電腦家族又添新成員

華興恒

《一千零一夜》中有一個(gè)叫《阿拉丁神燈》的故事，說(shuō)的是有個(gè)人得到了一盞“神燈”，這盞“神燈”可以為他做任何他想做的事情，當(dāng)然這不過(guò)是個(gè)神話而已。如今電腦正以驚人的速度向前發(fā)展，它的本領(lǐng)也越來(lái)越大，人們經(jīng)常這樣說(shuō)：“對(duì)電腦而言，只有你想不到，沒(méi)有它做不到。”或許電腦就是照亮本世紀(jì)的“神燈”，說(shuō)不定在將來(lái)的某一天，它真能為我們做任何事情。

下面，我們就對(duì)電腦大家族進(jìn)行一番檢閱吧！

不斷發(fā)展的電腦大家族

1946年，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)的賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。這臺(tái)電子計(jì)算機(jī)裝有18 000個(gè)電子管，大的電子管像小蘿卜，小的電子管則像花生米。因此，這臺(tái)計(jì)算機(jī)體積龐大，有半個(gè)籃球場(chǎng)那么大的面積，重達(dá)30多噸。而且，它那成千上萬(wàn)個(gè)電子管產(chǎn)生的熱量很高，不得不在房間里用空調(diào)對(duì)其進(jìn)行冷卻。別看這臺(tái)計(jì)算機(jī)的外表像頭笨拙的恐龍，但它每秒鐘能進(jìn)行5 000次運(yùn)算，比人工運(yùn)算快1 000倍以上。這真是一個(gè)了不起的成就！這種計(jì)算機(jī)是第一代電子計(jì)算機(jī)，第一顆人造衛(wèi)星就是在這種計(jì)算機(jī)的幫助下上天的。

20世紀(jì)50年代后期，第二代電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了，它以晶體管代替電子管為電子元件。小晶體管的個(gè)頭像小芝麻粒那么大，因此第二代電子計(jì)算機(jī)的體積、重量、造價(jià)都大大地降低了。它一般只有2個(gè)衣柜那么大，但本領(lǐng)卻比第一代電子計(jì)算機(jī)大多了，運(yùn)算速度已達(dá)到每秒幾萬(wàn)次、幾十萬(wàn)次甚至幾百萬(wàn)次。

不過(guò)，科學(xué)家們并沒(méi)有就此滿(mǎn)足，他們又千方百計(jì)地把幾百個(gè)晶體管做在只有指甲蓋大小的一塊硅片上，形成了“集成電路”。1962年，第一臺(tái)采用集成電路的電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世了，這就是第三代電子計(jì)算機(jī)。第三代電子計(jì)算機(jī)的體積更小，小型的跟打字機(jī)差不多，而其運(yùn)算速度卻更快了。

20世紀(jì)70年代以后，科學(xué)家們又研制出大規(guī)模集成電路，1萬(wàn)個(gè)晶體管只需要做在一塊指甲蓋大小的硅片上，這就使電子計(jì)算機(jī)發(fā)展到了第四代。經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展，用大規(guī)模集成電路制成的這種電子計(jì)算機(jī)，核心部位不過(guò)蘋(píng)果般大小，有的甚至只有一個(gè)大衣紐扣那么大，但功能強(qiáng)大。此外，第四代電子計(jì)算機(jī)中還出現(xiàn)了運(yùn)算速度每秒超過(guò)億次的巨型計(jì)算機(jī)。同時(shí)，它也不僅僅局限于計(jì)算，還具有一定的記憶、邏輯推理和判斷能力，起到了人腦的部分作用，難怪有人稱(chēng)它為“電腦”。目前，電腦已走進(jìn)了各行各業(yè)，足跡遍布了社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，它既是“高明的邏輯理論家”“稱(chēng)職的資料員”“百問(wèn)不厭的教師”，又是“醫(yī)生與護(hù)士的好參謀”“神奇的破案助手”……

