18新利最新登入计算机在未来100年将如何发展?

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电脑硬件影像廊微处理器上的晶体管正在缩小,但这种情况能无限期地持续下去吗?查看更多计算机硬件图片
iStockphoto /思想库

把计算机的进化称为“流星”似乎是一种保守的说法。考虑摩尔定律这是戈登•摩尔(Gordon Moore)早在1965年就提出的观点。他注意到的数字晶体管工程师们可以在硅芯片上塞进大约每年翻一番的东西。多年来,这种疯狂的增长速度放缓到一个略微温和的24个月周期。

公众已经意识到计算机技术的飞速发展。我们都听过这样的笑话:在商店买了一台电脑,回家时却发现它已经过时了。计算机的未来会怎样?

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假设微处理器如果制造商能够继续遵守摩尔定律,我们电脑的处理能力每两年就会翻一番。这意味着100年后的计算机将比目前的型号强大1,125,899,906,842,624倍。这很难想象。

但就连戈登•摩尔(Gordon Moore)也警告说,不要认为摩尔定律会坚持那么久。2005年,摩尔表示,随着晶体管达到原子尺度,我们可能会遇到无法跨越的基本障碍[来源:Dubash].到那时,我们就不能在同样的空间里塞更多的晶体管了。

我们可以通过制造更大的处理器芯片和更多的晶体管来绕过这一障碍。但是晶体管会产生热量,热的处理器会导致计算机关机。拥有快速处理器的计算机需要有效的冷却系统来避免过热。处理器芯片越大,计算机在全速工作时产生的热量就越多。

另一种策略是切换到多核架构。一个多核处理器为每个核心提供部分处理能力。他们擅长处理可以分解成更小部分的计算;18新利最新登入然而,它们不擅长处理无法分解的大型计算问题。

未来的计算机可能依赖于与传统机器完全不同的模型。如果我们放弃老式的晶体管处理器呢?

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光学,量子处理和DNA计算机

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一个好处是光学或光子系统将产生比传统电子晶体管处理器更少的热量。数据传输速度也会更快。但是工程师们还没有开发出一种可以大规模生产的紧凑型光学晶体管。苏黎世联邦理工学院的科学家们能够建造一个光学晶体管只有一个分子大小。但为了使系统有效,科学家们必须将分子冷却到零下272摄氏度,或1开尔文。这比外太空要暖和一点[来源:科学日报].这对普通电脑用户来说并不实际。

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光子晶体管可能成为量子计算机的一部分。与传统计算机使用二进制数字或位来执行运算不同,量子计算机使用量子比特或量子位。位不是0就是1。把它想象成一个开关,要么关要么开。但一个量子位可以同时是0和1(或介于两者之间)。开关既开又关,一切都在开关之间。

一台工作中的量子计算机应该能够比传统计算机更快地解决分解成小问题的大问题。我们称之为问题令人尴尬的并行问题.但是量子计算机本质上是不稳定的。如果计算机的量子状态被打乱,机器可以恢复到传统计算机的计算能力。就像苏黎世联邦理工学院创造的光学发射器一样,量子计算机被保持在绝对零度以上几度的温度以保持其量子态。

也许计算机的未来就在我们心中。计算机科学家团队正致力于开发使用DNA处理信息的计算机。18luck手机登录这种计算机科学和生物学的结合可能会引领下一代计算机的发展。与传统机器相比,DNA计算机可能有几个优势。例如,DNA是一种丰富而廉价的资源。如果我们发现了一种利用DNA作为数据处理工具的方法,它可能会彻底改变计算机领域。

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无处不在的计算

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微软Surface等设备正在将电脑推向新的环境。

以未来为背景的科幻小说的一个流行主题是无处不在的计算.在这个未来,计算机已经变得如此之小,无处不在,几乎无处不在。你的地板上可能有电脑传感器,可以监测你的身体健康状况。新利国际网站品牌官网当你开车去上班时,你车里的电脑可以帮助你。电脑几乎到处都能追踪你的一举一动。

这是一个既令人振奋又令人恐惧的未来愿景。一方面,计算机网络将变得如此强大,以至于我们总是有一个快速、可靠的连接到网络互联网.无论你在哪里,你都可以和任何你选择的人交流,不用担心服务中断。但另一方面,企业、政府或其他组织也有可能收集你的信息,并随时随地监视你。18luck手机登录

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在过去的十年里,我们已经看到了迈向无所不在计算的步骤。市政Wi-Fi计划及4 gLTE和WiMAX等技术已经将网络计算扩展到有线机器的世界之外。你可以购买一部智能手机,几秒钟内就能在万维网上访问千兆字节的信息。18luck手机登录交通信号灯上的传感器和生物识别设备都能检测到我们的存在。也许用不了多久,我们接触到的几乎所有东西都装有电脑或传感器。

我们还可能看到用户界面技术的巨大变革。目前,大多数计算机依赖于物理输入接口,如计算机鼠标、键盘、跟踪板或其他我们输入命令的表面。还有一些电脑程序可以识别你的声音或跟踪你的眼球运动来执行命令。计算机科学家和神经学家正在研究各种脑机接口,这些接口将允许人们仅用他们的思想来操纵计算机。谁知道呢?未来的计算机可能会与我们的欲望无缝对接。

要推断出100年是很困难的。技术进步不一定是线性的或对数的。我们可能会经历几十年的进步,之后会有一段时间进展甚微,因为我们会遇到不可预见的障碍。另一方面,根据一些未来学家的说法,在100年内,计算机和人类之间可能没有什么有意义的区别。在那个世界里,我们将被改造成一个新的物种,以我们目前的形态无法想象的速度自我改进。不管未来会怎样,可以肯定的是,我们所依赖的机器将与今天的计算机大不相同。

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  • Bone, Simone和Matias Castro。《量子计算简史》帝国理工学院,伦敦,计算机系,1997。http://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_97/journal/vol4/spb3/
  • Dubash,迈克尔。戈登·摩尔说:“摩尔定律已死。”Techworld。2005年4月13日。(2010年3月17日)http://news.techworld.com/operating-systems/3477/moores-law-is-dead-says-gordon-moore/
  • 麻省理工学院。麻省理工学院极端量子信息理论中心18luck手机登录TechNews。2007年3月。(2010年3月18日)http://www.technologynewsdaily.com/node/6280
  • 美国国家航空航天局。“利用‘大自然的工具箱’,DNA计算机解决了一个复杂的问题。”2002年3月14日。(2010年3月18日)http://www.jpl.nasa.gov/releases/2002/release_2002_63.html
  • 普渡大学的消息。“普渡大学的研究人员在芯片上拉伸DNA,为未来的计算机铺路。”2003年10月。(2010年3月18日)http://news.uns.purdue.edu/html4ever/031007.Ivanisevic.DNA.html
  • 科学日报。光学计算机:由单分子制成的光学晶体管。2009年7月3日。(2010年3月17日)http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090702080119.htm
  • 科学日报。“未来的超快计算机。”2009年9月3日。(2010年3月18日)http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090901082855.htm
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