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篇（1）

    原告泰安市建筑設計院

    被告上海廣運科技發展有限公司（以下簡稱“廣運公司”）

    被告劉守奎

    被告劉守奎系原告職工，在原告處負責計算機軟件開發事項。1998年7月，根據原告指令并由原告提供全部物質條件，由劉守奎負責開發“工程量計算軟件”，至1999年5月已經完成了市場調研和軟件設計。為證明訴請，原告向法院提供了由劉守奎完成的《工程量計算──計算內容》、《第一部分：工作流程、總控及屬性定義》、《第二部分：模型建立及修改》、《第三部分：圖形及工程數據》等4本軟件技術資料，對此，劉守奎予以認可。嗣后，劉守奎離開原告單位，于1999年6月10日與被告廣運公司簽訂合作開發協議，從事“廣運工程算量軟件”的開發工作并獲成功。廣運公司除招聘劉守奎外，還招聘了其他人員一起對工程量計算軟件進行設計開發，并予以資金投資。2000年6月，劉守奎與廣運公司因故實際終止履行合作開發協議，仍回原告處工作。7月29日，劉守奎與廣運公司辦理了技術交接手續，劉守奎將其在廣運公司開發和掌握的文檔資料和程序源碼移交給廣運公司，并在“技術報告”中稱，軟件主持單位是廣運公司，合作單位是泰安市建筑設計院，作為軟件的合作單位，從1998年4月開始，泰安市建筑設計院組織了本軟件的部分前期市場調研和軟件初步設計工作等。廣運公司將“廣運工程算量”軟件向國家版權局申請著作權登記，并獲得了計算機軟件著作權登記證書。為此，原告將兩被告訴至法院，請求判令廣運公司的“廣運工程算量軟件”系侵犯原告擁有的“工程量計算軟件”著作權的侵權作品，并向原告賠禮道歉，消除影響。

    [審判]

    一審法院認為：劉守奎在到廣運公司工作前已經進行了一定的開發工作，對于劉守奎提交給原告的《工程量計算──計算內容》、《第一部分：工作流程、總控及屬性定義》、《第二部分：模型建立及修改》、《第三部分：圖形及工程數據》等4本軟件技術資料是否屬于職務作品，系原告與劉守奎之間的法律關系。現作者劉守奎對原告訴稱的職務作品事實完全認可，并且被告廣運公司也未能證明這4份技術資料是劉守奎在廣運公司工作期間開發的，因此，法院認定原告提交的上述4本軟件技術資料系劉守奎在到廣運公司工作前完成的職務作品，其著作權屬于原告。

    從原告提交的上述4本軟件技術資料內容分析，該軟件資料雖然屬于軟件設計的概要設計階段，但是，該軟件技術資料具有創造性勞動的特征，同樣可以受著作權法中關于文字作品的規定予以保護。經比較，劉守奎移交給廣運公司的《工程量計算軟件設計說明－計算。doc》和《屬性定義程序編制說明－屬性定義。doc》同原告享有著作權的其中2本軟件設計資料大部分內容相同。據此，法院認為，廣運公司未經原告許可，由劉守奎將原告單位未發表的作品復制到廣運公司使用，應當認為構成了復制使用。即便廣運公司在本案訴訟過程中稱將劉守奎移交涉嫌侵權的作品排除在其文檔外，兩被告仍應承擔相應的法律責任。由于原告未開發出獨立的系爭軟件，而且廣運公司在開發系爭軟件過程中，除招聘劉守奎外，還招聘了程序員等其他工作人員，并獨立投入了相關費用。同時，由于程序語言與原告享有著作權的4本軟件技術資料的設計語言屬于不同的表達方式，根據著作權侵權判斷的基本要素，原告僅僅依據現有的4本軟件技術的概要設計資料，否定廣運公司整個系爭軟件的著作權，缺乏事實與法律依據，法院不予支持。據此判決：1、被告上海廣運科技發展有限公司停止使用劉守奎移交給上海廣運科技發展有限公司的《工程量計算軟件設計說明－計算。doc》和《屬性定義程序編制說明－屬性定義。doc》2本技術資料；2、被告劉守奎和被告上海廣運科技發展有限公司在本判決生效之日起15日內，以書面形式向原告泰安市建筑設計院賠禮道歉、消除影響（內容須經法院審核）；3、原告其他訴訟請求不予支持。

    判決后，原被告均不服一審判決，向上海市高級人民法院提起上訴，二審法院作出了駁回上訴，維持原判的終審判決。

    [評析]

