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第1篇：量子計算發(fā)展前景范文

關(guān)鍵詞：計算機；發(fā)展史；前景展望

1 前言

計算機由機械技術(shù)向電子技術(shù)以及生物技術(shù)、智能技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為我們的生活帶來了巨大的變化。計算機已經(jīng)擁有了60年的發(fā)展歷程，共經(jīng)歷了5個重要的發(fā)展階段，將在不久的未來經(jīng)歷第六個發(fā)展階段。

2 計算機發(fā)展歷史

（1）電子管計算機（1946-1958年）

用陰極射線管或汞延尺線作主存儲器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設(shè)計主要使用機器指令或符號指令，應(yīng)用鄰域主要是科學(xué)計算。

（2）晶體管計算機（1958-1964年）

主存儲器均采用磁蕊存儲器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲器，程序設(shè)計使用了更接近于人類自然語言的高級程序設(shè)計語言，計算機的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)計算擴展到了事務(wù)處理，工程設(shè)計等各個方面。

（3）小規(guī)模集成電路計算機(1964-1971年)

半導(dǎo)體存儲器逐步取代了磁芯存儲器的主存儲地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲器，計算機也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的發(fā)展時期，使計算機使用效率明顯提高。

（4）大規(guī)模集成電路（1972年-至今）

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的一個直接結(jié)果是微處理器和微型計算機的誕生。微處理器自1971年誕生以來幾乎每隔二至三年就要更新?lián)Q代，以高檔微處理器為核心構(gòu)成的高檔微型計算機系統(tǒng)已達(dá)到和超過了傳統(tǒng)超極小型計算機水平，其運算速度可以達(dá)到每秒數(shù)億次。由于微型計算機體積小、功耗低、其性能價格比占有很大優(yōu)勢，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）人工智能計算機——神經(jīng)計算機。

其特點是可以實現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學(xué)習(xí)功能。它是一種有知識、會學(xué)習(xí)、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識的能力。

3 計算機發(fā)展前景展望

計算機的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。計算發(fā)展如此之快，計算機界據(jù)此總結(jié)出了“ 摩爾法則”，該法則認(rèn)為每 18個月左右計算機性能就會提高一倍。因此，在未來，第六代計算機發(fā)展方向如下：

（1）分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無法替代的作用。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10 微微秒，比人的思維速度快 100 萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲 1 萬億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

（2）光子計算機

光子計算機利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠(yuǎn)勝于電子計算機中通過電子“0”和“1” 狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運算, 可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速的并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

（3）量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進(jìn)行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此, 一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎悖溥\算速度可能比目前計算機的 PentiumⅢ晶片快10億倍。

（4）納米計算機

納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質(zhì)地堅固,有著極強的導(dǎo)電性, 能代替硅芯片制造計算機?！凹{米”是一個計量單位, 一個納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品?，F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源， 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

（5）生物計算機[1]

20世紀(jì)80年代以來，生物工程學(xué)家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

第2篇：量子計算發(fā)展前景范文

【關(guān)鍵詞】“互聯(lián)網(wǎng)+”;計算機技術(shù);信息技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、自媒體、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的成熟與普及，互聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透到社會生活的各個領(lǐng)域，形成了“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)行業(yè)”的發(fā)展格局，這些不僅深刻影響著教育、醫(yī)療、社會治理、公共服務(wù)、商業(yè)模式等，也對計算機技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，逐步形成了以應(yīng)用為導(dǎo)向、各種技術(shù)相互融合的計算機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨勢。在這種情況下應(yīng)當(dāng)從“互聯(lián)網(wǎng)+”的視角考察計算機技術(shù)的基本特征、發(fā)展趨勢等，以更好地發(fā)揮計算機技術(shù)在服務(wù)傳統(tǒng)行業(yè)、推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等方面的重要作用。

一、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下計算機技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以后，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展并廣泛普及，人類的生產(chǎn)及生活方式發(fā)生了巨大變化，比如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)思維開始影響人類生活的方方面面，改變著人類的社會交往、商業(yè)活動、社會治理等，變成了人類生存方式的重要組成部分。特別是隨著大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，人類社會進(jìn)入了萬物互聯(lián)的新時代，這些深刻影響著計算機技術(shù)的發(fā)展，使計算機技術(shù)更新速度更快、運行方式更多元化、實用性和功能更加強大、自我防御和修復(fù)能力更完善等。

(一)計算機技術(shù)運行速度快。從運行速度看，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展，人類對計算機的運行速度提出了更高要求，比如天氣預(yù)報、用戶數(shù)據(jù)分析、科學(xué)研究等活動都需要計算機擁有超級運算能力，這些對計算機發(fā)展提出了明確要求，所以許多計算機公司都將計算速度作為計算機技術(shù)發(fā)展的核心指標(biāo)，同時政府也加大了對計算機運算能力研究的投入，比如我國就成立了國家超級計算中心，專門負(fù)責(zé)計算機運算速度研究工作。

(二)計算機技術(shù)運行方式更加多元。從運行方式上看，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，計算機開始向小型化、微型化的方向發(fā)展，筆記本電腦、平板電腦、智能手機等成為計算機技術(shù)發(fā)展的新方向，這些智能終端不僅體積小、攜帶方便，而且功能強大，能夠較好地滿足用戶的各種上網(wǎng)需要。

(三)計算機技術(shù)基本功能更加實用。從基本功能上看，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的深入發(fā)展，電腦成了網(wǎng)上購物、電子支付、社會交往、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、生活娛樂等活動的重要平臺，可以說人們每天的生活都離不開電腦，從而使計算機技術(shù)發(fā)展更加多元化，計算機性能更具有實用性，比如有些電商就以CRM系統(tǒng)實現(xiàn)了銷售存儲一體化管理，利用計算機技術(shù)極大節(jié)省了人工成本。

(四)計算機技術(shù)運行更加安全。從運行能力看，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代人們對計算機的要求更高、更全面，要求計算機操作簡便、運行安全等，在這種情況下計算機安全技術(shù)有了長足發(fā)展，計算機可以通過相關(guān)設(shè)備監(jiān)理一套完整的防御體系，極大提升了計算機運行的安全性。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下計算機技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

近年來中國大力推動工業(yè)信息化進(jìn)程，將“互聯(lián)網(wǎng)+”作為推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、社會治理創(chuàng)新的重要方式，在這種情況下計算機技術(shù)與商業(yè)、國防、社會等領(lǐng)域的結(jié)合越來越緊密，形成了許多計算機邊緣技術(shù)。

(一)計算機技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。從發(fā)展過程看，“互聯(lián)網(wǎng)+”首先產(chǎn)生于商業(yè)領(lǐng)域，而后在社會生活的各個領(lǐng)域推廣開來。從總體上看計算機技術(shù)在電子商務(wù)、網(wǎng)上支付、網(wǎng)絡(luò)媒體等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍最廣，并且推動了這些行業(yè)的繁榮發(fā)展，比如計算機技術(shù)與傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的有機結(jié)合，催生了許多重要的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動了淘寶、京東、今日頭條等一大批互聯(lián)網(wǎng)公司的誕生。

(二)計算機技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。計算機技術(shù)在能源、電力等領(lǐng)域也有許多應(yīng)用，推動了智能電網(wǎng)的發(fā)展。比如一些新能源電力系統(tǒng)經(jīng)常受到惡劣天氣的攻擊，像霧霾天氣、冰雪天氣等往往會影響發(fā)電質(zhì)量，為了更加準(zhǔn)確地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，就需要以計算機技術(shù)快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，以便在第一時間傳輸?shù)较嚓P(guān)人員手中。此外，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的深度融合也推動了計算機應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)活動中的應(yīng)用，促進(jìn)了工業(yè)智能化、工業(yè)自動化的發(fā)展，促進(jìn)了計算機技術(shù)與傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動控制技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的融合發(fā)展，大大提升了傳統(tǒng)制造業(yè)的信息化水平。

(三)計算機技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用情況。計算機技術(shù)在國防領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，像雷達(dá)、無人機、導(dǎo)彈等尖端武器上都應(yīng)用了大量的計算機技術(shù)，特別是無人機技術(shù)與計算機技術(shù)有著密切聯(lián)系，軍事偵察、電子干擾等都離不開計算機技術(shù)的有效應(yīng)用。美國等發(fā)達(dá)國家就利用無人機精確打擊各種戰(zhàn)略目標(biāo)，并能夠在復(fù)雜的自然環(huán)境和高偶然事件中完成供給任務(wù)。這些都說明計算機技術(shù)在國防領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。此外，隨著空天戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的發(fā)展，衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)等成為軍事打擊的重要目標(biāo)，這些對計算機技術(shù)的依賴程度越來越高。

(四)計算機技術(shù)在社會領(lǐng)域的應(yīng)用情況?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”不僅改變了商業(yè)模式、工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代戰(zhàn)爭，也給社會領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變化，推動了教育、醫(yī)療、社會治理等與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)的融合。比如隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，電子圖書館、網(wǎng)絡(luò)大學(xué)、多媒體課堂、慕課、網(wǎng)絡(luò)付費學(xué)習(xí)等有了長足發(fā)展，這些推動了計算機技術(shù)與現(xiàn)代教育的融合發(fā)展。在社會管理活動中，信息管理及查詢系統(tǒng)、指紋識別系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)等有了廣泛應(yīng)用，這些推動了計算機技術(shù)在信息管理方面的應(yīng)用。此外，計算機技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療、健康體檢等醫(yī)療活動中也有著廣泛應(yīng)用，醫(yī)生可以利用計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等精準(zhǔn)了解病人的病情、成因等。

