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世界科技全景百卷书: 人工大脑
管理电脑化 在现代管理工作中应用电脑可以极大地提高管理工作的效率，扩大管理的覆盖面，提高管理工作的精确度，加快信息交流的速度。今天，电脑在管理中得到了极广泛的应用。 日本最大的旅行社从1991年12月中旬开始使用新的电脑系统进行人事管理，用以实现“内部创业”的制度。在电脑中存储旅行社1.2万员工的个人特殊技能 （如外语、体育、演唱卡拉OK、驾驶技术、打字等），在公司发展新业务或开办新旅游线时，就可以由电脑存储的资料中找到合适的人选，职员也有了发展自己特长的机会。 日本最大的化妆品制造厂资生堂，早在1987年就利用电脑存储了7000名雇员的证书和技能资料。从1991年7月开始，邀请员工参加“内部创业”活动，凡提出创造性意见并被采纳者，便可由公司提供1亿日元资金去实施自己的计划。首钢总公司在公司内部也实施了类似的制度。 电脑管理也走向了医院。英国一家公司设计了一种软件系统，可使个人电脑管理医院，也可以把软件系统连成网，适应大小医院不同的需要。还可以按照要求进行扩展，使医生、护士和管理人员使用同一个信息库的资料，并且能够用鼠标器控制图象信息。 现代交通管理更是离不开计算机。 自从1980年以来，著名的卡迪拉克车就已装入了微型计算机。操纵盘显示使司机知道一加伦汽油行驶的公里数，在长途旅行中，它告诉司机已经行驶了多少公里，还有多远就到达目的地。 德国试验了一种新的计算机系统，这种系统可使司机得到更多信息，为了使用这种系统，德国的6条主要交通干线上都埋设了专用线。这种专用线能感受到道路上的交通量，总办公室的计算机接收来自线上的信息，然后它就告诉人们道路上哪里交通畅通，哪里交通阻塞。旅行开始，司机接通汽车的计算机终端，因为汽车通过地下线上方的路，所以汽车能够发出信号。在返回途中，地下线以最快方式送回指令，在汽车的荧光屏上就指示出简单路线交通图。 美国大约有300个城市用计算机管理交通信号灯，计算机化的交通控制使交通得以很好运转。它既节省了时间、燃料又可以减少交通事故；它既减少了车辆的阻塞又减少了汽车造成的污染。 日本东京是世界上交通事故最多的地区。从凌晨3点30分，到下午7点，是最繁忙的时间。为使问题得以尽快解决，东京首都警察采用了最先进的计算机化的交通控制系统。 32部微型电话挂在市内主要街道上，它们是那个系统的电子“耳”，接收来自其值勤范围的小汽车的声波，并把信息送给计算机。计算机算出每条路上应行驶的车辆数，以便自动调节信号灯，控制交通量。 有20台电视摄像机观察最繁忙的道路交叉口，它们和计算机连接，是这种系统的“眼睛”，用以提供给合理的交通管理更多的信息。 在交通控制中心，计算机操作员可看到来自电视摄像机的 12个接收图像。他们寻找可能出现的事故的苗头，并迅速采取应急措施，帮助排除交通故障。如果必要，他们就操作计算机改变信号灯，使不正常的交通秩序得以纠正。 在东京，计算机系统不仅控制着3000个信号灯，而且使沿路的电子标志牌上闪烁信号。它们向过往司机通报交通情况，在必要情况下它可以给汽车提示另外的行车路线。 除此之外，计算机在发电厂、钢铁厂等一些工业部门也大显身手。它们能自动停开发电机，保证机组安全运行；控制和调节电站、电厂的锅炉、变压器等设备。在核电站，监测和控制反应堆。 计算机进入管理部门，大大帮助了工矿企业和交通运输企业从事计划生产、调度、材料、设备管理、销售业务和财务等工作。这是信息化社会的一个重要特征。 计靠机辅助设计 1992年外刊报道，美国俄亥俄大学的丹尼斯·达米杰教授研制出话声计算机辅助设计系统。用户把这一系统软件输入计算机中，发出声音指令，计算机屏幕上就会出现产品的草图。当用户回答完有关产品体积、材料、形状等问题后，计算机会分析用户要求，提供几个方案，在用户选定方案之后，还可进一步修改，并完成图纸设计。 