神通激光

第一節 神機妙算顯神通

　　計算機技術日新月異，應用日益廣泛，對人類社會發展產生了深刻的影響。然而，路遙知馬力，電子計算機在現代科學技術突飛猛進麵前顯現出“功底不足”，不久將會讓賢給光子計算機。神奇的光腦，前程無可限量。

　　你聽說過“光子計算機”嗎？如果說電子計算機是當今社會中的十分了不起的“電腦”，那麽，光子計算機就是未來社會中的更加神奇的“光腦”。欲知“光腦”如何，讓我們就從“電腦”說起吧。

　　電子計算機如今對我們來說已經並不陌生，大家常常形象地稱呼它“電腦”；不錯，它是人類大腦的延伸和加強，是人們從事科學實驗、生產實踐及社會活動的得力助手，並走進千家萬戶，得到越來越廣泛的應用。

　　電子計算機是科學研究的先進工具。我國科學家利用電子計算機進行大量複雜的科學計算，取得了許多重大的科技成果，像衛星的研製、發射、遙測、控製都是靠電子計算機來完成的。

　　電子計算機是實現工業現代化的重要設備。我國各工業部門利用計算機進行建築、機械、工程、工藝及產品設計，編製出大量的應用程序，使設計效率提高幾十倍、幾百倍，節約了資金，縮短了建設周期。例如，設計一座3000平方米的樓房，手工計算需要半個月，上機計算隻要3分鍾。過去，大批設計圖紙都是靠設計人員手工繪製，現在圖紙全部采用電子計算機繪製，準確、快捷、清晰、整潔。此外，采用電子計算機控製生產過程，可以實現優質、高產、低耗、節能和提高勞動生產率。例如，一家鋼廠利用計算機控製爐溫，生產一噸鋼節省10000千卡熱量；一家鋁廠利用微機控製電解槽，生產一噸鋁節電200度；一家紡織廠利用計算機監控織布機，提高工效2%—5%。

　　電子計算機是實現管理現代化的主要技術手段。我國是一個13億人口的大國，每年信息總量達到萬億位、十萬億位、百萬億位，國民經濟各部門周轉的信息相當於幾千萬頁書，編製國民經濟計劃要對幾十位長的數據做上億億次運算，離開計算機是不行的。我國的計劃統計部門已經把計算機用到農業、工業、財貿、勞資、物價等項的月報、季報和年報方麵，既迅速又準確。比如說，全國工業月報，每月5日下午6時，千百種產品生產計劃完成情況的數據報齊，當晚10時，電子計算機就完成了全部運算，提供出月計劃完成情況分析，與去年同期、今年前期比較結果。

　　電子計算機是交通運輸、貨物調撥的優秀調度員、調撥員。我國鐵路運輸部門使用計算機編製出最優秀調運方案，節省了大量運輸費用。例如，鐵路運輸部門對鐵礦石369萬噸實施最優調運方案，一年減少12億噸公裏的運輸量，節省費用1164萬元。全國鐵路運輸的計算機網實時調度指揮，提高車輛周轉率，節省千萬輛貨車，每年多運億萬噸。

　　上麵的實例告訴我們：電子計算機是非常有用的。沒有計算機，就沒有現代化。

　　電子計算機在許多領域裏都扮演著重要角色，真是神機妙算賽諸葛。

　　我國某大型水壩曾發現裂縫，有關方麵分析認為是地震造成的，用電子計算機對大壩進行了計算分析，認為還存在另一條未發現的裂縫，按計算機算出的位置去查找，果然找到了這條裂縫。

　　我國中央氣象計算中心進行氣象情報及時處理，提高了氣象預報的準確性。一次，提前兩天預報四川暴雨量及黃河、長江的洪峰，為防洪搶險、減輕災害損失做出了貢獻。

　　在國外，一次，在勘察加半島附近，一艘駁船連人帶船卷進了海洋。人們利用飛機、直升飛機、輪船去尋找，結果什麽也沒有找到；後來利用電子計算機根據風速和海水流速，正確地算出駁船在離港口幾百公裏遠處，到那裏一找，果然找到了。

　　電子計算機確實神通廣大。美國的巡航導彈命中目標的精度很高，它實際上就是一架帶小型電子計算機的無人駕駛飛機。這種導彈可以在超低空飛行，可以擦著樹梢飛行，途中能隨著地形高低而起伏飛行，幾乎完全不會被雷達發現。原來，導彈身上的電子計算機是個儲藏著一路上地形等高數據的“地圖”，導彈在飛行途中如果發生偏差，導航係統就按照電子計算機“地圖”給予校正，導彈能立即回到正確的航道上來。

