计算机科学发展范文

关键词：物理学计算机背景网络量子信息

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-9082（2017）06-0152-01

物理学作为一门基础学科，一直是我们高中生（特别是理科生）学习的重点。但很多同学在接触物理过程中，认为学物理是无用的，因为其好像对我们的个人生活并没有什么实际性的帮助，反而因为难度较高造成了很大的学习压力，殊不知计算机与物理学存在着不能割裂的联系，已成为我们生活中不可缺少的一部分。

一、计算机发明的背景及其发展历程

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及计算机所使用的实验手段和思维方法的自然科学，它是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结的一门学科。物理学的影响深远，这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现，物理学的新点子很容易在其它学术领域产生共鸣。例如，在电磁学上的进展，直接地导致了发电机的产生，使电力的大规模生产与传输成为现实，大幅度地提升了整个社会的生活水平。计算机这一伟大发明就是在人类不断的认识世界，发现自然界规律的的背景下产生的。

自1946年第一台计算机发明以来，计算机虽然只经过了几十年的发展，但计算机已经经历了占地面积大、速度慢、储存量小，主要用于数据计算的第一代计算机――电子管计算机；以磁芯或磁鼓作存储器，开始用于数据处理和过程控制的第二代计算机――晶体管计算机；主存储器渐渐过渡到半导体存储器并且主要部件变成中小规模集成电路的第三代计算机――中小规模集成电路计算机；体积缩小、性能提高、集成更高的并开始广泛用于各种领域的第四代计算机――大规模和超规模集成电路计算机。现在，人类已经迎来了计算机、网络、通信技术三位一体的具有人工智能的第五代计算机时代，可以说，在计算机发展的每一个阶段，物理学都留下了不可磨灭的印记。

二、物理学对计算机发展的影响

1.第二次科技革命中最具代表性的即是奥斯特的“电磁感应”现象的发现，该发现为发电机和电动机的制造创造了可能性，之后法拉第的“电磁感应定律”更是为发电机的发明和投入使用奠定了坚实的基础，使人类迎来了区别于以往的新能源。同时从电磁感应实验以及应用物理理论研究到电气化时代的到来，电力成为了新型主要的能源，电力设备也逐渐的发展起来[1]，计算机就是在电力的支撑下才有了发展的可能。计算机等电力设备产生的前提是电力的存在，并且它们赖以工作的前提也是充沛的电力，可以说，计算机赖以存在的首要前提便是物理学中电力的发现。

2.现今，如果问影响人类最广泛的计算机功能是什么？很多人会毫不犹豫的选择网络。网络不仅拉近了人与人之间的联系，而且因为资源的共享使生活更加便捷、工作更加科学。那究竟网络是怎样实现的，它又与物理学有那些联系呢？网络就是通过线路互连起来的、资质的计算机集合，确切的说就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。网络传输需要介质，网络常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介等，这其中无论是金属导体还是光纤导体，都离不开其物理性能的开发，其本身存在的物理性能是支撑网络传输的基础。并且随着计算机制造业的大力发展，更是将计算机网络硬件的可靠性及性价比推向一个新的高峰[2]，这种现状下计算机硬件的改革与创新也不断开展，物理作为支撑硬件发展的物质和性能基础任务还很巨大。

3.进入21世纪，更多的高新物理技术也不断的应用到了计算机的革新之中。量子纳米科学就与计算机紧密相关，量子纳米材料在化工、医药、建材等领域已经有了很多应用，而量子纳米结构的电子、光子和微机械将成为下一代量子微电子和光电子器件的核心，通过与通讯技术和计算机技术的紧密联系，势必在21世纪引起一场新的技术革命。除此外，量子信息也给计算机架构体系带来变革，它涉及到如何从物理学的角度，从物质层面上深入理解什么是信息，什么是物质，能量和信息关系等基础性问题。并且，量子信息作为利用量子态作为信息载体进行信息储存、处理、计算和传送的一门学科，它能完成经典信息系统难以胜任的高速计算、大容量信息传输通讯和安全保密等的信息处理任务[3]，对计算机的发展意义重大。

计算机已经经过了70多年的发展历程，不管是仅仅实现计算功能的第一代计算机，还是现在功能多样，广泛普及的第五代计算机，其发展的前提都离不开新物理技术的创新和新物理材料的发现。现今，在计算机向系统巨型化、体积微型化、资源网络化和功能智能化前行的道路上，物理学作为推动社会发展的基础学科，还将用其独特的魅力发挥重要的作用。

参考文献

[1]杨淑凤，张元元.物理学与人类文明进步[J].成人教育，2010，（06）：75-76.