前不久，日本的日立公司推出US486微处理器作为中央处理机的最高档个人计算机辅助设计系统，该系统强化了图的比较功能、叠置检查功能、尺寸自动记录功能和版面的管理功能。该系统的制图效率提高了，工作速度、计算速度、图的配置速度均比原来的系统提高了许多。 这里所说的计算机辅助设计，就是由计算机来完成产品设计工作中的计算、分析、模拟、制图等工作。采用计算机辅助设计可以减轻设计人员的劳动强度、缩短产品的设计周期，提高设计质量。 计算机辅助设计系统主要由计算机、输入装置、显示器、快速绘图机、数据库以及程序软件组成。设计时，人们先用键盘、光笔等输入装置，把设计方案输入到计算机中，在显示器的荧光屏上立即就可以看到设计的产品图样，显示的图样是立体的，很清晰。图样可以按照设计人员的需要进行放大、缩小、平移、旋转，以便于从各个角度观察所设计出的产品，并进行修改，直到满意为止。在设计过程中，由于预先有一套程序输入到计算机中，所以它会自动地进行大量的计算，通过分析选出最好的方案。绘图机能够很快地画出产品的零件图、部件图，并且图形、符号、文字、数字均很准确、整齐、符合要求。计算机辅助设计的应用是十分广泛的，可以设计飞机、汽车、印刷电路板彩电、服装、甚至人的发型等。 美国波音727型飞机由于采用了计算机辅助设计，使得该飞机几乎同时与比它早两年开始设计的英国三叉戟飞机在蓝天上飞翔，并获得了“第二代亚音速喷气式大型客机代表”的美名。 用计算机辅助设计系统进行印刷电路的自动布线，可以比过去由人工布线提高效率几十倍。现在国外先进的飞机制造没有不依靠计算机辅助设计的。 现在还有发型计算机辅助设计系统，把各种发型输入计算机，并在荧光屏上显示出来，让顾客结合自己的意愿，设计出自己满意的发型。 计算机辅助制造是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。计算机把加工产品的指令传送给数控机床、机器人以及其他自动化设备，由这些设备完成加工制造。 计算机辅助设计在今天得到了更广泛的应用，并显示出巨大的威力，现在正迈向更高更新的阶段。 电脑翻译 人类的语言有几千种，语言不同的人们在一起沟通和了解，存在着很大的障碍。现代社会国际交往繁多，信息量巨大，世界不同语言文字之间的信息交流越来越多，这就迫切需要发展自动翻译，也就是用电脑进行翻译。 80年代是电脑翻译兴旺发达的时期，并且已发展到第二代。 第一代电脑翻译是半自动翻译，电脑只是起字典的作用。人输入一种语言和文字，显示器就可以显示出另一种文字的解释，供翻译人员参考。第二代电脑翻译是人助机器翻译系统。一种语言的文章输入到电脑中去，它把句子变成单词，判别词性，查存储在电脑内的语法词典、分析语法，弄清语法结构；最后，电脑把文章翻译成另一种语言的文字，用显示器或打印机输出来。在翻译中，人要帮助解决疑难问题。 近些年来又发展了第三代电脑翻译，它除了有处理文字和语法的部分外，还进行语义内涵分析，弄清文章各句子的相互关系。以达到完全正确地、自动地进行多种语言间的翻译。最近又在发展智能化翻译机器，也就是根据已掌握的知识，能够进行逻辑推理，不但能保证机器翻译完全自动化，而且能够准确地翻译那些修辞色彩浓重，感情丰富的文章。 日本富士通用大型电子计算机组成的自动翻译系统，内装有5万条词汇的存贮器，翻译速度每小时6万条词，可以翻译英文的科技文献和手册等。美国的怀特公司已研制出英、法、日等9种语言的自动翻译系统。其中日英自动翻译系统存储有5万条词汇和2000多个语法规则，它具有多层次分析功能，译文严谨。 我国1986年通过了第一个电脑翻译系统，它可以翻译英语科技情报。过去人工需20分钟翻译的资料，这个系统用1秒钟就可以翻译出来。 1988年，中国软件技术公司推出了另一种翻译系统，它是第一个英译汉商品化自动翻译系统，存储词汇10万个，词组6000多条，英语语法分析规则3500条，汉语生成规则1500条，译文的准确率达80％。在1987年中国计算机应用展览会上获优秀软件项目一等奖，在新加破、香港等地获得好评。 1992年1月，新型的英汉、日汉机器翻译系统在北京通过了技术鉴定。