1.1.5計算機的應用
計算機的用途是非常廣的,幾乎滲透了人類社會的各個領域。可以說,各行各業無處不在使用計算機。下麵僅將計算機的應用領域概括為以下幾個方麵。
1.科學計算
科學計算也稱數值計算,主要是針對複雜的數學計算問題,是計算機發明以來首先進入的領域。科學計算涉及的範圍很廣泛,人造衛星、宇宙飛船的研製與發射、遺傳工程中晶體結構的測定、導彈的發射與攔截,天氣預報等。都需要進行大量精密的計算。計算機進行科學計算,不僅準確,而且速度之快幾乎是令人難以想象的。
一個成功的實例,是計算機證明“四色定理”。美國伊利諾斯州大學的數學家阿沛爾和哈肯用計算機成功地解決了數學界一個著名難題—“四色問題”。“四色問題”是指在描繪任何平麵或球麵地圖時,要求相鄰的國家或者地區用不同種顏色著色,最多隻需要四種顏色就夠了。德國數學家麥比鳥斯在1840年提出了“四色問題”。100多年以來,不知有多少數學家和業餘愛好者,試圖證明它或推翻它,都未能如願。經過計算機上百億次的邏輯判定,“四色定理”終於被證明了。這件事曾轟動了全世界,在科學界引起了巨大的震動。
2.信息處理
信息處理,也稱數據處理。在計算機領域,數據是一個非常廣的概念,它包括數字、文字、聲音、圖像等一切需要進行管理和處理的信息。信息處理一般不涉及很複雜的數學問題,而是側重於大量數據的管理。例如:對現場記錄、統計報表、財務帳目、檔案資料、技術文件等形式表達的數據進行處理。所渭處理,就是用計算機對數據進行存儲、分析、彙總、統計、分類、檢索以及修改加工等。信息處理是目前計算機應用最廣的領域。
例如:在醫院每天都要處理大量的信息。如診療、病曆、實驗數據以及財務等管理信息。某些信息處理的及時與否可能會決定病人的安危。而快速、準確恰恰是計算機的長處。在美國、西歐以及日本醫院信息管理係統起步比較早,我國醫院信息管理係統也正在逐步成熟起來,並取得了顯著的效果。可以說,如果沒有計算機的幫助,現代化的大醫院幾乎不能運轉。
實際上,計算機信息管理係統的使用已不再局限於某個部門,某個醫院。各醫院之間。甚至不同的國度之間也可以通過網絡傳輸數據、圖象並隨意存儲、檢索和顯示。
3.過程控製
過程控製是指及時地采集和檢測必要的信息,按最佳狀態實施控製。過程控製有很多種,如:駕駛汽車、飛機,工業生產流程的調節,操縱導彈等。利用計算機進行過程控製,不僅可以大大地減輕人的勞動強度,而且可以提高控製的質量及準確性,同時減少、甚至避免事故的發生。在現代化的大生產中,很多場合是難以用人控製的。
例如,用計算機進行工業流程控製,可以監控那些無法由操作人員同時控製的大量變量:時間、重量、壓力、溫度、體積、容積及每分鍾轉數等。計算機能夠作出調整的決定,發出指令。控製機構執行,使各部分協調。像鋼鐵工業和石油化工部門,產品質量受到許多相關因素的影響,采用計算機進行巡回檢測、自動記錄數據、自動報警、直接控製生產,可以實現最佳控製。這種控製方式也叫“實時控製”。
4.人工智能
所謂人工智能也就是讓計算機來完成能表現人類智能的任務。這是計算機應用十分重要的領域,也是人類追求的目標。目前還隻限於用計算機模擬人腦的部分功能,主要是邏輯思維的模擬。盡管如此,在人工智能領域所取得的成就,也足以讓世人感歎。英國科學家艾蘭.圖靈被公認為是人工智能的奠基人。它提出了定義機器智能的圖靈測試,建立了圖靈機的理論模型。在人工智能領域比較活躍的分支有:專家係統、自然語言理解係統、機器人係統、智能決策係統等。
醫學專家係統是比較成功的人工智能係統。計算機診斷病情,能夠模擬醫生在診斷期間使用的試探方法和處理方案。如國外著名的“CADUCEUS”診斷係統,記憶了5千多種疾病的完整資料和3千多個具體病曆。與大多數醫生相比,“CADUCEUS”是非常準確的。醫生會由於疲勞、記憶力衰退以及心理因素而會忽略有關問題,計算機診斷係統則永遠不會。
在我國,已將著名中醫專家關幼波教授治療肝病的經驗成功地“傳授”給了計算機。所謂經驗,包括望、聞、問、切這些中醫傳統的治病方法,內容十分豐富。該計算機係統可針對病人不同的症狀加減化裁,能為不同的患者提供19億多個處方。
5.計算機輔助係統
用計算機輔助人工作的係統為計算機輔助係統。計算機輔助係統有多種,如幫助設計人員進行設計的係統——計算機輔助設計係統、用於生產設備的控製和管理的係統——計算機輔助製造係統、用於教學的軟件——計算機輔助教學係統,以及計算機輔助工程、計算機輔助檢索係統等。這種係統提高了自動化程度,減輕了人的勞動強度,縮短了時間,大大提高了效率。
僅就CAD係統來說,傳統的設計過程一般要經過許多非常具體的步驟。設計者為了尋求一種較好的設計方案,往往需要耗費大量的時間和精力,而且生產周期長。采用計算機輔助設計後,許多工作便可由計算機來承擔。工程師們隻要啟動輔助設計程序,輸入準備好的原始數據,或用光筆直接將圖樣輸入計算機。計算機通過執行某些程序來分析設計,並報告其有關特性,甚至可以模擬設計完成後的情形。設計師可以從屏幕上看到自己設計的住宅、水庫、大壩、汽車、輪船、飛機、導彈、衛星等等。一旦發現問題,也可迅速而輕易地改變原設計,並重新測試。設計完成後,可向計算機發出指令,讓它根據設計方案製作出詳盡的工程圖紙或直接用於生產。