三、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前景

從總體上看“互聯(lián)網(wǎng)+”不僅深刻改變了人類社會的商業(yè)模式、工業(yè)生產(chǎn)、社會管理、教育醫(yī)療等，也深刻影響著計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢及前景。因此應(yīng)當(dāng)從“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景出發(fā)分析計算機技術(shù)的發(fā)展問題，把握計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢。

(一)各種新型計算機將不斷涌現(xiàn)。1．光計算機。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，人們對計算機的運行速度要求越來越高，但是傳統(tǒng)計算機無法滿足人們的運算需要，于是各種嶄新的計算技術(shù)不斷涌現(xiàn)，比如當(dāng)前科學(xué)家就在考慮以光子代替電子和電流為載體，以納米電漿子原件作為計算機的核心原件，對海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。與傳統(tǒng)計算機相比，光計算機以光內(nèi)連技術(shù)、空間光調(diào)制器等為基礎(chǔ)，具有運算速度極快、耗電量非常低、存取信息方便等特征，在天氣預(yù)報、水文變化、資本市場等方面具有廣闊應(yīng)用前景。2．量子計算機。量子計算機業(yè)有計算速度快的特點，并且在理論上已經(jīng)成熟，在實踐上也處于實驗室階段。英特爾、IBM、華為等企業(yè)不僅在研發(fā)大規(guī)模集成電路，還在研發(fā)量子計算機，谷歌、微軟就相繼宣布研發(fā)了200秒內(nèi)可以完成普通計算機1萬年完成的計算任務(wù)的量子計算機。中國專家潘建偉、陸朝陽、汪喜林等也通過調(diào)控6給光子的偏振、路徑等，實現(xiàn)了18個光量子比特糾纏;中科院、浙大、背景計算科研中心等共同開發(fā)了量子芯片，在國際量子計算機研究中處于領(lǐng)先地位。3．納米技術(shù)。納米技術(shù)在計算機領(lǐng)域仍有廣闊的應(yīng)用前景，并成為計算機技術(shù)發(fā)展的新趨勢。與傳統(tǒng)電子元器件相比，納米技術(shù)原件的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通電子原件，而且擁有導(dǎo)電性能超強、質(zhì)地優(yōu)良等特征，所以說納米芯片成了當(dāng)前硅基芯片的良好替代產(chǎn)品。當(dāng)前納米技術(shù)已從微電子方向向傳感器方向發(fā)展，未來將成為傳統(tǒng)計算機的重要替代方式之一。4．化學(xué)計算機、生物計算機?；瘜W(xué)計算機、生物計算機等新型計算機技術(shù)也都處于理論和實驗階段，化學(xué)計算機是以炭基制品代替硅基芯片，實現(xiàn)信息傳輸和存儲，能夠以較小體積實現(xiàn)快速運輸;生物計算機是以生物傳感器實現(xiàn)信息計算、傳輸和存儲的計算機，它能夠直接受人腦控制，不過這一計算機尚處于理論研究階段。

(二)計算機技術(shù)將與信息技術(shù)深度融合。1．計算機技術(shù)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合。毫無疑問，人類已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)新知識、瀏覽新聞、休閑娛樂、社會交往、商業(yè)活動的重要組成部分，這些徹底改變了人類社會的存在當(dāng)時，也促進(jìn)了計算機和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，在這種情況下許多人都將計算機等同于互聯(lián)網(wǎng)，這些充分說明了計算機和互聯(lián)網(wǎng)的融合程度。隨著網(wǎng)絡(luò)化的深入發(fā)展，計算機技術(shù)將會與網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學(xué)習(xí)、網(wǎng)上辦公、電子商務(wù)等更加緊密地連接在一起。3．計算機技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合。隨著人工智能的發(fā)展，計算機技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合將成為必然趨勢，如今智能家居、無人駕駛、無人超市、工業(yè)機器人等在社會生活的應(yīng)用越來越廣泛，成為信息技術(shù)發(fā)展的新趨勢。比如小米、華為、海爾等科技企業(yè)都在大力推動智能家居的發(fā)展，這些必然對計算機的計算速度、運行方式等提出更多要求，推動計算機技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計算的融合發(fā)展。

(三)計算機技術(shù)的應(yīng)用范圍會越來越廣。隨著信息化時代的到來，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等將會深刻改變?nèi)祟惿鐣姆椒矫婷?，這將使計算機技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。比如隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)將被廣泛用于農(nóng)業(yè)資源規(guī)劃、林業(yè)數(shù)據(jù)分析、土地資源開發(fā)、自然災(zāi)害預(yù)警等方面。計算機技術(shù)將進(jìn)一步推動農(nóng)業(yè)資源管理，對土地資源進(jìn)行利用規(guī)劃，對農(nóng)業(yè)進(jìn)行區(qū)域化管理，促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)更加精細(xì)化。計算機技術(shù)可以用于林業(yè)發(fā)展中，通過對大量地理信息、林業(yè)數(shù)據(jù)的分析等，推動森林防火、林業(yè)資源開發(fā)等，提高林業(yè)管理的數(shù)字化程度。計算機技術(shù)可以用于土地資源信息采集和處理，促進(jìn)土地信息資源整合，有效解決土地資源信息逐級上報、弄虛作假等問題，推動土地資源管理信息化和科學(xué)化。計算機技術(shù)還將用于自然災(zāi)害預(yù)測、災(zāi)情評估、災(zāi)后救援等活動中，極大提高人力對自然災(zāi)害的處理能力。

四、結(jié)語

第3篇：量子計算發(fā)展前景范文

關(guān)鍵詞：納米涂層；場發(fā)射；電子強關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)

2003年在國際和中國都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國的GDP仍以9.1％的高速度在增長，達(dá)到了人民幣11.6萬億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬多億元。中國現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場。在國際競爭中所以有優(yōu)勢是中國的勞動力廉價，這個優(yōu)勢我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國際發(fā)達(dá)國家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價。不論形勢如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機遇期，制造業(yè)絕對是一個極其重要的領(lǐng)域，是個急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國際真空學(xué)會執(zhí)委會在北京舉行，會議上討論了將原來的冶金專委會改名為“表面工程專委會”，當(dāng)時也考慮了另一個名字“涂層專委會”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會。繼而是信息時代，通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、萬維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個時代是高速發(fā)展的時代，技術(shù)和觀念都在與時俱進(jìn)地改變著。

本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢，推動科技發(fā)展進(jìn)入納米時代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國際上的制造大國，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來。

1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念

納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來人們在納米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。

T.B.Sercombe等人報道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹脂鍵合件，然后在氮氣氛中分解其鍵和第二次滲入鋁合金。在熱處理過程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個過程是簡單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時，這個結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時將形成密實結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡單語言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎。對于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則。可以模型上認(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。

完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點，因為納米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過程中，方法簡單、產(chǎn)額高、成本低是最有競爭力的?？梢韵胂?，制造成本很高的材料和器件能有市場，一定是不計成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會需求。因此在我們探索納米材料制造時，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。

3涂層納米材料將給我們帶來什么?

涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。

熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測量的器件?；跓犭娦?yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無污染，沒有活動部件，長壽命，高可靠性等優(yōu)點，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問題。認(rèn)為用量子點超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級分裂，有利于載流子的共振輸運和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報告了量子點超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時，將致冷降溫。對于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實驗點標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關(guān)系，其溫度對于流過器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對于電流是敏感的。圖中A是測得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。

電熱效應(yīng)的逆過程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對于內(nèi)燃機、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。

類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響，將會極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。

4含鐵碳納米管薄膜場發(fā)射

碳納米管陣列或含碳納米管涂層場發(fā)射被廣泛研究，以其為場發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強的場發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長的豎直排列碳納米管的場發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場發(fā)射曲線，有最強的場發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。

5電子強關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國際上研究的熱門課題，會很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場。當(dāng)我們在討論這個納米科技中的重要方向時，不能不考慮更深層的理論問題和更長遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問題，即電子強關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。

在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來源是個謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問題?；贐loch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長，在整個晶體中傳播；電子-電子間沒有相互作用。這是量子力學(xué)的簡化模型，沒有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問題[24]。當(dāng)計入電子間的相互作用時，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對。但這個對的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對都成為單量子態(tài)時，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對于費米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個觀點現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對于基本粒子的量子統(tǒng)計有兩種，一是Fermi統(tǒng)計，遵從Paulii不相容原理，即每個能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個電子，而Bose子則不受這個限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個薄合金膜的實驗中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗證。

軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對于晶體和原子存在強相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問題還沒有深入研究，21世紀(jì)以來，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機粘稠體、有機柔性材料、有機復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機半導(dǎo)體、有機陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機械特性，以及載流子及其輸運。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對其理論研究處于初期階段?？茖W(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運動的復(fù)雜行為，更多的電子強關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計理論。多樣性是這個體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問題。