这一系统的特点是自学能力强，通过人机交互作用，系统可以不断扩充词库，减少生词量；这一系统还有一个特点，就是用户可以根据自己的专业情况，修改和扩充规则及词汇等。 目前，国内外自动翻译正向智能化、小型化方向发展。 日本埃普森公司生产出精巧实用的袖珍电脑翻译机，可将英文读物转译成日文的读物。它的体积与一般的计算器相仿，而且操作简便，只要开动开关，把探头放在报刊和书籍上，以每秒4厘米的速度移动，翻译机的显示屏上便显示出翻译成日文的字句，十分直观。 国外也正在发展能说会道的翻译机器。在回987年日本筑波国际科技博览会上，日本富士通公司展出了能听会说的翻译机，可译英、法、德3种语言，1小时能译6万个单词。 90年代初期，日本电子公司研究出一种翻译软件，能把原来的语言译成另一种语言。这种电脑翻译机已在东京的戏院、旅馆和机场试用，帮助说英语的人预订机票。 美国新产品与工艺公司研制出一种集听、说、译功能于一体的电脑口译机。当你对着电脑的微型麦克风说一段话之后，它就会自动地译成西班牙文，不但能用扬声器说出来，而且译文也显示在电脑的屏幕上。 翻译机会听就是因为有识别声音的功能。最成熟的早期识别声音的方法是样模匹配法。话筒接收声音信号后，经模拟信号与数字信号变换器变成数字信号，送入电脑中，将它与预先存储的“样板”语音信号进行比较，就可以识别这一输入的声音是什么意思了。输入的语音识别出来后，电脑再进行翻译。口语机翻译是以一组词、一个句子或一段话为单位进行的。目前大型电脑翻译机可以区别出不同声音，识别单词的准确率达99％。 美国的电报电话公司于1992年3月宣布将逐步用电脑语音识别装置代替接线员对接长途电话，这种装置已在加利福尼亚州的一个机场试用，于1994年关闭了该公司在21个州的31个接线站。 现在使用新型电脑进行翻译，使其翻译速度大大地提高了。据日本报刊报道，由松下电器产业公司研制的翻译系统，由于采用了神经网络技术，实现了迅速翻译，在工作站上1小时可翻译4.5万个单同。当然，用不了多久，翻译速度会更快。 今天，要在短时间内翻译大量手册和资料，只有选择电脑翻译。 生活电脑化 随着电脑使用人数的增多，电脑公司到处林立，使得电脑的发展十分迅速，电脑亦日益广泛应用于各行各业中。学校电脑教育从大学往下延伸至高中，甚至初中，小学学生都有机会学习电脑。渐渐地，电脑课程将纳入基础教育中，人人必学，人人必懂，不论衣、食、住、行、娱乐，均离不开电脑，例如，冷气机的电脑自动控温、医院的电脑预约挂号、股票市场的电脑进行交易…… 电脑在衣的方面应用在于衣服的图案、款式的设计。目前电脑绘图技术非常进步，可在彩色屏幕上显示出上千种美丽的图案，是人工作业难以办到的。而在衣服的剪裁剩方面，可通过电脑辅助设计，使得布料的利用率达到最高，即剪裁余的畸零布减少，以降低制衣的成本。 在成衣的制造工厂里，电脑的应用也是常见的。例如利用电脑做衣服式样设计、工资计算等。由于成衣的制造过程，每一步的作业速度都影响产出量，因此，企业为激励作业员，对作业员的工资计算，往往采用以件计酬方式。而以件计酬，若以人工作业则相当烦琐，不易统计且常发生笔误，造成 领班与作业员的纠纷。所以，必须将工资纳入电脑作业。 电脑在食方面的应用已日渐普遍。现在我国一些高等院校里，师生每日三餐，只要用一张饭卡在买饭时涮一下卡即可用餐，不但方便且不须购置餐券，每月加钱时通过电脑薪金系统就可注入资金，减少了贩卖餐券的作业人力与时间。 在国外一些大的餐厅里，食客的点菜作业由电脑处理，例如，服务人员将各桌所订的食物种类、数量键入电脑的终端机，在厨房的厨师可在屏幕上看出在某一时间内，食客所点的食物种类、数量等；同时，柜台作业亦可自动算出客人所应支付的金额，以提高服务品质及达到最佳的厨房作业效率。 电脑在住方面的应用，最普遍的是建筑师的蓝图设计。由人工绘制改由电脑辅助设计，不但能缩短制图时间，且易于复制、颜色调整或变更蓝图设计。 运用电脑做室内装潢、设计，更能发挥电脑绘图功能。