    本案是一起涉及從文字到程序的計算機軟件著作權侵權判斷的新類型案件，主要涉及以下法律問題：

    一、原告4本軟件技術資料性質的認定

    本案原告訴稱被告廣運公司的“廣運算量軟件程序”系侵犯原告擁有的“工程量計算軟件”著作權的侵權作品，其所基于的權利證據是《工程量計算──計算內容》、《第一部分：工作流程、總控及屬性定義》、《第二部分：模型建立及修改》、《第三部分：圖形及工程數據》等4本軟件技術資料。因而，判斷這4本軟件技術資料究竟是原告計算機軟件中的程序部分還是文檔部分，成為本案原告享有權利的關鍵。

    通常，一個計算機程序的設計開發一般要經歷三個階段：

    1、產生程序設計的概念或創意階段。這種概念或創意根據顧客或用戶的需要擬定，將作為未來程序的基礎。此階段相當于軟件生命周期中的可行性研究與計劃階段和需求分析階段。

    2、程序設計準備階段。在這一階段，使用流程圖或算法來說明程序設計的概念或思想。此階段相當于軟件生命周期中的概要設計階段和詳細設計階段。

    3、用一系列指令的形式寫出程序本身。此階段相當于軟件生命周期中的編碼實現階段。

    從原告提供的4本軟件技術資料的內容分析，4本軟件技術資料的主要內容系描述開發計算機程序的一種設計思想，尚屬于概要設計階段，原告本身并未開始計算機程序的開發。因此，從著作權保護的角度，原告享有的權利以4本軟件技術資料為準。

    至于這4本資料是受文字作品、文檔保護還是程序保護，法院認為其只能依據其創造性給予著作權法中的文字作品保護。

    二、侵權的認定——著作權保護的范圍：創意表達兩分法

    （一）創意表達兩分法界定與適用

    創意表達兩分法是指當存在許多不同的方式可用來表現某一概念時，如果所選擇的表達方式并不是為了表達思想概念所必須采用的唯一方式，那么該表達方式只是思想概念的表達，而不是思想概念本身。著作權保護表達，不保護思想，是目前各國都接受的基本原則。也就是說，著作權法只保護計算機程序作品的創作形式而不保護該程序的內涵。

    本案在確定原告4本技術資料享有相關著作權后，是否能夠延及內容反映的技術思想，實踐中有不同的觀點。一種觀點認為，4本技術資料文字及其反映的技術思想均受著作權保護。被告廣運公司利用其中的技術思想進行相應的軟件開發，構成了著作權侵權。原告就是持這種觀點。另一種觀點，即法院審理本案的意見認為，根據著作權保護的表達和思想兩分法，原告的4本技術資料只是反映了一種技術思想，思想本身不能受著作權保護。尤其在計算機軟件領域，只有思想與表達有機地集合在一起的作品，才能享有著作權法保護。

    TRIPS協議第九條第二款明確規定：“版權保護應延及表達，而不延及思想、工藝、操作方法或數學概念之類”，該條約明確提出著作權只保護表達，不保護思想。1996年底通過的《世界知識產權組織版權條約》第二條對此也作了幾乎相同的規定：“版權保護延及表達，而不延及思想、過程、操作方法或數學概念本身。”

    至于一件作品哪些成分屬于思想概念，哪些部分屬于思想概念的表達，有時區分起來是一個難題。思想概念只有以某種形式表達出來才能受著作權法的保護，而且在多數場合，思想和表達只是一個相對的概念。原告現有的4本軟件技術資料對于文檔來說，屬于創意的表達，應當受著作權法保護，但對于程序而言，則僅屬于創意，尚未到達表達的程度。因此，對于原告來說，4本技術資料如果被他人以同樣的方式被抄襲或剽竊，則構成著作權侵權；如果他人使用了該技術資料的部分技術思想，但運用不同的表達形式，則不構成侵權。

    在某些特殊情況下，創意表達可以合并。比如，某一創意可能只有少數幾種表達，這時已經很難對創意及其表達加以區分。因為著作權法不保護創意，所以這種情況下對創意的表達也無法給予保護。故某人為表達同一創意而采取的表達，如果與他人已經存在的表達相似，則不認為侵權。

    計算機軟件侵權案件的創意表達兩分法，是美國法院在審理計算機軟件侵權案件中確立的原則。盡管該原則在國外的司法實踐中被廣泛直接運用，但國內判決類似案件大都持謹慎態度。即便在案件審理中依照該原則認定相關事實，但一般不在判決書中直接適用。本案合議庭在審理這起案件中對該原則進行了研究，直接根據該方法認定被告侵權。

    （二）兩分法與著作權上的改編之間的關系

    被告廣運公司是否將原告4本軟件技術資料用計算機語言加以改編形成了計算機軟件，這是本案要解決的關鍵問題。在著作權法上的改編，是指以原作品為基礎，變更其形式，重新表現該作品內容。一般而言，改編的目的是為作品不同的用途、滿足不同需要進行的形式上的編寫，它們在內容上有較大的承繼關系，只是表達形式上進行了變更。在計算機軟件領域，文檔與程序之間屬于完全不同的兩種基礎表達形式，技術文檔體現的是一種技術構思，而程序是采用某種程序設計語言編寫出的代碼化指令序列。兩者在制作要求上完全不同，思想表現方式也完全不同，它們之間不構成原作品與改編作品之間的關系。只有當采用某種程序設計語言編寫的程序已經存在時，在原有程序基礎上改用另一種程序設計語言編寫得到的新程序與原有程序之間的關系才是著作權法意義上的“改編”。

