1.1.4　计算机的应用和发展趋势

1.计算机的应用领域

计算机发展至今已经和几乎所有学科结合了，可以把计算机的用途归纳为科学计算、数据处理、实时系统、人工智能、计算机辅助、娱乐游戏等方面，本书中将有更多的章节围绕这些应用主题展开讨论。

（1）科学计算

科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用。今天计算机的“计算”能力极其强大。使用计算机，推进了许多科学研究的进展，如2002年完成的著名的人类基因序列分析计划。现在，科学家们经常使用计算机测算人造卫星的轨道、进行气象预报等。例如，国家气象中心通过使用计算机，不但能够快速、及时地把气象卫星云图数据进行处理，而且可以根据大量的历史气象数据的计算进行天气预测报告。在没有使用计算机之前，这是根本不可能实现的。

（2）数据处理

数据处理的另一个说法叫“信息处理”。但随着计算机科学技术的发展，计算机的“数据”不再只是“数”，而是使用了更多的其他数据形式，如文字、图像、声音等。数据处理就是对这些数据进行输入、分类、加工、存储、合并、整理以及统计、报表、检索查询等。数据处理是目前计算机应用最多的一个领域。例如，计算机在文字处理方面已经改变了纸和笔的传统应用，它所产生的数据不但可以被存储、打印，而且可以使用计算机进行编辑、复制等。在信息处理方面一个最重要的技术就是计算机数据库技术，它在信息管理、决策支持等方面提高了管理和决策的科学性。

（3）实时系统

实时系统是指能够及时收集、检测数据，进行快速处理并自动控制被处理对象操作的计算机系统。这个系统的核心是计算机控制整个处理过程，包括从数据输入到输出控制的整个过程。现代工业生产的过程控制基本上都以计算机控制为主，传统过程控制的一些方法如比例控制、微分控制、积分控制等都可以通过计算机的运算实现。计算机实时控制不但是一个控制手段的改变，更重要的是它的适应性大大提高，它可以通过参数设定、改变处理流程实现不同过程的控制，有助于提高生产质量和生产效率。

（4）计算机辅助

计算机辅助是计算机应用中一个非常广泛的领域。几乎所有过去由人进行的具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作。计算机辅助也可称做计算机辅助工程，主要有：计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、计算机辅助教育（Computer Based Education，CBE）、计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）、计算机辅助技术（Computer Aided Technologies，CAT）、计算机模拟（Computer Simulation）等许多方面。

（5）网络和通信

将一个建筑物内的计算机和世界各地的计算机通过通信介质与设备连接起来，就可以构成一个巨大的计算机网络系统，达到资源共享、相互交流促进的目的。计算机网络的应用所涉及的主要技术是网络互联技术、路由技术、数据通信技术、信息浏览技术及网络安全等。

计算机通信几乎就是现代通信的代名词。例如，目前发展势头已经超过传统固定电话的移动通信就是基于计算机技术的通信方式。

（6）人工智能

计算机可以模拟人类的某些智力活动。利用计算机可以进行图像和物体的识别，模拟人类的学习过程和探索过程。例如，机器翻译、智能机器人等，都是利用计算机模拟人类智力活动。人工智能是计算机科学发展以来一直处于前沿的研究领域，它的主要研究内容包括自然语言理解、专家系统、机器人以及定理自动证明等。

（7）游戏娱乐

运用计算机和网络进行游戏娱乐活动，对许多计算机用户来说是习以为常的事情。网络上有各种丰富的影视剧资源，也有通过网络和计算机进行的游戏，甚至还有国际性的网络游戏组织和赛事。游戏娱乐的另一个重要方向是计算机和电视的结合，“数字电视”开始走入家庭，改变了传统电视的单向播放而进入交互模式。

（8）嵌入式系统

并不是所有计算机都是通用的。有许多特殊的计算机用于不同的设备中，包括大量的消费电子产品和工业制造系统，把处理器芯片嵌入其中，完成处理任务。例如，数码照相机、数码摄像机以及高档电动玩具都使用了不同功能的处理器。

2.计算机的发展趋势

世界计算机技术的迅速发展，使产品不断升级换代。未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体计算机方向发展。

基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台，但一些新的计算机正在加紧研究。未来的计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术相结合的产物，这些计算机包括超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机和量子计算机等。