诸如电脑自动显示各种不同的图案、格局、配色等易于做动态调整，甚至以三维空间做立体显示，以供设计人员事先检视，修正各种家具、电器摆设位置。 以电脑处理住家安全系统。用烟雾及移动侦测器，加上微电脑组成的系统，可在火灾或窃盗侵入时自动产生警报或打开灯光，有些还可以自动拨电话报警并控制门锁。住家安全系统，若加上声音系统，当门打开时还会说“欢迎光临”。如此，电脑可帮助人们看家或招待客人，实在很受欢迎。 电脑在行的方面，最重要的应用是航空机票的订位系统。航空公司人员将旅客的姓名、飞机班次、起止时间、地点等资料键入柜台的终端机。通过电脑网络与主机连线，可立即取得机位的统计资料与安排座位，使旅客到达某一城市，不因时空的差异而出现错误。 因此，机票订位若不以电脑作业而用人工处理，不但费时费事，几乎无法有效作业。 新加坡、香港及日本的地下铁路，采用电脑自动售票系统也是电脑在行方面的应用实例。旅客在投币式的售票机前，依各人的行程需要购置车票，不但操作简便，且能一天24小时营业。对于乘车人次统计、地下铁路营运状况、帐务计算也可交由电脑处理，因此，可节省相当可观的人力与成本。 部分的客运公司，亦采用电脑售票。司机可对途中上车的旅客，用键盘键入起止的站名，然后用电脑自动印出车票，以替代人工售票，在琳琅满目的票箱中，挑选一张适合的车票，盖上日期章，撕给旅客。 电脑售票不但能争时效，且能对帐务的处理自动化，以省去人工点票对帐的作业。 电脑也可用在汽车上，以测量其引擎转速、温度、压力及其他信号，亦能自动计算风油混合比或喷油脉冲间隔、火星塞间隔等资料，以便调整汽车在空转或运行时达到最佳效率。 电脑在教育方面的应用，最为广泛的是电脑辅助教学应用，范围甚广。从小学、初中、高中、大学至托福、留学考试应有尽有，而种类则包括中文、英语、数学、物理、化学……等等学科，内容十分丰富。学生可利用电脑做算术演算、问题回答，练习中、英文词汇等，也可对各学科做重复地预习、复习，以求达到好的学习效果，不但对学生有助益，对老师而言，电脑辅助教学亦可让老师了解各学科出题、解题的方式，以供教学参考。电脑用于高考阅卷，老师、学生将电脑用于教学、课业练习也日渐普遍。特别是现在学校中考试每每提到是由题库出题，指的就是电脑题库。 1996年亚特兰大奥运会上田径、游泳的比赛，无不采用电脑计时计分，不但精确无比且相当公平。现在很多国家都设计出了一种电脑，能让运动选手与电脑比赛跑步，不但可计算出选手的体力、耐力、成绩；同时，也是良好的训练方式之一。 电脑在娱乐方面的应用，最为大众所津津乐道的就是电脑游戏。尤其是个人电脑的兴起，各式各样的游戏纷纷出笼，从消遣到益智性的应有尽有，最令人感到印象深刻、也最普遍的是“控地雷”、“翻牌”等游戏，游戏分成几个等级，任君选择。其他诸如“五子棋”、“象棋”等等也是常见的电脑游戏。 电动玩具更是借助电脑，使其发挥“乐”的特殊功效，以满足青少年好奇、狂热的心理。 利用程序语言（Basic）可以在电脑里作曲，产生美妙的音乐，且能在屏幕上显示钢琴键盘图样，键盘可自动地随着乐曲的变化而上下跳动，形成一幅美丽的画面和一曲动听悦耳的音乐。若电脑主机附加音乐卡，再加扬声器，音箱则能组合成电脑乐队，奏出美妙的乐章。 电脑应用在KTV伴唱机的歌曲点唱方面，更为爱好KTV活动者所称道。它可使顾客在上千首歌曲中，依着喜好程序，先后将歌曲编号输入电脑，且可随时更改或插播任何歌曲，以满足顾客的需求。 电脑在其他方面（如养殖业）也得到了广泛应用。例如台湾在10多年前即采用电脑做养猪饲料的配方，将每头猪加上编号、出生日期、品种、性别……等等。饲料也加以分类，编号计算其热量，将这些资料键入电脑，每天即可印出每头猪的食量、成长统计表，进而改善猪的饲料配方及作为选择猪品种的参考。 可以说，电脑的应用已深入到人们生活的各个方面，与人们的生活息息相关，密不可分。在将来，电脑的应用将进一步深入，它的前景是无限广阔的。 电脑病毒武器 现在越来越多的国家在普及电脑，如果想进行高度发达的现代化建设，特别是在军事上、航天、航空等领域，离开电脑简直是寸步难行。然而，使用电脑就不可避免地要同电脑病毒打交道。 