1.1.4　未来新型计算机的发展趋势

随着计算机的发展，高密度、多功能的集成技术使计算机的散热、冷却等技术问题日益突出，已发展成为阻碍半导体芯片进一步微型化的潜在物理限制因素。在现有的计算机设计模式下，要想进一步缩小计算机的体积和提高运算速度已经极为困难了。另外，芯片尺寸的缩小必然导致生产成本的成倍增加。这些物理及经济方面的制约因素将使现有芯片及设计的发展走向终结，因此，生物、量子计算机等全新概念的计算机应运而生。

1.超导计算机

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），当对其两端加电压时，电子就像通过隧道一样无阻拦地从绝缘介质中穿过，形成微小的电流，而该器件的两端电压为零。与传统的半导体计算机相比，使用约瑟夫森器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一，而执行一条指令所需时间却要快上100倍。

2.量子计算机

量子计算机是利用量子力学特有的物理现象（特别是量子干涉）来实现一种全新的信息处理方式，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。

3.光子计算机

所谓光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子、光互连代替导线互连、光硬件代替计算机中的电子硬件、光运算代替电运算。光子计算机的各级都能并行处理大量数据，其系统的互连数和每秒的互连数，远远高于电子计算机，接近于人脑。

4.生物计算机

生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。由酶来充当计算机的转换开关，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物计算机信息存储量大，模拟人脑思维，因此有关专家预言，未来人类将获得智能的解放。

5.神经计算机

神经计算机是模拟人的大脑的判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。它本身可以判断对象的性质和状态，并能采取相应的行动，而且它可以同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑却具有能处理支离破碎、含糊不清信息的灵活性，神经计算机具有类似人脑的智慧和灵活性。

6.纳米计算机

“纳米”是一个计量单位，1纳米（nm）等于10-9米（m）。纳米技术是从20世纪80年代初期迅速发展起来的新的前沿科技领域，现在纳米技术正从MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不超过百个原子大小，纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且性能要比现在的计算机强大许多倍。