关于未来计算机的论文
1.超导计算机
芯片的集成度越高，电脑的体积就越小，这样整机的速度就不会因为信号传输而降低。但这样会导致机器发热严重。解决问题的方法是发展超导计算机。
当电流流过超导体时，电阻为零，介质不发热。1962年，英国物理学家约瑟夫森提出了“超导隧道效应”，即由超导体-绝缘体-超导体组成的器件(约瑟夫森器件)。当在其两端施加电压时，电子会像隧道一样不受阻碍地穿过绝缘介质，形成微小的电流，器件两端的电压降几乎为零。与传统半导体计算机相比，使用约瑟夫森器件的超导计算机功耗只有千分之几，但执行一条指令所需的时间却快了100倍。
1999 165438+10月，日本超导技术研究所与企业合作，生产出一种由10000个约瑟夫森元件组成的超导集成电路芯片。据悉，该研究所计划于2003年生产出这种超导芯片，2010年左右制造出这种超导计算机。
2.纳米计算机
在纳米尺度上，由于量子效应，硅微电子芯片无法工作。原因是这种芯片的工作是基于固体材料的整体特性，也就是大量电子参与工作时的统计平均定律。如果在纳米尺度上利用有限电子运动的量子效应，或许可以克服上述困难。纳米级的计算可以通过不同的原理来实现。目前提出了四种工作机制:1)电子纳米计算技术；2)基于生化物质和DNA的纳米计算机；三
)机械纳米计算机；4)量子波的相干计算。它们可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。
3.光学计算机
与传统的硅片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行计算和存储:用不同波长的光表示不同的数据，用大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传输到另一个芯片。早在20世纪50年代末，人们就提出了发展光学计算机的想法。从65438到0986，贝尔实验室的David Miller成功地研制出了小型光开关，为同实验室的Allen Huang研制光处理器提供了必要的元器件。1990 65438+10月，黄的实验室开始用全计算机工作。光学计算机有全光学型和光电混合型。贝尔实验室的上述光学计算机采用混合结构。相比之下，全光计算机可以实现更高的运算速度。要研制光学计算机，就要研制一种光学“晶体管”，可以用一束光控制另一束光的变化。现有的光学“晶体管”既庞大又笨拙，如果用来制作台式电脑，将有一辆汽车那么大。因此，短时间内使光计算机实用化仍有困难。
4.DNA计算机
1994 165438+10月，美国南加州大学的阿德勒曼博士利用DNA碱基对序列作为信息编码的载体，在试管中使DNA碱基对序列在控制酶的作用下发生反应，实现数据运算。阿德勒曼在《科学》杂志上发表了DNA计算机理论，引起了世界各国学者的广泛关注。阿德勒曼的计算机计算不同于传统的计算机。计算不再只是简单的物理性质的加减运算，还增加了各种剪切、复制、粘贴、插入、删除化学性质的方式。
DNA计算机最大的优势在于惊人的存储容量和运算速度:1立方厘米的DNA存储的信息比一万亿张光盘还多；十几个小时的DNA计算，相当于所有计算机问世以来的计算总量。更重要的是，它的能耗很低，只有电子计算机的十分之一。
与传统的“看得见摸得着”的计算机不同，现在的DNA计算机还是躺在试管里的液体。离开发和实际应用还很远，还有很多实际技术问题需要解决。如生物操作的难度，有时轻微的振荡会使DNA断裂；有些DNA会粘在试管壁和管尖上，从而在计算中失去预测。DNA计算机还需要10到20年才能进入实用阶段。
5.量子计算机
量子计算机以量子态的原子作为中央处理器和存储器，利用原子的量子特性来处理信息。由于原子同时处于两个不同的位置，即量子位中的原子既可以表示0，也可以表示1，还可以表示0到1之间和0到1之间的中间值，因此在数据存储和处理方面，量子位的能力是晶体管的两倍。对此，有人曾做过这样的比喻:假设一只老鼠要绕过一只猫。根据经典物理理论，它要么从左边通过，要么从右边通过，而根据量子理论，它可以同时绕过猫的左右两边。
量子计算机在外观上有很大的不同，因为它没有盒子形状的外壳。它看起来像一个巨大的磁场，被其他物质包围着；它不能用硬盘实现信息的长期存储；然而，高效的计算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。
实现量子计算的方案有很多，但问题是在实验中操控微观量子态真的太难了。这些计算机极其敏感，即使是最小的干扰——比如经过的宇宙射线——也会改变机器中计算原子的方向，导致错误的结果。目前量子计算机只能用五个左右的原子做最简单的计算。数百万个原子必须被用来做任何有意义的工作。
参考资料:
侧鼓乙烯基丝宽眼