电脑病毒的巨大“破坏性”让人对它恨之入骨，然而军事专家们对这点却另有看法。他们认为：如果人为地制造一些电脑病毒，在对方毫无察觉的情况下，通过计算机联网等途径，让它侵入到对方飞机、坦克、军舰、战术导弹系统，火控系统以及指挥系统的电子计算机内，就可以破坏其内存信息，中断计算机网络的正常运行，导致计算机系统效率急剧下降或破坏整个系统，短时期内造成指挥的瘫痪，以达到不战而胜的目的。 因此，国外许多专家正在利用电脑病毒的“破坏性”来研制一种武器——电脑病毒武器。 目前被用来研究作为电脑病毒武器用的病毒主要有： 逻辑炸弹病毒。据说这种病毒最早是在一家银行计算机系统中发现的。美国一家银行的计算机程序员为了对付老板，预先在银行的计算机中设置了这样一条指令：一旦本人的名字从计算机工资领取者名单中被删除 （意味着该人被解雇），则立即删除该家银行计算机的所有内存，以报复老板。 军方利用这种病毒，完全可以设置这样的指令打入对方内部：一旦对方向我发出攻击命令，则立刻删除对方指挥系统的全部内容，使对方指挥系统成为“白痴”，陷于瘫痪。 著名的黑色星期五、“米开朗琪罗”病毒就属于这样的逻辑炸弹病毒。 特洛伊木马病毒。这是根据古希腊传说设计的一种病毒。根据荷马史诗记载，希腊人久攻特洛伊城不下，便采纳了希腊将领奥德赛的计谋，佯装退兵，留下一匹大木马，内藏精兵。当特洛伊人把这匹大木马当作战利品运入城内后，木马中的希腊士兵在夜间趁机出来打开城门，把大部队接进城中，攻下了特洛伊城。特洛伊木马病毒设置就是根据这种原理设计的，表面上看。程序本身并无不妥之处，不破坏内存，也不使计算机瘫痪；但其中却隐藏着秘密指令，在执行正式命令的同时，按照病毒者的秘密要求，把计算机内存的有关信息储存起来，定期传递给病毒设置者指定的输出终端。 1988年9月，日本一家电气公司计算机网络内，就出现过这种病毒，有13家用户的重要数据被窃取。 意大利香肠战术病毒。就像取走一片薄香肠，而人们不会发现盘中的香肠减少一样，这种病毒每每通过迫使正确程序在运行中作出“微小让步”的方式来达到最后目的。 间谍病毒。这种病毒能按命令寻找指定的作战数据、信息和文件，并将它们转发到指定地点。1988年，德国的几个计算机专家就应用这类病毒通过计算机网络系统，在两年时间里搜集到大量美国国防机密，其中有与美国“星球大战”计划、北美防空司令部、核武器和通讯卫星有关的情报，出卖给了前苏联间谍机构，此事震惊了美国国防部和联邦调查局。 暗杀病毒大炮。这种病毒在破坏了计算机里的一个或者多个文件后，自行消失，不留踪迹。 此外还有隔离型病毒、复制型病毒等等。 据外刊披露，美军早在几年前就已开始秘密研究电脑病毒武器——计算机病毒。这种装置能够在远距离上把电脑病毒注入对方飞机、坦克、潜艇和其他战术作战系统的电脑中，使该系统在关键时刻失灵，从而瘫痪整个武器系统。 计算机病毒大炮造价要比导弹等常规武器便宜，而且比一般电子战装置破坏性更持久。美国国防部还招标研制军用电脑病毒，要求比现在的病毒更精巧，不仅能通过有线系统潜入敌方计算机，而且还要能通过无线电系统感染对方，据有关专家估计，这种病毒可于10年之内投入使用。 事实上，美军早已把秘密研制的电脑病毒用于实践。1984年，美军在澳大利亚举行的军事演习中，演习双方都使用了电脑病毒来破坏对方计算机系统的正常运行，并达到了预期的效果。这是历史上第一次公开报道电脑病毒被用于军事目的，从而揭开了电脑战的序幕。 海湾战争中，据报道美军除进行大规模常规电子战之外，还成功地进行了电脑战试验。在海湾战争爆发之后，伊拉克从法国买了一种用于其防空体系的新型电脑打印机，准备通过约旦首都阿曼偷运到巴格达。美国在阿曼的特工人员得知这一情报后，便悄悄地把一套带有电脑病毒的同类芯片换装到该电脑打印机中。结果战争初期就使伊拉克军事指挥中心的主计算机系统染上病毒，使伊军花费巨大代价建立的防空体系基本瘫痪。这标志着电脑战时代的到来。 现在国外为了掌握未来战争的主动权，都在出巨资悬赏研制摧毁敌方电子系统的电脑病毒工作人员。 