試析如何實(shí)現(xiàn)我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)跨越式發(fā)展

張世豪 彭飛 秦源

摘要：近些年，我國高科技行業(yè)持續(xù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)不斷取得新的突破，但由于我國起步晚，基礎(chǔ)弱，想要趕超世界發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平，就必須實(shí)現(xiàn)“跨越式發(fā)展”，就這一問題展開討論，就顯得尤為重要。本文回顧了計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，并提出了實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展目標(biāo)的措施，最后討論了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)未來的發(fā)展方向，希望能對(duì)相關(guān)工作人員起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用;跨越式發(fā)展;技術(shù)科學(xué)

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)包含總線輸出入、系統(tǒng)指令、CPU設(shè)計(jì)應(yīng)用、運(yùn)算器設(shè)計(jì)、流水線原理等諸多內(nèi)容?，F(xiàn)代社會(huì)，數(shù)字信息化發(fā)展已成為主流趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，對(duì)人們的生活起到了非常大的推動(dòng)作用，但相比于西方發(fā)達(dá)國家，我國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)仍存在一些短板，如何實(shí)現(xiàn)“技術(shù)跨越式發(fā)展”，成為困擾計(jì)算機(jī)工作人員的難題。

一、計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

（一）前科學(xué)時(shí)期

工作人員將計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)分為三個(gè)發(fā)展時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期主要以計(jì)算工具發(fā)展為主，早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，我國就已經(jīng)出現(xiàn)了最早的“算籌”工具，此后的1000多年，唐朝又出現(xiàn)了算盤。而計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的第二個(gè)發(fā)展時(shí)期，主要以機(jī)械式計(jì)算機(jī)發(fā)展為主，早在1923年，什卡爾特便提出了機(jī)械式計(jì)算機(jī)的制造設(shè)想，但直到1642年，第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)才正式誕生。以此為基礎(chǔ)，四則運(yùn)算機(jī)又在1821年誕生，并大量生產(chǎn)投入使用。第三發(fā)展時(shí)期，是以電器式計(jì)算機(jī)發(fā)展為主，1941年，克蘭德·朱斯研究出Z-3計(jì)算機(jī)，這是世界上最早使用程序控制的計(jì)算機(jī)。但是，受到第三次科技革命的影響，繼電器式計(jì)算機(jī)沒有發(fā)展多久。便被后來出現(xiàn)的更加先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)所取代。

（二）常規(guī)科學(xué)時(shí)期

早在10世紀(jì)30年代，人類就已經(jīng)掌握了制造電子計(jì)算機(jī)的基本能力，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)也由此邁入常規(guī)科學(xué)階段，在這一時(shí)期，一位科學(xué)家制造出了擁有多線性方程組式的電子計(jì)算機(jī)，但遺憾的是，受到經(jīng)費(fèi)限制，他最終只制作了計(jì)算機(jī)的一個(gè)部件。后來，美國的科學(xué)家莫希利制造出了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，名字叫做“電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)”，沒過多久，馮·諾依曼便對(duì)這一計(jì)算機(jī)存在的缺陷進(jìn)行了研究分析，并在1945年提出通用電子計(jì)算機(jī)的基本方案[1]。

（三）科學(xué)危機(jī)與革命

當(dāng)前，盡管電子計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，不斷完善功能缺陷，提高綜合效能，但自始至終，計(jì)算機(jī)的發(fā)展都是建立在“摩爾定律”上的。所謂摩爾定律，就是由英特爾創(chuàng)始人之一的戈登摩爾發(fā)現(xiàn)的一個(gè)規(guī)律：被容納在集成電路上面的晶體管，約每18個(gè)月便會(huì)增加一倍的數(shù)目，也就是說，每隔兩年，處理器的性能就能翻一倍。但大部分信息技術(shù)專家覺得“摩爾定律”只能再適用40年，因?yàn)楫?dāng)晶體管電路達(dá)到性能極限后，這一定律就會(huì)失效[2]。隨著摩爾定律作用喪失，人類計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)也將邁入危機(jī)，如果不能及時(shí)開發(fā)出新技術(shù)替換掉晶體管，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)人員將面對(duì)巨大的難題。

二.實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)跨越式發(fā)展措施

（一）加強(qiáng)主觀能動(dòng)性

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)人員想要實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越式發(fā)展目標(biāo)，就要強(qiáng)化主觀意識(shí)，自覺培養(yǎng)責(zé)任意識(shí)，敢于迎難而上，克服計(jì)算機(jī)科研過程中的各種問題挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮專業(yè)熱情，為計(jì)算機(jī)跨越式發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

