计算机软件技术本原、现状与未来

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1、计算机软件的本原、现状与未来段银田2009.07一、背景技术进步和潜在（预期）需求是构成一切重大科学变革的原动力。21世纪计算机将从元器件到它的组成原理、体系结构以及软硬件形态等方面，经历一场重大的革命性变革。其原动力是：◆集成电路发展所带来的困惑与希望◆人工智能已显示出强烈的潜在需求◆集成电路发展所带来的困惑1958世界上出现第一个把5个晶体管扁平化、集成化的硅集成电路，掀起了“硅集成电路”革命热。1965年摩尔定律的提出,并被后来的实践所印证。集成电路技术成为20世纪最伟大的发明之一。2008年集成电路线宽采用了45纳米技术，整

2、机运算速度达到1000万亿次／秒。注：中国曙光6000首次采用国产龙芯CPU，将在2010年问世，1000万亿次／秒（差距两年）。2008年中国采用90纳米技术，INTEL采用45纳米技术（差两代，中间是65纳米技术）。纳米技术带来的困惑:摩尔定律会终结吗？新一代计算机技术将化解由此带来的困惑！摩尔定律会终结吗？预计到2012年，集成电路的线宽将小于10nm，只相当于若干个分子直径的大小。到那时，材料的几何形态、理化性能将发生质的变化；此外，由于线宽变窄会导致电路故障率急剧上升，从而给故障监测带来了新的难题。因此，预计当线宽达到采用光

3、电刻蚀技术进行细分的极限时，摩尔定律要么终结，要么在某些全新技术支持下仍保持有效！注：纳米和介观世界。介观意指介于宏观和微观之间。纳米是介观世界尺度的度量单位，1纳米等于十亿分之一米，是人类毛发直径的万分之一，是可见光最短波长的四百分之一。这是一个比微观尺度(原子大小为0.1纳米)大，又比宏观尺度(微米,光学显微镜分辨极限)小的世界。◆人工智能展示潜在需求计算机自始至终都是围绕着对人类智能的模仿创造和代替这一目标创新和发展的。⒈认识人的智能人是有智能的，人的智能表现为对信息的识别能力、超越能力和综合处理能力。例如，人可以越过许多中间信

4、息识别事物而不贻误工作和学习。这种情况经常发生在对动态目标的观察和阅读过程中。再如，当正常人处在紧急状态下或复杂的环境中时，能够迅速作出反应和决策。表现出对复杂信息的综合处理能力。⒉人工智能的概念人工智能是探索和模拟人类智能规律的科学。例1.图灵实验（简述）:把一台终端机同时与远方的一台由人操纵的设备和一台计算机相连（此环境对终端机操作员透明），当操作员通过终端向远方对象发出相同的一组询问后，如果在它们的反馈答案中有半数以上操作员分辨不出两者的差别，那么就说那台计算机是有智能的。例2.演义图灵实验:暗设人～机对弈赛局。人工智能定义：人

5、工智能是使机器去做某些如果由人来做是需要智能的事情的科学（明斯基）⒊人工智能的期盼科学家们对人工智能的期盼预示了计算机技术产生重大变革的潜在需求听听他们是怎么说的。斯蒂芬·霍金认为：“就像人类可以凭借其高超的捣弄数字的能力来设计计算机一样，智能机器将创造出性能更好的计算机。最迟到21世纪中叶（可能还要快得多）计算机的智能也许会超出人类的理解能力”。也有不少科学家断言，智能机器的智慧会迅速超过爱因斯坦和霍金智慧的总和。注斯蒂芬·霍金：创立宇宙之始是“无限密度的一点”理论，并撰写《时间简史》的英国著名数学家、物理学家、宇宙学家。罗伯特·纽

6、纳姆预测：宾夕法尼亚州立大学的材料学家罗伯特·纽纳姆预测，硅甚至会产生多种新的生命形式。其优势在于它不会死亡，并拥有难以想象的智能。这有可能启发科学家制造出“拥有可以超越所有生物共同意识”的人—硅复合生命形式。需要指出的是，不同的生命形式对世界会产生不同的理解。例如，能看见无线电波、可以倾听星光的生物对于现实世界的理解将和人类截然不同。这也激发人们去研制对自己“透明”的人造大脑的想法。日本德加里斯认为：日本高级通信技术国际研究所硅脑制造工程的负责人雨果·德加里斯确信，他创造的东西可能会把他自己像苍蝇一样拍死，这种想法一直搅得他心绪不宁

7、。人造大脑的优势还在于，其体积将不像人脑那样，受到头盖骨大小的限制。英国亚历山大嘲弄说：那种认为智能机器怀有恶意的想法，是假设智能机器的行为方式与人类非常接近，具有人类的弱点和所有的特征，这是一种错误的假设。他认为，争夺领土和配偶是人类残暴和虐待低级生命形态的两个主要原因。而没有性别又知道自己是机器，并能相对永远存在的“生物”，定会与事无争。因此，具有超级智能的机器一旦认为，自己不适宜与人类共同生存在地球上，它们也许会在自己的身上建造一圈助推器，然后飞向太空。美国库茨魏尔预言：雷蒙德·库茨魏尔预计，到2020年，人造大脑将达到人类“湿

8、件”的水平。他认为，10亿个人脑的处理能力将能被压缩到1立方英寸的量子电路中。库茨魏尔预计，到2025年之后，机器人将代替人类在工厂和农场中工作。库茨魏尔甚至认为，到2099年将只有很少一部分人仍然保留着生物躯体。大多数