量子計算機、生物計算機、光子計算機

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1、淺析計算機的發(fā)展1.　現代計算機：發(fā)展史：第一代電子管時代(1942年--1956年)第二代晶體管時代(1955年--1964年)第三代成電路時代(1964年--1970年)第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代(1971年--現在)發(fā)展方向——只能夠通過擴大規(guī)模的方式加強性能電子計算機——工作原理：主要以大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路為電子元器件的計算機工作性能：主要取決于他的核心器件——處理器（ＣＰＵ）的性能現在的處理器基本是由半導體材料——硅做成的性能極限：目前是中國國防科技大學研制的天河二號超級計算機與普通電子計算機工作原理一樣，只是規(guī)模和功能不同，這貨的計算核心總數達

2、3120000（我家４核），每秒可以進行33.86千萬億次的浮點運算簡介：目前以集成電路為基礎的傳統(tǒng)計算機已經快要發(fā)展到極限。按照目前的速度，計算機發(fā)展遵循的“摩爾定律”（每18個月芯片速度翻一番，價格降低一半）將會失效一旦芯片上線條的寬度達到納米數量級時，相當于只有幾個分子的大小，這種情況下材料的物理、化學性能將發(fā)生質的變化，致使采用現行工藝的半導體器件不能正常工作。。從技術的角度看，隨著硅片上線路密度的增加，其復雜性和差錯率也將呈指數增長，同時也使全面而徹底的芯片測試幾乎成為不可能。一旦芯片上線條的寬度達到納米數量級時，相當于只有幾個分子的大小，這種情況下材料的物

3、理、化學性能將發(fā)生質的變化，致使采用現行工藝的半導體器件不能正常工作。目前最先進的集成電路已含有17億個晶體管。再增加是很困難的，必須想別的出路。２．未來計算機的發(fā)展方向：目前主要分為三種：１．生物計算機２．量子計算機３．光子計算機１．生物計算機：工作原理：DNA電腦的工作原理是以瞬間發(fā)生的化學反應為基礎，通過和酶的相互作用，將發(fā)生過程進行分子編碼，把二進制數翻譯成遺傳密碼的片段，每一個片段就是著名的雙螺旋的一個鏈，然后對問題以新的DNA編碼形式加以解答。以生物芯片取代在半導體硅片上集成數以萬計的晶體管制成的計算機。它的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，并以此

4、作為生物芯片，實現更大規(guī)模的高度集成。優(yōu)點：主要是存貯容量和運算速度。①集成度、功效更高?生物計算機的電路以分子為單位，在一平方毫米的面積上，可容納幾億個電路，相比于傳統(tǒng)計算機的半導體硅片制成的芯片，生物芯片能容納電路的電路數量級提高了不只一個層次。?②可靠性高，壽命更長?　　具有生物性質的生物計算機能做到自我修復，并且可以編碼設置其自我再生和復制的功能，因此有傳統(tǒng)計算機所沒有的高可靠性和超長使用壽命。?③耗能少?　　生物計算機的元件是由有機分子組成的生物化學元件，只需很少的能量就能就行所需的化學反應，耗能比傳統(tǒng)的消耗電能并不斷產生熱能的計算機大大減少，并且能量利用率

5、大幅度提高。?④方便適用?　　生物計算機由于體積下且具有生物特性，可以置于很多傳統(tǒng)計算機無法置放的地方，可以隨意設置在我們身邊的任何事物中，并且可以發(fā)揮其生物特性更方便地為生命體服務。?⑤性能大幅度提升?　　生物計算機由于其蛋白質分子可以并行工作的原理，可以輕松實現大量的并行運算，28.3g?DNA的運行速度超過了現代超級計算機的10萬倍且速度提高了10萬倍以上這里指的１０萬倍速度指的是超級計算機的速度，不是家用的ＰＣ電腦．．．．．．現在最快超級計算機的運行速度大約是一秒鐘可以運算１０的１４次方次，生物計算機則可以達到每秒鐘１０的２０次方次，同時DNA作為儲存信息的媒

6、介，其占用空間也大幅縮小，僅占傳統(tǒng)計算機的百億億分之一。?缺點：①提取信息不方便一種生物計算機可以在２４小時內完成人類迄今全部的計算量，但提取一個信息卻花了一周的時間②以遺傳物質為基礎的生物計算機會受環(huán)境的干擾、計算結果難以檢測、生物化學反應不是百分之百成功未來的實戰(zhàn)運用：①可以用于未來戰(zhàn)爭中，進行各種龐大的數據的處理計算以及模擬。如：感受氣流變化進行飛行的技術；進行多星體甚至是星系之間的碰撞計算；②進行人機結合生物計算機的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，生物計算機具有生物活性，能夠和人體的組織有機地結合起來，尤其是能夠與大腦和神經系統(tǒng)相連。（注：這方面的相

7、關資料較少，可以適當ＹＹ一下。比如在人腦中加入了微型生物計算器后，人就獲得了相當驚人的計算能力，如果身體機能足夠強大（不是群里有人想要強化人嗎？），躲子彈，甚至是根據炮彈落點周圍的環(huán)境來計算沖擊力的大小從而選取最佳躲藏地點（近距離）也不成問題）注：其他的功能就看大家自己的腦洞大小了，也別猛的太離譜，雖然生物計算機非常猛，它的計算速度比人腦快出了很多，但綜合能力還是不能取代人腦的。２．量子計算機工作原理：量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子