    那么，體現原告技術思想的技術資料是否就不能得到有效的保護呢？如果當事人要對該程序體現的技術思想進行保護，則必須采用專利法或反不正當競爭法等進行保護。當事人在各種權利競合的情況下，選擇不同的訴訟角度，其訴訟后果不盡相同。因此，本案的訴訟后果跟原告的訴訟角度是有關系的。

篇（2）

自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。

1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題

由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。

2 計算機硬件科技發展的背景

從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。

3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則

3.1 將理論和實踐操作進行有機結合

首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。

3.2 以學生就業需求為教學目的

隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。

4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納

4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望

不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，有助于學生對硬件的理解和記憶。

4.2 盡最大努力多安排實訓課時

計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。

4.3 給學生多提供實踐操作的機會

學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。

4.4 考核體系的完善

在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的CITT）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。

5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求

前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。

但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。

同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。

參考文獻

篇（3）

關鍵詞： 計算機教學　教學改革　硬件教學　教學實踐 

自上世紀末90年代末開始計算機科技技術的發展日新月異，與之同步的計算機硬件技術也在不斷順應著計算機軟件系統進行著高速的改朝換代，從而達到匹配其需求的目的。時至今日，隨著人機互動系統的不斷完善與普及，各種新穎的輸入/輸出硬件不斷的刷新市場，這都給計算機硬件組裝的教學工作提出了新的挑戰，如何使計算機硬件教學順應計算機科技的發展是擺在計算機教育工作者面前的一個嶄新的課題。 

1 當前計算硬件組裝教學上存在的主要問題 

由于計算機硬件組裝教學相對于軟件教學來說，教學知識概念比較繁復，而且一些硬件與具有著高集成化的特點，這就是說計算機硬件在教學內容本身上就存在著學習的硬傷，再加上教學時許多問題比較抽象，如果不親自動手操作很難讓學生產生認同感，這就導致了當前學生們普遍的“喜軟（件）怕硬（件）”的情緒。同時，由于許多軟件教學課程實踐中并沒有和硬件產生必要的聯系，這就容易讓一些計算機專業學生產生輕視硬件組裝課程學習的心理。而且計算機硬件組裝的教學實踐中，往往受到課時因素、場地因素、資金因素等客觀因素的制約，把本應在探索和實踐中進行理解和消化的教學內容，局限在書本上的講解，這樣生硬的“演繹式”教學方式不符合學生的認識規律，也不容易調動學生的主動學習意識，這些就是當前計算機硬件組裝教學所面臨的最嚴重問題。 

2 計算機硬件科技發展的背景 

從學生的就業形式上來考慮，學生們所學習的計算機硬件組裝知識，必須是計算機產品最前沿的產品，所以制定計算機硬件組裝教學實踐并不是一個靜態的過程，而是要時刻關注計算機市場動態，了解計算機硬件技術的最新發展以及相應配件的換代情況。但這對于計算機學校的財力要求比較高，要盡量協調資源，盡量避免用廢棄教學機或是淘汰落后品來進行計算機硬件組裝教學實踐的情況發生。同時，從2010年對我國計算機維修市場的調查統計中顯示，只有5%的硬件維修任務是出在硬件實質損傷維修/維護上，也就是說有95%的的硬件故障任務用簡單的更新/更換硬件方法得到解決，粗糙而浪費資源，這客觀反映出當前我國計算機硬件市場急需硬件專業技術人才，這也為計算機硬件組裝教學工作提供了動力。 

3 以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的原則 

3.1 將理論和實踐操作進行有機結合 

首先由于計算機硬件組裝教學所涉及到的教學內容，如：電子電路基礎、各電子元配件（包括電阻、電容等）工作原理、相關硬件的匹配原理等都是具有著極強知識性和極強實踐性的知識內容，需要通過多課時、多層次的實訓教學才能達到理想化的教學目的。因為將理論和實踐操作進行有機結合是以計算機科技發展為基進行硬件組裝教學的首要原則。 

3.2 以學生就業需求為教學目的 

隨著當前計算機專業學生就業形式的日趨嚴峻，以就業為主導向的職業人才培養教育形式已經成為了專業人才培養的核心思路。同樣的，計算機硬件行業也迫切需要適合計算機科技發展需求的高素質、高聚合性、技能過硬的復合型人才，要達到這樣的人才培養效果，在計算機硬件組裝教學設計初期，就要以學生的就業需求為教學根本原則進行設計。 

