1.2　基礎知識與計算機發展

計算機的應用已滲透到社會的各行各業，正在改變人們傳統的學習、工作和生活方式，推動著社會的飛速發展。本節討論計算機文化、計算機的特點、計算機的發展歷史和計算機內信息的數字化等問題。

1.2.1　計算機文化

目前，計算機應用基礎內容已成為人類必需的文化內容，它與傳統的語言、基礎數學一樣重要，一個國家的人民對計算機技術的了解、掌握程度是這個國家全民科學素養指標之一。

1.計算機文化現象

計算機作為一種人類大腦思維的延伸與模擬的工具，它的邏輯推理能力、智能化可以幫助人類進一步展開思維空間；它的高速運算能力和大容量存儲能力彌補了人類這一方面的不足。人們通過某種計算機語言向計算機下達某些指令，可以使計算機完成人類自身可想而不能做到的事情，而計算機的應用又將為人類社會的發展開辟全新的研究領域，創造更多的物質和精神財富。如電子郵件、遠程訪問等改革了人類交流的方式，拓寬了人類生活、研究的交流空間，豐富了人類的文化生活；計算機三維動畫技術的應用可以制造出高度逼真的視覺效果，創造出更多更精彩的影視作品；圖文照排系統的應用徹底革新了出版、印刷行業；生物芯片、基因重組技術是借助計算機技術對人類自身奧秘進行探索，以及對動植物進化奧秘的探索、優化，同時也促進了生物技術突飛猛進的向前發展等。

計算機的出現為人類創造文化提供了新的現代化工具，革新了創造文化的方式方法，形成了一種新的人類文化——計算機文化。

2.計算機應用領域

計算機技術在人類社會生活中如此重要，已經形成了一種計算機文化。因此，人們有必要了解計算機在社會生活中的應用領域。計算機的主要應用領域歸納起來可以分為以下幾個主要方面。

①科學計算。科學計算（Scientific Computing）又稱數值計算，主要解決科學研究和工程技術中提出的數值計算問題。這是計算機最初的、也是最重要的應用領域。世界上第一臺計算機的研制就是為科學計算而設計的，當時這臺計算機解決的科學計算問題都是人工計算望而卻步的，有的更是人工計算無法解決的。隨著科學技術的發展，各個應用領域的科學計算問題日趨復雜，使得人們不得不更加依賴計算機解決計算問題。例如計算天體運動軌跡、處理石油勘探數據和天氣預報數據、求解大型方程組等都需要借助計算機完成。科學計算的特點是計算量大、數據變化范圍廣。

②數據處理。數據處理（Data Processing）是指對大量的數據進行加工處理，如收集、存儲、傳送、分類、檢測、排序、統計和輸出等，從中篩選出有用信息。與科學計算不同，數據處理的數據雖然量大但計算方法簡單。數據處理也是應用廣泛的重要領域，用于各種數據處理系統，如電子商務系統、圖書情報檢索系統、生產管理系統、酒店事務管理系統、醫院信息系統等。

③過程控制。過程控制（Procedure Control）又稱實時控制，是指用計算機實時采集控制對象的數據（有時是非數值量），對采集的數據進行分析處理后，按被控對象的系統要求對控制對象進行控制。

工業生產領域的過程控制是實現工業生產自動化的重要手段。利用計算機代替人對生產過程進行監視和控制，可以提高產品數量和質量，降低勞動者的勞動強度、保障勞動者的人身安全，節約能源、原材料，降低成本，從而提高勞動生產率。目前，我國的許多生產企業（如鋼鐵廠、化工廠、生物制品廠等）都已廣泛應用生產過程的計算機控制系統。

交通運輸、航空航天領域應用過程控制系統更為廣泛，鐵路車輛調度、民航飛機起降、火箭發射及其運行軌跡的實時調整都離不開過程控制。

④計算機輔助系統。計算機輔助系統（Computer Aided System）包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和計算機輔助教學（CAI）等。

計算機輔助設計是指利用計算機幫助人們進行設計。由于計算機具有高速的運算能力以及圖形處理能力，使CAD技術得到廣泛應用。例如，建筑設計、機械設計、集成電路設計、服裝設計等領域都有相應的CAD應用軟件。采用計算機輔助設計后，大大降低了相應領域設計人員的勞動強度，提高了設計速度和設計質量。

