1、計算機科學(xué)前沿,近年來，計算機科學(xué)中前沿的問題主要圍繞信息、知識、智能三大研究領(lǐng)域展開討論。信息是指客觀事物的屬性。而知識不同于信息，它是人們對信息經(jīng)過大腦的加工與處理后，形成的規(guī)律、規(guī)則、方法及認識。智能則是指大腦從歷史信息、知識的基礎(chǔ)之上形成的對現(xiàn)有信息、知識的推理、演繹、判斷的方法。,根據(jù)研究分析表明，在三大研究領(lǐng)域中，主要有以下前沿?zé)狳c研究： (1)信息方面:信息處理、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘、生物信息學(xué)。 (2)知識方面：以知識科學(xué)與知識工程為主要研究的問題。 (3)智能方面：以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究,機器證明,人工智能與專家系統(tǒng),遺傳算法,代數(shù)邏輯學(xué)形成了研究領(lǐng)域的主要特色。,計算機發(fā)展趨勢

2、,一、智能化的超級計算機 超高速計算機采用平行處理技術(shù)改進計算機結(jié)構(gòu)，可以使計算機系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令，或同時對多個數(shù)據(jù)進行處理，進一步提高計算機運行速度。超級計算機通常是由成百數(shù)千甚至更多的處理器構(gòu)成，能完成普通計算機和服務(wù)器所不能計算的大型的復(fù)雜任務(wù)。從超級計算機獲得的數(shù)據(jù)分析和模擬成果，能推動各個領(lǐng)域高精尖項目的研究與開發(fā)，為我們的日常生活帶來更多的便利。,二、新型高性能計算機,1、納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米技術(shù)是從20世紀80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品?，F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機械系

3、統(tǒng)起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好，將逐漸取代芯片計算機，推動計算機行業(yè)的快速發(fā)展。,2、分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。美國已研制出分子計算機分子電路的基礎(chǔ)元器件，可

4、在光照幾萬分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。以色列科學(xué)家已經(jīng)研制出一種由DNA分子和酶分子構(gòu)成的微型分子計算機。預(yù)計20年后，分子計算機將進人實用階段。,3、量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是在量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。,4、光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸及存儲。光子計算機即全光數(shù)字計算機，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計算

5、機中的電子硬件，光運算代替電運算。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。,計算機技術(shù)主要的三個方向發(fā)展,一是向“快”的方向。速度越來越快，性能越來越高，計算機的主頻越來越快。專用計算機的并行程度比通用機更高，并行計算機的關(guān)鍵技術(shù)是如何高效率地把大量計算機互相連接起來，即各處理機之間的高速通信，以及如何有效地管理成千上萬臺計算機使之協(xié)調(diào)工作，這就是并行計算機的系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)的功能。,另一個方向就是向“廣”度方向發(fā)展，計算機發(fā)展的趨勢無處不在，應(yīng)用范圍更加廣泛。近年來更明顯的趨勢是網(wǎng)絡(luò)化與向各個領(lǐng)域的滲透，即在廣度上的發(fā)展開拓。國外稱這種趨勢為普適計算或者叫無處不在的計算。未來計算機將存在于家中的各種電器中，到那時筆記本，書籍都將電子化、數(shù)字化。,第三個方向是向“深”度方向發(fā)展，即向信息的智能化發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)上有大量的信息，為了使這些信息轉(zhuǎn)變成所需要的知識，同時又具有更加友好的人機界面，計算機將具備更多的智能成分。未來計算機將具有多種感