推动计算机技术不断的影响因素探析

【摘 要】随着社会的进步,人类已经经历了第一、第二次科技革命,正在经历的是以计算机技术为核心的第三次科技革命,通过科学技术的不断发展,在当今社会的各行各业都能看到计算机的运用前景,计算机的运用不仅代替了大量的人力劳动,而且能够降低出错的概率,从而为人们的生活和工作提供更多的便利.本文简要介绍影响计算机技术不断创新的因素,进而提出如何应对计算机的快速发展.

【关 键 词 】计算机技术；技术创新；创新原因

一、电子计算机发展中的突破性进展及其技术原因

由于现代社会对于复杂计算量任务的需求日益增加,人们迫切需要一种能够进行精确计算的电子设备,于是电子计算机应运而生,在随后的几年中,电子计算机技术得到了更加迅速的发展,并取得了很多里程碑式的突破,其主要表现和原因如下：

(一)晶体管技术与晶体管计算机的发明

在第二次世界大战以前,贝尔实验室的科研人员发现了一种能够使得微弱电流少量的变化,能够对另外的电流产生很大影响的材料,人们称之为“晶体管”；后来,人们逐渐发展晶体管在工作上不仅能够替代原有部件的作用,而且能够更好地提高计算机的性能,于是一些科研人员开始研究以晶体管计算机代替原有的电子管计算机,并确立了读写方便的二进制,同时人们从中得到启发,发明小型的供个人使用的计算机将会成为未来计算机的发展方向之一.采用晶体管作为主要部件的计算机被成为“第二代电子计算机”,并在随后的时期被广泛地运用,同时为以后的发展提供了契机.

(二)集成电路与PC机时代的到来

通过在发明晶体管计算机中的启发,通过当时的科学技术人们已经能够将晶体管、二极管和电阻等一些元部件和电路连线在一块集成电路板上,与普通的电子电路相比,集成电路具有体积小、重量轻、易携带、功耗低等优点,而且其可靠性也在逐步提高.后来,人们逐渐认识到集成电路的好处,并将集成电路运用到电子计算机的技术中来,同时将集成电路进行规模化生产,不仅促进了电子计算机的发展,而且使得计算机的成本降低,为未来计算机的普及奠定了良好的基础.

集成电路的发展不仅推动了电子计算机技术的发展,而且为PC时代的到来开辟了道路,随着集成电路被广泛的应用到电子计算机中,IBM公司首先建立了自己的集成电路工厂,并且在不断的摸索中,终于制造出了以集成电路为基础的电子计算机,从而使得计算机的发展到了第三时期.

(三)微处理芯片与英特尔系列

微处理器与集成电路和晶体管并称为计算机发展过程中的三大发明,可见微处理器对于计算机发展的推动力是不可或缺的,这三项发明分别使得电子计算机进入了新的时代.

当时微处理器的发明人员认为可以将复杂的芯片设计方案更加简洁化,在这一启发下,计算机的芯片主要是由只读存储器、随机存取器和输入输出接口和处理器组成,在这一结构的启发下,研发人员开始投入到微处理器的试运行过程中.

微处理器最终成功地研发并投入生产,使得整个计算机产业向着更加微型化的方向发展,尤其是在PC机领域,微处理器的产生,使得很多设想成为可能.

二、影响现代计算机技术创新的科学技术因素

科学家认为,电子计算机的集成度已经到达一个瓶颈时期,在集成电路板上如果再放置具有更强计算能力的部件,容易使得芯片散热不好,从而影响计算机的使用寿命.但是,人们对于电子计算机的要求却在不断提高,这一矛盾就导致了科学家开始寻找其他的路径来不断推进现代计算机的技术创新,主要包括以下几点：

(一)人工智能技术的发展

随着计算机功能和计算性能的进一步提高,人们开始思考能否让计算机模拟人类的思考和解决问题的模式,从而变得更加智能化,使得能够进一步解放人类劳动.目前为止,计算机技术在人工智能的领域已经取得了重大的成就,例如：一些专家系统已经能够利用已有的知识帮助人们解决问题,另外一些语音识别技术能够解放人们的双手,通过声音的录入就能够生成文字等等,这些技术虽然能够在一定程度上,使得电子计算机模拟人脑的行为,但是还远远无法跟人类的智能相媲美,因此在人工智能的道路上,我们还需要更多的研究和突破.

(二)量子力学的研究推动着量子计算机的发展

当人们认识到传统的综合性应用的计算机的发展已经到达一个瓶颈时期的时候,人们开始探索能否将计算机向着专用的方向发展,例如：人们可以利用量子计算机进行量子计算,但是从传统的综合性应用的计算机到量子计算机的改造是一项复杂的过程,这一过程中必须要攻克以下几个难题,例如：去相干的问题和纠错的问题等等,随着科学技术的发展,人们发明了量子计算机并且使得它的应用走向成熟,目前,对于量子力学的不断研究为量子计算机的发展提供了坚实的基础,成为未来电子计算机发展的新方向.

