未来计算机发展与科学技术(二)

计算机广泛应用于社会各个领域，计算机应用技术在我国最早出现大约是1945年，这个时候计算机的应用还处于数值领域时期。经过约5年的发展，我国计算机才逐步走向非数值领域，但还没有实现大众化，只是应用于工商业、企业和数据处理等领域。到1970年后，计算机才被广泛地应用到社会经济各领域，并且走向家庭生活中。最近几年，网络技术凭借计算机得到了快速的发展，同时也促进了计算机应用技术和信息化社会的发展。 

未来新型计算机发展：

（1）量子计算机    

量子计算机（quantum computer）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。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。

（2）神经网络计算机

神经网络即人工神经网络（Artificial Neural Networks，简写为ANNs）是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型，这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的，并具有自学习和自适应的能力。目前神经网络在多个领域都发展成熟，例如在医学领域通过建立神经网络使检测仪器自动判断肿瘤为良性还是恶性；在机械领域的自动驾驶汽车等等。在未来，相信神经网络会与其他相结合，应用于更多的领域！

    （3）分子、生物计算机

    在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输与存储。生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。   

（4）光计算机

    光计算机是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成数字计算机。与电的特性相比光具有无法比拟的各种优点。纯光学计算机，在可见的未来很难出现，更不要说淘汰电子计算机。

但hybrid型的计算机，就是计算部分基于电子晶体管（传统CPU），而通讯部分用光信号，还是很有可能实现的。optical interconnect近年来一直是研究热门，Intel也在做集成关学，从而肯定了这种趋势。

当然这是对传统构架的计算机来说。对于量子计算机，完全可能用光子实现量子计算，但这就是另一个话题了，而且量子计算机目前来看也只是在解决某些特定问题时有优势，不大可能淘汰传统计算机。近年来实现了一些all-optical signal processing，比如题主提到的Fourier变换，还有Hilbert变换之类的，但这些信号处理还不足以实现电子CPU的通用计算功能；所以未来计算机技术很有可能还是电子和光子互补。

（5）纳米计算机

    纳米计算机，即将纳米技术运用于计算机领域所研制出的一种新型计算机。现在纳米技术正从MEMS（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。随着高性能计算应用领域不断拓展和深人，包括大型科学工程计算和海量数据处理两个方面，网格计算成为了拓展高性能计算机应用的重要手段，一些新概念计算技术研究正在兴起，如量子计算和光计算。高性能计算机研究必将在今后5一10年取得重大突破。