1.1.4　計算機的未來發展趨勢

科技一直在向前發展，伴隨科技的進步，計算機的發展也是日新月異，在未來，計算機的發展不僅是追求性能的大幅提升，而且是突破現有的體系機構，從而變得更加人性化、智能化；另一方面，CPU的制造工藝也面臨著發展極限，隨著晶體管集成度的提高，芯片的耗能和散熱問題也越發嚴重，當CPU的生產工藝達到10nm級別，就將達到極限，目前各國實驗室中正在研發中的石墨烯晶體管技術就是最有希望打破這種極限的技術。

當然，科學家也在試圖研發其他的計算機，這些計算機不論是從體系機構、工作預案，還是器件的制作技術，都會發生顛覆性的變化。目前，可能實現的技術主要有如下幾種：

1．分子計算機

分子計算機的工作原理是通過分子晶體吸收以電荷形式存在的信息，并對信息進行高效地組織排列。在其運算過程中，以生物蛋白酶為轉換開關，通過蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用來完成。分子計算機運算速度非常快，每完成一次運算僅需數微微秒，比人的思維速度快數百萬倍。

2．量子計算機

量子計算機是當前研究最為熱門的一種全新概念的計算機，其原理是利用原子所具有的量子特性進行信息處理。在量子理論里，原子在非相互作用下的任一時刻都處于兩種狀態，稱之為量子超態，這與電子計算機二進制正好吻合。更為重要的是，量子計算機處理數據時可以同時完成多個運算，而不是像電子計算機那樣進行線性運算。

3．光子計算機

世界上第一臺光子計算機于1990年在美國貝爾實驗室被研制出來。

光子計算機是借助光信號來完成信息存儲、處理、運算、數字邏輯操作的計算機。主要的元器件是集成光路。理論上光子計算機的運行速度可高達數萬億次每秒，它的存儲量是當前計算機的幾萬倍，由于采用的是光學設備，所以在圖形和手勢進行識別與合成方面具有天然的優勢。

4．生物計算機

生物計算機號稱第六代計算機，生物計算機被設計為可以模擬人腦思維、可以進行智能聯想，并能在較大程度上模擬人類學習功能的計算機，其主要芯片采用蛋白質制造，不論是主要元器件的密度還是傳遞信息的速度都比大腦神經元高出百萬倍，生物計算機一旦研制成功，將徹底地改變現有的計算機體系結構。