1.1.3 计算机发展趋势

计算机的发展并没有止步于第四代计算机，自大规模集成电路计算机之后，科学家们正在尝试打破以往固有的计算机结构，使计算机向着更加智能化、网络化的方向发展，各种应用于单一领域的高精尖计算机也不断被研制出来。

1.智能计算机

智能计算机也被认为是第五代计算机，其最主要的特点是将计算机的信息采集、存储、处理、通信等功能同人工智能技术结合起来，使计算机成为一种具有知识处理、形式化推理与联想，以及学习解释能力的机器。人与机器的交互通过自然语言和未经处理的图像、声音、文字等形式进行信息的交互，人们不必告知计算机处理问题的具体步骤，而只需要描述需要解决的问题，智能计算机就能根据已有知识系统帮助用户进行判断和决策。智能计算机的体系结构突破了传统的冯·诺依曼结构，更强调通过并行计算等技术提升计算机的运算速度。1981年，日本在“第五代计算机”国际学术会议上，宣布了“新一代计算机技术研究所”的成立以及“知识信息处理系统”研制计划的开始，这项计划预期10年，投资1 000亿日元，目前已经顺利完成了第一阶段规定的任务。美国也于1982年成立了MCC公司，研究的主要方向也是拥有智能性的计算机。

2.神经计算机

神经计算机也被认为是第六代计算机，它的特点是模仿人类大脑的信息处理方式进行计算。人脑拥有大约几千亿个神经细胞，它们之间相互交叉相联，每个神经细胞的作用都相当于一台微型计算机，我们正是通过这些神经元对信息的处理才完成对世界的认知。用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用并行分布式网络将这些微处理机连接就构成了神经电脑。神经计算机除有许多处理器外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连，每一步运算分配给多台微处理器同时进行，大大提高了信息处理速度。神经计算机也可以对事物进行判断和决策，但是与第五代智能计算机不同，神经计算机本身可以判断对象的性质并采取相应的行动，而且可以同人脑一样对支离破碎、含糊不清的信息进行处理，智能性更进一步。

3.生物计算机

生物计算机又称仿生计算机，指的是用生物芯片取代目前的大规模集成电路芯片而制成的计算机。生物芯片的主要材料是利用生物工程技术产生的 DNA 和蛋白质分子等。科学家们发现，生物体内的蛋白质、DNA等物质具有比目前计算机更高的数据存储能力与计算速度，如DNA具有在极小空间里存储海量信息的自然特性，遗传密码符号的间距仅有0.34纳米，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿比特数据，1立方厘米DNA溶液的存储容量将超过1万亿片CD光盘。用蛋白质制造的计算机芯片，在1平方毫米的面积上可容纳数亿个电路，体积大大减小，且拥有比人脑还快的计算速度。生物计算机不仅能够制造成分子级别大小，还能拥有生物特性，例如帮助人体修复受损组织等。

4.物理计算机

物理计算机指的是利用超导现象或量子效应等物理原理制作或计算的计算机。超导计算机是利用超导技术生产的计算机及其部件的统称，超导技术能使计算机的耗电量显著降低至半导体元件计算机的几千分之一，执行一条命令的时间也要比半导体元速度提升10倍以上。另一类物理计算机是量子计算机，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置，不同于传统计算机，量子计算机用来存储数据的对象是量子比特，它使用量子算法来进行数据操作。2011年5月，加拿大的D-Wave系统公司发布了一款号称“全球第一款商用型量子计算机”的计算设备“D-Wave One”，该设备是否真的实现了量子计算目前还没有得到学术界广泛认同。2013年5月，Google和NASA在加利福尼亚的量子人工智能实验室发布了D-Wave Two。