計算機輔助制造是指利用計算機對生產設備進行管理、控制和操作。在產品的生產過程中，用計算機控制生產設備的運行、處理生產過程中所需的數據、控制和處理生產材料的流動以及對產品進行檢驗等都屬于計算機輔助制造技術。采用計算機輔助制造技術可以提高產品質量、降低成本、縮短生產周期、降低勞動強度（如用數控機床加工工件）。

計算機輔助教學是指利用計算機幫助教師教學，指導學生學習。目前，國內外CAI教學軟件比比皆是，尤其是計算機多媒體技術和網絡技術的飛速發展，網上的CAI教學軟件如雨后春筍，競相爭輝。

⑤人工智能。人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指用計算機模擬人類的演繹推理和決策等智能活動。在計算機中存儲一些定理和推理規則，設計程序讓計算機自動探索解題方法和推導出結論是人工智能領域的基本方法。人工智能是計算機應用研究的前沿學科。人工智能領域的應用成果十分廣泛，例如，模擬醫學專家的經驗對某一類疾病進行診斷；具有低等智力的機器人；計算機與人類進行對弈；數學中的符號積分和幾何定理證明等。

⑥信息高速公路。信息高速公路（Information Super-Highway）的概念源于美國，早在1991年，因當時的參議員戈爾提出把美國所有信息庫及信息網絡連成一個全國性大網，讓各種形態的信息在大網中高速交互傳輸。1993年9月美國正式宣布實施“國家信息基礎設施”（NII）計劃，即“信息高速公路”計劃。這項計劃預計20年內耗資4000億美元，計劃1997—2000年初步建成。這項計劃震驚全球，各國紛紛提出自己的發展信息高速公路的計劃，積極加入到這場世紀之交的大競爭中去。

我國的國家信息基礎設施建設包括人才的培養、信息資源建設、高性能計算機的投入、高速寬帶通信基礎設施的建設和一系列的標準法規等政策的制定。我國政府當時及時抓住了發展契機，提出了我國發展國家信息基礎設施的計劃，目前已建設成滿足各方面需要的信息高速公路。

3.計算機醫學應用

作為醫學工作者，有必要了解計算機在醫學領域的應用情況。20世紀50年代末開始，計算機應用逐漸滲透到醫藥衛生領域，并形成了一門多學科交叉的邊緣學科——醫藥信息學（Medical Information Science），它的研究對象是具有生命活動特征的醫學信息。70年代末“國際醫藥信息學會”宣告成立，80年代初“中國醫藥信息學會”成立。這兩個學會的成立以及開展工作為醫藥信息學的發展做出了巨大的貢獻。

20世紀90年代全球性的信息高速公路建設浪潮給計算機醫學應用帶來新的機遇和挑戰。1995年中國衛生部宣布啟動“金衛工程”建設項目，這是一項以醫院信息系統為基礎，包括建設城鎮職工醫療保險信息網絡和遠程診療信息系統的大型信息系統，各省市區正在抓緊實施。下面討論計算機醫學應用的主要方面。

①醫院信息系統。醫院信息系統（Hospital Information System，HIS）是采集、管理醫院各類信息，實現信息共享的計算機網絡系統。國外的醫院信息系統研究始于20世紀50年代，大多系統建立在大型或小型主機上。目前正由集中式系統向分布式系統過渡；從單純面向管理到面向醫療過渡；從醫院局域網到逐步與院外的廣域網相連接。我國的醫院信息系統建設始于20世紀80年代，大體上經歷了單機單任務、基于文件服務器的醫院內部的信息系統、客戶端/服務器體系結構的醫院信息系統三個階段。“金衛工程”的啟動，促進了各地區的HIS系統建設，國內具有代表性的建設項目有衛生部醫院管理研究所主持開發的“中國醫院信息系統”和解放軍總后勤部衛生部主持開發的軍隊HIS系統。醫學大數據的概念，首先數據量大，常規的方法難于處理這樣的數據。數據源自醫院信息系統或其他多維數據源，包括臨床數據和基因組數據，也包括環境暴露、日常生活習慣、地理位置信息、社交媒體及其他多種多樣的數據。我們可以對人體的疾病狀態和發展過程進行更相近的描繪和更為透徹的理解。醫學大數據為生物學家、臨床醫生、流行病學家及醫療衛生政策制定專家提供了有效的工具，使得數據驅動的決策制定成為可能，并最終對患者及整個人群產生有益影響。