4 針對計算機科技發展的計算機硬件組裝實訓改革措施歸納 

4.1 靈活應用調研/多媒體手段，激發學生主動學習欲望 

不可否認的事實是，當前學生學習計算機硬件組裝課程時，絕大多數是被動式學習，只能通過機械的反復操作，反復記憶達到一種，“心里沒記住，但手卻記住了”的操作熟練狀態。這種方式很容易造成對計算機硬件組裝學習的厭惡或抵觸情緒。所以在具體教學實踐中，要盡量的多利用多媒體手段，（當然如果能找到硬件實物則更為理想）模擬制作相應的硬件實體課件，使學生產生興趣，主動的作到知識點與實物結合。同時，要盡量用多媒體課件代替相對枯燥的板書教學，讓學生在單位時間內盡量多的獲得信息量，如果多媒體課件制作的工作量比較大，可以進行全體教師的調配，大家分章節制作課件，然后串換使用，這樣用多媒體手段進行的演示操作可以使枯燥的硬件裝機內容盡量生動地展示給學生，有效地調動學生的求知欲望。而且還要盡量多安排學生在課余時間做一些相關的硬件信息調研或市場調研任務，這樣學生在進行實際調研過程中客觀了解到所接觸到硬件的價值所在，

有助于學生對硬件的理解和記憶。 

4.2 盡最大努力多安排實訓課時 

計算機硬件組裝教學最忌諱的教學效果，就是培養出的學生“眼高手低”，所有的操作知識步驟都能靠著反復死背而記牢，但當進行實際操作或是出現一些靈活問題時就變得不著頭緒。因此，要盡學校最大的努力多安排計算機硬件組裝的實訓課程，這樣在學生鞏固所學習理論知識的同時還大大提高了學生的動手能力，為以后就業工作實踐打下了堅實的基礎。

4.3 給學生多提供實踐操作的機會 

學校可以根據自身的情況，與專業公司協商，承接一些計算機硬件維修任務。初期讓學生在老師的帶領下完成任務，后期達到獨立完成維修任務的目的。這樣通過具體的問題，學生可以用心的思考所學過的知識技能，并將其用在實處；將課堂上所學到的技能代入到實際存在的故障中，將實訓課程的內容和社會中所存在的相關問題相結合，讓學生在這樣的環境中鍛煉成長。并可以和市場上一些專業公司合作，推薦一些在實踐操作中比較優秀的學生，去該公司進行實習，進一步刺激學生的學習積極性，將學習與以后走入社會生存聯系到一起，讓學生對自己的人生提前作出規劃。 

4.4 考核體系的完善 

在傳統的計算機硬件組裝考核體系中，學生的成績基本都是由實踐操作報告來進行分數評定的，這樣得出的分數與該學生的實際操作能力有很大出入，因為考核所進行的操作部分題目大多是驗證型題目，學生比較容易通過完成，這樣所得出的分數不能客觀評價學生的計算機硬件組裝能力。因此為了針對計算機科技的發展需求，對于計算機硬件組裝教學的考核體系也應當系統化，比如制定相應的計算機硬件組裝維護考核標準，或是組織學生參加一些國家統一的認證考試，比如：全國計算機信息高新技術考試（即通常說的citt）、信息產業部推出的硬件工程師認證考試等等。 

5 虛擬實訓室的建立，符合計算機科技發展需求 

前文已經提到過根據計算機硬件科技發展的情況，學校應該及時更新實訓用計算機硬件材料，但這樣的更新耗損非常巨大，尤其現在計算機職業院校多為私立辦學形式，這種理想化的硬件組裝實訓形式無法達到。所以虛擬實訓室這種以軟件替代硬件的高科技形式就得以發展了，通過市場調研將最新的硬件配件進行編程模擬，這樣在簡化實驗操作程序的同時，也大大彌補了實訓資源的不足。而且突破了傳統的計算機硬件裝機實訓教學過分受到時間和空間制約的事實，完成了教學模式的更新。在對市場上新出現的硬件產品進行編程虛擬時，一定要與模擬實體保持一致，對于設備的接口、具體操作法要完整的用多媒體形式進行模擬，讓學生達到身臨其境的效果。 

但必須要強調的是，普通的計算機職業院校是無法達到硬件模擬高度仿真指標的，因此，虛擬實訓室不能完全的代替實物實訓教學活動。 

同時，虛擬實訓室是一個依賴硬件實物模擬單元和操作模擬程序存在的實驗場所，它從根本上解決了由于經費緊張而無法實現的硬件元器件無法更新的情況，而且由于他是虛擬系統操作，其實訓效率遠遠超過了實物實訓，而且由于其實驗所用單元完全虛擬，將不會受到規格和品種不全的限制。但由于要求實訓過程的逼真，其中各個硬件單元組裝教學的過程必須用連續動畫效果表示，這些動畫的制作非常繁瑣。最后要強調的就是，虛擬實訓所操作的效果都是將操作進行理想化模式進行的，在和實際操作接軌時可能會出現手動失誤或操作缺憾等問題，所以它并不能代替實物實訓。 

 

參考文獻 

[1]萬曉冬.計算機硬件系列課程體系改革探討[j].電氣電子教學學報,2007:29. 