物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對自然的認(rèn)識和對其規(guī)律把握能力，推動了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問題需要深入研究，一些新科學(xué)問題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問題的描述和表征，將會有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測量、表征，涉及有機材料、無機／有機復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問題和重點發(fā)展方向有①強關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動中的物理問題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來科學(xué)的重要領(lǐng)域。

6結(jié)論

本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場發(fā)射，以及電子強關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。

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第4篇：量子計算發(fā)展前景范文

關(guān)鍵詞:信息安全;數(shù)據(jù)加密;節(jié)點加密

1計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全和數(shù)據(jù)加密技術(shù)簡介

1．1計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全

信息安全主要保證信息免受各種威脅的損害，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息安全是指保證自身的信息不被他人非法或者利用不正當(dāng)手段獲取。常用的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)包括對數(shù)據(jù)的加密與認(rèn)證，增加防火墻，上網(wǎng)時進(jìn)行木馬檢測，以及防治計算機病毒等。

1．2數(shù)據(jù)加密技術(shù)

數(shù)據(jù)加密技術(shù)是對計算機網(wǎng)絡(luò)信息加以保護(hù)的一種簡便且可靠的技術(shù)。將明文數(shù)據(jù)或者文件按照某種算法轉(zhuǎn)換后，成為了一段不可讀的代碼，稱之為“密文”，這一基本過程稱之為加密;其逆過程稱之為解密:只有在輸入相應(yīng)的密鑰以后才能將密文轉(zhuǎn)換為明文。加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中是為了防止有用信息被他人非法獲取，導(dǎo)致自己的隱私泄露。所以，優(yōu)秀的加密算法不僅有利于數(shù)據(jù)的有效傳輸，而且還有利于系統(tǒng)的運行。

2計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全中數(shù)據(jù)加密技術(shù)的類型

2．1鏈路加密

對于網(wǎng)絡(luò)OSI七層協(xié)議，鏈路加密通常是指網(wǎng)絡(luò)層以下的數(shù)據(jù)加密。該加密技術(shù)能夠為兩個節(jié)點之間的通信過程提供安全保證;并且對于鏈路加密，全部消息都要在進(jìn)行傳輸之前加密，之后的每一個節(jié)點上都要對數(shù)據(jù)執(zhí)行解密操作，然后利用下一個鏈路的密鑰再對數(shù)據(jù)執(zhí)行加密操作，然后繼續(xù)傳輸。這樣，每一條消息都可能會進(jìn)行許多次傳輸加密。在消息的傳輸過程中，數(shù)據(jù)經(jīng)過每一個鏈路時加密的方式都不相同，因此數(shù)據(jù)在傳輸過程中都是以密文的形式出現(xiàn)的。這樣，即便遇到病毒的入侵，這種將被傳輸消息的起點和終點隱藏起來的機制就會保護(hù)數(shù)據(jù)。除此之外，鏈路加密使用了填充技術(shù)，這使得他人不能獲得消息的長度和頻率，有效保護(hù)了數(shù)據(jù)。但鏈路加密對節(jié)點的安全性要求極高，否則就會泄露數(shù)據(jù)。

2．2節(jié)點加密

節(jié)點加密比鏈路加密能夠?qū)?shù)據(jù)提供更高的安全性，不過兩者的操作都是在鏈路層對數(shù)據(jù)提供安全保障，但是節(jié)點加密所傳輸消息在節(jié)點網(wǎng)絡(luò)上不是以明文的形式存在的。節(jié)點加密過程中，消息在傳輸?shù)较乱还?jié)點進(jìn)行解密時，是在一個安全模塊上進(jìn)行的，之后使用不同的密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作。但是節(jié)點加密也存在一定的弊端，那就是在傳輸過程中，報頭和路由信息必須用明文的形式來傳輸，這樣攻擊者就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行竊取和分析。

2．3端到端加密

端到端加密過程中的消息存在的形式始終是密文，所以消息只有到達(dá)終點時才進(jìn)行解密，這樣即使中間某一個節(jié)點存在損壞，也不會影響消息的傳輸。該加密方式是在應(yīng)用層來實現(xiàn)的，相比于其他兩種加密技術(shù)，端到端加密技術(shù)在中間的環(huán)節(jié)都不需要對消息進(jìn)行解密，這樣就減少了解密裝置的數(shù)量。但是，該方式不能對報頭進(jìn)行加密，只能對報文加密，這樣攻擊者就容易獲取到數(shù)據(jù)中的某些敏感信息。端到端加密系統(tǒng)成本低廉并且設(shè)計較為簡單，而且穩(wěn)定性比較好，但是這種加密技術(shù)對消息的起點和終點不能加密，所以它對于攻擊者的竊取的防范性不高，因此在具體使用中應(yīng)該具體分析用戶需求來選取加密方式。

3加密技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全中的應(yīng)用

3．1數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用于電子商務(wù)

電子商務(wù)主要是指交易往來的雙方通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子商業(yè)貿(mào)易，并不通過面對面的傳輸信息或文件，是在虛擬網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的交易。電子商務(wù)需要考慮核心的問題就是交易安全問題，只有安全得到了保證，交易才能順利進(jìn)行。為了保護(hù)雙方的重要信息和數(shù)據(jù)，電子商務(wù)在交易過程中往往會使用加密技術(shù)，它不僅可以為交易雙發(fā)提供安全保障，而且還可以保證保護(hù)交易信息不被他人隨意獲取。所以，在電子商務(wù)中可以使用set安全協(xié)議、數(shù)字簽名等加密技術(shù)來保證貿(mào)易雙方信息的安全性。

3．2數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用于信息隱藏

信息隱藏技術(shù)是將需要隱藏的信息隱藏在大量信息中，而保證信息不被破壞的方法。信息加密隱藏不像傳統(tǒng)的加密方式，看起來是一堆亂碼，而是與重要信息無關(guān)的明文信息，不僅保護(hù)了信息的內(nèi)容，而且隱藏了信息的安全。信息隱藏主要通過密鑰來執(zhí)行，經(jīng)過嵌入算法將需要被隱藏的信息藏于明文信息中，同時隱蔽宿主通過信道傳遞給對方的檢測器，然后使用密鑰從信息中恢復(fù)出有用信息;如果攻擊者不知道密鑰的前提下，很難從隱蔽宿主中發(fā)現(xiàn)隱藏信息并且竊取信息。其過程如圖所示。信息隱藏過程圖通過加密隱藏技術(shù)可是使隱藏的游泳信息不能被人為的發(fā)現(xiàn)，增加信息的保密性;并且被加密的信息和原始宿主具有一樣的特性，使得攻擊者無法判斷大量信息中是否含有有用信息。這樣，信息的保密性大大增強了。

3．3數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用于安全電子交易協(xié)議

隨著互聯(lián)網(wǎng)和手機的蓬勃發(fā)展，在線支付手段越來越大眾化，為了保證用戶支付時的安全性，需要使用一定的加密技術(shù)對支付信息進(jìn)行保護(hù)，以防止數(shù)據(jù)被他人獲取，進(jìn)而導(dǎo)致隱私或者財產(chǎn)的損失。基于此情況，各個公司都會使用不同的加密手段來保證用戶信息的安全性，使用安全電子交易協(xié)議保護(hù)數(shù)據(jù)。安全電子交易協(xié)議是一種在互聯(lián)網(wǎng)上基于消息流的協(xié)議，用來實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中持卡交易或者電子交易的安全性。除此之外，安全電子交易協(xié)議中使用了諸如數(shù)字簽名、對稱密鑰等保密技術(shù)，用來保證電子交易的安全性。

4計算機網(wǎng)絡(luò)安全中數(shù)據(jù)加密技術(shù)的前景

算機網(wǎng)絡(luò)安全中數(shù)據(jù)加密技術(shù)不斷發(fā)展，各種新興的加密技術(shù)也在不斷改變著我們的生活。量子密碼，DNA密碼以及混沌密碼都是未來加密技術(shù)的研究方向。

4．1量子密碼

量子密碼指的是使用量子作為密鑰，這樣打破了傳統(tǒng)的加密技術(shù)，這樣量子狀態(tài)是不可復(fù)制的，大大加強了密鑰的安全性。這樣攻擊者截獲到的密鑰都會使量子的狀態(tài)改變，都只是沒有用的信息，而且信息的管理者可以由狀態(tài)被改變的這一現(xiàn)狀看出密鑰被截獲過?，F(xiàn)有的量子密碼實現(xiàn)方案有三種:(1)基于Bell原理的(2)基于非正交量子態(tài)性質(zhì)的(3)基于測不準(zhǔn)原理的。除此之外，量子密碼可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，但是現(xiàn)在我國對量子密碼的研究還處于基礎(chǔ)階段，有很多問題需要去研究和發(fā)展，比如說量子的相干性對系統(tǒng)的破壞，量子密鑰的分配等。

