1.1.3 计算机的发展趋势

下面从计算机的发展方向和未来新一代计算机芯片技术这两个方面对计算机的发展趋势进行介绍。

1. 计算机的发展方向

计算机未来的发展呈现巨型化、微型化、网络化和智能化的趋势。

• 巨型化。巨型化是指计算机的运算速度更快，存储容量更大，功能更强，可靠性更高。巨型化计算机的应用领域主要包括天文、天气预报、军事和生物仿真等。这些领域需进行大量的数据处理和运算，只有性能强的计算机才能胜任。
• 微型化。随着超大规模集成电路的进一步发展，个人计算机将更加微型化。膝上型、书本型、笔记本型和掌上型等微型化计算机将不断涌现，并会受到越来越多用户的喜爱。
• 网络化。随着计算机的普及，计算机网络也逐步深入人们的工作和生活。人们通过计算机网络可以连接分散在全球的计算机，然后共享各种分散的计算机资源。计算机网络逐步成为人们工作和生活中不可或缺的事物，它可以让人们足不出户就获得大量的信息，并能与世界各地的人进行网络通信、网上贸易等。
• 智能化。早期的计算机只能按照人的意愿和指令去处理数据，而智能化的计算机能够代替人进行脑力劳动，具有类似人的智能，如能听懂人类的语言、能看懂各种图形、可以自主学习等。智能化的计算机可以代替人完成部分工作，未来的智能化计算机将会代替人类完成在某些方面的脑力劳动，甚至会比人类做得更好。

2. 未来新一代计算机芯片技术

由于计算机的核心部件是芯片，因此计算机芯片技术的不断发展也是推动计算机发展的动力。英特尔（Intel）公司的创始人之一戈登·摩尔曾在1965年预言了计算机集成技术的发展规律，即摩尔定律，大致内容是每18个月，在同样面积的芯片中集成的晶体管数量将翻一番，而其成本将下降一半。几十年来，计算机芯片中集成的晶体管数量按照摩尔定律发展，不过其发展并不是无限的。现有计算机采用电流作为数据传输的信号，而电流主要靠电子的迁移产生，电子的基本通路是原子。按现在的发展趋势，传输电流的导线直径将达到一个原子的直径长度，但这样的电流极易造成原子迁移，十分容易出现断路的情况。因此，世界上许多国家很早就开始了对各种非晶体管计算机的研究，如DNA生物计算机、光计算机、量子计算机等。这类计算机也被称为第五代计算机或新一代计算机，它们能在更大程度上模仿人类的智能。这类技术也是目前世界各国计算机技术研究的重点。

• DNA生物计算机。DNA生物计算机以脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）作为基本的运算单元，通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。DNA生物计算机具有体积小、存储容量大、运算速度快、耗能低、可并行等优点。
• 光计算机。光计算机是以光子作为载体来进行信息处理的计算机。光计算机的优点是光器件的带宽非常大，能够传输和处理的信息量极大，信息传输中的畸变和失真小，信息运算速度快，光传输和转换时能量消耗极低等。
• 量子计算机。量子计算机是指遵循物理学的量子规律来进行数学运算和逻辑运算，并进行信息处理的计算机。量子计算机具有运算速度快、存储容量大、功耗低等优点。