篇（4）

1計算的本質

抽象地說,所謂計算,就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說,從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2,而符號串g是2x,從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導規則,令g是一個定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始,一步一步地改變符號(串),經過有限步驟,最后得到一個滿足預先規定的符號(串)的變換過程。

從類型上講,計算主要有兩大類:數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、冪運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導,它們在本質上是等價的、一致的,即二者是密切關聯的,可以相互轉化,具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展,還可能出現新的計算類型。

2遠古的計算工具

人們從開始產生計算之日,便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發明了算盤,并在15世紀得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的,比算籌更加方便實用,同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。

3近代計算系統

近代的科學發展促進了計算工具的發展:在1614年,對數被發明以后,乘除運算可以化為加減運算,對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年,岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標,因此而受到當時科學工作者,特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的,是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經過人們在這方面多年的研究,特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后,出現了多種多樣的手搖計算器,并風行全世界。

4電動計算機

英國的巴貝奇于1834年,設計了一部完全程序控制的分析機,可惜礙于當時的機械技術限制而沒有制成,但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術有了很大的發展,電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計算器,實現了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計算機

20世紀初,電子管的出現,使計算器的改革有了新的發展,美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展,使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一,也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

在電子計算機和信息技術高速發展過程中,因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言:半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明,自20世紀60年代以后的數十年內,芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番,而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升?傳統計算機計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的,因此,傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學家認為到21世紀30年代,芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時,導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律——牛頓力學沿導線運行,而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象,從而導致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。

哲學家和科學家對此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在21世紀前30年內終止。著名科學家,哈佛大學終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學)。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環,我們可以開拓一個個新領域,世界最終會變得越來越清晰,我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的7量子計算系統

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題:量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發生的情況就會多出一倍,也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費曼眼里,這卻恰恰提供一個契機。因為另一方面,量子力學系統的行為也具有良好的可預測性:在干涉實驗中,只要給定初始條件,就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算,那么搭建這樣一個實驗,測量其結果,就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此,只要在計算機運行的過程中,允許它在真實的量子力學對象上完成實驗,并把實驗結果整合到計算中去,就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

在費曼設想的啟發下,1985年英國牛津大學教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇——圖靈論題。費曼指出使用量子計算機時,不需要考慮計算是如何實現的,即把計算看作由“神諭”來實現的:這類計算在量子計算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計算在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強,例如,現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(如1024位的十進制數)分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024位整數的質因子分解問題,大約需要28萬年,這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且,分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大,也就是說如果要分解2046位的整數,所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機,我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數了。

8量子計算中的神諭

人類的計算工具,從木棍、石頭到算盤,經過電子管計算機,晶體管計算機,到現在的電子計算機,再到量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考:首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算,隨后,人們發明了算盤,來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”,機器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時,數學家們開始對計算的本質展開了研究,圖靈機模型告訴了人們答案。

量子計算的出現,則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因為在此之前,所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進的電子計算機的CPU內部,64位的寄存器(register),也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。量子計算則完全不同,對于量子計算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內部的機理,卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。

9“神諭”的挑戰與人類自身的回應人類的思考能力,隨著計算工具的不斷進化而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現,大大加強了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統的產生,會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”。不僅如此,量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質,把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

如果觀察歷史,會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統在不斷的增大,隨著該系統的不斷增大,人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律:

“計算工具不斷發展—整體思維能力的不斷增強—公理系統的不斷擴大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產生”不斷循環。

無論量子計算的本質是否被發現,也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決,它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考文獻

篇（5）

一、計算的定義

了解一個事物，先從定義著手。籠統地說，所謂的計算，就是從一個符號串f 變換成另一個符號串g 。比方說， 從符號串2 + 3 變換成5， 就是一個簡單的加法計算。如果符號串f 是x2，而符號串g 是2x，從f 到g 的計算就是常見的微分。

算式計算是這樣，定理證明也不例外。如果 令f 表示一組公理和推導規則， 令g 是一個定理， 那么從f 到g 的一系列變換就是定理g的證明。由此可以得出推論， 文字的翻譯，也是一種變相的計算。比如說，如f代表英文句子， 而g 為y意思相等的中文句子， 那么從f 到g ，就是把英文翻譯成中文的過程。

不難發現，這些變換間的過程，就是我們常說的計算。在這個過程中，它們都有共同的特點，從己知符號（ 串） 開始，有序改變成符號（ 串） ， 經過幾個步驟以后， 最終得到一個滿足預先規定的符號（ 串） 的變換過程。

