电子计算机在60-70年代开始向小型化、微型化的方向快速发展。
60年代,所谓“分时处理操作系统”出现。那时,机房中典型的工作景象是:若干名工程师在各自的终端前共同使用一台大型计算机。后来,美国数字设备公司(DEC)推出了小型计算机;接着,英特尔公司于1971年推出了第一台微处理器。人们把这个时期称为“分布式计算机时代”。
由于微处理器的出现,苹果系列机很快就批量进入市场,其中包括“个人计算机”即“PC”机。
80-90年代,大规模和超大规模集成电路把成千上万甚至上百万的晶体管集成到一块硅片上,从而催生了“微型计算机”。
进入90年代以来,微型计算机的功能不断增强,出现了可以进行计算机辅助设计(CAD)等复杂软件的工作站和功能更强的网络工作站,即所谓“客户机/服务器开放式体系结构”。这时计算方式被称为“协作计算”。
与此同时,硬盘也得到了很大改进。1996年,美国发明了一种新的计算机硬盘系统,这种系统可储存4.492万亿位数据,这相当于装进一个大型图书馆;最大数据传输速度可达每秒100兆字节。随之出现的3.5英寸LS—D120超高密度磁盘,储存能力也达到120兆。
90年代后期,国际互联网异军突起,使得人们随时随地都能获得世界各地的信息。与此相适应,扫描仪、绘图仪、网络服务器、激光和喷墨打印机等也成为办公自动化必不可少的工具。
电子计算机的另一个发展方向是提高运算速度。这种速度之“快”,用“风驰电掣”也难以形容。在这方面,最典型的例子是人们对π值的计算。如前所说,我国数学家祖冲之曾求了π的近似值在3.1415626和3.1415927之间;17世纪,范瑟朗把π值算到35位;19世纪中期,华衡芳算到36位。第一次用电子计算机计算π值的是美国数学家,他们在1949年花了70个小时,把π值算到了2037位;1989年,美国哥伦比亚大学的雷戈里和戴维·查德诺斯在IBM—3090型计算机上算到了10.1亿位。
微型化和高速运算的实现,导致了巨型机、超大型机或超级计算机的诞生。
超大型计算机的运算速度比一般计算机快几十倍、几百倍,甚至几千倍、几万倍,它们被称为“数字吞食机”。
“吞食”大量数字具有现关意义吗?有!卫星发射、飞机设计、中长期天气预报、油田勘探数据的整理、各种新材料的开发、新药品的研制、遗传基因秘码的破译、各种自然现象甚至经济运转模型的模拟等,都需要借助于巨型机的运转。因此,发达国家都非常重视巨型机的开发,同时又对其他国家实行禁运,目前,日本已拥有250多台巨型机。
我国于1992年研制成功的银河一Ⅱ型巨型机,其运算速度为每秒10亿次。它使用4个处理器进行并行运算,每个处理器的能力是2.5亿次/秒,2.5亿次/秒×4=10亿次/秒。
目前世界上已有了使用16个处理器的巨型机。如果使用成百上千个处理器,便成为超并行机。
美国国际商用机器公司正在制造的价值9300万美元的“Optin Blue”计算机,将1000个处理器连接起来,使之每秒作3万亿次的并行计算。这台计算机在1998年建成后,将被送到美国能源部设在加利福尼亚的劳伦斯—利弗莫尔实验所模拟核爆炸,以代替从前的地下核爆炸。美国能源部还同克雷/硅谷图形公司签订了类似合同,计划到2004年在该部的超级计算机上投资9.4亿美元。根据计划,能源将可获得一套运算速度达100万亿次/秒的系统。
智能计算机
如果把电子计算机的发展用人们较易理解的“代”来表示,那么,第一代计算机就是电子管的ENIAC。
1959年,用晶体管组装的第二代计算机面世。这种计算机体积小,重量轻,耗电少,完成一次计算只需十万分之秒。
第三代计算机于1964年出现,它采用了集成电路,完成一次计算只需千万分之一秒。
从1970年开始,“超大规模集成电路”出现,电子计算机进入了第四代。这一代计算机的体积小到可以放在办公桌上,因而被称为“台式机”。它的计算速度可以达到每秒上亿次。
现在,功能更多、速度更快,具有“人工智能”的第五代电子计算机已进入最后开发阶段。
但是,就计算机的“智力”而言,第五代计算机也只相当于一个幼儿,而第六代计算机则具有与成人的头脑相似的智能。
从第一代到第五代,计算机都是在人们编制的程序的控制下进行工作,以数据处理方式处理信息。如果人们输入了一条错误的指令,或者颠倒了指令的两个数字,计算机操作系统就不能运行。这同人类大脑的信息处理方式有着本质的区别。
第六代计算机将依据不确定的输入作出决定,它模仿人脑的工作方式,具有直观判断和处理不完整的模糊信息的能力,甚至有接近人的审美和情感能力。也就是说,计算机工作时只需有人告诉它“做什么”,而不必“手把手”教它“怎样做”。
目前,科学家们正在采取两种不同的办法,努力开发智能计算机。
第一种智能称为“人工智能”(AI)。意思是说,科学家将使计算机具有思维生命的属性,不过,它仍然依赖人们编制的程序进行工作。人们常说的“专家系统”,实际上是人工智能的一个分支,这种系统将使计算机在诸如给病人诊断疾病,或批准银行贷款等活动方面,具有越来越完善的判断能力。
智能发展的另一个方向是“神经网络”。这种计算机将把人造神经元组装起来,形成智能—“机器脑”。它是与神经解剖学有着密切联系,并模拟人脑思维方法的一种计算结构。
财务部门是第一个希望实际应用神经计算机的部门。这一部门早就在寻求能准确地辨认笔迹的机器。商业银行、保险业者和经纪人对使用神经计算机辨认手写的数字、核实支票,或判断特定人员的签名,具有浓厚的兴趣。
除了这类相对来说比较简单的应用外,神经计算机还将用于制造机器人的视觉、语言处理系统等,其中每一种用途都需要识别大量不清楚或不确定的数据,并进行直观的判断。