②醫學數據處理。人工處理醫學數據是相當煩瑣的。醫學統計軟件的誕生把廣大醫學科技工作者從煩瑣的數據計算中解脫出來，同時提高了數據處理結果的準確性、可靠性和科研管理水平。目前常用的統計軟件有SAS、SPSS等。

醫學數據的科學計算已成為醫學圖像處理、醫學計算機仿真（醫學生理仿真、醫學臨床仿真）的重要手段。

“人類基因組計劃”是人類探索自身奧秘的計劃，所建立的人類基因組圖將成為疾病的預測、預防、診斷、治療的基礎。由于基因數據的超級龐大，這一跨世紀的大型工程就只有利用計算技術和網絡技術才可能實施；人類基因研究的背景和計算機技術的結合，誕生了目前科學領域最熱門學科之一的“生物信息學”。

③醫藥信息檢索系統。早期的醫藥信息檢索一般使用主從結構的國際聯機檢索系統，用戶獲得的信息有限，要求用戶有較強的檢索技能，并且檢索費用高，令人望而卻步。另外一種變通辦法是用戶單位訂購某類光盤（如Medline），讓用戶在本地檢索信息。

目前，隨著Internet的飛速發展和信息高速公路計劃的提出與實施，用戶通過網絡可以訪問多臺信息服務器，檢索手段靈活。Internet的發展是促使國際聯機檢索系統向客戶端/服務器體系結構的網絡系統過渡的重要原因。我國已經建成“中國500所大型醫院信息庫”“中國醫院信息網”等信息資源庫。

④智能化醫療儀器的研制。微型計算機、微處理機以及單片機的誕生使計算機應用于智能化醫療儀器的研制成為可能。已有的各類智能化醫療儀器有電子溫度計、電子血壓計、心電功能監護儀、生化分析儀等，電子計算機斷層掃描儀（CT）、核磁共振儀（NMR）、正電子發射成像（PET）、單光子發射成像（SPECT）和γ刀等。尤其是CT、NMR等大型醫療儀器的研制和應用使醫學影像診斷手段前進了一大步，而計算機在三維超聲診斷、各種射線治療設備（γ刀等）等計算機輔助治療方面的應用，大大提高了醫療水平。

⑤醫學專家系統。醫學專家系統（Medical Expert System）是以醫學專家知識為基礎，以解決某一醫學領域問題的人工智能系統。這是國內計算機醫學應用最活躍的領域之一，尤以中醫計算機輔助診斷系統獨具特色，受到國內、國際的重視和關注。它的作用是協助醫生做出更正確的診斷，制訂更合理的醫療方案。

有理由相信生物芯片、納米技術的引入將進一步促進計算機醫學應用的深入和發展。

1.2.2　計算機的特點

計算機之所以應用廣泛，是由它的特點決定的。

1.運算速度快

計算機的運算速度是計算機性能最重要的評價指標。從第一臺5000次/秒的計算機發展到目前的高達9.3億億次/秒的超級計算機（神威太湖之光，2016年6月）。這不僅大大加快了問題求解的速度，而且使某些過去靠人根本無法完成的計算工作有了完成的可能。例如天氣預報，為了進行天氣預報，數學上用一組微分方程描述天氣的變化，求解微分方程組的數值解實質上是把復雜的數學公式轉化為數以億萬次的四則運算。這些重復性的、大量的簡單運算，理論上人是可以用簡單計算工具完成的，但實際上因工作量太大，不僅容易出錯，而且在限定時間內是完不成的。中長期天氣預報對計算機運算速度要求更高，只有在百億次以上的巨型機上才能按時完成。

2.運算精度高

運算精度是指數據在計算機內表示的有效位數。計算機上的單精度實數運算一般只有7～8位有效數字，雙精度實數運算可提供15～16位有效數字。必要時可借助軟件提高精度。現已有某些高級程序設計語言，對于整數的運算不再受計算機硬件位數的限制，只受計算機內存容量的限制，也就是說整數的運算可以精確到許多位，如計算π的值，可通過移動小數點的位數可精確計算到小數點后一萬位，甚至更多位。

3.存儲容量大

目前計算機主存儲器（內存）容量大大提高，達到GB的數量級，而且輔助存儲器（外存）容量已達TB級。主存儲器由半導體材料制成，其工作速度與中央處理器（外頻）同步。輔助存儲器包括磁帶、磁盤、光盤，用來保存大量數據和資料，以實現海量存儲。