如果從類型進行， 計算主要有數值計算和符號推導這兩類。其中，數值計算包括實數和函數的加減乘除、開方運算、方程的求解等情況。而符號推導則涵蓋了代數與各種函數的恒等式、幾何命題的證明等。

但是，有一定需要注意的是，無論是數值計算，抑或符號推導，二者之間在本質上是等價的、對等的， 它們相輔相成，相得益彰， 可以實現相互轉化， 同時還具有共同的計算本質。當然，隨著科學不斷進步發展，也許，不久的將來，還可能出現嶄新的的計算類型。

二、計算的歷史

人類文明，不斷發展進步。在開始生產生活的遠古時期，便與計算結下了不解之緣。為了更好讓計算服務生活，人們發揮自己的聰明才智，不斷探索計算的工具。因此，計算和計算工具是息息相關的，更是一脈相承的。

公元前5世紀的時候，炎黃子孫已經學會用籌碼當做日常工具。并在公元前3世紀普及下來，一直沿用了兩千多年。再后恚人們發明了算盤，更加便捷的為生活提供服務。在15世紀的時候，取代了算籌的地位，得到了大力推廣。經過一代代人的智慧結晶，還羅列了很多算法口訣化，大大提高了計算速度。

三、計算系統的近代史

到了近代，隨著科學的不斷發展，大大提高了計算工具的發展速度和計算效率、早在1614年的時候，就已經發明了對數，從此，乘除運算，可以巧妙的轉化為加減運算。在這個時候，發明設計了一個重要的計算輔助工具：對數計算尺。到了1620年，岡特最早利用對算計算尺來計算乘除，開創了計算的先河。

創意無極限，1642年，帕斯卡發明了加法器，1671年，萊布尼茨發明了手搖計算器，到了1850年，曼南在計算尺上嘗試裝上了光標，此舉便捷高效，得到了科學工作者，尤其是工程技術專業人員的認可和贊同。后來，機械式計算器通計算尺一同發明，并得到應用，在計算工具的發展史上，具有里程碑的重要意義。

四、電動計算機問世

1834年，英國科學家巴蓓奇設計了一款完全由程序掌握控制的分析機，令人遺憾的是，由于當時的機械技術能力有限，一些關鍵環節由于技術問題，最終成為泡影。雖然胎死腹中，但是，巴蓓奇的理念中，已經涵蓋了現代計算的基本框架和中心思想。

隨著電力技術的不斷發展，在很長一段時間內，電動式計算器，正在逐步取代人工式計算器。在1941年，德國科學家楚澤發明了繼電器，制造出世界上第一步過程控制計算器。至此，巴蓓奇在一百多年前的構想，得以最終實施。

五、電子計算機改變了世界

20世紀初，電子管的出現，猶如一聲春雷，促使計算機的改革，實現了質的飛躍。在1946年，美利堅合眾國的賓夕法尼亞大學與有關單位聯合在一起，支撐了第一臺電子計算機。隨著它的面世，人類的計算進入了一個嶄新的時代。毫不夸張的說，電子計算機的出現，堪稱20世界最偉大、為實用、最具有歷史意義的重要發明之一。它的面世，當仁不讓的摘走了最具影響力的現代工具的桂冠。

就在電子計算機飛速發展的時候， 因特爾公司的創始人戈登?摩爾高瞻遠矚，對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出大膽預測預： 今后，半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明， 戈登?摩爾的預測完全正確。自2 0 世紀6 0 年代以后，半導體芯片的集成度和電子計算機的計算速度就呈現了飛速發展的模式，每18個月就要翻一番， 需求越來越多，成本卻越來越低。這種獨具特色的發展速度，就是有名的“摩爾定律”。

六、計算是否有極限

追求永無止境，電子計算機的發展也不例外。人類能不能把計算機的運行速度再次提升？ 傳統計算機的計算能力何時才會到達極限？ 對于這個問題， 很多科學家在進行嚴密、謹慎的討論后，最終給出的答案是否定。因為有一個不能忽視的問題擺在那里，如果計算機的計算能力無限飛躍， 把地球上全部的能量轉換為計算的結果，就會造成熵的降低。無限發展的運動，在哲學界里，是被禁止的， 所以， 傳統電子計算機的計算能力，不可能永遠前進，必須要有一個屬于計算機自身的必上限。

對于計算機的上限問題，無數哲學家和科學家的觀點出奇的一致。他們認為：最多到21世紀30年代，摩爾定律將不再適用郁計算機的發展。到那個時候，計算機將達到自身的歷史峰值，并逐步走下神壇。

哈佛大學終身教授、著名科學家威爾遜教授曾經說過： “我們所追尋的科學，始終代表著一個時代最大膽、最瘋狂的猜想。盡管它純粹是人為的，但我們有理由相信， 通過追尋“夢想，發現，解釋，夢想”的不斷循環， 我們完全可以開拓一個個全新的領域， 世界在大家的共同努力下，最終會變得更加清晰， 我們最終會探索到宇宙的奧秘。所有的美妙，都有存在的目的和意義。”

