以物理學(xué)角度展望信息技術(shù)的發(fā)展

劉星宇

摘 要：本文將從物理學(xué)知識點(diǎn)出發(fā)，對上個(gè)世紀(jì)以來信息技術(shù)的飛速發(fā)展進(jìn)行分析與探究，并從中展望兩者之間未來的發(fā)展與聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；信息技術(shù)；量子處理；人工智能

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，信息技術(shù)的一次次更新引發(fā)了新一代的信息革命。掌握信息技術(shù)的核心領(lǐng)域，對一個(gè)國家來說，就是站在了時(shí)代的前沿。然而，是什么使信息技術(shù)得到如此迅猛的發(fā)展？那就是物理學(xué)理論的不斷突破。因此，物理學(xué)與信息技術(shù)發(fā)展有著緊密的聯(lián)系，展望兩者之間的聯(lián)系，重視理論知識的研究與發(fā)現(xiàn)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、物理學(xué)與信息技術(shù)的聯(lián)系

在近代物理學(xué)史上，出現(xiàn)了兩位劃時(shí)代的人物，他們分別開啟了物理學(xué)的兩扇大門，直接引領(lǐng)了近現(xiàn)代以來科學(xué)技術(shù)的兩次大革命。一位是在蘋果樹下發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的牛頓，他所提出的力學(xué)三大定律和萬有引力定律，對宏觀物體的運(yùn)動給出了精準(zhǔn)地描述，為18世紀(jì)的工業(yè)革命及其以后的機(jī)器時(shí)代籌備了科學(xué)理論，使得人類生產(chǎn)力水平大幅度提高。另外一位偉大的物理學(xué)家，就是愛因斯坦，他提出了狹義相對論，揭示了能量守恒定律，掀開了微觀物理學(xué)的新篇章。自此以后，量子力學(xué)、電磁學(xué)等理論相繼噴涌而出，原本處于瓶頸期的理論物理學(xué)頓時(shí)煥發(fā)了新生。這一次物理學(xué)的突破，為信息時(shí)代的來臨埋下了伏筆，從1942年第一臺電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，到后來的存儲盤、無線網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等等，信息技術(shù)的更新速度，變得越來越快。人人都知道，美國如今是信息技術(shù)的領(lǐng)軍者，他們有微軟、蘋果、高通、英特爾這些聞名世界的著名企業(yè)，掌握著信息時(shí)代的核心利器。但是，如果沒有普林斯頓大學(xué)、加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院這些高等級學(xué)府為其提供最前沿的理論知識和頂尖人才，相信這些企業(yè)達(dá)不到現(xiàn)在的高度。所以說，物理學(xué)的理論知識，就好比一塊塊基石，為信息技術(shù)這棟摩天大樓，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、信息技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）高速化、大容量化

第一臺電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，標(biāo)志著信息時(shí)代的來臨。在經(jīng)歷過一次次的演變之后，電子計(jì)算機(jī)從粗笨的臺式機(jī)變成了手提電腦，進(jìn)而升級為掌上電腦，體積在不斷地變小，運(yùn)算速度卻在飛速提高，存儲容量更是指數(shù)級的增加。從一開始的龐然大物，逐漸變成了企業(yè)單位、平民百姓的必備工具，給社會生活帶來了翻天覆地的改變，人類也從以前的機(jī)器時(shí)代快速過渡到了信息時(shí)代。從目前的發(fā)展趨勢來看，運(yùn)行速度進(jìn)一步的高速化、存儲功能的大容量化，是信息技術(shù)發(fā)展的潮流所在，相信在不久的將來，小型化、多功能大容量化的高速信息處理工具，將成為人類進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算的首選工具。

（二）數(shù)字化

在以往的工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)一臺模擬設(shè)備需要花很多時(shí)間，模擬電路的每一個(gè)單獨(dú)部分都要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)單獨(dú)調(diào)測，而數(shù)字設(shè)備是單元式的，設(shè)計(jì)非常簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)，可大大降低成本。數(shù)字電路由二進(jìn)制電路組成，非常便于綜合，數(shù)字化的處理模式，將使得工業(yè)生產(chǎn)的效率將大大提升，使得人類的科技生產(chǎn)能力進(jìn)一步獲得飛躍。

