未來計算機發(fā)展的向種趨勢

未來計算機發(fā)展趨勢1.超導計算機是使用超導體元器件的高速計算機。所謂超導，是指有些物質在接近絕對零度（相當于-269攝氏度）時，電流流動是無阻力的。1962年，英國物理學家約瑟夫遜提出了超導隧道效應原理，即由超導體一絕緣體一超導體組成器件，當兩端加電壓時，電子便會像通過隧道一樣無阻擋地從絕緣介質中穿過去，形成微小電流，而這一器件的兩端是無電壓的。約琴夫遜因此獲得諾貝爾獎。2.科學家發(fā)現(xiàn)，當晶體管的尺寸縮小到微米(100納米)以下時，半導體晶體管賴以工作的基本原理將受到很大限制。研究人員需另辟蹊徑，才能突破微米界，實現(xiàn)納米級器件?，F(xiàn)代商品化大規(guī)模集成電路上元器件的尺寸約在微米(即350納米)，而納米計算機的基本元器件尺寸只有幾到幾十納米。目前，在以不同原理實現(xiàn)納米級計算方面，科學家提出四種工作機制：電子式納米計算技術，基于生物化學物質與DNA的納米計算機，機械式納米計算機，量子波相干計算。它們有可能發(fā)展成為未來納米計算機技術的基礎。3.與傳統(tǒng)硅芯片計算機不同，光計算機用光束代替電子進行運算和存儲：它以不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數(shù)據(jù)從一個芯片傳送到另一個芯片。研制光計算機的設想早在20世紀50年代后期就已提出。1986年，貝爾實驗室的戴維·米勒研制出小型光開關，為同實驗室的艾倫·黃研制光處理器提供了必要的元件。1990年1月，黃的實驗室開始用光計算機工作。然而，要想研制出光計算機，需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學“晶體管”?，F(xiàn)有的光學“晶體管”龐大而笨拙，若用它們造成臺式計算機將有一輛汽車那么大。因此，要想短期內使光計算機實用化還很困難。4.1994年11月，美國南加州大學的阿德勒曼博士提出一個奇思妙想，即以DNA堿基對序列作為信息編碼的載體，利用現(xiàn)代分子生物技術，在試管內控制酶的作用下，使DNA堿基對序列發(fā)生反應，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算。DNA計算機的最大優(yōu)點在于其驚人的存貯容量和運算速度：1立方厘米的DNA存儲的信息比1萬億張光盤存儲的還多；十幾個小時的DNA計算，就相當于所有電腦問世以來的總運算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有電子計算機的一百億分之一。5.量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內存，利用原子的量子特性進行信息處理。由于原子具有在同一時間處于兩個不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表0或1，也能同時代表0和1以及0和1之間的中間值，故無論從數(shù)據(jù)存儲還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。對此，有人曾經(jīng)作過這樣一個比喻：假設一只老鼠準備繞過一只貓，根據(jù)經(jīng)典物理學理論，它要么從左邊過，要么從右邊過，而根據(jù)量子理論，它卻可以同時從貓的左邊和右邊繞過。量子計算機與傳統(tǒng)計算機在外形上有較大差異：它沒有傳統(tǒng)計算機的盒式外殼，看起來像是一個被其他物質包圍的巨大磁場；它不能利用硬盤實現(xiàn)信息的長期存儲??但高效的運算能力使量子計算機具有廣闊的應用前景，這