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【胡思乱想】未来计算机技术展望

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首先我承认这标题是故意213的。。。
正如我们大家所见到的,现在的计算机技术正在以极高的速度发展。但是,由于制造工艺以及尺寸的限制,让现在使得计算机技术高速发展的摩尔定律(不知道的自行脑补=-=)将在可预见的时间内失效。。。。如何让计算机的性能实现进一步的突破呢?
实际上,现在的电脑仍然是冯·诺依曼机,换句话说,我们的电脑的工作原理实际上和50多年前的埃尼阿克(ENIAC)是同一个原理,不过由于制造工艺的进步使得其尺寸得以大幅缩小,同时性能也有了大规模的提升。要想突破现有技术的性能限制,延续摩尔定律,就必须要有原理上的革新。
这里兰州就将给大家介绍几种未来可能担当延续摩尔定律这一重任的新型计算机,也许它们现在看起来如同天方夜谭,但是它们中的任何一种成功了,都将可能改变人类的历史……
今天先写3种,以后看到了再更新=-=
p.s:因为是临时想到的,可能会比较慢,欢迎插楼【踹



IP属地:四川1楼2012-06-11 16:15回复
    远目


    来自掌上百度2楼2012-06-11 16:21
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      No.1
      量子计算机
      工作原理:
      经典的计算机使用二进制表示数字,量子计算机延续了这一做法,不过,经典计算机使用的是逻辑电位来表示0和1,量子计算机则是利用原子(比如氢原子)中电子的自旋的方向来表示0和1的。由于量子力学的原理,一个氢原子不仅可以表示0和1,还可以表示0和1的叠加,这就使得同等数量量子比特所能表示的数据规模相当大。由250个量子比特组成的系统的计算能力可以完爆现在最强大的超级计算机,使得现行的RSA密钥系统形同虚设。
      前景展望:
      由于其极高的计算能力,可以预见的是,这种计算机一旦研制成功,将被应用于军事(破解密码,黑客技术)以及民用(交通管理、市场行分析,科研)等各个方面,人类的计算能力将由此翻好几个数量级。
      缺陷:
      现在制约量子计算机应用的主要有以下几个问题
      1、量子世界的奥秘尚未被人类完全认知,要想制造出性能稳定的量子计算机可能还要有很长的路要走
      2、退相干。量子系统的潜在计算能力相当强大,但是由于量子系统非常容易与外界相互作用而发生“退相干”使量子系统被破坏从而无法工作,因此如何延长量子系统的稳定的时间将会是一个很大的难题。
      3、功耗&散热。现在的量子计算机运行时的功耗太大。假设1吨铀235通过核发电机1天能提供7000万瓦伏电量,那么这些电量在短短的10天内就会被消耗殆尽,这是最保守的估计;如果一台量子计算机一天工作4小时左右,那么它的寿命将只有可怜的2年,如果工作6小时以上,恐怕连1年都不行,这也是最保守的估计;假定量子计算机每小时所产生的热量能使自身温度升高70摄氏度,那么2小时内机箱将达到200度,6小时恐怕散热装置都要被融化了,这还是最保守的估计=-=
      研发现状:
      目前物理学家们已经实现了直接对单个原子进行数据的写入与读出,但是由于效率太低使得其仍然无法投入使用
      这是今年的新闻=-=http://tech.sina.com.cn/d/2012-03-01/07386788093.shtml
      IBM量子计算机取得重大突破 可进行百万项计算


      IP属地:四川3楼2012-06-11 16:33
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        CCC


        4楼2012-06-11 16:47
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          No.2
          光计算机
          工作原理:
            光计算机是由光代替电子或电流,实现高速处理大容量信息的计算机。其基础部件是空间光调制器,并采用光内连技术,在运算部分与存储部分之间进行光连接,运算部分可直接对存储部分进行并行存取。由于其使用光(而非电流)传输数据,其数据传输的密度可以几乎无限制的提高(任意两束光交叉后都不会发生干涉,电流则没有这一优点)。突破了传统的用总线将运算器、存储器、输入和输出设备相连接的体系结构。运算速度极高、耗电极低。
          前景展望:
            这类计算机的同样有强大的潜在计算能力,而且由于现在光纤技术的发展,它可以使计算机内部的数据与外界实现无缝对接,提高数据在互联网上传输的效率。而且其原理比较容易实现,制造难度不高。
          缺陷:
            和传统的冯氏机一样,制造它的光学元件仍然有尺寸的限制(太小会导致出现量子效应而使得工作容易出错),其性能无法无限制的提高。
          研发现状:
            现在几乎没有相关的研发现状的资料。。。所以就从百度百科上找了一段
            美国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光学计算机。它采用砷化镓光学开关,运算速度达每秒10亿次。尽管这台光学计算机与理论上的光学计算机还有一定距离,但已显示出强大的生命力。人类利用光缆传输数据已经有20多年的历史了,用光信号来存储信息的光盘技术也已广泛应用。然而要想制造真正的光子计算机,需要开发出可以用一条光束来控制另一条光束变化的光学晶体管这一基础元件。一般说来,科学家们虽然可以实现这样的装置,但是所需的条件如温度等仍较为苛刻,尚难以进入实用阶段。
            美国马萨诸塞州的一家光学技术公司——光导发光元件系统公司目前正与美国航空航天局马歇尔航天中心合作开发用来制造光学计算机的“光”路板,实现对光子移动的控制,并有望在今年取得突破。1999年5月,在美国西北大学工作的新加坡科学家何盛中领导的一个有20多人的研究小组利用纳米级的半导体激光器研制出世界上最小的光子定向耦合器,可以在宽度仅0.2至0.4微米的半导体层中对光进行分解和控制。


