A. 量子計算機相對於傳統的計算機有著怎樣的優勢
目前,傳統計算機發展中已經逐漸遭遇功耗牆、通信牆等一系列問題,傳統計算機的性能增長越來越困難。因此,探索全新物理原理的高性能計算技術的需求就應運而生。
量子計算機具有極大超越經典計算機的超並行計算能力。例如,求一個300位數的質因數,目前最好的經典計算機可能需要上千年的時間來完成,而量子計算機原則上可以在很短的時間內完成。因此,量子計算在核爆模擬、密碼破譯、材料和微納製造等領域具有突出優勢,是新概念高性能計算領域公認的發展趨勢。
B. 生物計算機,光子計算機,量子計算機,哪個更先進。
量子計算機是利用量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置.
光子計算機是以光子作為傳遞信息的載體,光互連代替導線互連,以光硬體代替電子硬體,以光運算代替電運算,利用激光來傳送信號,並由光導纖維與各種光學元件等構成集成光路.
量子計算機速度更快些!
量子計算機全世界有一些,但是由於能耗大,工作時溫度高,需要降溫設備,而且一台量子計算機的壽命不到一年。
所以還在實驗室中。就算研製成功了,也只有國家用的起,不可能像家用電腦一樣流行。
量子計算機是所有計算機中計算速度最快的,是現在電腦的1萬倍以上,甚至跟高。用量子計算機可以破解任何現在計算機中的密碼,包括銀行密碼!
美國貝爾實驗室宣布研製出世界上第一台光子計算機
分子計算級能和人腦連接,在醫學方面應用最廣,美國醫學界已經用分子計算機做過假肢與人腦的連接試驗,效果顯著。
各種計算機都非常高級,量子計算機運行快,分子計算機可以和人腦互通。光子計算機雖然比量子計算機慢,但是由於運行環境要求較低,所以比較實用。
目前,能夠代替電子計算機的就只有光子計算機了。
C. 電子計算機、晶體管計算機、量子計算機、生物計算機、神經計算機的區別
世界上第一台計算機是1946年問世的。半個世紀以來,計算機獲得突飛猛進的發展。在人類科技史上還沒有一種學科可以與電子計算機的發展相提並論。人們根據計算機的性能和當時的硬體技術狀況,將計算機的發展分成幾個階段,每一階段在技術上都是一次新的突破,在性能上都是一次質的飛躍。
1.第一階段 電子管計算機(1946~1957年)
主要特點是:
(1)採用電子管作為基本邏輯部件,體積大,耗電量大,壽命短,可靠性大, 成本高。
(2)採用電子射線管作為存儲部件,容量很小, 後來外存儲器使用了磁鼓存儲信息,擴充了容量。
(3)輸入輸出裝置落後,主要使用穿孔卡片,速度慢,容易出去使用十分不便。 (4)沒有系統軟體,只能用機器語言和匯編語言編程。
2.第二階段 晶體管計算機 (1958~1964年)
主要特點是:
(1)採用晶體管製作基本邏輯部件,體積減小,重量減輕,能耗降低,成本下降,計算機的可靠性和運算速度均得到提高。
(2)普遍採用磁芯作為貯存器,採用磁碟/磁鼓作為外存儲器。
(3)開始有了系統軟體(監控程序),提出了操作系統概念,出現了高級語言。
3.第三階段 集成電路計算機 (1965~1969年)
主要特點是:
(1)採用中,小規模集成電路製作各種邏輯部件,從而使計算機體積小,重量更輕,耗電更省,壽命更長,成本更低,運算速度有了更大的提高。
(2)採用半導體存儲器作為主存,取代了原來的磁芯存儲器,使存儲器容量的存取速度有了大幅度的 提高,增加了系統的處理能力。
(3)系統軟體有了很大發展, 出現了分時操作系統, 多用戶可以共享計算機軟硬體資源。
(4)在程序設計方面上採用了結構化程序設計,為研製更加復雜的軟體提供了技術上的保證。
4.第四階段 大規模、超大規模集成電路計算機 (1970年至今)
主要特點是:
(1)基本邏輯部件採用大規模,超大規模集成電路,使計算機體積,重量,成本均大幅度降低,出現了微型機。
(2)作為主存的半導體存儲器,其集成度越來越高,容量越來越大;外存儲器除廣泛使用軟,硬磁碟外,還引進了光碟。
(3)各種使用方便的輸入輸出設備相繼出現。
(4)軟體產業高度發達,各種實用軟體層出不窮,極大地方便了戶。
(5)計算機技術與通信技術相結合,計算機網路把世界緊密地聯系在一起
(6)多媒體技術崛起,計算機集圖象,圖形,聲音,文字,處理與一體,在信息處理領域掀起了一場革命,與之對應的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實施當中。
從20世紀80年代開始,日本,美國,歐洲等發達國家都宣布開始新一代計算機的研究。普遍認為新一代計算機應該是智能型的,它能模擬日的智能行為,理解人類自然語言,並繼續向著微型化,網路化發展。
