1.1.4　計算機的應用和發展趨勢

1.計算機的應用領域

計算機發展至今已經和幾乎所有學科結合了，可以把計算機的用途歸納為科學計算、數據處理、實時系統、人工智能、計算機輔助、娛樂游戲等方面，本書中將有更多的章節圍繞這些應用主題展開討論。

（1）科學計算

科學計算主要是使用計算機進行數學方法的實現和應用。今天計算機的“計算”能力極其強大。使用計算機，推進了許多科學研究的進展，如2002年完成的著名的人類基因序列分析計劃。現在，科學家們經常使用計算機測算人造衛星的軌道、進行氣象預報等。例如，國家氣象中心通過使用計算機，不但能夠快速、及時地把氣象衛星云圖數據進行處理，而且可以根據大量的歷史氣象數據的計算進行天氣預測報告。在沒有使用計算機之前，這是根本不可能實現的。

（2）數據處理

數據處理的另一個說法叫“信息處理”。但隨著計算機科學技術的發展，計算機的“數據”不再只是“數”，而是使用了更多的其他數據形式，如文字、圖像、聲音等。數據處理就是對這些數據進行輸入、分類、加工、存儲、合并、整理以及統計、報表、檢索查詢等。數據處理是目前計算機應用最多的一個領域。例如，計算機在文字處理方面已經改變了紙和筆的傳統應用，它所產生的數據不但可以被存儲、打印，而且可以使用計算機進行編輯、復制等。在信息處理方面一個最重要的技術就是計算機數據庫技術，它在信息管理、決策支持等方面提高了管理和決策的科學性。

（3）實時系統

實時系統是指能夠及時收集、檢測數據，進行快速處理并自動控制被處理對象操作的計算機系統。這個系統的核心是計算機控制整個處理過程，包括從數據輸入到輸出控制的整個過程。現代工業生產的過程控制基本上都以計算機控制為主，傳統過程控制的一些方法如比例控制、微分控制、積分控制等都可以通過計算機的運算實現。計算機實時控制不但是一個控制手段的改變，更重要的是它的適應性大大提高，它可以通過參數設定、改變處理流程實現不同過程的控制，有助于提高生產質量和生產效率。

（4）計算機輔助

計算機輔助是計算機應用中一個非常廣泛的領域。幾乎所有過去由人進行的具有設計性質的過程都可以讓計算機幫助實現部分或全部工作。計算機輔助也可稱做計算機輔助工程，主要有：計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）、計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、計算機輔助教育（Computer Based Education，CBE）、計算機輔助教學（Computer Aided Instruction，CAI）、計算機輔助技術（Computer Aided Technologies，CAT）、計算機模擬（Computer Simulation）等許多方面。

（5）網絡和通信

將一個建筑物內的計算機和世界各地的計算機通過通信介質與設備連接起來，就可以構成一個巨大的計算機網絡系統，達到資源共享、相互交流促進的目的。計算機網絡的應用所涉及的主要技術是網絡互聯技術、路由技術、數據通信技術、信息瀏覽技術及網絡安全等。

計算機通信幾乎就是現代通信的代名詞。例如，目前發展勢頭已經超過傳統固定電話的移動通信就是基于計算機技術的通信方式。

（6）人工智能

計算機可以模擬人類的某些智力活動。利用計算機可以進行圖像和物體的識別，模擬人類的學習過程和探索過程。例如，機器翻譯、智能機器人等，都是利用計算機模擬人類智力活動。人工智能是計算機科學發展以來一直處于前沿的研究領域，它的主要研究內容包括自然語言理解、專家系統、機器人以及定理自動證明等。

（7）游戲娛樂

運用計算機和網絡進行游戲娛樂活動，對許多計算機用戶來說是習以為常的事情。網絡上有各種豐富的影視劇資源，也有通過網絡和計算機進行的游戲，甚至還有國際性的網絡游戲組織和賽事。游戲娛樂的另一個重要方向是計算機和電視的結合，“數字電視”開始走入家庭，改變了傳統電視的單向播放而進入交互模式。

（8）嵌入式系統

并不是所有計算機都是通用的。有許多特殊的計算機用于不同的設備中，包括大量的消費電子產品和工業制造系統，把處理器芯片嵌入其中，完成處理任務。例如，數碼照相機、數碼攝像機以及高檔電動玩具都使用了不同功能的處理器。

2.計算機的發展趨勢

世界計算機技術的迅速發展，使產品不斷升級換代。未來的計算機將向巨型化、微型化、網絡化、智能化、多媒體計算機方向發展。

基于集成電路的計算機短期內還不會退出歷史舞臺，但一些新的計算機正在加緊研究。未來的計算機將是微電子技術、光學技術、超導技術和電子仿生技術相結合的產物，這些計算機包括超導計算機、納米計算機、光計算機、DNA計算機和量子計算機等。