          IP属地:四川5楼2012-06-11 16:48
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            No.3
            神经元计算机
            (百度百科的名字叫做神经网络计算机,但我喜欢这么叫=w=)
            工作原理:
              神经元计算机的工作原理是模仿我们的大脑。我们的大脑其实就可以看做一台天然的神经元计算机。它由我们的感觉器官输入各种信号,在经过大脑中数量庞大的神经元网络处理之后,转化为我们可以直接利用的信息。神经元计算机也一样,以大量的处理器和数据节点模拟大脑中的神经元系统,在此基础上进行工作。
            前景展望:
              毫无疑问,这种工作原理与人脑相仿的计算机一旦研制成功,就有可能使当下仅存在于科幻小说中的“人工智能”(AI)投入实际应用。AI一旦出现,将有极大的应用空间,例如自动控制系统,机器人技术等等方面都会出现技术革河蟹命,人类的生活将可能有极大的改变。
            主要缺陷:
              要想构成神经网络一样的系统,就必然需要大量的处理器。然而,处理器之间的互联数是随着处理器数量的平方的增加而增加的,庞大的的连接数会是一个问题。除此之外,还有功能单一等问题。另外,神经元计算机在原理上也仍然没什么本质上的突破,性能还是会受到限制的。
            研发现状:
              还是看到的新闻咳咳
              8月18日,蓝色巨人IBM公布了一个令人振奋的消息。他们通过模拟大脑结构,首次成功构建出两个具有感知认知能力的硅芯片原型,可以像大脑一样具有 学习和处理信息的能力。IBM公司领导该研究项目的负责人德哈门德拉・莫德哈表示,这两个计算机芯片结合了神经元的计算能力、突触(或神经节)的记忆能力 和轴突的通信能力,基于这样的芯片,新一代计算机即将闪亮登场
            地址:http://tech.xinmin.cn/2011/08/20/11783085.html


            IP属地:四川6楼2012-06-11 17:06
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              今天先发这么多。。。手打累死了。。。。。


              IP属地:四川7楼2012-06-11 17:06
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                辛苦啦辛苦啦……电子社人民忘不了你,噗噗


                来自掌上百度8楼2012-06-11 17:09
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                  感觉写的怎么样啊?


                  IP属地:四川9楼2012-06-11 17:10
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                    很多东西我得先补脑


                    来自掌上百度10楼2012-06-11 17:21
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                      要不要我把这里面一些比较难理解的东西在下面解释一下?


                      IP属地:四川11楼2012-06-11 17:22
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                        那就辛苦了【噗噗……我就会说这些


                        来自掌上百度12楼2012-06-11 17:38
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                          为了便于大家的理解。。。现在把上面涉及到的一些概念做一下简单的解释
                          摩尔定律
                            摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。
                          退相干
                            退相干,通俗的称谓是“波函数坍缩效应”,是量子力学的基本数学特性之一。指的是原本连续分布的波函数概率幅,在经历“观测”之后的瞬间退变为离散分布于某一特定点的δ函数(狄拉克δ函数,在特定的一个点值为无穷,其余所有点值为0,整个函数图形总面积定义为1)的现象。 夸张地说,退相干效应指的是“当没有人看月亮时,月亮只以一定概率挂在天上;而当有人看了一眼后,月亮原来不确定的存在性就在人看的一瞬间突变为现实。
                          RSA公钥加密算法
                            RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在(美国麻省理工学院)开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法,它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击,已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大素数相乘十分容易,但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开作为加密密钥。
                          人工智能(AI)
                            人工智能的一个比较流行的定义,也是该领域较早的定义,是由约翰·麦卡锡(John McCarthy)在1956年的达特矛斯会议(Dartmouth Conference)上提出的:人工智能就是要让机器的行为看起来就象是人所表现出的智能行为一样。但是这个定义似乎忽略了强人工智能的可能性(见 下)。另一个定义指人工智能是人造机器所表现出来的智能性。总体来讲,目前对人工智能的定义大多可划分为四类,即机器“像人一样思考”、“像人一样行 动”、“理性地思考”和“理性地行动”。这里“行动”应广义地理解为采取行动,或制定行动的决策,而不是肢体动作。
                          强人工智能
                            强人工智能观点认为有可能制造出真正能推理(Reasoning)和解决问题(Problem_solving)的智能机器,并且,这样的机器能将被认为是有知觉的,有自我意识的。强人工智能可以有两类:
                            类人的人工智能,即机器的思考和推理就像人的思维一样。
                            非类人的人工智能,即机器产生了和人完全不一样的知觉和意识,使用和人完全不一样的推理方式。
                          弱人工智能
                            弱人工智能观点认为不可能制造出能真正地推理(Reasoning)和解决问题(Problem_solving)的智能机器,这些机器只不过看起来像是智能的,但是并不真正拥有智能,也不会有自主意识。
                            主流科研集中在弱人工智能上,并且一般认为这一研究领域已经取得可观的成就。强人工智能的研究则处于停滞不前的状态下。
                          


                          IP属地:四川13楼2012-06-11 17:41
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                            弄好啦~看看还需要补充什么不


                            IP属地:四川14楼2012-06-11 17:41
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