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早在1964年，英特爾公司創(chuàng)始人戈登·摩爾就斷言：傳統(tǒng)硅芯片計算機的速度每18個月翻一番。這就是計算機界著名的“摩爾法則”。那么，下一代計算機是什么？而有關這方面的研究和探索，將可能引發(fā)下一次超級計算技術(shù)的革命。 分子計算機 分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無法替代的作用。分子芯片體積大大減小，而效率大大提高， 分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數(shù)據(jù)。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。 遺傳物質(zhì)DNA分子是一條雙螺旋分子，上面布滿核苷酸，用核苷酸的排列表達信息，幾種酶充當加減乘除，再通過DNA分子間的混合、合成、分離、檢測、提取等操作，實現(xiàn)計算機的計算。十幾個小時的計算，相當于所有計算機問世以來的總運算量。但是有一個問題一直困擾著科學家，它不能檢測其計算結(jié)果。如果成功，那么，未來的計算機將會是一滴溶液。 量子計算機 量子計算機是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認為，非相互作用下，原子在任一時刻都處于兩種狀態(tài)，稱之為量子超態(tài)。原子會旋轉(zhuǎn)，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會像電子計算機那樣進行的線性運算，而是同時進行所有可能的運算，例如量子計算機處理數(shù)據(jù)時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一起計算，就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，其運算速度可能比奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個互聯(lián)網(wǎng)，可以輕易破解任何安全密碼，黑客任務輕而易舉，難怪美國中央情報局對它特別感興趣。 有一個致命缺點，這種計算機異常敏感，一束旁邊經(jīng)過的宇宙射線，也會導致錯誤的結(jié)果。如果成功，那么將會被稱為“終極計算機”。 光子計算機 1990年初，美國貝爾實驗室制成世界上第一臺光子計算機。 光子計算機是一種由光信號進行數(shù)字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現(xiàn)代計算機的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。 許多國家都投入巨資進行光子計算機的研究。隨著現(xiàn)代光學與計算機技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來，光子計算機將成為人類普遍的工具，即“光腦”。但是一旦成功，那么將會比現(xiàn)在的超級計算機快1000~10000倍。 納米計算機 納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍， 質(zhì)地堅固，有著極強的導電性， 能代替硅芯片制造計算機?！凹{米”是一個計量單位， 一個納米等于10的（-9）次方米， 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)正從微電子機械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。應用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個原子大小，相當于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源， 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。 生物計算機 20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。 神經(jīng)計算機 其特點是可以實現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。
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