（二）做好信息調(diào)查

想要提高計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，就要做好信息調(diào)查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中不合理、不科學(xué)的問題，工作人員在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的時(shí)候，要從實(shí)際出發(fā)，認(rèn)真辨別數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性、科學(xué)性，避免走彎路。

（三）推動(dòng)計(jì)算機(jī)部件升級(jí)

眾所周知，計(jì)算機(jī)是由諸多零件結(jié)構(gòu)共同組裝而成的產(chǎn)物，無論是結(jié)構(gòu)還是功能都比較復(fù)雜，其內(nèi)部零件就像人體的細(xì)胞一樣，彼此既可以協(xié)同合作，也可以獨(dú)立運(yùn)行，企業(yè)使用的往往是集成型計(jì)算機(jī)，而家庭用戶使用的往往是微型結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，隨著時(shí)代不斷發(fā)展，無論是個(gè)人還是企業(yè)都對(duì)計(jì)算機(jī)的效能有了更高的要求[3]，相關(guān)工作人員想要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的跨越式發(fā)展，就要為計(jì)算機(jī)內(nèi)硬件設(shè)備升級(jí)，通過科技研發(fā)，提高計(jì)算機(jī)各零件設(shè)備的綜合性能，確保計(jì)算機(jī)行業(yè)向著更高水平邁進(jìn)。

三、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在追求計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)跨越式目標(biāo)的同時(shí)，科學(xué)家也一直致力于推動(dòng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用朝著多元化方向發(fā)展。在這里，我們主要介紹生物計(jì)算機(jī)和光學(xué)計(jì)算機(jī)兩種。

（一）生物計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

所謂生物計(jì)算機(jī)，就是科學(xué)家通過使用生物工程技術(shù)，解析生物身體中存在的蛋白質(zhì)分子，做成生物芯片（也叫仿生芯片），并將芯片安裝在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，由于生物計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存空間、運(yùn)行空間都比較大，相比于傳統(tǒng)的機(jī)械計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行速度能夠提升數(shù)倍，在發(fā)生機(jī)體故障后，生物計(jì)算機(jī)可以利用所帶芯片實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，自行消除計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障，從而使計(jì)算機(jī)實(shí)際使用壽命大大延長(zhǎng)，有效提高計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。但由于當(dāng)前生物計(jì)算機(jī)還存在著信息提取慢的問題，所以沒有被廣泛應(yīng)用。

（二）光學(xué)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

我們知道，世界上傳播速度最快的是光，但如果能夠在計(jì)算機(jī)的傳輸方式中，實(shí)現(xiàn)光速傳播的目標(biāo)，那么就能大大提高計(jì)算機(jī)的信息傳輸率和反應(yīng)率。根據(jù)IBM《光學(xué)快訊》顯示，科學(xué)家在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，通過更新升級(jí)內(nèi)部硬件系統(tǒng)，成功研制了一種擁有極小體積的光學(xué)調(diào)幅器，其實(shí)際體積約為現(xiàn)用超級(jí)電腦中硅光子的百分之一，科學(xué)家通過在電腦的中央處理器芯片中安裝電子光學(xué)調(diào)幅器，可以大大縮小超級(jí)電腦體積，通過利用光學(xué)技術(shù)，將電線完全取代，有效增強(qiáng)計(jì)算機(jī)信息感應(yīng)能力，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)內(nèi)不同核心處理器間的傳送速度，大幅度降低計(jì)算機(jī)耗用能量，具有綜合抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境受限少的優(yōu)點(diǎn)，通過光脈沖將電腦電子訊號(hào)完全替代，使用可見光或是紅外線，在不影響計(jì)算效能的基礎(chǔ)上，降低電腦發(fā)熱量，避免電腦因過熱而損壞，其速度十倍于現(xiàn)用常規(guī)計(jì)算器。

小結(jié)：

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)跨越式發(fā)展目標(biāo)，對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、加快科技行業(yè)進(jìn)步有著極其重要的意義，相關(guān)工作人員只有樹立創(chuàng)新意識(shí)，積極探索，迎難而上，認(rèn)真學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，克服工作中出現(xiàn)的困難和挑戰(zhàn)，才能促進(jìn)計(jì)算機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐繼錄， 陳磊宇， 趙振業(yè).試析如何實(shí)現(xiàn)我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)跨越式發(fā)展[J]. 鋒繪， 2020，22（1）：237-237.

[2]左書堂.探討計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)跨越式發(fā)展[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向， 2019（10）：50-51.

[3]張潤. "互聯(lián)網(wǎng)+"下計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及其發(fā)展的研究[J]. 無線互聯(lián)科技， 2020， 193（21）：74-76.