技術(shù)的3D集成，這些技術(shù)下至微處理器、ASIC和DRAM，上到RF、模擬、光學(xué)和MEMS。這類不同的技術(shù)包括將分子、塑料和快速單磁通（single―flux）量子超導(dǎo)體以及其他新興技術(shù)直接3D集成到硅的平臺上。

另一個重要驅(qū)動力是減少全局互聯(lián)的延時，更好的提高系統(tǒng)性能。在同等條件下，器件的3D集成比平面排列的晶體管互聯(lián)延時更少。因為3D集成的表面比平面電路低，必須解決3D集成的散熱問題。3D集成中內(nèi)存與處理器的集成前景廣闊。

3.3量子胞自動開關(guān)

在量子胞自動開關(guān)（QCA）當(dāng)中，包含了多個量子點規(guī)則排列的細(xì)胞構(gòu)成了一種局部互聯(lián)的架構(gòu)。用靜電互想的感應(yīng)的作用，來給細(xì)胞之間提供聯(lián)系，而并不是依靠線路。在向細(xì)胞內(nèi)注入一對電子的時候，這一對電子的方向就決定著單元的狀態(tài)。磁 QCA是另外一個剛剛發(fā)展起來的技術(shù)，目前電子QCA正處于主導(dǎo)地位，暫時還不能對它的性能來進行評價分析。將這些QCA 組合在一起，可以實現(xiàn)和使用布爾邏輯門電路完全不一樣的電路功能。

3.4量子計算機

量子計算機是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)（0和1可同時存?。瑯訑?shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比普通計算機要大得多，而且能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?，其運算速度可能比現(xiàn)有的個人計算機的奔騰3的晶片快將近10億倍。

3.5生物計算機與光子計算機

生物計算機的運算就是實現(xiàn)周圍物理化學(xué)介質(zhì)與蛋白質(zhì)分子的相互作用的過程。由酶來充當(dāng)計算機的轉(zhuǎn)換開關(guān)，而程序則表示在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代，相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸 DNA在不同狀態(tài)下代表不同信息。DNA分子中的遺傳密碼就相當(dāng)于存儲的數(shù)據(jù)，DNA分子間再通過生化反應(yīng)，從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變成另外一種基因的代碼。反應(yīng)前的基因代碼相當(dāng)于輸入的數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼則相當(dāng)于輸出的數(shù)據(jù)。如果能控制這一個反應(yīng)的過程，那么我們就可以成功的制作DNA計算機了。蛋白質(zhì)分子彼此之間的距離很近，比硅晶片上電子元件要小得多，生物計算機完成一項運算所需要的時間僅僅可以用微微秒還計算，所以，它要快于人的思維上百萬倍。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳相吉.未來計算機與計算機技術(shù)的發(fā)展[J].法制與社會，2007，10.

計算科學(xué)發(fā)展范文第4篇

一、計算機學(xué)科發(fā)展趨勢

1計算機學(xué)科逐步向獨立門類發(fā)展

計算機學(xué)科具有著顯著的應(yīng)用與交叉性。計算機學(xué)科由數(shù)學(xué)、自動化等學(xué)科發(fā)展而來。在2011年，我國計算機學(xué)科衍生出軟件工程學(xué)科，隨后幾年出現(xiàn)了信息和通信工程等交叉性學(xué)科。在2016年，計算機學(xué)科衍生出網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科。尤其，近幾年的人工智能領(lǐng)域，成為計算機學(xué)科的又一大進步。隨著計算機學(xué)科的不斷發(fā)展，我國教育部不斷更新與優(yōu)化計算機學(xué)科專業(yè)類別，截止2020年，教育部頒發(fā)的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中將計算機本科專業(yè)細(xì)化為了17個專業(yè)，如：計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程和信息安全等。近幾年，我國高校為了加快計算機相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，在計算機學(xué)院的基礎(chǔ)上，成立了軟件學(xué)院、網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院以及人工智能學(xué)院等不同學(xué)院，使得計算機學(xué)科的獨立門類特性逐步顯現(xiàn)。

2呈現(xiàn)出交叉融合趨勢

計算機學(xué)科的交叉融合主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，基礎(chǔ)理論存在著不同程度的交叉。例如MLSys會議就是由機器學(xué)習(xí)和體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)＜夜餐l(fā)起，促使機器學(xué)習(xí)理論與計算機體系結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)性加強。其次，關(guān)鍵性技術(shù)間也存在著交叉。比如，云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)均具有著較強的系統(tǒng)性，往往會涵蓋數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等多種知識。再次，研究團隊也存在著較大的交叉。新時期的研究團隊往往來自于計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、機器學(xué)習(xí)和計算機安全等多個領(lǐng)域。最后，計算機學(xué)科與其他學(xué)科間的交叉性逐步增強。計算機學(xué)科屬于應(yīng)用導(dǎo)向?qū)W科，通過對計算機學(xué)科進行內(nèi)外交叉與滲透，使計算機學(xué)科獲得了良好發(fā)展。非計算機學(xué)科在出現(xiàn)發(fā)展瓶頸后，與計算機學(xué)科交叉融合，這為非計算機學(xué)科發(fā)展指明了新方向。

3富有創(chuàng)新性的計算機技術(shù)助推各個學(xué)科發(fā)展

在計算機學(xué)科發(fā)展初期，計算機技術(shù)作為一種輔工具被應(yīng)用到其他學(xué)科或領(lǐng)域，比如，計算機技術(shù)成為多數(shù)理工科專業(yè)的重要編程工具。盡管計算機技術(shù)被廣泛應(yīng)用到其他學(xué)科或領(lǐng)域，但是學(xué)科間具有著較為明顯的邊界，計算機學(xué)科往往無法與其他學(xué)科進行高度融合。然而，隨著計算機學(xué)科的快速發(fā)展，對其他學(xué)科的引力作用逐步顯現(xiàn)，且學(xué)科間的融合性逐步增強。未來，計算機將會引領(lǐng)其他學(xué)科積極探索“人、機、物”三元空間，不斷增大科技創(chuàng)新力度。

