計算機科學與技術的應用現狀與未來趨勢分析

王 灝

(長治學院，山西 長治 046011)

0 引言

隨著信息時代的到來與不斷發展，信息時代的核心產物，計算機科學與技術正在逐漸煥發出其強大的功能與色彩，如今計算機科學與技術的應用越來越普及，同時應用的深度也越來越高，可以說當今人類社會已經完全離不開計算機了。而計算機技術自身也正在處于一個不斷的升級與發展的過程中，因此基于計算機科學與技術當前的應用狀況，分析外來計算機科學與技術的發展趨勢和方向，對于更好地發展計算機科學與技術，充分發揮計算機科學與技術的應用潛能，具有重要意義。

1 計算機科學與技術的應用現狀

1.1 大眾化

在計算機的發明初期，其作用主要用于軍工方面，服務范圍很窄，同時應用范圍也很窄。而隨著私人計算機的發明，計算機變得越發普及，同時功能也越來越強大，適用范圍也越來越廣。因此目前計算機科學與技術的第一個應用特點就是大眾化，計算機的智能化程度越來越高，同時隨著生產制造和研發技術的不斷提高，計算機的生產成本也在逐漸降低，逐漸成了大眾化的工具產品。且計算機在各行各業都有很強的滲入性，使得當下各個行業都難以離開計算機而獨自運行[1]。網絡帶給人們的便捷性也讓計算機的大眾化屬性被無限放大。可以說，人們的生活已經與計算機之間緊緊連接，難以分離。

1.2 專業化

專業化是當前計算機應用的第二個特點。由于各個行業對于計算機的實際需求不同，因此也就演變出了各種各樣的專業化的計算機工具，這也是計算機科學與技術強大滲入性的一種表現。計算機技術作為一個專門的技術，其下有根據各行各業的實際需求衍生出了各種與專業相結合掛鉤的專業技術，這正是計算機技術與各個行業結合的一種表現[2]。目前，越來越多的行業中的專業工具正在逐漸被計算機技術所融合，例如繪圖有專門的計算機輔助設計(Computer Aided Design，CAD)，測繪有專門的地理信息系統(Geographic Information System，GIS)等，計算機技術使得各個行業的專業性有所提升，同時生產效率也大幅升高。

1.3 大數據

大數據這個概念是近年來逐漸流行起來的一個概念，但實際上大數據自信息時代到來的那一刻起就已經存在并且在發揮著重要作用了。計算機科學與技術的發明使得世界上的數據以幾何倍數增大，這些數據之間彼此分離但又相互聯系，通過收集數據，并且進行統計分析，就能夠得到很有價值的研究結果。在互聯網上的各個數據并不是冰冷的數字，而是有著實際內涵的真正有意義的東西，通過對某一個行業領域的顧客行為信息進行建庫儲存，在根據一定的算法進行分析，就能夠得出很多珍貴的結論[3]。目前，大數據技術和云計算技術將結合，是當下的潮流趨勢，也是對大數據更高效利用的一種途徑。未來隨著這兩門技術的發展與進步，必然還會給人們的生活帶來更大的便利。

2 計算機科學與技術的發展方向

2.1 速度更快

隨著人類社會的進步，各行各業對于計算機技術的效率與速度問題提出了更高的要求，雖然現行的計算機技術已經比傳統的工作方法效率有了明顯的提升，但是毫無疑問的是效率就代表了利益。隨著計算機集成信息技術的進步與發展，從計算機硬件自身，處理速率就在不斷地提高，各種高性能的計算機中央處理器正在被發明應用，新式高性能計算及設備也在被研發。計算機科學與技術的速度必然會有進一步的提高，一方面表現在前文所述的硬件品質的升級，另一方面計算機對于數據的處理方式和算法的升級也必然會帶來效率與速度的提升。

2.2 維度更高

計算機技術也正在向著更多元更寬廣的維度發展，目前，計算機技術在軍工、建筑、電器、電子通訊、服務行業等多個領域已經有了廣泛的應用，并且正在其中發揮著重要的作用，而隨著智能化管理的研究進展不斷加深，計算機技術對于信息的自動化管理能力不斷提高，計算機科學與技術將會為用戶提供更加高效的信息處理手段與信息數據資源，同時“人工智能”也在不斷發展，人機交互將會變得更加簡單與頻繁，計算機自主對于信息的收集與識別判斷的能力將會更加強大，目前人工智能的巨大潛力已經被人們所重視，國家也正在投入大量的資金與精力進行相關研究，這表明未來計算機技術與應用將會朝著更高的維度進發[4]。