4．2DNA密碼

DNA密碼是在生物特征的基礎(chǔ)上上建立起來的，DNA存儲著生物所有的遺傳信息。DNA序列中的編碼區(qū)占據(jù)DNA總長的1/10～1/30，這就是遺傳密碼區(qū)。DNA密碼是以DNA為載體，利用DNA序列優(yōu)秀的存儲能力，以及能耗比較低，能夠并行等特點，來完成基于數(shù)學(xué)以及生物技術(shù)的加密技術(shù)，這保證了DNA密碼的安全性。雖然DNA密碼具有強大的保密功能，但是DNA密碼實現(xiàn)起來比較困難，發(fā)展比較緩慢。

4．3混沌密碼

混沌加密的過程是指使用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列作為密鑰，然后對信息進(jìn)行加密，經(jīng)過信道傳輸后的密文被接受方用混沌同步的方法來實現(xiàn)密文的解密。這樣，經(jīng)過混沌加密后的數(shù)據(jù)使攻擊者難以破譯信息甚至分析數(shù)據(jù)。基于以上優(yōu)點，混沌加密數(shù)據(jù)不斷在改進(jìn)并且得到發(fā)展，為我們的生活帶來更多的便利以及價值。也有很多的難點需要克服，比如許多混沌系統(tǒng)難以實現(xiàn)，短周期響應(yīng)會降低混沌加密系統(tǒng)的可靠性;不過，隨著科技的發(fā)展，這些難題會被一一克服，從而使混沌加密系統(tǒng)更多地服務(wù)大眾。

第5篇：量子計算發(fā)展前景范文

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；智能；網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；趨勢研究

中圖分類號：TP3-4

計算機在最近的幾十年發(fā)展突飛猛進(jìn)，是在眾多行業(yè)中發(fā)展最快速的領(lǐng)域，技術(shù)成果的更新?lián)Q代令人目不暇接。在全球化日益蔓延的今天，智能化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等逐漸發(fā)展成熟，使計算機的功能越來越廣泛，涉及的領(lǐng)域也越來越多。計算機進(jìn)入了日常生活和工作中，成為必不可少的辦公、學(xué)習(xí)和娛樂工具。業(yè)已引起社會各界的高度重視，開發(fā)創(chuàng)新在各個領(lǐng)域不斷的到了推進(jìn)。

1 計算機技術(shù)的發(fā)展的特點

1.1 多極化

現(xiàn)階段，個人計算機的普遍程度已經(jīng)非常廣泛，但各行業(yè)對計算機要求不僅僅局限在小型個人計算機上，很多大型、巨型的計算機也有著舉足輕重的作用。因此，現(xiàn)在呈現(xiàn)出了巨型、大型、小型、微型機都有著各自的領(lǐng)域的形勢，也就是多極化的形勢。就如在尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和國防事業(yè)領(lǐng)域，巨型計算機的存在具有非常大的必要性，在這些領(lǐng)域中巨型計算機應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用的成熟度程度標(biāo)志著一個國家計算機技術(shù)的整體水平。

1.2 智能化

計算機智能化是指使計算機通過模擬人的感覺和思維過程，使計算機處理信息能夠更加精確和快速。這是第五代計算機力求實現(xiàn)的目標(biāo)。計算機智能化的研究領(lǐng)域十分廣泛，其中最具代表性的是計算機機器人技術(shù)。在計算機機器人技術(shù)上最著名的例子是，1997年運算速度為每秒約十億次的“深藍(lán)”計算機戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是計算機發(fā)展的又一個重要趨勢。計算機網(wǎng)絡(luò)化是指通過利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)把不同地方的計算機連接起來，共同構(gòu)建成一個大規(guī)模、功能多，并且可以相互傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)中的資源共享變成現(xiàn)實，大大提高信息中資源的整合程度，也為實現(xiàn)全球化做出了積極貢獻(xiàn)。

目前，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)迅速普及，幾乎所有的家庭或者辦公室內(nèi)都配有連接網(wǎng)絡(luò)的計算機。有了網(wǎng)絡(luò)的計算機，就能幫助用戶能夠更加快捷的了解到網(wǎng)絡(luò)中的信息資源，提高計算機的使用效率，受到了廣大用戶的喜愛。

1.4 多媒體化

多媒體計算機的出現(xiàn)為計算機技術(shù)的發(fā)展翻開了新的一頁。多媒體技術(shù)并不能簡單地理解為多種媒體相結(jié)合的技術(shù)，應(yīng)該是多種媒體技術(shù)的融合應(yīng)用。

在計算機領(lǐng)域的多媒體化是指利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)和大眾傳播技術(shù)，來綜合處理文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等多種媒體信息的計算機。多媒體技術(shù)的產(chǎn)生使計算機技術(shù)中的各種信息資源有了相互的聯(lián)系，成為一個相互交叉的整體。多媒體技術(shù)的產(chǎn)生也會幫助人們采取最適宜的方法去處理信息，改變現(xiàn)在矛盾的人機關(guān)系。

2 未來計算機的發(fā)展趨勢

2.1 量子計算機

量子計算機是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的新型計算機。當(dāng)計算機中處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。在計算機領(lǐng)域應(yīng)用量子技術(shù)是史無前例的。量子計算機的存儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通計算機的存儲量，計算速度也比個人計算機快得多。預(yù)計將在2030 年將普及量子計算機。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機

從字面上就可以理解出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算式是一種模仿人體大腦神經(jīng)脈絡(luò)所構(gòu)建的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人腦總體運行速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電腦功能所能達(dá)到的速度的，在這個前提下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機被看作是一個龐大的機器，處理著數(shù)量多且繁雜的信息。在這個過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機通過對信息進(jìn)行判斷和處理，進(jìn)而得出有效的結(jié)論。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機內(nèi)的信息存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中。這樣一來，就算神經(jīng)元結(jié)點發(fā)生斷裂，計算機還可以重新組建信息，保證機內(nèi)信息不被泄露或丟失。

2.3 分子（生物）計算機

分子計算機是處理信息時利用分子計算的新型計算機。該類計算機運行主要利用分子晶體吸收以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計算機具有體積小、耗能少、運算速度快、存儲信息量大、存儲信息時間長的特點。在未來的日子里，分子技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，將會使分子計算機普遍存在。生物計算機是以生物芯片取代在半導(dǎo)體硅片上集成效以萬計的晶體管制成的計算機。生物計算機耗能低，存儲量大，同時運算速度極快。但是，生物計算機也有自身難以克服的缺點，其中最主要的便是從中提取信息困難。這也導(dǎo)致了生物計算機在目前的技術(shù)條件下普及程度并不高。

2.4 光計算機

光計算機是由光代替電子或電流，實現(xiàn)高速處理大容量信息的計算機，它運算速度極高、耗電極低。光計算機的基礎(chǔ)部件是空間光調(diào)制器，并采用光內(nèi)連技術(shù)，在運算部分與存儲部分之間進(jìn)行光連接，運算部分可直接對存儲部分進(jìn)行并行存取。光計算機的構(gòu)想使計算機接連體系結(jié)構(gòu)方面實現(xiàn)了突破和創(chuàng)新，但光計算機在現(xiàn)階段還處于研制階段。眾所周知，光與電子相比，其傳播速度極快，它的能力超過了現(xiàn)有電話電纜的很多倍，同時光子計算機在一般室溫下就可以使用，不易出現(xiàn)錯誤，和人腦具有類似的容錯性。光計算機擁有的這些技術(shù)優(yōu)勢，在提高計算機功能的基礎(chǔ)上，會促進(jìn)光計算機的應(yīng)用和普及。

2.5 納米計算機

作為一種新興技術(shù)，納米技術(shù)的誕生也為計算機未來的發(fā)展提供了新的技術(shù)導(dǎo)向。納米是一種長度單位，原稱毫微米，就是10億分之一米。相當(dāng)于4倍原子大小，比單個細(xì)菌的長度還要小。納米技術(shù)從被研發(fā)之初就受到了全世界科學(xué)研究者們的高度關(guān)注。從80年代直到現(xiàn)在，納米技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛。專家預(yù)測，在不久的將來具有眾多優(yōu)勢條件的納米計算機將逐漸取代芯片計算機，推動計算機行業(yè)的快速發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，可以推測出未來計算機技術(shù)發(fā)展趨勢是更高、更廣、更深。更高使指性能越來越高，速度越來越快；更廣是指計算機技術(shù)發(fā)展方向更廣，計算機的發(fā)展是朝著多個方面進(jìn)行的，今后計算機的功能會更加全面；更深是指向“深”度方向發(fā)展，即向信息的智能化發(fā)展。

在當(dāng)今社會，計算機已經(jīng)滲透到社會的每一個角落，未來的計算機將發(fā)揮更大的作用，計算機技術(shù)也將帶動各行各業(yè)的迅猛發(fā)展，為共同推動人類社會的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。無論是研究今后計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢還是計算機的發(fā)展趨勢，現(xiàn)在的研究結(jié)果都有一定的未知性，我們只能大概確定在未來的日子里計算機技術(shù)可能會朝著某些方向發(fā)展，并為之付出努力。當(dāng)某項技術(shù)遇到瓶頸時，需要科研人員創(chuàng)新思維，勇于攻克，創(chuàng)造計算機領(lǐng)域的新形勢。

關(guān)于本文介紹的很多方面，都是即將或者快要實現(xiàn)的成果，而有一些則距離現(xiàn)實還有很大距離，甚至有些研究會是失敗的，但這完全不能阻擋計算機的發(fā)展，也不會阻止與計算機有關(guān)的新技術(shù)的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

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[3]文德春.計算機技術(shù)發(fā)展趨勢[J].科協(xié)論壇（下半月），2007，05.

