1.2.2　计算机的发展趋势

计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求，从而促进了计算机的进一步发展。以超大规模集成电路为基础，未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。

未来计算机的研究目标是打破计算机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。尽管传统的、基于集成电路的计算机短时间内不会退出历史舞台，但旨在超越它的光子计算机、生物计算机、超导计算机、纳米计算机和量子计算机正在跃跃欲试。

1.光子计算机

光子（Photon）计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光表示不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。与电子计算机相比，光子计算机具有以下优点：超高速的运算速度、强大的并行处理能力、大存储量、非常强的抗干扰能力等。据推测，未来光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000倍以上。

2.生物计算机

生物（DNA）计算机使用生物芯片。生物芯片是由生物工程技术产生的蛋白质分子制成，存储能力巨大，单次运算时间为10-11s，比巨型计算机还要快十万倍，能量消耗则为巨型计算机的十亿分之一。由于蛋白质分子具有自组织、自调节、自修复和再生能力，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。

3.超导计算机

超导（Superconductor）计算机是由特殊性能的超导开关器件、超导存储器等元器件和电路制成的计算机。1911年，荷兰物理学家昂内斯首先发现了超导现象——某些铝系、铌系、陶瓷合金等材料，当它们冷却到接近-273.15℃时，会失去电阻值而成为导体。目前制成的超导开关器件的开关速度，已达到微微秒（10-12s）级的高水平，比集成电路快几百倍，电能消耗仅是大规模集成电路的千分之一。

4.纳米计算机

纳米（Nanometer）计算机指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。纳米技术是从20世纪80年代初发展起来的新的科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。“纳米”本是一个计量单位，1nm=10-9m，大约是氢原子直径的10倍。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比目前的计算机强大，运算速度将是使用硅芯片计算机的1.5万倍。

5.量子计算机

量子（Quantum）计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。目前，量子计算机只能利用大约5个原子做最简单的计算。要想做任何有意义的工作都必须使用数百万个原子，但其高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景。

未来的计算机技术将向超高速、超小型、智能化的方向发展。超高速计算机将采用平行处理技术，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，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。同时计算机还将具备更多的智能成分，将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如按键输入、手写输入、语音输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术就是这一领域发展的集中表现。有预言家预测，到2045年计算机的智能将超过人类智能。