七、難以求解的量子計算系統

20世紀80年代，量子計算初具規模。著名物理學家費曼在進行計算試驗的時候，嘗試用傳統的電子計算機，去模擬量子力學。在實驗的過程中，費曼遇到一個問題：量子力學系統的行為。通常是難以理解，也是難以求解。

比如，以光的干涉現象為例，在這個干涉過程中，每增加一個相互作用的光子， 有可能產生的狀況就會多出翻一番，問題的規模會呈指數級增加。當然，模擬光子的實驗，所需的計算量實在太大了，一般人很難堅持下去。可惜，它遇到的是執著的費曼， 在他眼里，眼前的困難，正好提供一個鉆研的契機。費曼一直認為， 量子力學系統的行為，自身具備良好的可預測性： 在干涉實驗中， 只要給定初始條件， 就可以推測出屏幕上影子的形狀。通過不斷的模擬實驗，費曼做出判斷：如果能夠算出干涉實驗中發生的現象，就必須完成大量的計算， 那么只要搭建這樣一個實驗， 就能測量其結果， 無形當中，潛移默化的完成了一個復雜的計算。所以， 在計算機運行的過程中， 只要讓它在真實的量子力學對象上完成實驗， 并把實驗結果整合到計算中來， 就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

八、量子計算的革命性思考

回顧人類計算工具的發展歷程， 從最初的木棒、石塊到珠盤， 經過電子管計算機、 晶體管計算機的演化，到現在的普及的電子計算機， 再進化到到量子計算。筆者發現，當中的進化過程，就像浩瀚的人文明史，有很多值得深思的地方。

首先，遠古時期，人們發現用石頭或者棍棒可以輔助計算， 開始摸索，嘗試。到后來，發明了算盤， 來提升人們的計算效率。后來，聰明的人類發現，不僅的雙人手可以撥弄“算珠”， 機器也可以用來讓“算珠”自主運動， 而且效率更高， 速度更快，更能解放生產力。隨后， 人們用繼電器替代了純機械， 最后用電子取代了繼電器。就在科學家不斷改進計算工具的時候，數學家們開始對計算的本質展開了探究。

總結

篇（6）

1計算的本質

抽象地說,所謂計算,就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說,從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2,而符號串g是2x,從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導規則,令g是一個定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始,一步一步地改變符號(串),經過有限步驟,最后得到一個滿足預先規定的符號(串)的變換過程。

從類型上講,計算主要有兩大類:數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、冪運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導,它們在本質上是等價的、一致的,即二者是密切關聯的,可以相互轉化,具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展,還可能出現新的計算類型。

2遠古的計算工具

人們從開始產生計算之日,便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發明了算盤,并在15世紀得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的,比算籌更加方便實用,同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。

3近代計算系統

近代的科學發展促進了計算工具的發展:在1614年,對數被發明以后,乘除運算可以化為加減運算,對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年,岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標,因此而受到當時科學工作者,特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的,是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經過人們在這方面多年的研究,特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后,出現了多種多樣的手搖計算器,并風行全世界。

4電動計算機

英國的巴貝奇于1834年,設計了一部完全程序控制的分析機,可惜礙于當時的機械技術限制而沒有制成,但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術有了很大的發展,電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計算器,實現了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計算機

20世紀初,電子管的出現,使計算器的改革有了新的發展,美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展,使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一,也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

在電子計算機和信息技術高速發展過程中,因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言:半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明,自20世紀60年代以后的數十年內,芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番,而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升?傳統計算機計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的,因此,傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學家認為到21世紀30年代,芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時,導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律——牛頓力學沿導線運行,而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象,從而導致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。

哲學家和科學家對此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在21世紀前30年內終止。著名科學家,哈佛大學終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學)。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環,我們可以開拓一個個新領域,世界最終會變得越來越清晰,我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的。”

7量子計算系統

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題:量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發生的情況就會多出一倍,也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費曼眼里,這卻恰恰提供一個契機。因為另一方面,量子力學系統的行為也具有良好的可預測性:在干涉實驗中,只要給定初始條件,就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算,那么搭建這樣一個實驗,測量其結果,就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此,只要在計算機運行的過程中,允許它在真實的量子力學對象上完成實驗,并把實驗結果整合到計算中去,就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

在費曼設想的啟發下,1985年英國牛津大學教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇——圖靈論題。費曼指出使用量子計算機時,不需要考慮計算是如何實現的,即把計算看作由“神諭”來實現的:這類計算在量子計算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計算在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強,例如,現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(如1024位的十進制數)分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024位整數的質因子分解問題,大約需要28萬年,這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且,分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大,也就是說如果要分解2046位的整數,所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機,我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數了。

