计算机的展望

从1946年 ENIAC 问世至今,60年来计算机技术的进步推动了计算机的发展和广泛的应用
使计算机在人类的全部活 动领域里占有极为重要的地位。从超级巨型机到心脏起搏器，从电话
网络到汽车的汽化器无处不在，无所不及,几乎能填补甚至取代各类信息处理器，成为人类最得
力的助手。
世界上不少科学家预言，到了 2046 年人类社会几乎所有的知识和信息将全部融人于计算机
空间,而任何人在任何地方任何时间都可 以通过网络,对所有的知识和信息进行在线获取。这个
预测是大家所希望的，也是必定会实现的。计算机空间将会为崭新的信息方式、娱乐方式和教育方式提供基础，并会提供新层次的个人服务和健康保健,最大的受益将是人们可以在远距离与他
人进行全感知的交流。这种计算机应该具有类似人脑的一些超级智能，具有类似人脑的自组织、
自适应、自联想、自修复的能力。人脑的这种功能要求信息处理的计算机速度至少达每秒 10'°
存储容量至少为 10"字节,当然还需要相应的软件支持。倘若计算机的计算速度和存储容量达
不到这个指标，那么所谓超级智能计算机只能是一种幻想。因此，尽管20世纪七八十年代，人工
智能的研究曾一度出现高潮，特别是日本投人了大量的资金，做了很大的努力,但超级智能计算
机的实现远比想像的要艰难得多，
显然,欲实现上述目标，首当其冲的应该是努力提高处理器的主频。硅芯片徽处理器主频与
其集成度紧密相关，但是实现起来并非易事。其一，硅芯片的集成度叉受其物理极限的制约，集
成度不可能无止境地提高，当集成电路的线宽达到仅为单个分子大小的物理极限时，意味着硅芯
片的集成度已到了穷途末路的境地。其二,由于硅芯片集成度提高时，其制作成本也在不断提
高，即在微电子工艺发展中还遵循另一规律：“每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍
一般来说,建造一个生产0.25sm 工艺芯片的车问大约需20~25亿美元,而使用 0.18 pm 工艺
时，费用将跃到 30~40 亿美元。按几何级数递增的制作成本情况 发展,数年内该费用将达100
亿美元,致使企业无法承受。其三，正如前述，随着集成度的提高，微处理器内部的功耗、散热 线
延迟等一系列问题将难以解决。因此Intel 公司工程师保罗•帕肯在近年来发表了骇人听闻的
预测,认为硅芯片技术 10 年后将走到尽头并非偶然。
尽管如此，人类对美好愿望的追求是无止境的,决不会因硅芯片的终结而放弃超级智能计算
机的研制。
那么究竞谁能接过传统硅芯片发展的接力棒呢？多年来,科学家们把眼光都凝聚在光计算
机、生物计算机和量子计算机上，而量子计算机被寄托了极大的希望。
光计算机利用光子取代电子进行运算和存储，用不同波长的光代表不同数据，可快速完成复
杂计算。然而要想制造光计算机，需开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学晶体管
现有的光学晶体管庞大而笨拙，用其制造台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，光计算机短其
内难以进人实用阶段
DNA(脱氧核糖核酸）生物计算机是美国南加州大学阿德拉曼博士 1994 年提出的奇思妙
想,它通过控制DNA 分子间的生化反应完成运算。但目前流行的 DNA 计算技术必须将DNA 溶
于试管液体中。这种计算机由一堆装有有机液体的试管组成，虽然看起来很神奇，但很笨拙。这
一问题得不到解决，DNA 计算机在可预见的未来将难以取代硅芯片计算机。
与前两者相比，量子计算机的前景尤为光明。量子这种常人难以理解的特性，使得具有
5000个量子位的量子计算机能在约30s内解央传统硅芯片超级计算机要在100亿年才能解决
• 的大数因子分解问题。