20世紀(jì)80年代，第五代電子計(jì)算機(jī)開(kāi)始研制。第五代電子計(jì)算機(jī)除了運(yùn)算速度更快、“記憶力”更強(qiáng)（貯存的信息量更大）以外，還有一個(gè)更為顯著的特點(diǎn)，就是更加“聰明”了，不像以前那樣只會(huì)“傻記、傻算、傻干”，它已經(jīng)具有推斷、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等比較高級(jí)的智能。另外，以前人們想讓計(jì)算機(jī)工作，必須編制計(jì)算機(jī)能懂的語(yǔ)言（就是我們常說(shuō)的編制計(jì)算機(jī)程序），而編制程序是一件很復(fù)雜的事?，F(xiàn)在會(huì)說(shuō)話的計(jì)算機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)了，它不僅會(huì)說(shuō)話，還能聽(tīng)懂人的講話。不懂計(jì)算機(jī)程序的人也能使用，真是方便極了。

從電腦到光腦的飛躍

在第五代計(jì)算機(jī)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，人們又開(kāi)始了第六代計(jì)算機(jī)的研制工作?！肮饽X”與“生物電腦”是新一代計(jì)算機(jī)中的佼佼者。

光腦又叫光子計(jì)算機(jī)。我們知道，一般的電腦是用電子來(lái)傳送信息的，而光腦采用光子來(lái)傳送信息。由于光子之間能相互穿越而不受影響，并且它的速度是電子速度的10倍以上，因此光腦的運(yùn)算速度比電腦快得多，處理的信息量也大得多。世界上第一臺(tái)光腦已由英國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)、意大利和法國(guó)的70多位專(zhuān)家研制成功，其運(yùn)算速度比電腦快1 000倍。與電腦相比，光腦更具優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

光腦具有超高運(yùn)算速度，并行處理能力更強(qiáng)。同時(shí)，現(xiàn)有的超高速電腦只能在低溫狀態(tài)下工作，而光腦在室溫下即可開(kāi)展工作，而且與電腦相比，光腦的信息儲(chǔ)存量更大。

對(duì)于電腦來(lái)說(shuō)，電子是信息的載體，它只能通過(guò)一些相互絕緣的導(dǎo)線來(lái)傳導(dǎo)。因此，盡管電腦的運(yùn)算速度在不斷地提高，但是電腦的能力極限還是隱約可見(jiàn)的。即使是在最佳狀態(tài)下，電子在固體中的運(yùn)行速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及光的傳播速度。此外，無(wú)論微電路中的電流是多么微弱，但是隨著裝配密度的提高，散發(fā)出的熱量也在不斷增加，使導(dǎo)體之間產(chǎn)生電磁作用，從而對(duì)電腦的運(yùn)行速度產(chǎn)生制約作用。

最重要的一點(diǎn)是光子不需要導(dǎo)線，即使在光線相交的情況下，它們也不會(huì)產(chǎn)生相互影響。與電腦相比，光腦的無(wú)導(dǎo)線傳遞信息的平行通道，其密度實(shí)際上是無(wú)限的。一根直徑為1元硬幣大小的路徑，它的通過(guò)能力已經(jīng)超出全世界現(xiàn)有的電話電纜。

目前，科學(xué)家正在試驗(yàn)將傳統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)換器與光子結(jié)合起來(lái)，制造一種“雜交”的計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)能更快地處理信息，但又能克服目前巨型機(jī)的一大痼疾——內(nèi)部過(guò)熱。一臺(tái)光腦只需要一臺(tái)電腦所需能量的一小部分即可驅(qū)動(dòng)，從而大大減少機(jī)器產(chǎn)生的熱量。

光腦的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲(chǔ)技術(shù)、光互聯(lián)技術(shù)及光電子集成電路等都已獲得突破。現(xiàn)在科技工作者所面臨的迫切任務(wù)是最大幅度地增加光計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，即光開(kāi)關(guān)的數(shù)量。本世紀(jì)將是光腦時(shí)代。

未來(lái)的生物電腦完全模仿人腦的構(gòu)造，有自己的“神經(jīng)系統(tǒng)”，對(duì)外界事物能做出“生理反應(yīng)”，并能進(jìn)行一定的思考。盡管它的思維水平比起大腦來(lái)還有很大的差距，但它的反應(yīng)速度和記憶力都大大地超過(guò)了人腦。一部臺(tái)式生物電腦就能貯存人類(lèi)曾經(jīng)記錄下來(lái)的全部信息。