越来越多的专家认识到,试图在传统计算机的基础上,大幅度提高计算机的性能,永远都是一个空想.只有一切重新开始,才可能找到计算机发展的突破口.很多专家都在探讨,如何利用生物芯片、神经网络芯片等全新技术,促进计算机的再次飞跃.但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上,他们认为以光子、量子和分子计算机为代表的新技术,将推动新一轮的超级计算技术革命.
分子计算机
分子计算机之所以成为可能,靠的是当信息变成正负电荷存在时,分子晶体可以充分的吸收它们,并且以更有效的方式组织和排列这些电荷,实现对信息的高效处理.而且随着纳米技术的发展,分子计算机的体积将剧减到令人难以置信的程度.
此外,消耗在分子计算机上的电能也将大大减少,但这并不影响它长期存储大量数据的能力.
美国加州大学和惠普公司的联合研究小组,曾在英国《科学》杂志上发表文章,称他们能通过特殊技术,制作出分子"逻辑门"这种分子电路的基础元件.美国橡树岭国家实验所的研究人员,则采用另一种方式制造出了"逻辑门".他们把菠菜中的一种微小蛋白质分子提取出来,使之附着于金箔表面,并严格控制了分子排列的方向..实验结果表明,这种蛋白质分子可以在非常短的时间内产生感应电流,也就是说,由它制成的电路可以在很短的时间内开关"逻辑门",让大量的信息通过.
2001年9月,IBM的科学家第一次在一个单分子内,建成了计算机逻辑电路.这将最终促使更小、更快、更低能牦的新型计算机问世.当我们一直采用的硅芯片技术在未来10到15五年内达到极限,不可能再缩小时,这个接班人会代替它再好好干下去.
光子计算机
光子计算机是用光子取代电子,进行数据的运算、传输和存储的新型计算机.‘在这类计算机中,不同的数据由不同波长的光来表示.这种方法,远胜于电子计算机利用电子"0"和"1"的状态变化通过进行二进制运算来处理信息.因此,出现复杂度高、计算量大的任务时,光子计算机能够实现快速的并行处理,效率大大超过了电子计算机.据科学家估计,光子计算机将使运算速度呈指数倍地上升.
然而,要想制造真正的光子计算机,需要开发出一种光学晶体管作为基础元件.有了光学晶体管,就可以用一束光波控制另一束光波,从而达到控制光子移动的最终目的.从理论上说,科学家们可以设计出这样的装置,但是它需要的温度等条件太苛刻了,很难进入实用阶段.
最近,美国的贝尔实验室宣布,它已经研制出了世界上第一台光学计算机,运算速度高达每秒10亿次.尽管这台计算机与理论上的光学计算机还有一定距离,但已显示出强大的生命力.
量子计算机
把量子力学和计算机结合起来的可能性,是在1982年由美国著名物理学家理查德·费因曼首次发现的.不久之后,英国牛津大学的物理学家戴维·多伊奇,于1985年初步阐述了量子计算机的概念,并指出,量子并行处理技术会大大提高传统计算机的功能.
量子计算机最根本的优势在于,它是利用比分子更小的原子,作为最基本的数据单位来进行运算.美国、英国和以色列等国家,都先后开展了有关量子计算机的基础研究.
虽然分子、光子和量子计算机的研究才刚刚起步,它们究竟具有什么样的功能也并不清楚,但科学家们却都充满信心,各国政府也非常支持他们的科研工作.在全世界的关注和支持下,这几种新型计算机都将在未来一二十年内,取得突破性进展,并以独特的形象与我们见面.
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