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一個(gè)畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，在中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所、計(jì)算中心和網(wǎng)絡(luò)中心工作過(guò)，在澳大利亞科工組織DMS、香港浸會(huì)學(xué)院數(shù)學(xué)系和中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心等處工作過(guò)，多次獲國(guó)家和中科院科技獎(jiǎng)并享受政府特殊津貼的退休老頭。現(xiàn)在在【中國(guó)科普博覽】網(wǎng)“科學(xué)新語(yǔ)林”欄目里開(kāi)設(shè)一個(gè)《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》的個(gè)人專欄，愿和愛(ài)好數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的各界網(wǎng)友和青少年朋友，談?wù)剬?duì)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的看法、想法。
計(jì)算機(jī)展望：計(jì)算機(jī)發(fā)展分析
張建中
2012年09月19日
五、計(jì)算機(jī)發(fā)展分析
未來(lái)計(jì)算機(jī)將向超高速、超小型、并行處理、智能化的方向發(fā)展，這就是未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)。要看計(jì)算機(jī)的未來(lái)，首先應(yīng)看看有哪些推動(dòng)因素并對(duì)其進(jìn)行一些分析。
計(jì)算機(jī)有三個(gè)方面的作用：第一個(gè)方面是模擬；第二個(gè)方面是幫助人們進(jìn)行通信；第三個(gè)方面是互動(dòng)，即與現(xiàn)實(shí)世界的交流。計(jì)算機(jī)現(xiàn)在能做的事情還不太多，但是在今后的10～20年里，計(jì)算機(jī)將能做更多的事情，這將是新的令人振奮的應(yīng)用領(lǐng)域。
在模擬方面，有一種可能性，就是我們可以準(zhǔn)確地模擬真實(shí)世界。比如可以把一個(gè)人的體型、身高等掃描到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在屏幕上模擬出一個(gè)真實(shí)的你，這樣你就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)去試穿衣服，再通過(guò)計(jì)算機(jī)去訂購(gòu)。
在通信方面，現(xiàn)在有很多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做得非常成功，但是我們還沒(méi)做到信息唾手可得。例如尋找信息要等好長(zhǎng)時(shí)間；再如有時(shí)候你不能去某個(gè)地方，但是你可以用遠(yuǎn)程方式參與通信，現(xiàn)在還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
關(guān)于控制和互動(dòng)，最明顯的應(yīng)用就是機(jī)器人。十多年來(lái)，我們一直在說(shuō)下一個(gè)10年將是機(jī)器人時(shí)代，你可以買(mǎi)一臺(tái)機(jī)器，讓它洗碗、拖地板等。到目前為止，這樣的夢(mèng)想還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。但是，今后10年或者稍微再長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)可能有這樣的機(jī)器人出現(xiàn)。
要看計(jì)算機(jī)的未來(lái)，還可從空間角度分析問(wèn)題。
計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的方法叫方法空間，人思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法叫認(rèn)知空間，目前，這兩個(gè)空間并不匹配。凡是有助于減小這兩個(gè)空間之間隔閡的計(jì)算機(jī)技術(shù)就有生命力，也是計(jì)算機(jī)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)所在。人思考問(wèn)題是并行的、多維的、開(kāi)放的、歸納演繹的，但計(jì)算機(jī)并非如此，它是串行的、單維的、封閉的、預(yù)定程序的。因此，未來(lái)人們努力用大規(guī)模并行處理解決并行和串行之間的矛盾，用多媒體解決多維和單維之間的矛盾，用開(kāi)放系統(tǒng)解決開(kāi)放和封閉之間的矛盾，用面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決歸納演繹和預(yù)定程序之間的矛盾。尤其重要的是，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算的出現(xiàn)使開(kāi)放系統(tǒng)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)真正有了扎根的土地。以上幾個(gè)方面正是近期計(jì)算機(jī)要解決的問(wèn)題，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
未來(lái)，計(jì)算機(jī)將具備更多的智能成分，具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語(yǔ)言能力。除了提供自然的輸入手段（如語(yǔ)音輸入、手寫(xiě)輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。
硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時(shí)，也意味著硅技術(shù)越來(lái)越接近其物理極限，為此，世界各國(guó)的研究人員正在加緊研究開(kāi)發(fā)新型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等將會(huì)在21世紀(jì)走進(jìn)我們的生活，遍布各個(gè)領(lǐng)域。
未來(lái)計(jì)算機(jī)將向超高速、超小型、并行處理、智能化的方向發(fā)展，這就是未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)。要看計(jì)算機(jī)的未來(lái)，首先應(yīng)看看有哪些推動(dòng)因素并對(duì)其進(jìn)行一些分析。
計(jì)算機(jī)有三個(gè)方面的作用：第一個(gè)方面是模擬；第二個(gè)方面是幫助人們進(jìn)行通信；第三個(gè)方面是互動(dòng)，即與現(xiàn)實(shí)世界的交流。計(jì)算機(jī)現(xiàn)在能做的事情還不太多，但是在今后的10～20年里，計(jì)算機(jī)將能做更多的事情，這將是新的令人振奮的應(yīng)用領(lǐng)域。
在模擬方面，有一種可能性，就是我們可以準(zhǔn)確地模擬真實(shí)世界。比如可以把一個(gè)人的體型、身高等掃描到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在屏幕上模擬出一個(gè)真實(shí)的你，這樣你就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)去試穿衣服，再通過(guò)計(jì)算機(jī)去訂購(gòu)。
在通信方面，現(xiàn)在有很多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做得非常成功，但是我們還沒(méi)做到信息唾手可得。例如尋找信息要等好長(zhǎng)時(shí)間；再如有時(shí)候你不能去某個(gè)地方，但是你可以用遠(yuǎn)程方式參與通信，現(xiàn)在還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
關(guān)于控制和互動(dòng)，最明顯的應(yīng)用就是機(jī)器人。十多年來(lái)，我們一直在說(shuō)下一個(gè)10年將是機(jī)器人時(shí)代，你可以買(mǎi)一臺(tái)機(jī)器，讓它洗碗、拖地板等。到目前為止，這樣的夢(mèng)想還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。但是，今后10年或者稍微再長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)可能有這樣的機(jī)器人出現(xiàn)。
圖2：十多年來(lái)，我們一直在說(shuō)下一個(gè)10年將是機(jī)器人時(shí)代，你可以買(mǎi)一臺(tái)機(jī)器，讓它洗碗、拖地板等。圖片來(lái)源：全景網(wǎng)
未來(lái)計(jì)算的挑戰(zhàn)和方向是在計(jì)算機(jī)的可用性和可擴(kuò)展性方面，如編程、并行計(jì)算、識(shí)別噪音以及如何建立正確的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等等。要看計(jì)算機(jī)的未來(lái)，還可從空間角度分析問(wèn)題。
計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的方法叫方法空間，人思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法叫認(rèn)知空間，目前，這兩個(gè)空間并不匹配。凡是有助于減小這兩個(gè)空間之間隔閡的計(jì)算機(jī)技術(shù)就有生命力，也是計(jì)算機(jī)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)所在。人思考問(wèn)題是并行的、多維的、開(kāi)放的、歸納演繹的，但計(jì)算機(jī)并非如此，它是串行的、單維的、封閉的、預(yù)定程序的。因此，未來(lái)人們努力用大規(guī)模并行處理解決并行和串行之間的矛盾，用多媒體解決多維和單維之間的矛盾，用開(kāi)放系統(tǒng)解決開(kāi)放和封閉之間的矛盾，用面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決歸納演繹和預(yù)定程序之間的矛盾。尤其重要的是，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算的出現(xiàn)使開(kāi)放系統(tǒng)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)真正有了扎根的土地。以上幾個(gè)方面正是近期計(jì)算機(jī)要解決的問(wèn)題，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
未來(lái)，計(jì)算機(jī)將具備更多的智能成分，具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語(yǔ)言能力。除了提供自然的輸入手段（如語(yǔ)音輸入、手寫(xiě)輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。
硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時(shí)，也意味著硅技術(shù)越來(lái)越接近其物理極限，為此，世界各國(guó)的研究人員正在加緊研究開(kāi)發(fā)新型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等將會(huì)在21世紀(jì)走進(jìn)我們的生活，遍布各個(gè)領(lǐng)域。