二、計算機發(fā)展趨勢對計算機教育的影響

計算科學(xué)發(fā)展范文第5篇

1專業(yè)化和智能化發(fā)展

計算機在社會中的應(yīng)用體現(xiàn)出了智能化和專業(yè)化的特點。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其他科學(xué)技術(shù)不斷的進步，計算機技術(shù)已經(jīng)融合了集成電路、微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)等，計算機技術(shù)已經(jīng)顯得更加智能化和專業(yè)化。計算機的智能化可以按照人類的思維方式而展開活動，包括信息的提取、儲存和傳送等，可以對用戶提出的問題進行分析，從而完成相應(yīng)的活動。計算機的智能化分析和解決問題的思路是相同的，但是因為面臨的問題不同，其解決方案和相應(yīng)的活動也是不同的，因此，計算機技術(shù)將不同的解決方案集合起來，可以構(gòu)建成為一個可以為社會所運用的信息技術(shù)平臺，這是計算機智能化的重要體現(xiàn)。隨著計算機智能化的發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)智能化已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的人工操作，可以有效的提高人們的生活質(zhì)量。

2納米技術(shù)和微處理器

計算機的重要發(fā)展體現(xiàn)在計算機的微處理器和納米技術(shù)。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器的尺寸也在不斷的縮小中，可以有效的縮小計算機的體積，并且微處理器的發(fā)展能夠有效的提高計算機的使用性能，現(xiàn)在的計算機晶體管制作更為小巧精細(xì)，從而有效的促進了計算機技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在的計算機表現(xiàn)出了諸多的優(yōu)點，例如運行速度變得更快，與傳統(tǒng)計算機相比其運行速度呈幾何倍數(shù)增長；計算機的體積也變得更加微型，比較適合人們的應(yīng)用和攜帶；同時計算機的操作更加智能化，可以更加有效的讓人們解決問題。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐步運用在計算機中，計算機利用納米技術(shù)，將會使計算機的尺寸變得更加微型，其運算速度將會變得更加迅速，能夠有效的解決人們面臨的各種難題。

3計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展展望

3.1計算機技術(shù)向著生物計算機方向發(fā)展

隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，必然向著生物計算機的方向發(fā)展。美國的一位博士在二十世紀(jì)九十年代就曾提出生物計算機的概念，所謂的生物計算機是指用DNA的序列來做信息編碼的載體，使用分子技術(shù)和控制酶等促使DNA序列發(fā)生變化，從而實現(xiàn)計算機數(shù)據(jù)的運算。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，DNA生物計算機科學(xué)技術(shù)必然會實現(xiàn)，其運算速度將會遠(yuǎn)大于人腦的思維速度。在2013年，英國科學(xué)家將莎士比亞的作品編入了DNA序列，其儲存密度竟然達(dá)到了2.2PB每克，這一重大發(fā)現(xiàn)給計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來希望的曙光，生物計算機的發(fā)展必將成為一種趨勢。

3.2計算機技術(shù)向著量子計算機方向發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，量子計算機也必然成為計算機的一種發(fā)展趨勢，所謂的量子計算機是指，將量子狀態(tài)的原子做為計算機的內(nèi)存和中央處理器，原子具有可以在同一個時間點出現(xiàn)在不同位置的特性，可以有效的提高計算機的運算效率，可以加強計算機的存儲，可以將現(xiàn)在計算機中的二進制代碼替換，可以極大程度的加快計算機的運算效率。其運算速度將比傳統(tǒng)的計算機快上幾億倍。目前，很多科學(xué)家都實現(xiàn)了對原子的操作，這為計算機科學(xué)技術(shù)向著量子化的方向發(fā)展提供了無限的動力，使得計算機科學(xué)技術(shù)向著量子計算機發(fā)展成為了可能。

3.3計算機技術(shù)向著光子計算機方向發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光子計算機必將成為計算機科學(xué)技術(shù)的一種發(fā)展趨勢，光子計算機是使用光路來做為計算機的基本元件，用光子信號進行信息處理和存儲可以較大程度的提高計算機的運行效率。與現(xiàn)在的計算機相比，光子計算機具有較高的集成密度，不會受到介質(zhì)的干擾，并且將以幾何的倍數(shù)提高計算機的運行效率。目前，科學(xué)家已經(jīng)研制出了光電混合的計算機，其運行速度快，同時可以對圖形等進行識別，但是，光電混合計算機的體積較大，還不適用于推廣和普及，還需要科學(xué)家努力發(fā)展研究，但是光電混合計算機帶給了我們實現(xiàn)光子計算機的可能性。

3.4計算機技術(shù)向著模糊計算機方向發(fā)展

現(xiàn)在社會的發(fā)展中，存在著一系列無法界定的概念，例如好和壞，我們無法用語言去對其進行劃分，針對這一系列無法界定的概念，科學(xué)家設(shè)計出模糊計算機，此計算機可以進行思考和判斷，這是未來計算機發(fā)展的趨勢，雖然科學(xué)家已經(jīng)設(shè)計出了模糊計算機，但是其功能還有待提高，模糊計算機的完善發(fā)展，還需要多門學(xué)科的融入，例如社會學(xué)、心理學(xué)和電子學(xué)等，模糊計算機是計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢，對其進行研制，將會對人們的生活產(chǎn)生重大的影響。

4結(jié)語