第6篇：量子計算發(fā)展前景范文

利用等價無窮小計算函數(shù)極限

對周期函數(shù)的一些探討

函數(shù)對稱性的探究

DOS的一個優(yōu)勢與Windows(Me)缺陷的新發(fā)現(xiàn)

利用指針在C語言中構(gòu)造動態(tài)數(shù)組

基于路徑表達(dá)式的XML查詢優(yōu)化方法

IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)變策略

催化動力學(xué)褪色光度法測定痕量銅

藏藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化研究中的化學(xué)分析法

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基于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的有限元法模型

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關(guān)于熱力學(xué)第二定律與熵概念教學(xué)探析

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推廣的微分中值定理在凸函數(shù)研究中的應(yīng)用

數(shù)列上、下極限問題的若干討論

巧用路徑圖求多元復(fù)合函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)

從20世紀(jì)數(shù)學(xué)發(fā)展談數(shù)學(xué)哲學(xué)的幾個問題

TheIsotopeEffectofGaseousHydrogenUnderShockCompression

Vaidya-Bonner-deSitter黑洞的量子熵

用費馬原理推導(dǎo)透鏡對軸外物點的物像公式

激光陀螺光電檢測電路的低噪聲設(shè)計

任意兩點電荷電場線分布的計算機模擬

TheApplicationof2,4-DihydroxyacetophenoneBenzoylhydrazonetotheDeterminationofTraceAmountsofAluminiumbySpectrofluorimetry

ⅣB,ⅤB族元素金屬有機化學(xué)中的平面四配位碳

SpectrophotometricDeterminationofPlatinumafterSolid-LiquidExtractionwith1-(2-Pyridylazo)-2-Naphtholat90℃

SpectrofluorimetricDeterminationofTraceAmountsofCopperwith2,4-Dihydroxyacetophenone-4-Hydroxybenzoylhydrazone

第7篇：量子計算發(fā)展前景范文

關(guān)鍵詞：信息；科學(xué)；哲學(xué)；問題；評介

中圖分類號：B08　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1000－2731(2012)02－0023－05

在2010年8月召開的第四屆國際信息科學(xué)基礎(chǔ)大會(FIS 2010，北京)上，我很榮幸地認(rèn)識了俄羅斯科學(xué)院信息科學(xué)問題研究所首席研究員，康斯坦丁?科林(KOHCTaHTl4H Koz_rm)先生。他為大會提交的英文論文的題目是“Philosophy of informationand fundamental problems of modelTl Informatics”(《信息哲學(xué)與現(xiàn)代信息科學(xué)的基本問題》)，而這樣的研究方向正是我所感興趣的。在進(jìn)一步的接觸中，我們了解到，科林先生在信息哲學(xué)和信息科學(xué)中的哲學(xué)問題的方向上已經(jīng)研究了20多年，是信息哲學(xué)和社會信息科學(xué)領(lǐng)域的著名專家，取得了豐碩的研究成果。從科林先生的介紹中，我們還了解到，俄羅斯學(xué)者在信息哲學(xué)和信息科學(xué)中的哲學(xué)問題的方向上的理論研究已經(jīng)有40多年的歷史，其中有相當(dāng)一批學(xué)者都對這一研究領(lǐng)域十分重視，并作出了一系列開創(chuàng)性的成果。

另外，自上個世紀(jì)90年代以來，俄羅斯科學(xué)院和俄羅斯的一些大學(xué)還開創(chuàng)性地在大學(xué)生和研究生中開設(shè)了關(guān)于信息科學(xué)與哲學(xué)方向的通識課程和學(xué)位課程，其中舉辦較為成熟的課程有《信息科學(xué)中的哲學(xué)問題》和《社會信息科學(xué)》。而科林先生正是這兩門課程的積極倡導(dǎo)者和重要設(shè)計者。

在會議期間我們還了解到，科林先生有一本新書將以俄文和英文兩種語言同時出版，而這本新書既是一本專著，又是為配合《信息科學(xué)中的哲學(xué)問題》的研究生課程而編寫的教材。會后征得科林先生的同意，我將這本新書從俄文譯成了中文，該譯本即將由中國社會科學(xué)出版社出版。

本書是一本關(guān)于信息科學(xué)的性質(zhì)、研究對象和范圍、學(xué)科地位、體系結(jié)構(gòu)、領(lǐng)域和方法，信息科學(xué)教育，信息的科學(xué)觀和哲學(xué)觀，信息社會與人類文明的發(fā)展，以及信息科學(xué)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和未來前景的學(xué)術(shù)專著。全書論域之寬泛、理論之深入、觀點之明確、論述之簡明，都已達(dá)到了很高的水平。如此體例和內(nèi)容的學(xué)術(shù)專著尚未見到。

全書的立論是建立在作者對信息的本質(zhì)及其存在范圍和普適性規(guī)律的認(rèn)識的基礎(chǔ)之上的。

在關(guān)于信息的本質(zhì)和信息的存在范圍的認(rèn)識上歷來頗多爭議?？屏窒壬鷪猿謴氖澜缈陀^本體的層面上對信息的本質(zhì)和存在范圍做出相應(yīng)的規(guī)定。他寫道：“在最廣泛意義上，信息是現(xiàn)實世界的客觀屬性，它是物質(zhì)和能量在空間和時間中分布的差異性(不對稱)的表現(xiàn)，這些表現(xiàn)存在于所有自然發(fā)生的生命界、無生命界，以及人類社會和意識活動的非平衡過程之中”(第三章第三節(jié))。這樣的認(rèn)識無疑在兩個方面是十分成功的：一是把信息看作是所有事物中普遍存在的現(xiàn)象，即是說，信息具有最為普遍性的存在論品格；二是用信息顯現(xiàn)和表征的“差異性(不對稱)”來解讀信息的本質(zhì)，這就在某種程度上看到了信息存在方式和物質(zhì)、能量的存在方式的區(qū)別。

但是，在這里我們還是要提請注意，僅僅用“差異性(不對稱)”來標(biāo)明信息的本質(zhì)，還只是看到了信息活動外在表現(xiàn)的方面。固然信息必須通過“差異性(不對稱)?！眮盹@現(xiàn)和規(guī)定自身，然而，這種“差異性(不對稱)”本身卻不是信息最本質(zhì)層面的規(guī)定性，因為，人們完全可以把“差異性(不對稱)”看作是物質(zhì)世界自身存在的一種方式、一種關(guān)系。另外，任何“差異性(不對稱)”都還必須通過信息的對應(yīng)性顯現(xiàn)才能表征自身的存在。如此看來，信息只能是在顯現(xiàn)、表征的意義上才可能構(gòu)成自身區(qū)別于物質(zhì)世界的獨特存在方式。這樣，要真正揭示信息區(qū)別于其他存在形式的本質(zhì)，還有必要從信息獨特的存在方式的層面上繼續(xù)探討。但是，無論如何，科林先生已經(jīng)把對信息本質(zhì)的規(guī)定設(shè)置在了客觀自然關(guān)系的尺度上，這就離我們關(guān)于信息本質(zhì)真諦的認(rèn)識不遠(yuǎn)了。

科林先生的理論的更為深刻之處還在于，他基于他對信息的本質(zhì)和信息存在范圍的認(rèn)識，提出了一個關(guān)于世界二重化存在的理論。他寫道：“我們面對世界的現(xiàn)實結(jié)構(gòu)具有二重化的性質(zhì)，因為，這個世界同時包括兩個主要的組成部分：物理現(xiàn)實和理想現(xiàn)實。這兩個部分都是客觀存在的，并且是相互作用的，因而它們具有相互反映的特性”(第三章第二節(jié))。由此出發(fā)，我們便可以建立一種全新的哲學(xué)本體論學(xué)說，從而打破傳統(tǒng)的關(guān)于世界是由物質(zhì)和精神構(gòu)成的二元對立的哲學(xué)觀念，這在實質(zhì)上就是建立了一種全新的世界觀。

在科林先生那里，信息的科學(xué)觀和世界觀是統(tǒng)一的，并且，信息的世界觀是以信息的科學(xué)觀為其科學(xué)基礎(chǔ)和依據(jù)的。這種信息的科學(xué)觀就集中體現(xiàn)在科林先生對信息的性質(zhì)和作用的認(rèn)識之中。在科林先生看來：“信息貫穿于我們周圍世界的有組織的物質(zhì)和能量的各個層次，它是物質(zhì)和能量運動的首要的原因，并決定著它們在空間和時間中運動的方向”；“信息是進(jìn)化的決定性因素，它決定著自然和社會進(jìn)化過程的發(fā)展方向”；“信息是現(xiàn)實世界中的多方面的現(xiàn)象，它以某種特定的方式體現(xiàn)于自然的生命界和無生命界的各種信息環(huán)境之中，體現(xiàn)于信息活動過程的不同條件之中”；“可以假定，在這些一般的信息流程、現(xiàn)實對象，以及任何形式的過程和現(xiàn)象中，都體現(xiàn)著某些基本的信息規(guī)律”(第三章結(jié)論)。