计算机科学发展范文篇2

关键词：计算机；科学；技术；发展趋势

中图分类号：TP393;P208文献标识码：A文章编号：1006-8937（2015）32-0086-02

作者简介：谈青青（1994-），女，江苏扬州人，大学本科，研究方向：计算机与技术

由于经济的不断发展，计算机发展趋势逐渐深入。通过长期发展，计算机应用范畴由单一化迈向多元化。当前，计算机科学与技术逐步成熟，计算机体积逐渐变小，运转速度大大提升，成本也逐渐降低，变成工作与生活中的必备品。并且大型计算机的发展也尤为迅猛，不论是国防、军事还是天文方面，计算机能力逐渐展现出来。当前阶段，计算机科学与技术融入到社会生产及生活的各个角落，有效提升了百姓的生活，为社会的发展推波助澜。

1计算机科学与技术的发展现状

1.1计算机科学与技术的普遍性与深入发展

科技的发展令计算机技术的发展尤为迅猛，计算机的发展也加快了科技生产力的进步，所以计算机对人类生产生活具有较大的意义。计算机普及与发展令人们的生产、生活更加便利，已经融入到人们生活、经济、文化等各方面，且由于生产力的发展对人们产生较大的影响。

1.2计算机科学与技术的专业化及综合化的发展

随着计算机的普及，不但令发展趋势更为大众化和综合化，也令计算机的运用愈发专业。相对而言，为了满足一些特殊专业与人员所需，计算机的专业化随之提升，为人们的不同所需提供服务。

1.3计算机科学与技术的突破及深入的发展

计算机技术的发展令其在不同领域的专业化发展愈发迅速，功能也更为固定，这令计算机应用专业化及专业功能显著区分，为计算机的发展迎来更多的突破及挑战，从电子管到计算机，历经了40余载的时间，而半导体电视取缔晶体管的历程仅历经了10年。到了集成电路时则发展的更加迅速，这一转变，为计算机科学与技术的发展迎来了愈来愈多的深入与突破的机遇。计算机技术通过化学与工程学科为出发点，作为具有实践性的基础学科，需要不断加快人们对意识的发展。传统而言，意识到提升必定会变成现实推动力而加快实践发展。可是在计算机研究范围内，意识与实践相互作用更为显著，计算机科学与技术在国外计算机研究出晶体管以后，成为科学范畴热学的一大进步，所以，对于计算机半导体的理论也创建起来，并且随着意识的提升而不断发展。

2计算机科学与技术迅速发展的原因

首先，计算机科学与技术的发展改革是为了可以令此类时常性、创造性的方式更加便于处理，如此可以更为符合当代人的所需。因此，创造性与时常性的方式加快了计算机科学与技术的高速发展。其次，计算机科学与技术通常需要可以在理论中执行，也可在计算机中执行。一旦出错，则会令所有计算机系统发生问题。再次，计算机市场竞争关系加快当前计算机科学与技术的发展，计算机融入到人们的生活与学习当中。因此，计算机市场竞争也加快了计算机科学与技术的发展。最后，计算机科学与技术价值的分析需要较长时间，在此期间，会有较多不稳定因素对最终的价值及选择形成影响。通过实践可以看出，用户与市场选择对计算机科学与技术的发展造成影响，受到市场竞争的影响，优于其他计算机科学与技术在技术方面具有优势，则令产品具备较强的竞争力，可是用户选择会受到众多因素的制约，有些用户不但需要计算机在技术中超前，还需在社会中获得认可。因此，计算机科学与技术的发展需要依照市场所需以及的人们认可方能获得进步[1]。

3计算机技术发展的总体趋势

计算机科学技术的总体趋势能够分为高、广、深，虽然当前计算机科学技术的发展尤为迅速，可是其发展动向依旧以这三点为主。计算机技术朝着“高”的方面发展主要表现在计算机硬件工作频率方面，提升计算机工作频率可以有效提高计算机性能，由于计算机工作频率的提升，其运转速度更为快速。当前，英特尔公司已经可以研发出约10亿个晶体管的微处理器。当前性能最优的通用是计算机集成了高达上万个微处理器，对于有些专用机而言，其并行程度较高。除却硬件更高之外，操作系统性能的提高对计算机发展尤为关键，其包括两点：①令计算机与人们相互间引发人性化衔接；②关于计算机资源采取有效管理，令计算机内部可以相互搭配，共同工作。由于计算机科学技术的持续深入，其已经由不同方面进入生活当中，计算机的普及逐渐扩大，“广”字体现出计算机网络覆盖范畴的加大以及计算机技术向不同领域的融入。可以发现，未来计算机技术会在人们生活的各个方面所体现。“深”则代表计算机技术人员智能化发展动向，智能化将会在此后计算机科学技术发展中具有较高的比例，并且，计算机科学技术也会结合相应的感知能力与逻辑思维，这一人工智能的发展会令人们与计算机的沟通更为顺利[2]。