4.自動化程度高、可靠性好

計算機的運行是在程序控制下自動進行的，無須人工參與，而且可靠性好。

5.嚴密的邏輯判斷能力

計算機不僅可以完成數值計算，而且還可實行各種邏輯運算（如判斷大小、異同、真假等）。例如，計算機可根據從人造地球衛星發送回來的大量數據和圖片信息，判斷地面農作物長勢、病蟲害，判斷環境污染、森林火災、江河水災、軍事設施等。

6.聯網通信，共享資源

若干臺計算機聯成網絡后，為人們提供了一種有效的、嶄新的交流手段，便于世界各地的人們充分利用人類共有的知識財富。

1.2.3　計算機的發展歷史

人類創造計算工具、發展計算技術的歷史悠久。從13世紀誕生在中國的算盤到17世紀誕生于英國的計算尺，再到現代的電子計算機，都證明了：任何一項科學技術的發明都離不開當時的社會發展需要和當時的科學技術發展水平。電子數字計算機的發明和發展則是近半個世紀的事情，它對現代科學技術和社會發展的影響是前所未有的，如何評價都不為過。

1.計算機的誕生

19世紀50年代，英國數學家喬治·布爾（George Boole，1815—1864）創立了邏輯代數，奠定了電子計算機的數學理論基礎；1936年，英國科學家圖靈（Alan Turing，1912—1954）首次提出了邏輯機的模型——“圖靈機”，并建立了算法理論，被譽為計算機之父。

兩位科學巨匠的研究為計算機的誕生提供了重要的理論依據；20世紀初科學技術的飛速發展要求一種高速、準確的計算工具解決當時的科學研究與工程技術上的計算問題。所以電子計算機在20世紀誕生是必然的。

1946年2月，世界上第一臺電子計算機——ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，電子數字積分計算機）誕生于美國賓州大學。這臺計算機使用約18000個電子管，每秒鐘能做5000次加法運算（運算速度），體積為30×3×1m3，功率150kW，占地170m2，重約30t。原先需要100多名工程師工作一年的問題，ENIAC只需要2h。

1946年6月，美籍匈牙利數學家馮·諾依曼（John von Neumann，1903—1957）在他的“電子計算機裝置邏輯結構初探”報告中首次提出了順序存儲程序通用電子計算機的方案，從而奠定了電子計算機結構的基本框架。時至今日，計算機技術日新月異，但其結構還是馮·諾依曼結構。

2.計算機的分代

自計算機誕生以來，計算機技術發展速度之快、影響之大是其他任何技術所不能相比的；從硬件上來看已經歷了四代發展歷程，現正在向新一代邁進。下面簡單討論一下各代計算機的發展概況。

第一代（1946年至20世紀50年代中期）：電子管計算機。主要性能指標：器件使用電子管（真空管）、汞延遲線存儲器和磁鼓等；1萬次/秒；2KB存儲器；機器語言。典型計算機有：ENIAC、EDVAC、UNIVAC和IBM650等。

第二代（20世紀50年代中期—60年代中后期）：晶體管計算機。主要性能指標：器件使用晶體管、磁心存儲器等；300萬次/秒；32KB存儲器；軟件有匯編語言、ALGOL60、FORTRAN和COBOL。典型計算機有：IBM7090、IBM7094和CDC6600等。

第三代（20世紀60年代中后期—80年代初）：中小規模集成電路計算機。主要性能指標：硬件有中小規模集成電路、半導體存儲器、磁盤、微處理器等；1～10億次浮點運算/秒；8～256MB存儲器；軟件有操作系統、結構化程序設計語言、并行算法、數據庫等。典型計算機有IBM360、370、PDP-11等。

第四代（20世紀80年代初至今）：大規模、超大規模集成電路計算機。主要性能指標：硬件有大規模、超大規模集成電路、半導體存儲器、磁盤、光盤、微處理器、微型計算機、多處理機系統、分布式計算機系統、并行計算機系統和工作站等；10億次以上浮點運算/秒；256～4096MB存儲器；軟件有ADA語言、Java語言、專家系統、軟件工具和支撐環境等。典型計算機有IBM308X、CRAY_2、CRAY_3等。

當然，當前的計算機無論在運行速度還是存儲容量都比20世紀80年代的計算機強大，軟件系統更豐富。

目前計算機正在向面向人工智能、神經元網絡計算機和生物芯片方向發展。面向人工智能應用計算機的硬件有超大規模集成電路、GAAS、HEMT、半導體存儲器、大規模并行計算機系統；軟件有邏輯型語言、函數型語言、面向對象語言和智能軟件等。典型計算機有LISP機，PROLOG機等。神經元網絡計算機的硬件有超超大規模集成電路、GAAS、HEMT、JJ、光計算機和生物計算機。典型計算機有MARKV、NX_16、NX_1/16等。

