正文 第一章 知識經濟序曲(三)(2 / 3)

2.電子計算機的三位鼻祖

計算機一詞的最初含義是能運算的機器,最初是指機械計算機,如今它已成為電子計算機的簡稱,現在人們談及計算機時除非特別注明均是指電子計算機。電子計算機是一種利用電子技術實現運算的設備,它由信息處理器、存儲器、外部設備和外部設備接口組成。第一代電子計算機使用的主要器件是電子管。

從這一定義看,“科洛薩斯”計算機盡管功能僅相當於目前指甲大小的計算機芯片,但它已經具備了電子計算機的基本條件。如果回顧一下曆史,人們不難得出結論現代計算機擁有三個鼻祖,即1944年1月10日開始在英國運行、用於邏輯運算的世界第一台電子計算機“科洛薩斯”計算機;1946年2月14日開始在美國運行的世界第一台數字電子計算機“電子數字積分計算機”;1948年6月21日在英國曼徹斯特大學開始運行的世界第一台可存儲程序的計算機“寶貝”計算機(Baby)。

與“科洛薩斯”計算機相比,美國“電子數字積分計算機”的個頭大得多,它重達30噸,占地150多平方米,它由17468個電子管、7萬個電阻器、1萬個電容器和6000個開關組成,每秒可進行5000次加法運算。它是由美國國防部在二戰後期為了解決計算大量軍用數據的難題而委托賓夕法尼亞大學研製的。但它仍不能存儲程序,每次工作前需要重新設置按鈕輸入程序。

英國曼徹斯特大學研製的“寶貝”計算機是著名的“MarkI”型計算機的樣機,它可直接存儲程序,比“科洛薩斯”和“電子數字積分計算機”前進了一大步。它在世界上首次使用了內存,可存儲32個指令詞,每個指令詞由32位二進數字組成,因此它的內存容量僅1024位。它的內存是由陰極射線管組成的,與現代計算機使用的存儲芯片相去甚遠。它的運算速度為每秒執行833條命令。

現代計算機具備了這三位鼻祖的功能,它們既能進行邏輯運算,又能進行數字運算,並且能存儲各種程序。從性能上來看,目前即便是普通的計算機也遠超出了他們的祖先。

第一台電子計算機誕生14年後,科學家利用晶體管代替電子管,製成了世界上第一塊集成電路。微電子技術的問世使得計算機技術開始飛速發展,計算機處理器和存儲器上的元件越做越小,數量越來越多,使得計算機的運算速度和存儲容量迅速增加。1994年底,美國數字設備公司研製成世界上最快的微處理器“阿爾法AXP”,它每秒可執行指令10億條以上。1995年12月,韓國三星公司在世界上第一次完成1000兆存儲器的設計工作。這一指甲大的芯片可存儲8000版對開報紙的信息,其中的電子元件寬度隻有0.16微米,相當於頭發絲的1/640。

超級計算機是最尖端計算機技術的代表,目前的超級計算機每秒進行上千億次加法運算是很普通的事情。1996年12月,美國IBM公司研製成功世界上第一台萬億次超級計算機。1997年5月,該公司研製的“深藍2”號超級計算機首次在正式比賽中戰勝國際象棋世界冠軍卡斯帕洛夫。

真正走進千家萬戶的是被人類親切地稱為個人電腦的微型計算機。70年代末80年代初,個人電腦像醜小鴨一樣誕生了。當世界上一些大型計算機公司拚命在超級計算機上角逐時,一些立足於個人電腦的計算機公司開始問世。個人電腦的普及和發展之迅速是當初人們無法預料的,它帶動了計算機產業的蓬勃發展,產生了一些諸如美國蘋果電腦公司、微軟公司、德爾公司等馳名世界的電腦巨人,製造了一個又一個幾年內從創業到發家的現代神話。

短短十餘載,個人電腦從單板機發展到286、386、486、586和686。各種各樣的應用軟件使得計算機不再神秘,1995年8月美國微軟公司推出的“視窗95”操作係統簡單到用戶隻需按動鼠標器就可操作的程度。功能越來越強,價格越來越低,使得人們將個人電腦作為未來家電的主流。集計算機、電視、電話、傳真機、音響等於一體的多媒體計算機紛紛問世。有的專家甚至斷言,未來的家電除卻冰箱、洗衣機等無法替代外,一台多媒體計算機足矣。