4计算机科学与技术的发展趋势

4.1高性能新型计算机的诞生

由于计算技术的不断发展，计算机芯片技术日趋成熟，芯片技术在开发阶段具有较大的发展前景。当前，众多不同类别的计算机也在研发当中。其中有三种计算机因此产生。

4.1.1量子计算机

为了令计算机能耗问题得以解决，源于可逆计算机的探究，一个依照量子力学规律执行的高速数学与逻辑运算、处理及保存量子信息的物理设备孕育而生，其可以运算并解决量子信息，执行量子算法，这就是量子计算机。

4.1.2纳米计算机

纳米自身则为计量单位，纳米技术由微电子机械系统出发，将电动机、传感器以及各类处理器均设置于一个硅芯片当中，以此创建一个系统。通过纳米技术产生的芯片成本较低，令纳米计算机备受重视，其无需具备精密的生产车间，也无需具备较高的试验设施与技术成产团队，则能够制作出芯片，不仅运用较广且成本较低[3]。

4.1.3光子计算机

此种计算机是作为从光信号进行数字计算、逻辑操控以及信息处理的全新类型，因为光具有高速性与天然性，令光子计算机在处理方面的能力较强，不但具备较强的高运算能力，还具备与人脑类似的兼容性。由于光学与计算机科学技术的相融合，令光子计算机变成十分有利的工具。

4.2计算机科学与技术的智能化发展趋势

一般计算机无法进行繁琐、庞大的数据核算，所以则需开发智能化超级计算机。因为智能化超级计算机在配置方面十分强大，处理器较多，所以能够顺利进行繁琐、庞大的数据核算。智能化超级计算机的特点为具备了较强的处理技术及特有的设计构造。面对高端领域，智能化超级计算机能够细致分析数据。在某种层面而言，透过运用智能化超级计算机不但能够节约时间，还能够节约人力。在生活当中，智能化超级计算机系统十分便利，功能较为完善，因此有利于人们的工作与生活。

5结语

综上所述，计算机的发展是社会发展不可分割的部分，丰富了人们的生活，提高了工作的效率，加快了社会的发展，计算机科学与技术的发展已经融入到生活中的各个方面，为人们的生活给予了有效的保障，随着计算机科学与技术的发展，也会为国家乃至社会提供更多的便利条件。

参考文献：

[1]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自动化,2010,(8).

[2]谢平.对计算机科学与技术发展趋势的探讨[J].计算机光盘软件与应用,2012,(5).

计算机科学发展范文

关键词：计算机科学技术发展趋势

一、引言

经常性的、连续性的创造活动的出现计算机技术快速发展的原因之一就是创造活动经常的、连续性的出现。现实需求的驱动、关于计算机技术认识部分或者说是计算机科学的发展、信息的共享可以用来解释这种经常性的创造活动。持续不断的创新是在需求的驱动下发生的正是二战对信息的紧迫需求减少了创造的障碍，使得资源可以运用于基本的技术试验，促进了计算机的出现。早期阶段各研究所、大公司、大学和政府部门对科学运算的需求导致了计算机迅速地转为民用、转为工业产品，促进了计算机工业的发展。随着计算机在尖端科学技术和其他科学技术与工程设计方面（如数学、物理、力学、化学天文、晶体结构分析、石油勘探与开发、桥梁设计、大地测量等）的普遍应用，对计算机的性能、容量也提出了更高的要求，使创造活动经常性、连续性的出现。在计算机行业，按照技术轨道领先一步推出新计算机技术产品意味着可能提前占有市场。竞争的压力和对利润最大化的要求往往在技术的发展上表现为：计算机技术的进步比市场实际需求发展的更快。这无疑给创造活动的速度、时间快慢提出了更高的要求。

二、信息与计算机科学展迅a速的原因

关于计算机技术的认识部分经常提供计算机技术如何改进的相对有力的指导计算机领域的工程师和科学家们的实践是往复的，科学知识暗含在数量和种类极为可观的设计中而这些设计又体现在计算机产品中，不但在理论上是可行的还必须经过真实世界的约束检验。此外，计算机中的新技术迅速转化为产品首先运用于开发研制下一代的新技术，如计算机辅助设计在芯片制作、软件开发中的运用，极大地缩短了研发周期，加快了创新活动的步伐。稳定的、明显的和迅速的选择机制在对相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这段时间内不确定因素可能影响到最后的选择机制。大多数情况下，围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素在同时发挥作用，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。在实践方面，用户和市场同时对新计算机技术进行选择，在市场判据一定的情况下，优于他者的技术取胜，这样经济之间的竞争转化为技术竞争。此外，认识和实践的相互转换是选择机制稳定化、迅速化的另一论据。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，其本身也是当之无愧的认识部分。传统认为，有认识的提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，在肖克利及其同事制造出一个运行的晶体管后，作为一个科学领域的热力学建立起来，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用来证明认识随着实践的提高而提高的经典实例。在工程学科和应用学科中，与实践的密切联系给我们这样的启发，认识的提高可以让选择判据更加明显，它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。如果没有所说的认识的帮助，这一切会变的不可能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。