2.3 應用范圍更廣

毫無疑問，計算機技術自其誕生至今，應用范圍得到了很大擴展，并且仍處于不斷的發展中，這與廣大計算機技術的研發人員的努力離不開關系，同時也是對于計算機技術強大滲入性與廣泛應用性的一個表現。從目前計算機的應用現狀來看，未來計算機的應用范圍將會更加廣泛，且在日常生活中的普及程度將會更高[5]。以2020年的新冠肺炎疫情為例，過去在家上課還只是一個不成熟的想法，而在疫情的推動下，各種會議軟件被研發與完善，學生可以在家庭中與往常一樣正常進行學習，而各個企業公司的員工有的也可以在家進行辦公，這無疑進一步拓寬了計算機技術的應用范圍。隨著物聯網技術和人工智能技術的發展，未來可以預見的是，計算機科學與技術將會得到更加廣泛的應用。

3 計算機科學與技術的未來發展趨勢

根據當下計算機的研究熱點，以及各國對于計算機應用領域的探究可以預測，未來計算機科學與技術的發展將會從以下幾個方面展開。

3.1 生物計算機的發展

首先是生物計算機的發展，生物計算機是將生命科學與技術，與計算機科學與技術相結合得到的產物，將生物工程技術中所產生的蛋白質分子作為計算機的生產原料，將生物電子芯片應用于計算機設備中，這樣可以實現利用計算機技術來解決生命科學中，包括重大疾病的問題[6]。這種技術具有運行速度快、能耗低、儲存空間大的特點，同時能夠實現利用波形來進行信息與數據的共享，結合生物蛋白質分子濕疹的較強的自我修復能力，幾乎不需要運行維護與修理，可以實現自行修復，能夠有效延長計算機的使用年限與壽命。

3.2 量子計算機的發展

量子計算機技術是將量子技術與計算機科學與技術相機和而得到的產物，在量子計算機中，能夠利用對激光脈沖的改變來實現對鏈狀聚合物分子重組的控制，在這個過程中實現聚合物的移動與調控，利用這個過程能夠完成各種復雜數據的交互與傳遞。量子計算機主要應用了量子力學中的可逆性與疊加性原理，將其應用到了數據的疊加與傳遞中去，相對于傳統的電子計算機具有更大的儲存空間，同時賦予了信息傳遞以更高的安全系數[7]。

3.3 光子計算機的發展

在目前人類的研究范疇中，普遍認為光子是傳遞速度最快且傳遞范圍最廣泛的物質，因此毋庸置疑光子計算機的速度將會比傳統計算機大幅度提升。以光子作為信息的傳遞媒介，能夠有效提高傳輸速率，同時保證傳遞的安全性，并且克服了傳統計算機必須通過光纖等導線介質進行傳輸數據的缺陷，利用光進行數據傳輸將會由更高的獨立性，不會受外界干擾，同時也不容易被竊取其中的關鍵信息[8]。

3.4 納米計算機的發展

納米技術的發展與應用使得納米計算機被賦予了廣泛的關注。納米計算機顧名思義，是指其計算機芯片的尺寸能夠達到納米級。納米計算機的制造主要應用了納米技術，具有高效穩定的特點。納米計算機的生產成本低，同時所需要的生產空間也很小，只需要在實驗室內將設計好的分子組合在一起就能夠實現芯片的制造，幾乎不需要消耗能源與資源。目前，計算機巨頭惠普的實驗室正在研究納米技術所生產的納米芯片，該研究將會給其他微縮計算機元件的研發與生產鋪好道路。未來，隨著晶體管集成的芯片生產達到極限，納米計算機將會是計算機發展的必由之路。

4 結語

綜上所述，計算機科學與技術自發明以來就以其強大的滲入性與廣泛的應用性給各行各業帶來了巨大的變革機遇，同時也給人們的生活帶來了翻天覆地的變化。目前，計算機正在朝著大眾化、專業化與大數據的方向進行發展，而未來，速度更快、維度更高、應用范圍更廣將會是計算機科學與技術所追求的方向。同時，生物計算機、量子計算機、光子計算機、納米計算機將會是未來計算機科學與技術的發趨勢。