(三)光学为光子计算机的研究提供可能

光学的概念来自于爱因斯坦对于光学的研究,他在研究中发现与电子相比,光具有以下特点：光子的分辨率比较高；光子的速度更加快；光子的这些特点使得其未来具有更广阔的应用前景.而对于光学的研究,例如：激光、光纤、光存储和光显示等等,以及光学与光电子学的结合,标志着现代光学的诞生,这些技术的发展都有力地推动了光子计算机的发展.

作为一种全新的计算机,光子计算机是以光子作为信息的载体,而且能够进行光运算的新型计算机；在光学研究的基础上,目前光子计算机能够“与”、“或”、“非”三种基本的运算,同时还支持加法的运算等等,虽然目前光子计算机还没有正式的诞生,但是人们已经逐渐认识到其优势,也成为计算机未来发展的方向之一.

(四)DNA分子逻辑门奠定了DNA计算机发展的基础

DNA计算机是计算机科学与分子生物学相结合的产物,从此计算机的发展又开辟了一个新的领域.DNA分子具有较高的存储能力和强大的并行运算能力,所以DNA计算能够解决一些复杂的问题.DNA计算机的出现能够使得计算机的应用场合进入到人体内甚至细胞内,可以作为一种监控机制,发现DNA的变化等等,而且还能够合成一些药物,用来治疗人体的疑难杂症等等,具有非常广阔的应用前景,但是,目前DNA计算机的还处于研究过程中,完成对其真正的应用尚需时日. （五）纳米技术的出现使得纳米计算机成为研究热潮

随着国际上对于纳米技术的研究,一些纳米材料正式诞生,使得全世界投入到了一股研究纳米技术的热潮中.同样,人们开始思考利用纳米计算机来实现一些传统计算机一些更加强大的功能,例如：可以利用纳米技术制作一些缩微计算机元件,而且这种纳米计算机一旦研究成功就有可能消耗很少的资源,在性能上也将获得更大的提高.目前,建造一个芯片生产工厂耗资巨大,使得很多厂商都不堪重负,但是如果利用纳米技术来制造和生产计算机的芯片,工厂的占地面积和所需资源等等都将大大降低.

三、影响现代计算机技术创新的社会因素

通过以上的分析和论述可知,在计算机的发展过程中,很多技术的研究为计算机的诞生和发展提供了契机,使得现代计算机朝着很多方向进行发展.但是,影响现代计算机技术创新的因素远远不止科学技术因素,还与社会因素密不可分,影响现代计算机技术创新的社会因素主要有以下几点：

(一)国家需求对于计算机技术的发展要求

随着目前世界上各个国家都处于飞速发展时期,一些工程项目的数据和计算复杂程度逐步增加,采用传统的计算机已经无法满足这些需求.因此,必须要对计算机技术进行创新.例如：目前的加密技术正在逐步提高,密文在目前的计算量来讲是无法破译的,但是随着超级计算机性能的提高,运算速度的加快等等,必须进行更严密的运算,这就需要超级计算机来进行.超级计算机能够使得运算速度得到很大提高,可以在国防安全和信息安全等方面起着重要的作用.

(二)人们对于计算机的需求也是创新因素之一

目前,随着科学技术的发展,计算机已经被普遍地推广和应用,人们对于计算机的需求也在不断上升,这也成为计算机技术创新的重要因素之一,主要表现在以下几点：第一,体积微型化,为了能够打破时间和空间对于计算机使用的限制,人们需要一种能够便于携带的、体积更小、续航能力更强的计算机,这就促使着计算机技术向着更加完善的方向发展；第二,功能全面化,人们对于计算机的需求也向着功能更加全面的方向发展,希望能够利用一台计算机进行工作、学习和娱乐等等,所以现代的计算机也正在向着功能更加全面的方向发展着.

四、面对计算机技术创新的几点建议

人们的生活每时每刻都在变动,计算机技术的创新也无时无刻不在发展,面对日新月异的计算机技术创新,主要有以下几点建议：

第一,准确把握需求,一项新技术的产生肯定有一定的需求因素为推动力,明确需求才能更好地研究出符合相关需求的计算机技术.

第二,计算机技术有着众多的研究领域,每个研究领域都可能为计算机技术的创新提供启发,所以在通用计算机的基础上研究一些针对专业领域的计算机技术也非常重要,从而能够更好地促进计算机技术的创新.

第三,计算机在给人们带来方便的同时,也存在着很多隐患,例如：病毒、网络攻击、信息窃取和辐射等问题,不仅影响着人们的健康,而且还威胁着国家的安全,因此我们在致力于计算机技术的创新过程中,也需要考虑计算机带来的负面影响.

第四,信息时代的到来,为计算机技术的发展提供了另一个契机,随着人们逐渐认识到信息的重要性,人们开始利用计算机进行沟通和交流,所以计算机的携带、功耗、续航以及成本等问题也成为计算机技术创新过程中需要考虑的重要因素.

第五,由于目前计算机已经被广泛地运用到各个领域,所以计算机技术的发展不仅仅需要本领域相关知识的支持,而且还需要其他领域知识的配合,在此过程中需要研发和技术人员对于相关领域的技术有着深入的了解,才能够真正制造出跨领域发展的计算机.