（三）信息資源共享化

在21世紀(jì)的今天，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等各種信息技術(shù)創(chuàng)造的結(jié)晶，深刻的推動了傳統(tǒng)行業(yè)新的變革，促使著網(wǎng)絡(luò)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的迅速繁榮。之所以取得如此大的成就，除了由社會進(jìn)步帶來了經(jīng)濟(jì)格局的改變，信息資源的共享，也是重大的推手之一。當(dāng)然，可以想象，在未來的科技發(fā)展趨勢下，個(gè)人信息資源的互享，以及信息資源的全球化，是人類科技進(jìn)步的必然趨勢。

三、物理學(xué)與信息技術(shù)發(fā)展的展望

（一）量子處理工具的出現(xiàn)

量子力學(xué)一直是物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對象。在信息技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)展的今天，電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為人們進(jìn)行信息處理的必備工具，它的高速計(jì)算能力、多樣化的功能，使得人類從繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算中解脫出來，有更多的精力處理更重要的事情，同時(shí)，快速的運(yùn)算功能也使得生產(chǎn)效率迅速提升，造就了今日的經(jīng)濟(jì)繁榮。然而，電子計(jì)算處理工具也有它局限的一面，眾所周知，電子計(jì)算機(jī)能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)，歸功于它的芯片，雖然芯片也在不斷的更新?lián)Q代，性能越發(fā)強(qiáng)大，但是發(fā)熱問題始終是芯片處理數(shù)據(jù)能力的瓶頸所在。如果人類想要更進(jìn)一步的取得發(fā)展，物理學(xué)的理論創(chuàng)新是推動信息技術(shù)發(fā)展的重要來源。從目前物理學(xué)的發(fā)展大趨勢來看，量子處理工具的出現(xiàn)，應(yīng)該是大勢所趨。量子處理工具，可以完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所不具備的一些功能，它是對傳統(tǒng)計(jì)算功能的一種補(bǔ)充，而不是取代，未來的量子處理工具，可能會與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一樣，成為人類信息技術(shù)發(fā)展的左右手，以信息技術(shù)的再一次飛躍拉動社會的進(jìn)步。

（二）人工智能的迅速普及

電子計(jì)算處理工具將人類從繁瑣枯燥的數(shù)據(jù)中解放出來，使得社會生產(chǎn)力水平的大幅度提升，而在可預(yù)見的將來，人工智能將會代替人們從事繁重的生產(chǎn)生活，使得人們能夠做一些更有意義的事情，長遠(yuǎn)來看，這也是信息時(shí)代發(fā)展的必然趨勢。人類在物理學(xué)領(lǐng)域的研究，譬如電磁學(xué)、量子力學(xué)這些領(lǐng)域，一旦獲得突破，必將對人工智能的發(fā)展造成強(qiáng)力的推動，使得其能夠迅速的普及到社會生活的各個(gè)角落。技術(shù)的成熟必然依托于理論的支撐，兩者之間相互促進(jìn)、共同發(fā)展。人工智能要想形成大規(guī)模的、工廠化生產(chǎn)的格局，有待于微觀領(lǐng)域的物理理論的進(jìn)一步成熟。

四、結(jié)語

總而言之，物理學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的。展望未來，量子計(jì)算、人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，是社會發(fā)展的大潮流所在，而近年來，物理學(xué)在微觀領(lǐng)域不斷獲得突破，將是信息技術(shù)發(fā)展的助力所在，有了發(fā)展，才有更多的人去研究，而研究出的新成就新理論，必將使得信息技術(shù)不斷地革新、進(jìn)步，引領(lǐng)人類的社會生產(chǎn)發(fā)展走向更繁榮的一面。