　　“神”機的來龍去脈如何？

　　說來話長，電子計算機經過30年多的發展，已經經曆了電子管、晶體管、集成電路、大規模集成電路四代，現在，進入超大規模集成電路第五代。

　　1945年，人類曆史上第一台電子計算機問世。這位時代的驕子的名字叫埃尼阿克。它的運算速度為每秒5000次，比以往的計算機運算速度快1000倍。不過，它是個龐然大物，使用了18000隻電子管，體重達30多噸，占地麵積有6間房子那麽大。1949年，第一台存儲程序電子計算機在英國劍橋大學投入運行。20世紀50年代初期，電子計算機進入批量生產。第一代電子計算機是計算工具革命性發展的開端，它所采用的二進位製和程序存儲奠定了現代電子計算機技術基礎。

　　晶體管的工業生產，帶來了第二代電子計算機。1956年，第一台軍用小型晶體管計算機誕生，兩年後，晶體管計算機進入批量生產。

　　集成電路的出現，帶來了第三代電子計算機。1964年，著名的IBM公司生產出混合集成電路計算機IBM-300係列機。於是，小型電子計算機麵世，適應性廣，價格較低，使用方便可靠，很快得到推廣應用。

　　20世紀70年代以來，集成電路發展到大規模集成電路階段，因而催開了電子計算機一代新葩。1975年，美國、日本先後生產出全大規模集成電路的第四代電子計算機。集成電路，一塊指甲那麽大的芯片上集成幾千個至幾十萬個元件，使計算機體積大大地縮小，耗電進一步降低，可靠性更加有保證，因而產生了微型計算機和微處理機，還製成了每秒數億次的高速度大容量的巨型計算機。

　　20世紀80年代以來，美國、日本競相研製第五代電子計算機。1982年4月，日本成立了第五代電子計算機開發機構，擬定了一項為期10年的國家科研計劃。次年，美國作為對日本研製大容量計算機的回答，製定了一項為期6年的研製“人工智能”計算機的宏大計劃。日本的第五代計算機發展目標是，運算速度達到一秒運算數十億次，並且容量巨大，龐大的信息庫存儲有日本語、外國語，具有聲音、圖像和畫麵的識別裝置。

　　從這裏可以看出，第五代電子計算機是超大規模集成電路、人工智能、軟件工程、新型計算機係列的綜合產物。主要特點是智能化程度顯著提高，能夠識別聲音和圖像，具有學習和推理的功能。人們可以不必編製程序，隻要發出命令、寫出方程式或提出某種要求，計算機就能自動完成所需要的程序，並提供出結果來。

　　近些年來，電子計算機向著巨型、微型、網絡、智能模擬幾個方麵發展。

　　巨型電子計算機，是指它運算速度越來越快，存儲容量越來越大，如目前在科學研究和設計方麵用的每秒運算數億次、數十億次的巨型機。

　　微型電子計算機，是指它體積大大縮小。導彈上用的微型機隻有紐扣那麽大。一般的微型機運算速度也不低，每秒10萬次，比第一台占幾間房子的電子管計算機速度高20倍，而成本卻低1萬倍。千千萬萬台微型電子計算機的應用，其意義可以與19世紀蒸氣機的發明和應用相比。微型機甚至滲透到電話機、照相機、攝像機、電視機、光盤機、縫紉機、洗衣機等日常生活用品中來，如便攜式數碼攝像機帶在身邊，走到啊哪裏都可以做照相記錄；便攜式電話機（俗稱手機）帶在身邊，走到哪裏都可以打電話。

　　電子計算機網絡——互聯網，是指把分散在各地的許許多多台計算機聯結起來，就像電話通信係統那樣，在各個用戶單位或家庭都有自己的終端設備。人們可以利用自己的終端計算機，向幾千公裏外的圖書館查閱資料，查閱幾種文字的上千種雜誌的數萬篇文獻，隻用十分鍾就可以完成。關於互聯網，下麵還要詳細介紹。

　　智能模擬，是計算機發展的高級階段，就是讓計算機模仿我們人的智能，比如叫它識別文字、圖形、聲音，叫它說話、回答問題等。智能機器人如今已成為現實。它能“看到”障礙物，會繞道避開障礙物前進，而且走通一次，就能記住道路。它能“看懂”裝配圖，然後從傳輸帶上選取所需要的零件，並且按照裝配圖來進行機器裝配。未來的智能計算機還會更加“神”得多呢！