正是基于這樣的一種科學(xué)觀和哲學(xué)觀，科林先生才確立了他關(guān)于信息科學(xué)的性質(zhì)、研究對象和范圍，以及其在現(xiàn)代科學(xué)中的學(xué)科地位的理論。他特別強調(diào)“信息是現(xiàn)代科學(xué)的基本概念”，信息科學(xué)是“一門基礎(chǔ)科學(xué)”，并具有“跨學(xué)科性質(zhì)”(第二章第一節(jié))。他寫道：“信息現(xiàn)象乃是信息科學(xué)的最重要的研究對象，根據(jù)信息概念的規(guī)定以及信息活動的規(guī)律，在生物領(lǐng)域和無生命的自然領(lǐng)域，也包括人類創(chuàng)建的人工技術(shù)系統(tǒng)之中，應(yīng)當(dāng)有一個共同的信息活動的基礎(chǔ)”(第一章結(jié)論)；“正是信息的基本概念，以及信息在生命和非生命的自然發(fā)展過程中所起的關(guān)鍵性作用，使信息科學(xué)推動了基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的水平，同時也使信息科學(xué)自身發(fā)展成為一門獨立的科學(xué)知識領(lǐng)域”(第二章結(jié)論)?！白鳛榛A(chǔ)科學(xué)的信息科學(xué)的研究對象是信息的基本性質(zhì)、自然和社會相互作用中的信息活動過程的規(guī)律，以及這些活動過程在技術(shù)、生物和社會系統(tǒng)中的組織方法”(第三章結(jié)論)。

由于科林先生認(rèn)為信息科學(xué)具有基礎(chǔ)科學(xué)和跨學(xué)科的性質(zhì)，所以，在論及信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)和領(lǐng)域方法時，科林先生也應(yīng)用了從基礎(chǔ)科學(xué)到分支科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)的跨學(xué)科的系統(tǒng)綜合集成的方法。科林先生寫道：“信息科學(xué)研究的并不僅僅是在計算機通訊和其他技術(shù)系統(tǒng)中收集、存儲、處理和傳遞信息的儀器和技術(shù)方面的問題，而且還包括在自然的生命界和無生命界，以及在人類社會中存在的信息活動過程”；“把不同科學(xué)領(lǐng)域(物理、化學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、計算機科學(xué))的科學(xué)家們匯聚起來，對生物系統(tǒng)，以及無生命的自然過程中發(fā)生的信息顯示的特征進(jìn)行研究乃是一件特別重要的事情。畢竟，這些研究結(jié)果可能會導(dǎo)致科學(xué)家們揭示出某些一般性的規(guī)律，這些規(guī)律對于不同性質(zhì)的信息環(huán)境中發(fā)生的各類信息活動過程都具有解釋的有效性”(第三章結(jié)論)。

早在1990年科林先生就提出了一個信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)，它包括四個主要的部分：理論信息科學(xué)；技術(shù)信息科學(xué)；社會信息科學(xué)；生物信息科學(xué)。后來，他又根據(jù)俄羅斯科學(xué)院信息科學(xué)問題研究所的相關(guān)研究成果增加了一個部分――物理信息科學(xué)?？屏窒壬J(rèn)為上述的五個部分可以分為兩個層次：一個是處于上層的理論信息科學(xué)，它研究的是信息過程的一般性質(zhì)和規(guī)律；另一個是處于較低層次的四個并列的部分――技術(shù)信息科學(xué)、社會信息科學(xué)、生物信息科學(xué)和物理信息科學(xué)，它們研究的是在某一特定類型的信息領(lǐng)域中實現(xiàn)的相應(yīng)的信息過程(第一章第三節(jié))。

我們有理由把這樣一個學(xué)科體系結(jié)構(gòu)看作是最基本層面的結(jié)構(gòu)劃分，在其之下一定還可能細(xì)分出大量的分支性和應(yīng)用性學(xué)科。由此，也可以顯示當(dāng)代信息科學(xué)發(fā)展的跨層次的學(xué)科群的特征。其實，由于信息已經(jīng)成為構(gòu)成世界的基本要素，所以，從理論上來說，所有的傳統(tǒng)科學(xué)學(xué)科在對其研究對象進(jìn)行研究時，都不可能回避這些對象的信息特征以及其中現(xiàn)實發(fā)生的信息活動過程。另外，我們還應(yīng)當(dāng)在上述體系結(jié)構(gòu)的頂端再增加一個更為一般和綜合的層次――信息哲學(xué)。畢竟，信息科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)有跡象把人類的哲學(xué)思維和科學(xué)思維重新統(tǒng)一起來。并且，要建構(gòu)統(tǒng)一的信息科學(xué)理論，必須對信息的本質(zhì)以及信息的一些最基本層面的規(guī)定進(jìn)行綜合而統(tǒng)一的解釋，而這樣的一種解釋，只有在哲學(xué)的層面上才能最終實現(xiàn)。

正是基于這樣的認(rèn)識，我才在北京1995年召開的一次關(guān)于信息科學(xué)和社會發(fā)展理論的學(xué)術(shù)研討會上提出了“科學(xué)的信息科學(xué)化”的理論，并給出了一個包含六大層次的信息科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)：信息哲學(xué)、一般信息理論、領(lǐng)域信息學(xué)、門類信息學(xué)、分支信息學(xué)、工程技術(shù)信息學(xué)。領(lǐng)域信息學(xué)又包含三大并列的學(xué)科――自然信息學(xué)、社會信息學(xué)、智能信息學(xué)，分支信息學(xué)還可以再行分化出多級分支學(xué)科。兩相比較，我們可以看出，科林先生所劃分的信息科學(xué)的體系與我所劃分的信息科學(xué)體系的一般信息理論、領(lǐng)域信息學(xué)的層次基本對應(yīng)，而其所提出的技術(shù)信息科學(xué)則對應(yīng)于我所劃分體系中的工程技術(shù)信息學(xué)的層次。

雖然，科林先生僅只給出了兩個層級的信息科學(xué)體系的劃分，但是，他的信息科學(xué)的體系卻并不具有封閉于這兩個層次的性質(zhì)。因為他同樣關(guān)心和注重討論了向上的信息哲學(xué)問題的方向，以及向下的分支信息科學(xué)的方向。

在這本書中，科林先生反復(fù)強調(diào)了信息科學(xué)的歷史和哲學(xué)問題方面的重要性，并對那些只關(guān)注信息科學(xué)中的工具性和技術(shù)性問題的做法的狹隘性提出了批評。科林先生在其自擬的關(guān)于本書內(nèi)容的《簡介》中明確地表示：“本書的目標(biāo)是要建立信息科學(xué)的哲學(xué)和科學(xué)方法論的基本理論，并對這一理論所具有的越來越重要的跨學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)的性質(zhì)，以及其在意識形態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)中的重要作用進(jìn)行討論”。

在本書“第一章”的“結(jié)論”中科林先生曾經(jīng)這樣寫道：“信息科學(xué)正在實現(xiàn)它作為一種系統(tǒng)的科學(xué)知識而發(fā)揮其整合功能的作用……信息科學(xué)基礎(chǔ)知識的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的哲學(xué)和科學(xué)的方法論意義”；“當(dāng)前，一個非常值得關(guān)注的問題是信息科學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)的發(fā)展，這一問題是建立在對信息本質(zhì)的新的哲學(xué)理論形成的基礎(chǔ)之上的”(第一章結(jié)論)。

從上面我們提到的科林先生關(guān)于信息的本質(zhì)、信息存在范圍，以及世界的二重化存在的理論中，我們也可以清晰地看到，科林先生關(guān)于信息科學(xué)的整體認(rèn)識其實是以他提出的信息哲學(xué)理念為前提的。在書中他還明確強調(diào)：已經(jīng)“形成了一個新的認(rèn)識世界的信息方式和信息世界觀，這一新的觀念從根本上改變了當(dāng)代以物質(zhì)一能量為標(biāo)準(zhǔn)模式的世界圖景、科學(xué)范式和科學(xué)研究方法”(第四章第一節(jié))。

當(dāng)然，信息哲學(xué)的研究內(nèi)容并不僅限于科林先生所論及的部分，因此我們還是應(yīng)當(dāng)強調(diào)，信息哲學(xué)應(yīng)該成為信息科學(xué)中的一個獨立的研究層次，它也應(yīng)當(dāng)有它自己的具體研究領(lǐng)域，如，信息本體論、信息認(rèn)識論、信息進(jìn)化論、信息價值論、信息方法論，等等。

從科林先生所揭示的信息科學(xué)的跨學(xué)科的性質(zhì)出發(fā)，在科林先生所論述的信息科學(xué)體系的第二個層次的四大信息科學(xué)的研究領(lǐng)域之下再派生出眾多分支性和應(yīng)用性的信息科學(xué)學(xué)科同樣具有合理性和必然性。這也與科林先生在書中的相關(guān)論述和所介紹和討論的相關(guān)信息科學(xué)學(xué)科的具體領(lǐng)域和方向的內(nèi)容完全吻合。