在21世纪的军事对抗中，若不能首先在电脑病毒对抗战中稳操胜券，就无法发挥其作战的威力，甚至在关键时刻会导致整个作战系统失去作用，从而使整个战斗失败。因此，国外有关专家认为，电脑病毒已成为21世纪决定战争胜败的重要砝码，它是核武器、航空母舰等威慑力量之外的又一重要威慑力量。 光计算机 光计算机是由光代替电子或电流，实现高速处理大容量信息的计算机。 为什么要研究光计算机呢？因为光计算机有许多优点。 首先，传递信息速度快。电脑中的电子运动速度在理想情况下是光速，但在导体中的速度，最高不会超过每秒500千米，还不及光子流在导体中速度的10％，目前电脑的运算速度预计比光计算机慢上千倍。 其次，可以很容易实现并行处理信息。电脑中的电子是沿固定线路流动的。光计算机中利用反射镜、棱镜、分光镜等，可以随意控制和改变方向，这样，在传递信息时，光束不需要导体了，可以相互交叉而不损失信息。有人作过这样的比喻：如果将电子通道比作铁路网，光子通道比作空中航线，那么，作为“火车”的电子将沿着“铁轨”运行，当“火车”过“站”时，需降低速度。而作为“飞机”的光子却可以笔直地飞达目标，甚至在横越其他“飞机的航线”时，也不用减速。铁路网的密集度毕竟是有限的，而空中航线的密集度几乎是无限的，一块直径只有5分硬币大小的棱镜，通过信息的能力却是现在全世界电话电缆的许多倍。 再者，无发热问题。电子会使计算机发热，而光子不会。1969年，研究光计算机的序幕由美国麻省理工学院的科学家揭开。 1982年，英国赫罗特一瓦特大学物理系教授德斯蒙德·史密斯研制出光晶体管。 1983年，日本京都大学电气工程系佐佐木昭夫教授、腾田茂夫副教授也独立地研制出光晶体管。 1986年，美国贝尔实验室发明了用半导体做成的光晶体管。光晶体管像晶体管一样，有3个“脚”，两个是输入信号的，叫基极和控制极；第3个是输出信号的。基极是一种反射薄膜，在控制光束下，反射薄膜对输入的光束作出反射或不反射的反应。这样，光晶体管的功能与晶体管的功能一样，起到“开”与“关”的作用。然后，科学家运用集成光路技术，把光晶体管、光源存贮器等元件集积在一块芯片上，制成集成光路，与集成电路相似。最后，选用集成光路进行组装，就得到光计算机。 1990年1月底，贝尔实验室制成第一台光计算机，尽管它的装置很粗糙，由激光器、透镜、棱镜等组成，只能用来计算。但是，它毕竟是光计算机领域中的一大突破。 光计算机比电子计算机更先进，它的运算速度至少比现在的计算机快1000倍，高达1万亿次，存储容量比现在的计算机大百万倍。光计算机能识别和合成语言、图画和手势。能学习文字，连潦草的手写文字都能辨认；不仅如此，在遇到错误的文字时，它还能“联想”出正确的字形。光计算机的出现，将使21世纪成为人机交际的时代。 光计算机的运用非常广泛，特别是在一些特殊领域，比如预测天气、气候等一些复杂而多变的过程，还可应用在电话的传输上。由于现在的通信已发展到光纤通信，使用电子计算机，就必须把光信号变为电信号，如果使用光计算机，就不必了，这也就方便多了。 现在，全世界除了贝尔实验室外，日本和德国的其他公司都投入巨资研制光计算机，预计在21世纪，将出现更加先进的光计算机。 第六代电脑 人们把电子计算机比作“电脑”，可即便是第五代，也还是不够聪明，因为这样的计算机只具备人左脑的功能，擅长逻辑思维；不具备人右脑的功能，缺乏形象思维的能力。为了弥补计算机这方面的缺陷，科学家正准备利用新型硬件、模仿人脑的神经结构，开发出能辨识物体、能听懂声音、具有自己学习能力的人工智能电脑，称为神经电脑，或称第六代电脑、“人工大脑”。 目前根据研究结果认为，人脑有140亿个神经元及10亿多个神经键，每个神经元都与许多个神经元交叉相联，它们协力工作。科学家认为，每个神经元都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能。如果用许多微处理机模仿人的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成了神经电脑。