人類有一門學科叫仿生學,即通過對自然界生物特性的研究與模仿,來達到為人類社會更好地服務的目的。典型的例子如,通過研究蜻蜒的飛行製造出了直升機;對青蛙眼睛的表面「視而不見」,實際「明察秋毫」的認識,研製出了電子蛙眼;對蒼蠅飛行的研究,仿製出一種新型導航儀——振動陀螺儀,它能使飛機和火箭自動停止危險的「跟頭」飛行,當飛機強烈傾斜時,能自動得以平衡,使飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失;對蝙蝠沒有視力,靠發出超聲波來定向飛行的特性研究,製造出了雷達、超聲波定向儀等;對「變色龍」的研究,產生了隱身科學和保護色的應用……
仿生學同樣可應用到計算機領域中。
科學家通過對生物組織體研究,發現組織體是由無數的細胞組成,細胞由水、鹽、蛋白質和核酸等有機物組成,而有些有機物中的蛋白質分子像開關一樣,具有「開」與「關」的功能。因此,人類可以利用遺傳工程技術,仿製出這種蛋白質分子,用來作為元件製成計算機。科學家把這種計算機叫做生物計算機。
生物計算機目前主要有以下幾類:
1. 生物分子或超分子晶元:立足於傳統計算機模式,從尋找高效、體微的電子信息載體及信息傳遞體入手,目前已對生物體內的小分子、大分子、超分子生物晶元的結構與功能做了大量的研究與開發。「生物化學電路」 即屬於此。
2. 自動機模型:以自動理論為基礎,致力與尋找新的計算機模式,特別是特殊用途的非數值計算機模式。目前研究的熱點集中在基本生物現象的類比,如神經網路、免疫網路、細胞自動機等。不同自動機的區別主要是網路內部連接的差異,其基本特徵是集體計算,又稱集體主義,在非數值計算、模擬、識別方面有極大的潛力。
3. 仿生演算法:以生物智能為基礎,用仿生的觀念致力於尋找新的演算法模式,雖然類似於自動機思想,但立足點在演算法上,不追求硬體上的變化。
4. 生物化學反應演算法:立足於可控的生物化學反應或反應系統,利用小容積內同類分子高拷貝數的優勢,追求運算的高度並行化,從而提供運算的效率。DNA計算機屬於此類。
具有模仿人的大腦判斷能力和適應能力、可並行處理多種數據功能的神經網路計算機,可以判斷對象的性質與狀態,並能採取相應的行動,而且可同時並行處理實時變化的大量數據,並引出結論。以往的信息處理系統只能處理條理清晰、經絡分明的數據。而人的大腦卻具有能處理支離破碎、含糊不清信息的靈活性,因而第六代計算機將在較大程度上類似人腦的智慧和靈活性。人腦有140億神經元及10億多神經鍵,人腦總體運行速度相當於每秒1 000萬億次的電腦功能。用許多微處理機模仿人腦的神經元結構,採用大量的並行分布式網路就構成了神經電腦。神經電腦除有許多處理器外,還有類似神經的節點,每個節點與許多點相連。若把每一步運算分配給每台微處理器,它們同時運算,其信息處理速度和智能會大大提高。神經電子計算機的信息不是存在存儲器中,而是存儲在神經元之間的聯絡網中。若有節點斷裂,電腦仍有重建資料的能力,它還具有聯想記憶、視覺和聲音識別能力。神經電子計算機將會廣泛應用於各領域。它能識別文字、符號、圖形、語言以及聲納和雷達收到的信號,判讀支票,對市場進行估計,分析新產品,進行醫學診斷,控制智能機器人,實現汽車自動駕駛和飛行器的自動駕駛,發現、識別軍事目標,進行智能決策和智能指揮等。日本科學家開發的神經電子計算機用的大規模集成電路晶元,在1.5厘米正方的矽片上可設置400個神經元和40 000個神經鍵,這種晶元能實現每秒2億次的運算速度。美國研究出由左腦和右腦兩個神經塊連接而成的神經電子計算機。右腦為經驗功能部分,有1萬多個神經元,適於圖像識別;左腦為識別功能部分,含有100萬個神經元,用於存儲單詞和語法規則。
D. 量子計算機與電子計算機
量子、光子、生物計算機現在也大多是在理論概念階段,距離實際應用還有諸多問題。作為計算機的本科生,還是老老實實的學數據結構、演算法、組成原理、操作系統、編譯原理之類的吧,
有些具體的東西確實依賴於當前計算機發展水平,並會跟著計算機的發展而不斷改進,但是他們的思想是永遠不會過時的。
就現階段而言光子機的原理和結構更接近於現在計算機,最有可能首先步入實用階段。。。
具體的書大學的課程是不會涉及的,你如果感興趣可以自己從網上,或學校圖書館找找,但也只是為了興趣而以。畢竟這方面的研究是不適合本科生的。。。
你若真有這方面的志向,建議本科畢業直接申請去美國讀博士,MIT,斯坦福,卡內基梅隆是計算機方面最牛的幾個學校,不過這對大多數中國的計算機學生幾乎是夢啊。。。
E. 量子計算機跟電子計算機有什麼不同
量子計算機是說用量子門電路控制量子位來進行計算的計算機,這跟現代計算機完全不同,量子狀態可以疊加的,比如說量子的兩個狀態0和1,第一個狀態0的時候第二個可以是0也可以是1,有2的N次方個狀態,所以速度遠遠高於現在的計算機 不過這個技術有電逆天,基本上可控核聚變那個難度,現在加拿大和美國領先,你可以看看量子物理史話挺好玩的,