量子计算机、生物计算机、光子计算机

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1、浅析计算机的发展1.　现代计算机：发展史：第一代电子管时代(1942年--1956年)第二代晶体管时代(1955年--1964年)第三代成电路时代(1964年--1970年)第四代大规模和超大规模集成电路时代(1971年--现在)发展方向——只能够通过扩大规模的方式加强性能电子计算机——工作原理：主要以大规模或超大规模集成电路为电子元器件的计算机工作性能：主要取决于他的核心器件——处理器（ＣＰＵ）的性能现在的处理器基本是由半导体材料——硅做成的性能极限：目前是中国国防科技大学研制的天河二号超级计算机与普通电子计算机工作原理一样，只是规模和功能不同，这货的计算核心总数达

2、3120000（我家４核），每秒可以进行33.86千万亿次的浮点运算简介：目前以集成电路为基础的传统计算机已经快要发展到极限。按照目前的速度，计算机发展遵循的“摩尔定律”（每18个月芯片速度翻一番，价格降低一半）将会失效一旦芯片上线条的宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作。。从技术的角度看，随着硅片上线路密度的增加，其复杂性和差错率也将呈指数增长，同时也使全面而彻底的芯片测试几乎成为不可能。一旦芯片上线条的宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物

3、理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作。目前最先进的集成电路已含有17亿个晶体管。再增加是很困难的，必须想别的出路。２．未来计算机的发展方向：目前主要分为三种：１．生物计算机２．量子计算机３．光子计算机１．生物计算机：工作原理：DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将发生过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每一个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的DNA编码形式加以解答。以生物芯片取代在半导体硅片上集成数以万计的晶体管制成的计算机。它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此

4、作为生物芯片，实现更大规模的高度集成。优点：主要是存贮容量和运算速度。①集成度、功效更高 生物计算机的电路以分子为单位，在一平方毫米的面积上，可容纳几亿个电路，相比于传统计算机的半导体硅片制成的芯片，生物芯片能容纳电路的电路数量级提高了不只一个层次。 ②可靠性高，寿命更长 　　具有生物性质的生物计算机能做到自我修复，并且可以编码设置其自我再生和复制的功能，因此有传统计算机所没有的高可靠性和超长使用寿命。 ③耗能少 　　生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件，只需很少的能量就能就行所需的化学反应，耗能比传统的消耗电能并不断产生热能的计算机大大减少，并且能量利用率

5、大幅度提高。 ④方便适用 　　生物计算机由于体积下且具有生物特性，可以置于很多传统计算机无法置放的地方，可以随意设置在我们身边的任何事物中，并且可以发挥其生物特性更方便地为生命体服务。 ⑤性能大幅度提升 　　生物计算机由于其蛋白质分子可以并行工作的原理，可以轻松实现大量的并行运算，28.3g DNA的运行速度超过了现代超级计算机的10万倍且速度提高了10万倍以上这里指的１０万倍速度指的是超级计算机的速度，不是家用的ＰＣ电脑．．．．．．现在最快超级计算机的运行速度大约是一秒钟可以运算１０的１４次方次，生物计算机则可以达到每秒钟１０的２０次方次，同时DNA作为储存信息的媒

6、介，其占用空间也大幅缩小，仅占传统计算机的百亿亿分之一。 缺点：①提取信息不方便一种生物计算机可以在２４小时内完成人类迄今全部的计算量，但提取一个信息却花了一周的时间②以遗传物质为基础的生物计算机会受环境的干扰、计算结果难以检测、生物化学反应不是百分之百成功未来的实战运用：①可以用于未来战争中，进行各种庞大的数据的处理计算以及模拟。如：感受气流变化进行飞行的技术；进行多星体甚至是星系之间的碰撞计算；②进行人机结合生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机地结合起来，尤其是能够与大脑和神经系统相连。（注：这方面的相

7、关资料较少，可以适当ＹＹ一下。比如在人脑中加入了微型生物计算器后，人就获得了相当惊人的计算能力，如果身体机能足够强大（不是群里有人想要强化人吗？），躲子弹，甚至是根据炮弹落点周围的环境来计算冲击力的大小从而选取最佳躲藏地点（近距离）也不成问题）注：其他的功能就看大家自己的脑洞大小了，也别猛的太离谱，虽然生物计算机非常猛，它的计算速度比人脑快出了很多，但综合能力还是不能取代人脑的。２．量子计算机工作原理：量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子