神经电脑还有类似神经的节点，每个节点与许多节点相连。若把每一步运算分配给每台微处理机，它们同时运算，其他信息处理速度和智能会大大地提高。 在网中，若是有节点断裂，这种电脑仍有重建它的资料的能力，所以神经电脑具有修复性、强壮性。还有，神经电脑的信息是分布或存储的。具有高超的联想记忆、视觉和声音识别能力。 由于神经电脑能力超群，所以得到了极大的重视和开发。主要研究方向有两个，一是如何制造出接近人脑的网络；另一个是如何改进它的学习能力。 神经电脑的研究开发势头令人鼓舞。1989年美国贝尔实验室制成可供神经电脑使用的集成电路；许多科学家已开发出神经芯片。日本《日经产业新闻》）1992年2月21日报道，三菱电气公司开发出神经电脑用的大规模集成电路芯片，它在1.5平方厘米的硅片上设置了400个神经元和40，000个神经键。应用这种芯片实现了每秒两亿次的运算速度。它的学习能力很强。 日本三菱电气公司中心研究室表演了世界上第一台识别字母的神经电脑，当输入的字母模棱两可、形式不完整时，它可以作出判断，输出正确的字母。 日本电气公司还推出一种神经网络声音识别系统，能够识别出任何人的声音，正确率已达99.8％。 现在，有的神经电脑已获得了应用。纽约、迈阿密、伦敦飞机场用神经网络检查爆炸物。每小时可检查600～700件行李，检出率为95％。误差率为2％。 经电脑将来会有更广泛的应用。如完成识别文字、符号、图形、语言以及声纳和雷达收到的信号，判读支票等；实现知识处理，如对市场进行估计，顾客情况分析，新产品分析，进行医学诊断等；进行运动控制，如控制智能机器人，实现汽车自动驾驶和飞行器的自动驾驶等；在军事上，用来发现、识别来犯之敌，判定攻击目标，进行智能决策和智能指挥等。 神经电脑的发展前途是不可估量的，其研究也在不断地创新、前进。 超导计算机 我们知道，电流在导体中流过，并不是畅通无阻的，而是有一定的阻力，时间长了，导体还会发热，白白消耗掉了一部分电能。但是电流在超导体中流过，情况就大不一样了。在1991年，荷兰物理学家昂内斯发现，有一些材料，当它们冷却接近－237.15℃时，会失去电阻，流入它们中的电流会畅通无阻，不会随便消耗掉。 可是这种超导现象发现后，研究进展一直不快。因为要实现超导的温度太低，要制造出这种低温环境，消耗的电能远远超过超导节省的电能。在80年代后期，情况有了好转，科学家们发现了一种陶瓷合金在－238℃时，出现了超导现象；我国物理学家也找到了一种材料，在－141℃时出现超导现象，一时间，研究超导热席卷了全世界。目前，科学家还在为此加紧研究、寻找，企图寻找出一种“高温”超导材料，甚至一种室温超导材料。一旦这些材料找到后，人们可以利用它制成超导存贮器或其他超导元器件，再利用这些器件制成超导计算机。 超导计算机的性能是目前电子计算机无法相比的。目前制成的超导开关 -11器件的开关速度，已达到几微微秒（10秒）的高水平。这是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的，比集成电路要快几百倍。超导计算机运算速度比现在的电子计算机快 100倍，而电能消耗仅是电子计算机的千分之一。如果目前一台大中型计算机，每小时耗电10千瓦，那么，同样一台的超导计算机只需一节干电池就可以工作了。 模糊计算机 日常生活中常碰到诸如天气怎么样啦，近来有何打算、身体可好啊等等发问。若仔细推敲，与准确的数字式提问，如1＋1等于几比较，均是非确切性问题，这在数学上叫做模糊性问题。同样，由模糊性陈述或判断所表示的概念叫做模糊性概念，如美与丑、黑与白、明与暗、臭与香、胖与瘦、好与坏、高与矮等，虽然相互背道而驰，但在它们中间也没有泾渭分明的界限，属于模糊概念。在民间，虽然有很多事情是清晰而精确的，但大量事情却是模糊的。错综复杂的事情使系统很难作出精确描述，对系统起作用的因素有许多，倘若我们抓住了其中的主导因素，便会忽略次要的，这在数学上很容易使概念由精确变得模糊。