3.我國計算機的發展歷史

在談到計算機發展歷史時，有必要了解我國計算機的發展歷史。中國計算機事業起步于1956年，電子計算機的研制被列入當年制定的《十二年科學技術發展規劃》的重點項目。1957年，我國研制成功第一臺模擬電子計算機。1958年，我國研制成功第一臺電子數字計算機（“103”機）。1964年開始，我國推出一系列晶體管計算機，如“109乙”“109丙”“108乙”“320”等。從1971年開始，我國生產出一系列集成電路計算機，如“150”、DJS-100系列、DJS-200系列等。這些產品成為我國當時應用的主流機種。

20世紀80年代后，我國計算機事業蓬勃發展。1983年，1億次巨型計算機“銀河-Ⅰ”誕生；1993年，10億次巨型計算機“銀河-Ⅱ”誕生；1995年，曙光1000大型機通過鑒定，其峰值達每秒25億次；1997年，130億次巨型計算機“銀河-Ⅲ”誕生；2000年7月，3840億次巨型計算機“神威-Ⅰ”問世；2001年，我國研制的曙光3000超級計算機峰值達每秒4032億次。2002年8月聯想集團研制的深騰1800超級計算機峰值達每秒1.08萬億次的運算速度，位居全球第43位；2003年12月聯想集團又推出了深騰6800超級計算機，其運算能力達每秒4.183萬億次；2004年6月，曙光公司研制的曙光4000A超級服務器，每秒峰值運算速度達到11萬億次；2008年6月，曙光公司研制的曙光5000A超級服務器，每秒峰值運算速度達到230萬億次；2009年，國防科技大學研制的天河一號超級計算機，每秒運算速度達到563（峰值1206）萬億次；2010年，曙光公司研制的曙光星云TC3600超級計算機，每秒運算速度達到1271萬億次；2010年，國防科技大學研制的天河一號A超級計算機，每秒運算速度達到2566（峰值4700）萬億次；2013年，天河二號，每秒運算速度達到3.39（峰值5.49）億億次。天河一號A和天河二號超級計算機分別于2010年、2013年兩次居世界超級計算機排行榜首位。天河二號超級計算機從2013年開始六次蟬聯世界超級計算機排行榜首位。

2016年6月，神威太湖之光超級計算機以9.3億億次/秒的運算速度奪得第47屆全球頂級超級計算機TOP500榜榜首。神威太湖之光超級計算機使用國產“申威26010”高性能處理器。

世界超級計算機排行榜每年公布兩次，我國的超級計算機成果充分表達了我國超級計算機制造業已經站到了世界前列，它是我國國家整體綜合勢力的體現。不過，超級計算機的擁有量也是一個國家整體綜合勢力的體現。目前，我國超級計算機的安裝量、計算能力，在世界上的排名還不在最前列。

在微型計算機產品方面，我國先后推出了聯想、長城、方正、同創、浪潮、實達等國產品牌。國產品牌市場占有率越來越高。軟件產業更是興旺發達，先后推出北大方正漢字激光照排系統、反病毒程序、字處理軟件等。

1.2.4　計算機的分類

計算機按應用特點劃分可分為專用計算機和通用計算機；按機器規模分類，計算機大體上可分為超級算機、大型通用計算機/小型通用計算機和微型計算機。

1.超級計算機

超級計算機又稱超高性能計算機或巨型計算機。在各類計算機中，此類計算機運算速度快，多以機群形式制造，主存容量最大，不僅有標量運算，而且還有向量運算。它用來解決其他類計算機不能或難以解決的大型復雜問題。例如，中長期天氣預報、石油勘探與開發的大型數值計算和數據處理等問題，多用于關系國計民生的領域。

2.大型通用計算機/小型通用計算機

處理能力強大的通用計算機（Mainframe Computer），屬于比較早期的機種。小型通用計算機（又稱超級小型計算機，Mini Computer）除規模小一些外，與大型通用計算機的低檔機型接近。性能價格比高，適應于廣大中小企業使用。目前，大型通用計算機/小型通用計算機的生產在減少，代之以高性能的工作站。