科林先生寫道：“信息科學(xué)的跨學(xué)科的性質(zhì)主要表現(xiàn)在，信息科學(xué)的研究方法越來越多的被應(yīng)用于自然科學(xué)的各個領(lǐng)域：量子物理學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)、遺傳學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)等。另外，信息科學(xué)的研究方法還越來越多的、頻繁的開始被應(yīng)用于人文學(xué)科領(lǐng)域：經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、心理學(xué)和語言學(xué)。雖然，在信息科學(xué)自身的方法論研究領(lǐng)域，以及在信息科學(xué)的各種應(yīng)用性研究領(lǐng)域，現(xiàn)在仍然有許多工作要做?！薄靶畔⒖茖W(xué)的學(xué)科領(lǐng)域正在迅速擴展”(第二章結(jié)論)。

在論及信息科學(xué)的現(xiàn)狀及其未來發(fā)展前景的時候，科林先生具體介紹和討論了大量信息科學(xué)的分支性和應(yīng)用性學(xué)科。其中主要包括：經(jīng)濟(jì)信息科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)信息經(jīng)濟(jì)、信息政治經(jīng)濟(jì)學(xué)、信息科學(xué)的腦科學(xué)、社會信息技術(shù)、社會信息理論、心理信息科學(xué)、教育信息科學(xué)、醫(yī)療信息科學(xué)、計算機圖形學(xué)、納米信息科學(xué)、量子信息科學(xué)，等。其實，就目前信息科學(xué)的發(fā)展而言，由于本書目的所限，已有的大量信息科學(xué)的分支性和應(yīng)用性學(xué)科都未進(jìn)入本書的視野，此外，尚有更多的信息科學(xué)的應(yīng)有的學(xué)科或者是正在醞釀形成之中，或者是連一個基本的概念都還未能提出。

值得指出的是，科林先生對量子信息科學(xué)的科學(xué)和哲學(xué)意義給以了相當(dāng)高的評價。他認(rèn)為：正是量子信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展“從根本上改變了人類科學(xué)和實踐的面貌，它使人類對物質(zhì)自組織的信息問題的定性認(rèn)識上升到了一個新的量子層級的水平，人們在這一水平上達(dá)到的認(rèn)識乃是人們對各級自然和人工系統(tǒng)的性質(zhì)進(jìn)行認(rèn)識的基本原則?！薄斑@一基本原則的揭示不僅能夠作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的一種新突破的標(biāo)志，而且還能夠作為人類文明過渡到一個新的質(zhì)的發(fā)展水平的標(biāo)志”(第六章第八

節(jié))。

科林先生對量子信息科學(xué)所作的這一評價是毫不過分的。其實，無論是量子信息科學(xué)，還是納米科學(xué)，或是虛擬現(xiàn)實科學(xué)的領(lǐng)域都是最能集中體現(xiàn)信息科學(xué)理論的最有發(fā)展前途的前沿性領(lǐng)域。因為，正是這些領(lǐng)域的發(fā)展把信息科學(xué)的碼元、碼元序的組織結(jié)構(gòu)、關(guān)系模式建構(gòu)，演化程序、過程模式展示的基本科學(xué)理念和技術(shù)方法貫徹到了自然原子、分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，以及數(shù)碼人工技術(shù)實現(xiàn)的層次和水平。從而以科學(xué)的名義實現(xiàn)了信息系統(tǒng)復(fù)雜綜合的世界圖景，并最終導(dǎo)致人類的科學(xué)觀念和科學(xué)思維方式、哲學(xué)觀念和哲學(xué)思維方式的根本性變革。

除了理論闡釋的清晰性和深刻性之外，該書的另外一個鮮明的特點就是它的實踐指向性。這一方面的特點主要體現(xiàn)在該書對社會信息科學(xué)，以及實施信息科學(xué)教育原則的設(shè)計之中。該書的“第四章新的現(xiàn)實信息與社會信息科學(xué)”“第五章信息科學(xué)與教育”，以及關(guān)于《信息科學(xué)中的哲學(xué)問題》《社會信息科學(xué)》兩門課程的教學(xué)大綱的兩個附錄，涉及的都是這方面的內(nèi)容。

科林先生強調(diào)說：“全球信息社會的發(fā)展為人類生存條件的根本改變提供了新的機遇和新的挑戰(zhàn)，而我們的現(xiàn)代教育體系仍然不能適應(yīng)這一發(fā)展，需要從根本上進(jìn)行現(xiàn)代化的改造……因此，迫切需要建立發(fā)展教育的國家標(biāo)準(zhǔn)”(第五章結(jié)論)?！拔覀儽仨氂眯畔⒖茖W(xué)提升我們各級教育系統(tǒng)課程教學(xué)的內(nèi)容”(第三章第一節(jié))，并“把教育方式轉(zhuǎn)變到對信息科學(xué)的新原則進(jìn)行學(xué)習(xí)的方向上來”(俄文版內(nèi)容簡介)。有必要提出一個“十分重大的、具有前瞻性的全新教育原則：把信息科學(xué)的教學(xué)納人基礎(chǔ)自然科學(xué)和通識教育的具體科目”(第一章第二節(jié))。

科林先生還進(jìn)一步指出，由于信息科學(xué)的發(fā)展所導(dǎo)致的人類社會的全方位的變革，致使“人類現(xiàn)有的教育哲學(xué)的觀念將不得不在很大程度上予以改變，人們必須對信息社會的進(jìn)程，以及形成的新的信息現(xiàn)實進(jìn)行必要的反思?！薄艾F(xiàn)在，必須對俄羅斯的科技人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，使他們能夠?qū)π畔⒖茖W(xué)的歷史問題和哲學(xué)問題進(jìn)行研究”(結(jié)束語)?！拔覀儗ψ鳛橐婚T基礎(chǔ)科學(xué)的信息科學(xué)的發(fā)展前景進(jìn)行展望，就是要為進(jìn)一步加強自然科學(xué)和人文科學(xué)的融合創(chuàng)建一個共同的框架。然而，自然科學(xué)和人文科學(xué)目前的相互割裂的狀態(tài)，不能為人們提供關(guān)于自然和社會的全面知識，因此，有必要實行全面的教育和塑造全面的人格”(第六章結(jié)論)。

正因為有了如此明確的認(rèn)識，科林先生才致力于俄羅斯教育理念、教育體制、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改革，并長期努力投入具體實踐。

科林先生和他的俄羅斯同事們以信息科學(xué)和信息社會的發(fā)展為背景，對當(dāng)代教育理念和體制所進(jìn)行的反思，對俄羅斯教育所進(jìn)行的改革實踐，不僅是合理的、現(xiàn)實的，而且還是超前的。目前，在我國的教育界，相關(guān)的理論探索十分薄弱，更談不上實踐方案的制定和落實。如此看來，科林先生所代表的俄羅斯學(xué)者的相應(yīng)研究和工作，一定會給我們以啟發(fā)，實在值得我們借鑒。

第8篇：量子計算發(fā)展前景范文

【關(guān)鍵詞】高速；網(wǎng)絡(luò)；數(shù)字化；信息技術(shù)

信息技術(shù)是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。信息技術(shù)的功能等同于人腦的思維功能。從中國人發(fā)明的算盤到歐洲人發(fā)明的計算尺，在漫長的歲月里，信息處理主要是靠人腦的籌算并加之以簡單的計算工具。這種人工信息處理方式盡管十分方便，但在速度和準(zhǔn)確性方面存在著明顯的劣勢。伴隨著生產(chǎn)力的提高，人們的認(rèn)識由低級向高級發(fā)展，人類進(jìn)入了文明社會，信息技術(shù)也有了新的發(fā)展。信息技術(shù)是人類社會創(chuàng)造的知識的總和，是構(gòu)成我們世界的基本要素之一，是研究其生產(chǎn)、收集、存儲、變換、傳遞、處理過程及廣泛應(yīng)用的科技領(lǐng)域。信息資源與物質(zhì)、能源資源有一個很大的不同特點，就是它可以被重復(fù)使用，可被同時共享，在使用過程中不僅可以不減少，有時還可產(chǎn)生新的增量。自1946年第一臺計算機誕生以來，半個多世紀(jì)信息技術(shù)以其廣泛的影響和巨大的生命力，成為科技發(fā)展史上成果最輝煌、發(fā)展最迅猛、對人類影響最深遠(yuǎn)的科技領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見，21世紀(jì)將是信息的時代，信息技術(shù)將成為最活躍、與人們生活最密切相關(guān)的科技領(lǐng)域。

