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ins成果

發布時間:2021-01-10 01:43:12

Ⅰ 根據所學及你對計算機的認識和了解,請展望一下未來計算機的發展方向和應用領

目前,計算機元件如電容、晶體管、游絲、發條等,其主要構成為Ge、Si、Ins、InSb、GeAs、InAs、InAsP以及多層半導體異質結構量子阱等材料,而材料的運用對元件的體積、結構、重量、壽命、安裝便捷程度、功耗、頻率,以及抗污染或腐蝕等方面起著決定性作用。若要在計算機的體積、傳輸速度、耗電量、韌性上取得進一步突破,新型材料的運用就顯得十分重要了。

目前,科學家已經製造出世界上最小的計算機邏輯電路,也就是一個由單分子碳組成的雙晶體管元件,而構成這一個雙晶體管的材料為碳納米管,一個比頭發絲還細十萬倍的中空管體。碳納米管是自然界中最堅韌的物質,比鋼還要堅韌十倍,而且它還具有超強的半導體能力,未來計算機的應用上最可能取代硅,成為製造電腦晶元的主要材料,用碳納米管做成的晶元要比傳統的晶元速度高出五倍之多,將來利用碳納米管技術製造的微處理器會使計算機變得更小、速度更快、更加節能。碳納米管的運用和推廣會直接引發計算機的巨大突破,可能由此衍生出三維計算機,出現透明的三維電腦桌面系統,可以讓人們以操作普通桌面上實物的方式操作網頁、文檔和視頻資料,並藉助手勢和眼球活動實現更為復雜的功能。藉助這樣的互動技術和可視技術將延展傳統電腦界面桌面功能,讓人們從二維屏幕自然過渡到三維世界。總之,當基本材料硅被碳納米管取代時,未來計算機機會更小、更快、更便宜,能完成很多以前無法做到的任務,進一步提高計算機的性能。

可能發生的由於硅的物理特性而導致目前普遍使用的硅晶體管製造技術達到發展極限,從而難以繼續的困境,將會隨著碳納米管時代的到來而迎刃而解。未來計算機將會向更高、更快的方向邁進。

體積大小的突破:

目前,「膝上機」---筆記本電腦成為了商務辦公,學習研究的標配;「掌上機」---可握在手的計算機成為了流動作業,家庭娛樂的必備。當我們驚異於計算機體積的極速縮小,便捷於生產生活的同時,隨著晶體管,甚至微型晶體管的出現與運用,未來計算機如指甲般大小的時代正悄然來臨。

引發計算機體積如指甲大小跨越的強力推手,便是名為鰭式效晶體管的新式互補金屬氧化物半導體晶體管,其長度小於25毫微米,未來可進一步縮小到大約人類頭發寬度的一萬分之一。這半導體技術上的一大突破,成為未來晶體片設計師將超級電腦設計成指甲大小的絕對利器。

由此觀之,所謂計算機的突破以及未來發展的種種奇跡,都是基於構成計算機的一個個微小的零部件的升級,一種種現有材料的更新,而這背後又是一個個鄰域的不斷探索和一代代科學家的前赴後繼。計算機的發展成果說到底就是科技潮流發展推動的產物,更是人類智慧結晶的集合體。

計算機能耗的大幅降低:

隨著電腦技術的飛速發展,多核晶元的迅速普及,電腦的功耗成倍增長,而在有限的能源下如何去降低功耗這也成為了目前越來越多的人關注的問題。所以目前新標准要想獲得更多用戶的認可必須向低功耗方向發展。全球的PC數量每年都在飛速增長。每年PC的耗電量也是相當驚人的,即使是每台電腦PC減低1W的幅度,其省電量也是非常可觀的。

所以,在低能耗的呼籲下,DDR已經被歷史所全面淘汰,DDR2也將成為強弩之末。目前的形式暗示著高能節能的計算機晶元組的到來。這些新的晶元組在節能的同時,還有望解決內存寬頻的瓶頸,內存寬頻將會大幅提升。

如果將視野從計算機轉向整個業界來看,能耗的大大降低會將更多節省的能源用於計算機的進一步開發與創新。相信,未來的計算機領域將會進入超低能耗、超快發展的全新時代。

人工智慧的鼎力相助:

人工智慧作為計算機科學的一個分支,其深入了解了智能的實質,造就了包括機器人、語言識別、自然語言處理和專家系統等的先進技術。隨著理論和技術的日益成熟,其應用領域也不斷擴大,未來在人工智慧的參與下,有望實現計算機、網路、通信技術的三位一體化,進而衍生出一系列未來超級計算機,下面列舉幾例:

分子計算機:分子計算機的運算速度是目前計算機的1000億倍,最終將會取代硅晶元計算機。

量子計算機:量子力學證明,個體光子通常不相互作用,但是當它們與光學諧腔內的原子聚在一起時,它們相互之間會產生強烈的影響。光子的這種特性可用來發展量子力學效應的信息處理器件---光學量子邏輯門,進而製造出量子計算機。

DNA計算機: 科學家研究發現,脫氧核糖核酸有一種特性,能夠攜帶生物體的大量基因物質。數學家、生物學家、化學家以及計算機專家從中獲得啟迪,正在合作研製未來的液晶DNA電腦。

神經元計算機:將來,人們製造能夠完成類似人腦功能的計算機系統,即人造神經元網路。神經元計算機最有前途的應用是國防:它可以識別物體和目標,處理復雜的雷達信號,決定要擊毀的目標。神經元計算機的聯想式信息存儲、對學習的自然適應性、數據處理等性能都異常有效。

生物計算機:生物計算機主要是以生物電子元件構建的計算機。它利用蛋白質的開關特性,用蛋白質分子作為元件從而製成的生物晶元。其性能是由元件與元件之間的電流啟閉開關速度來決定的。由蛋白質構成的集成電路,其運行速度非常快,大大超過了人腦的思維速度。

人類本身就是一個精妙絕倫的藝術品,生物資源所具有的特性更是未來計算機發展所能參照的最好的範例。由人工智慧的大量涌現與不斷發展甚至戰勝人類的種種事例來看,計算機的發展將更接近人類自身,甚至與人類結合,由此看來,半機械人的時代或將成為現實。

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