3.微型計算機

微型計算機又稱個人計算機（Personal Computer，PC）。在各種類型計算機中，微機發展最快，性能價格比最高，應用最廣泛，最具發展前途，因而獲得各行各業的普遍應用。微機是以先進的微處理器作為CPU，當今奔騰微處理器i3、i5、i7的主頻已高達3.8GHz以上，運行速度達20億次/秒，內存容量主流是8GB，硬盤容量高達500GB～4TB。當今微型計算機已發展出單片機、便攜式微型計算機（筆記本）、平板電腦、臺式微型計算機和工作站。工作站是一種小巧緊湊的計算機系統，它配有高速整數和浮點運算處理部件，有很大的虛擬存儲空間，強有力的人機交互圖形顯示接口和網絡通信接口以及功能齊全的系統軟件、支撐軟件和應用軟件。高檔工作站的CPU可多達20多個。工作站具有比臺式機更強的數據處理、圖形圖像處理和網絡功能，因此廣泛應用于科學計算、軟件工程、CAD/CAM和人工智能等領域。

隨著微處理器技術和并行處理技術的發展，采用多處理器技術來研制巨型計算機，已成為計算機研制中的一個重要方向。目前計算機的研制正朝巨型計算機和微型計算機兩個方向發展。巨型計算機的研制是國力的象征、其他尖端技術的需要；微型機的研制開發是民用市場的要求。

隨著網絡技術的發展，服務器的作用愈來愈重要。在Internet技術中，用作服務器的計算機可以是大型計算機、微型計算機，甚至是巨型計算機，專用服務器與普通計算機的區別是在服務器的設計中，充分發揮了多處理器、高速磁盤接口、磁盤陣列、磁盤鏡像等先進技術，以確保服務器穩定性、運算高速和大存儲容量等。

1.2.5　21世紀計算機發展趨勢

21世紀的計算機將會向以下幾個方面發展。

（1）超級計算機的研制仍然是熱點。截至2017年4月，當今超級計算機最高速度為中國國家并行計算機工程和技術研究中心研發的神威太湖之光超級計算機，其運算速度為9.3億億次/秒。它擁有10649600個計算核心，包括40960個結點（CPU數量），速度比“天河二號”快2倍，效率更是其3倍。“天河二號”的LINPACK性能是每秒33.86千萬億次浮點運算，負載狀態下的峰值功耗（運行HPL基準測試）是15.37兆瓦，即每秒60億次浮點運算（6Gflops）。神威太湖之光超級計算機使用國產“申威26010”高性能處理器。

（2）超級計算機制造業仍然由IBM公司占據主導地位。處理器的數量一般在100000顆以上，多采用Intel、AMD的處理器。Linux成為超級計算機的首選操作系統。在2016年6月公布的全球TOP500超級計算機排行榜上，中國入圍500強的超級計算機數量為167套，首次超過美國（入圍500強的超級計算機數量為165套）。

（3）由于微處理器的電子制造工藝到一定時期會達到一個物理極限，人們將尋求新的制造領域，光電子計算機和生物計算機將是21世紀的主力軍。光電子計算機的優點是快速（比電子計算機快1000倍以上）、不發熱、電路之間沒有干擾。能克服當今硅芯片的最大缺陷。生物計算機的最大特點是運算速度快，處理信息的時間僅為集成電路的萬分之一。它本身具有并行處理能力，而不必依賴數千臺微處理器的聯合。

（4）計算機將進一步微型化，納米技術將產生更加微型化的機器人。現在Mitre公司已制造出5mm小的機器人，將使它具有自我復制能力；與醫學結合，在人類的血液中植入微型機器人以對付癌癥、艾滋病、先天性免疫功能喪失綜合征等疾病，幫助人類戰勝病魔。

（5）計算機人工智能化、人性化。在建立人工智能化、自然化、人性化系統方面，最基本的技術可能就是自然語言處理技術。語音識別技術在近年獲得了令人驚訝的進展，如IBM公司的Via Voice就可以對連續的語音進行比較可靠的識別。現在這些產品有一個較大的限制在于用戶必須讀出標點符號，比如“逗號”或者“句號”，但這類限制很快就會突破。在今后的系統中，用戶可以像對人說話一樣對計算機提問或者提要求，計算機將給出滿意的回答。計算機甚至可以理解人類的情緒。

計算機網絡將繼續向高速寬帶網發展，真正做到在網上共享硬件資源、信息資源。人類將完全實現無紙辦公和移動辦公。利用計算機精確地實現GPS（Global Positioning System，全球定位系統）導航等。