反过来，如果把次要的当成主要的，则会使概念更加模糊。要解决这种模糊性问题只能通过模糊推理才能得出结果，这种本领只有人类大脑具有。人在长期进化中与自然作斗争，使大脑有了这种独有的处理问题的功能。现有的计算机，甚至将来的神经元网络计算机都没有这种功能，只有模糊计算机才有。 第一个模糊逻辑片在1985年设计制造成功。它1秒钟内能进行8万次模糊逻辑推理。目前，正在制造1秒钟内能进行64.5万次模糊推理的逻辑片。用模糊逻辑片和电路组合在一起，就能制成模糊计算机。 日本科学家把模糊计算机应用在地铁管理上。日本东京以北320千米的仙台市的地铁列车，在模糊计算机控制下，自1986年以来，一直安全、平稳地行驶着。车上的乘客可以不必攀扶拉手吊带。因为，在列车行进中，模糊逻辑“司机”判断行车情况的错误，几乎比人类司机要少70％。 1990年，日本松下公司把模糊计算机装在洗衣机里，能根据衣服的肮脏程度、衣服的质料调节洗衣程序。我国有些品牌的洗衣机也装上了模糊逻辑片。人们又把模糊计算机装在吸尘器里，可以根据灰尘量以及地毯的厚实程度调整吸尘器功率。 模糊计算机还能用于地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视等方面。 生物计算机 人类有一门学科叫仿生学，即通过对自然界生物特性的研究与模仿，来达到为人类社会更好地服务的目的。典型的例子如，通过研究蜻蜒的飞行制造出了直升机；对青蛙眼睛的表面“视而不见”，实际“明察秋毫”的认识，研制出了电子蛙眼；对苍蝇飞行的研究，仿制出一种新型导航仪——振动陀螺仪，它能使飞机和火箭自动停止危险的“跟头”飞行，当飞机强烈倾斜时，能自动得以平衡，使飞机在最复杂的急转弯时也万无一失；对蝙蝠没有视力，靠发出超声波来定向飞行的特性研究，制造出了雷达、超声波定向仪等；对 “变色龙”的研究，产生了隐身科学和保护色的应用…… 仿生学同样可应用到计算机领域中。 科学家通过对生物组织体研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成，而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有“开”与“关”的功能。因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。 生物计算机有很多优点，主要表现在以下几个方面： 首先，它体积小，功效高。在1平方毫米的面积上，可容纳几亿个电路，比目前的集成电路小得多，用它制成的计算机，已经不像现在计算机的形状了，可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方。 其次，当我们在运动中，不小心碰伤了身体，有的上点儿药，有的年轻人甚至药都不上，过几天，伤口就愈合了。这是因为人体具有自我修复功能。同样，生物计算机也有这种功能，当它的内部芯片出现故障时，不需要人工修理，能自我修复，所以，生物计算机具有永久性和很高的可靠性。 再者，生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件，它们是利用化学反应工作的，所以，只需要很少的能量就可以工作了，因此，不会像电子计算机那样，工作一段时间后，机体会发热，而它的电路间也没有信号干扰。 1983年，美国公布了研制生物计算机的设想之后，立即激起了发达国家的研制热潮。当前，美国、日本、德国和俄罗斯的科学家正在积极开展生物芯片的开发研究。从 1984年开始，日本每年用于研制生物计算机的科研投资为86亿日元。 目前，生物芯片仍处于研制阶段，但在生物元件，特别是在生物传感器的研制方面已取得不少实际成果。这将会促使计算机、电子工程和生物工程这3个学科的专家通力合作，加快研究开发生物芯片。 生物计算机一旦研制成功，可能会在计算机领域内引起一场划时代的革命。 |
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