三、计算机科学计算发展趋势

超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机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。光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。计算机可以通过网络控制着各种家电的运行，并通过互联网下载各种新的家电应用程序，以增加家电的功能，改善家电的性能等等。也可以通过互联网远程遥控家中的家电，在办公室的时候就可以提前让家中的电器做好饭，煮好菜，开空调等等。随着计算机的性能的提高，能耗也将越来越大；而且计算机在家庭生活中的扮演的角色越来越重要，运行的时间也将变长。

四、结语

综上所述，我们可以看到信息与计算机科学主要朝着三个方向发展：一是向“高”的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势无处不在，以至于像“没有计算机一样”。第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。

一、引言

经常性的、连续性的创造活动的出现计算机技术快速发展的原因之一就是创造活动经常的、连续性的出现。现实需求的驱动、关于计算机技术认识部分或者说是计算机科学的发展、信息的共享可以用来解释这种经常性的创造活动。持续不断的创新是在需求的驱动下发生的正是二战对信息的紧迫需求减少了创造的障碍，使得资源可以运用于基本的技术试验，促进了计算机的出现。早期阶段各研究所、大公司、大学和政府部门对科学运算的需求导致了计算机迅速地转为民用、转为工业产品，促进了计算机工业的发展。随着计算机在尖端科学技术和其他科学技术与工程设计方面（如数学、物理、力学、化学天文、晶体结构分析、石油勘探与开发、桥梁设计、大地测量等）的普遍应用，对计算机的性能、容量也提出了更高的要求，使创造活动经常性、连续性的出现。在计算机行业，按照技术轨道领先一步推出新计算机技术产品意味着可能提前占有市场。竞争的压力和对利润最大化的要求往往在技术的发展上表现为：计算机技术的进步比市场实际需求发展的更快。这无疑给创造活动的速度、时间快慢提出了更高的要求。

二、信息与计算机科学展迅a速的原因

关于计算机技术的认识部分经常提供计算机技术如何改进的相对有力的指导计算机领域的工程师和科学家们的实践是往复的，科学知识暗含在数量和种类极为可观的设计中而这些设计又体现在计算机产品中，不但在理论上是可行的还必须经过真实世界的约束检验。此外，计算机中的新技术迅速转化为产品首先运用于开发研制下一代的新技术，如计算机辅助设计在芯片制作、软件开发中的运用，极大地缩短了研发周期，加快了创新活动的步伐。稳定的、明显的和迅速的选择机制在对相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这段时间内不确定因素可能影响到最后的选择机制。大多数情况下，围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素在同时发挥作用，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。在实践方面，用户和市场同时对新计算机技术进行选择，在市场判据一定的情况下，优于他者的技术取胜，这样经济之间的竞争转化为技术竞争。此外，认识和实践的相互转换是选择机制稳定化、迅速化的另一论据。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，其本身也是当之无愧的认识部分。传统认为，有认识的提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，在肖克利及其同事制造出一个运行的晶体管后，作为一个科学领域的热力学建立起来，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用来证明认识随着实践的提高而提高的经典实例。在工程学科和应用学科中，与实践的密切联系给我们这样的启发，认识的提高可以让选择判据更加明显，它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。如果没有所说的认识的帮助，这一切会变的不可能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。

三、计算机科学计算发展趋势

超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机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。光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。计算机可以通过网络控制着各种家电的运行，并通过互联网下载各种新的家电应用程序，以增加家电的功能，改善家电的性能等等。也可以通过互联网远程遥控家中的家电，在办公室的时候就可以提前让家中的电器做好饭，煮好菜，开空调等等。随着计算机的性能的提高，能耗也将越来越大；而且计算机在家庭生活中的扮演的角色越来越重要，运行的时间也将变长。

四、结语

综上所述，我们可以看到信息与计算机科学主要朝着三个方向发展：一是向“高”的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势无处不在，以至于像“没有计算机一样”。第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。

参考文献：

[1]蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（02）.

[2]陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会，2007（10）.

[3]文德春.计算机技术发展趋势[J].科协论坛（下半月）.2007（05）.

参考文献：

[1]蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（02）.