3.計算機和計算機網絡的今天和明天

近年來計算機網絡特別是因特網的崛起引起了人們的廣泛關注。因特網可傳輸聲像圖文並茂的多媒體信息,使得計算機用戶坐在家中就可調查世界各地的信息,並可向世界各地的因特網用戶發送電子郵件,而成本十分低廉。源於1969年由美國國防部研製成功的阿帕網的因特網用戶遍及世界各地,已開始成為一些人不可缺少的工作、學習手段。

目前因特網的傳輸速度還不盡人意,無法又快又好地傳輸多媒體信息。為了解決這一問題,自1993年初美國總統克林頓提出興建信息高速公路以來,全世界掀起一次興建信息高速公路的浪潮。信息高速公路的興建標誌著第2次信息革命的到來。如果說以計算機誕生為標誌的第1次信息革命主要解決的是信息處理問題,那麼第2次信息革命將重點解決信息傳輸問題。它的到來將再次給人類社會帶來巨大的衝擊。

因特網曾譯為交互網或互聯網。目前,因特網的定義有廣義和狹義之分,廣義上是指相互聯結起來的計算機及其網絡(internet),狹義的是指按照因特網協議(IP)相互聯結起來的計算機及其網絡(Internet)。目前廣義因特網的絕大部分是由狹義因特網組成的。一些權威報告中的因特網通常是廣義因特網的含義,美國商務部1998年4月15日發表的報告《崛起的數字經濟》就采用了這一定義。因特網與信息高速公路既有聯係又有不同,前者是按計算機網絡的工作方式下的定義,後者是按計算機網絡的技術基礎下的定義。信息高速公路是指以光纖為基礎的高速傳輸信息的計算機網絡,近年來人們也把由采用數字技術的衛星網絡組成的通信網作為信息高速公路的一部分,並稱之為空中信息高速公路。目前的因特網由銅纜、光纜等混合組成,用戶通常通過金屬電話線與它聯接,其傳輸速度目前最快為每秒5.6萬位,遠低於未來信息高速公路每秒幾億位的傳輸速度。信息高速公路建成後,因特網將與信息高速公路合二為一,屆時的計算機網絡從技術基礎上是信息高速公路,而其工作方式是因特網。有鑒於此,本書使用因特網一詞表達目前和未來的計算機網絡。

從60年代末美國國防部的阿帕網開始計算,因特網最初的20餘年一直作為國防和科技界使用的工具,直到1991年美國全國科學基金會才取消對因特網商業應用的限製,1993年Mosaic阿爾法版本因特網軟件投入試用,普通用戶不需要特殊技巧就可瀏覽因特網。美國商務部《崛起的數字經濟》報告把1993年作為因特網開始向公眾開放的年代。該報告認為,因特網發展的速度超過了它以前的所有其他技術。比如,無線電廣播問世38年後擁有5000萬聽眾,電視誕生13年後擁有同樣數量的觀眾。而因特網從1993年對公眾開放到擁有5000萬用戶隻花了4年時間。

《崛起的數字經濟》指出,1995年底全世界因特網用戶估計為800萬—3000萬,1996年底上升到2800萬—4000萬,1997年底則超過1億。

當人們對第2次信息革命津津樂道時,一些有識之士開始關注第3次信息革命。第3次信息革命的突破口被認為是人工智能,目前已被美國、日本和歐洲等列為科研計劃的重中之重。人類智能是宇宙間最神秘的現象之一。目前的計算機已具備了人類左腦的邏輯運算能力,但右腦的模糊處理能力以及整個大腦網絡同時信息處理的能力尚不具備。

為了實現人工智能,需要從生物學角度揭開人類思維之謎,為人工智能的研究提供參考;需要從材料學角度研製適合的材料,為人工智能計算機的研製提供基礎;還需要以信息技術作為主力軍,最終完成人工智能計算機的研製工作。

目前,科學家已在研製模糊計算機和神經網絡計算機,並把希望寄托於光芯片和生物芯片上。專家認為,一個以人工智能為龍頭、以各種高新技術產業為主體的“智能時代”將徹底改變人類社會。