21世紀(jì)，信息技術(shù)發(fā)展速度越來越快、容量越來越大，向著超高速度、逐漸小型化、智能化方向發(fā)展。目前在信息技術(shù)領(lǐng)域有一個10倍速定律：即每5～7年速度增加10倍，體積減少10倍。IBM的高性能計算機峰值已達(dá)到每秒300萬億次以上。美國計劃在2010年前研制出千萬億次計算機。從量子理論推出來的極限計算機，其速度將達(dá)1051次/秒，且內(nèi)存可達(dá)1031比特。另外日本在利用集成電路方面，將電視臺的包括設(shè)備和信息采集存貯壓縮到紐扣小的芯片上，取得了初步成功。他們準(zhǔn)備將其再壓縮到藥片大小，甚至設(shè)想將檢查設(shè)備通過藥片置入病人體內(nèi)，以直接觀察病人的病情。能量實現(xiàn)了無限擴充，信息資源得到了最充分的利用。特別是在智能化方面，主婦也能當(dāng)米其淋大廚，只要你把食材放進(jìn)去，烤箱可以自動下載食譜，它便會在你預(yù)定的時間自動進(jìn)行調(diào)味烘烤，做成香噴噴的美味佳肴。這些預(yù)想，展現(xiàn)了信息技術(shù)深遠(yuǎn)的發(fā)展前景和發(fā)展空間。

未來的信息技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)業(yè)務(wù)綜合以及網(wǎng)絡(luò)綜合。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使信息資源成為了真正繼物質(zhì)、能源之后的第三大重要資源。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由于基礎(chǔ)設(shè)備和技術(shù)的局限，在網(wǎng)絡(luò)的安全、規(guī)模、性能、提供的業(yè)務(wù)能力方面都存在缺陷，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步、使用人數(shù)的不斷增多，將會促使依托以計算機為中心的網(wǎng)路通信興起。將網(wǎng)絡(luò)分布在世界每一個角落，業(yè)務(wù)無縫地連接起來，人們可以在任何一個地方用任何一種接入方式，訪問世界任何一個數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)，一個人在世界任何一個地方都可以利用同樣的信息資源和信息加工處理的手段。這樣不僅可以大大提高其效率和安全性，還給人們帶來方便，帶去了放心。這種貼合人們需求的方式，在未來將會有很好的發(fā)展前景，也必將帶動信息技術(shù)整體的網(wǎng)絡(luò)化。未來的網(wǎng)絡(luò)向著更快、更安全、更方便的方向發(fā)展。

第9篇：量子計算發(fā)展前景范文

朱光亞教授為本書所作的序言對原子核物理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展、與其他學(xué)科的交叉、及下一個世紀(jì)的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構(gòu)成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現(xiàn)形式是怎樣的？核的轉(zhuǎn)化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術(shù)、探測器技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們可以獲得更高能量及各種種類的離子（包括放射性離子），它可用作炮彈去轟擊各種不同的原子核（靶核），產(chǎn)生各種核反應(yīng)產(chǎn)物，從而研究原子核物理學(xué)的各種基本問題。促使原子核物理學(xué)在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內(nèi)不斷開拓新領(lǐng)域。

本書基本上是圍繞著這個發(fā)展主線來描述的。全書共分八章，第一章緒論，概述了80年代以來原子核物理發(fā)展的主要成就，并展望今后可能取得重大進(jìn)展的前沿方向，非常值得普通讀者一讀。第二至第五章分別論述了核結(jié)構(gòu)和亞位壘融合及核裂變理論方面的最新成就。第六至第八章分別論述了下世紀(jì)初期原子核物理研究的三個前沿領(lǐng)域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結(jié)構(gòu)一直是原子核物理學(xué)研究的中心課題之一在證實原子核由質(zhì)子和中子組成的假設(shè)并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現(xiàn)了兩個新領(lǐng)域——原子核的高自旋態(tài)研究和巨共振研究，揭示原子核在快速轉(zhuǎn)動和具有更高激發(fā)能時的核結(jié)構(gòu)特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當(dāng)強烈改變核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)平衡，推向質(zhì)子滴線和中子滴線時的原子核結(jié)構(gòu)特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細(xì)介紹了這些方面的新進(jìn)展和發(fā)展前景，詳細(xì)介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)的回彎現(xiàn)象。有些現(xiàn)象的物理內(nèi)涵至今還沒有搞清楚。特別地，為了便于讀者理解，作者對于巨共振的一般知識和各種巨共振模式做了系統(tǒng)介紹，并著重介紹了新的中子暈核產(chǎn)生的軟模式巨共振，建立在激發(fā)態(tài)上的巨共振，巨共振的各種衰變方式，原子核自旋同位旋激發(fā)，磁巨共振，高溫轉(zhuǎn)動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現(xiàn)是原子核物理基礎(chǔ)研究的產(chǎn)物，并已得到了廣泛的應(yīng)用，但是有關(guān)核裂變的許多問題尚未完全搞清楚，一直還是原子核研究的一個重要方面。本書第四、五章論述壘下重離子融合裂變反應(yīng)和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內(nèi)容豐富，有的現(xiàn)象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關(guān)中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應(yīng)的實驗及兩種相反的理論預(yù)言，并預(yù)計這方面研究將開辟重離子核反應(yīng)的新方向。對通常原子核的裂變反應(yīng)以及現(xiàn)有的核裂變的液滴模型、裂變道理論、裂變理論的殼修正、核裂變的擴散模型、用多維輸運過程來研究裂變動力學(xué)以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質(zhì)異能態(tài)現(xiàn)象、裂變中的延遲現(xiàn)象等實驗及其理論進(jìn)行了詳盡的描述。對耗散裂變從唯象描述到微觀理論的發(fā)展，作者給出了一個極好的展望。對裂變過程中的時標(biāo)和核的粘滯性直到裂變理論和相關(guān)的非平衡態(tài)理論的關(guān)系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀(jì)原子核物理可能會取得重大進(jìn)展的三個前沿領(lǐng)域。第六章是有關(guān)中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質(zhì)的狀態(tài)方程；核物質(zhì)相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產(chǎn)生；熱核性質(zhì)和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產(chǎn)生QGP，這是人們從未認(rèn)識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進(jìn)而較為詳細(xì)地介紹了理論研究的現(xiàn)狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學(xué)方法(QMD)及核－核碰撞的輸運模型的蒙特卡羅模擬，然后描述中高能核－核碰撞的有關(guān)實驗及其解釋。最后詳細(xì)地介紹了QGP產(chǎn)生的有關(guān)實驗和實驗上診斷QGP產(chǎn)生的方法。對QGP的研究將對原子核物理，粒子物理和天體物理產(chǎn)生重大影響，但到目前為止，還沒有一個實驗明確表明QGP的存在。人們期待著20世紀(jì)末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結(jié)果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關(guān)高溫高密核物質(zhì)的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質(zhì)的唯一途徑，這方面將有許多新的結(jié)果出現(xiàn)。

自80年代放射性核束裝置問世以來，人們發(fā)現(xiàn)了中子暈核等一系列新現(xiàn)象。國際核物理學(xué)界普遍認(rèn)為，放射性核束物理，包括它在天體物理和其他相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用是今后一個較長時期內(nèi)原子核物理學(xué)重要的前沿領(lǐng)域之一。本書第七章對放射性核束產(chǎn)生的方法和有關(guān)裝置做了詳細(xì)的介紹，特別介紹了我國學(xué)者提出的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)裝置和北京放射性核束裝置。這是一個方興未艾的新領(lǐng)域。許多發(fā)現(xiàn)對傳統(tǒng)核理論模型提出了尖銳的挑戰(zhàn)。利用放射性核束進(jìn)行的核反應(yīng)和傳統(tǒng)的核反應(yīng)有很多不同之處，特別是一些學(xué)者提出用這種核反應(yīng)來合成超重元素，從而擴展人們已經(jīng)知道的元素種類，放射性核束將大大提高人們合成新元素并研究這些新核素的性質(zhì)的能力。自然界除了200多種穩(wěn)定核素外，理論預(yù)言大約還有6000個以上的不穩(wěn)定核素，到目前為止人們合成了其中的2000多個，放射性核束將使人們更容易去合成這些未知的核素，特別是當(dāng)這些核素越來越接近于中子滴線和質(zhì)子滴線時，將表現(xiàn)出許多新奇的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)并解釋這些性質(zhì)將是對原子核物理學(xué)的重大挑戰(zhàn)。

放射性核束的產(chǎn)生和應(yīng)用還打開了核天體物理學(xué)的新局面，它主要研究宇宙和天體中各種元素及其同位素的核合成機制、時間、物理環(huán)境和宇宙場所。核反應(yīng)在天體演化和宇宙演化中起著極其重要的作用，它是恒星和超新星爆發(fā)的主要能源，導(dǎo)致了天體和宇宙中各種化學(xué)元素和同位素的產(chǎn)生。迄今為止，天體物理學(xué)感興趣的一些核反應(yīng)的截面及其隨能量的變化，多半是通過理論計算或是從較高能區(qū)的實驗數(shù)據(jù)外推到天體核反應(yīng)發(fā)生的能區(qū)而得到的，而且特別缺少不穩(wěn)定核的數(shù)據(jù)，放射性核束正好可以填補這個空缺。實驗核天體物理學(xué)正在進(jìn)入一個以放射性核束引起的熱核反應(yīng)為重點的新的發(fā)展階段。書中對宇宙大爆炸后初始核合成，主序星和高溫天體環(huán)境中氫的燃燒，天體中比較重的元素的合成所需的核反應(yīng)及相應(yīng)的實驗方法都做了介紹。