每当讲授计算机基础课第一章第四小节计算机的发展趋势这部分内容时，总会有很多同学问我：“未来的计算机将会是什么样子的？将来的计算机与我们现在所见到的计算机会有什么不同？”等问题，计算机技术的发展可谓是日新月异，同学们提出这些问题也在情理之中。试想20年前的计算机，低像素的“大砖块”显示器，横向放置的主机箱，如此“丑陋”的模样。可是现在，我们的工作和生活都离不开计算机，同学们从小学开始就有微机课，学习基本的计算机操作知识。我们学校图书馆4-5楼建有多个微机室供同学们上机练习使用。所以未来的计算机在外形和功能上还可能有更大的变化，下面我就给大家介绍几种正在研制的新型计算机，不久的将来它们就将走进我们的生活。

　　第一种：量子计算机。

　　目前，我们使用的计算机主要采用半导体材料，而未来的量子计算机则使用原子的量子态作为中央处理器和内存。原子就是我们在高中化学里面学过的组成物质的基本单位，原子可以单独形成物质，也可以组成较大的分子形成物质。量子态是原子的一种特殊状态，处于量子态的原子具有诸多新特性，科学家们正是利用这些特性来实现数据运算和存储的。

　　瑞典皇家科学院将2012年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家塞尔日•阿罗什和美国物理学家戴维•瓦恩兰，以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。正是因为他们在量子物理方面的突出研究成果，大力促进了量子计算机的研制。

　　在功能方面，量子计算机有很多优于传统计算机的地方。首先，量子计算机的速度非常快。一般来说，一台40位的量子计算机用100步就能模拟的系统，用一台1万亿位的传统计算机完成就需要几年之久。其次，在通信领域，采用量子编码加密可保证信息的安全性，因为量子算法被破译的可能性几乎为零。最后，量子计算机可以进行大数的因式分解和复杂的数学运算，这是传统计算机所望尘莫及的。

　　当然量子计算机也存在一些技术困难，最大技术难题是噪音问题，即如何在热噪音不可避免的情况下，使量子计算机正常工作。另外，据目前的研究状况来看，绝大多数量子计算机都非常短命。例如，如果一台量子计算机一天工作4小时左右，那么它的寿命将只有可怜的2年，如果工作6小时以上，恐怕连1年都不行。由此看来，高能短命的量子计算机恐怕离我们的生活还将有一段的距离。

　　第二种：光子计算机 

　　光子计算机是一种以光子代替电子进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。这样讲或许有一些抽象，大家回忆一下高中物理我们学习光学这部分内容时，接触过的透镜（凹凸镜，三角棱镜等），还记得做过的凸镜聚焦实验吗？光子计算机就是通过光的这种反射和折射原理传输数据的。

　　由于光子计算机用光子作为信息传递和存储的载体，而光子不带电荷，它们之间不存在电磁场相互作用，几束光在自由空间中可以平行传播、相互交叉传播，彼此之间又不发生干扰，甚至千万条光束可以同时穿越一只光学元件而不会相互影响。这就是光的并行性。电子的传播速度是593km/s，而光子的传播速度却达3×10^5km/s，正是由于光的这些天然特性，光子计算机具有超强的处理能力和运算速度。

　　与传统的电子计算机相比，光子计算机还具有超大规模的信息存储容量。光子计算机具有极为理想的光辐射源——激光器，光子的传导不需要导线，即使在相交的情况下，它们之间也不会产生相互影响。光子计算机传递信息的平行通道，其密度非常大。例如，一枚五分硬币大小的枚镜，它的信息通过能力可以是全世界现有电话电缆通道的总和。同时，由于光能耗低，光子计算机散发的热量很少，这就为光子计算机的微型化和便携化研制提供了便利的条件。科学家们正试验将传统的电子转换器和光子结合起来，制造一种“杂交”的计算机，这种计算机既能更快地处理信息，又能克服巨型电子计算机运行时内部过热的难题。

　　目前，光子计算机的研发与制造已进入实验阶段。巴斯大学的物理学家们正在进行一个项目，希望研制出一种光子计算机，可以用光子代替传统的电子来运作。他们采用新型光子晶体光纤作为传输器材。项目领导者Benabid博士说：“如果成功，这将是近五十年来计算机技术的一次革命”。光子计算机有可能是将来最早问世的信息计算机。

　　第三种：DNA计算机     

　　未来高性能的计算机中最具神秘色彩的当数DNA计算机。DNA我们可能都是在生物学中听到过，那科学家们是怎么把生物学中的概念应用到计算机领域呢？原来在1994年，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNA碱基对序列作为信息编码的载体，在试管控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应，以此实现数据运算。阿德勒曼博士在《科学》杂志上公布了DNA计算机的理论，便引起了各国学者的广泛关注。换句话说，DNA计算机就是利用DNA（生物学中中脱氧核糖核酸）建立的一种完整的信息技术形式，以编码的DNA序列（也就是我们通常意义上计算机内存）为运算对象，通过分子生物学的运算操作解决复杂的数学难题。

　　DNA计算机的设想极大地开拓了人们的视野，丰富了人们的想象空间。或许最终人类将会开发出实用的DNA计算机。另外，生物传感器件和存储器件领域的技术也在飞速进展，预计在不久的将来将会产生出半导体技术和生物技术相结合的芯片或原型计算机。

　　以上我简单介绍了三种具有代表性的未来计算机研究方向，假期同学们可以查阅《电脑周刊》和计算机学报一类的期刊杂志，或者在网上搜索未来计算机的相关信息阅读，以便进一步了解未来计算机的发展。尽管未来新型计算机的发展多种多样，它们在形态、功能和操作等方面或许都会超乎我们的想象，但是可以肯定的一点是，未来的计算机功能将会更全面，性能会更稳定，更便于操作，与人类的活动关系将会更密切。

工程技术系：韩玉会