8量子計算中的神諭

人類的計算工具,從木棍、石頭到算盤,經過電子管計算機,晶體管計算機,到現在的電子計算機,再到量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考:首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算,隨后,人們發明了算盤,來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”,機器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時,數學家們開始對計算的本質展開了研究,圖靈機模型告訴了人們答案。

量子計算的出現,則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因為在此之前,所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進的電子計算機的CPU內部,64位的寄存器(register),也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。量子計算則完全不同,對于量子計算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內部的機理,卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。

9“神諭”的挑戰與人類自身的回應人類的思考能力,隨著計算工具的不斷進化而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現,大大加強了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統的產生,會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”。不僅如此,量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質,把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

如果觀察歷史,會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統在不斷的增大,隨著該系統的不斷增大,人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律:

“計算工具不斷發展—整體思維能力的不斷增強—公理系統的不斷擴大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產生”不斷循環。

無論量子計算的本質是否被發現,也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決,它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考文獻

篇（7）

從類型上講，計算主要有兩大類：數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、冪運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明，幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導，它們在本質上是等價的、一致的，即二者是密切關聯的，可以相互轉化，具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展，還可能出現新的計算類型。

2遠古的計算工具

人們從開始產生計算之日，便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此，計算和計算工具是息息相關的。

早在公元前5世紀，中國人已開始用算籌作為計算工具，并在公元前3世紀得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后來，人們發明了算盤，并在15世紀得到普遍采用，取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的，比算籌更加方便實用，同時還把算法口訣化，從而加快了計算速度。

3近代計算系統

近代的科學發展促進了計算工具的發展：在1614年，對數被發明以后，乘除運算可以化為加減運算，對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年，岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年，曼南在計算尺上裝上光標，因此而受到當時科學工作者，特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的，是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年，萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器，是長1米的大盒子。自此以后，經過人們在這方面多年的研究，特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后，出現了多種多樣的手搖計算器，并風行全世界。

4電動計算機

英國的巴貝奇于1834年，設計了一部完全程序控制的分析機，可惜礙于當時的機械技術限制而沒有制成，但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后，由于電力技術有了很大的發展，電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年，德國的楚澤采用了繼電器，制成了第一部過程控制計算器，實現了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計算機

20世紀初，電子管的出現，使計算器的改革有了新的發展，美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展，使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一，也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

在電子計算機和信息技術高速發展過程中，因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾（GodonMoore）對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言：半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明，自20世紀60年代以后的數十年內，芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番，而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”.

6“摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升？傳統計算機計算能力的提高有沒有極限？對此問題，學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高，最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果--造成熵的降低，這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的，因此，傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道（R.Landauer）為代表的理論科學家認為到21世紀30年代，芯片內導線的寬度將窄到納米尺度（1納米=10-9米），此時，導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律--牛頓力學沿導線運行，而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象，從而導致芯片無法正常工作；同樣，芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸（約5納米）后，晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。

哲學家和科學家對此問題的看法十分一致：摩爾定律不久將不再適用。也就是說，電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在21世紀前30年內終止。著名科學家，哈佛大學終身教授威爾遜（EdwardO.Wilson）指出：“科學代表著一個時代最為大膽的猜想（形而上學）。它純粹是人為的。但我們相信，通過追尋”夢想-發現-解釋-夢想“的不斷循環，我們可以開拓一個個新領域，世界最終會變得越來越清晰，我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的。”

7量子計算系統

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題：量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例，在干涉過程中，相互作用的光子每增加一個，有可能發生的情況就會多出一倍，也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了，不過，在費曼眼里，這卻恰恰提供一個契機。因為另一方面，量子力學系統的行為也具有良好的可預測性：在干涉實驗中，只要給定初始條件，就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算，那么搭建這樣一個實驗，測量其結果，就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此，只要在計算機運行的過程中，允許它在真實的量子力學對象上完成實驗，并把實驗結果整合到計算中去，就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

在費曼設想的啟發下，1985年英國牛津大學教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇--圖靈論題。費曼指出使用量子計算機時，不需要考慮計算是如何實現的，即把計算看作由“神諭”來實現的：這類計算在量子計算中被稱為“神諭”（Oracle）。種種跡象表明：量子計算在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強，例如，現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數（如1024位的十進制數）分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前，就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024位整數的質因子分解問題，大約需要28萬年，這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且，分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大，也就是說如果要分解2046位的整數，所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機，我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數了。

8量子計算中的神諭

人類的計算工具，從木棍、石頭到算盤，經過電子管計算機，晶體管計算機，到現在的電子計算機，再到量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考：首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算，隨后，人們發明了算盤，來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”,機器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高，速度更快。隨后，人們用繼電器替代了純機械，最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時，數學家們開始對計算的本質展開了研究，圖靈機模型告訴了人們答案。

量子計算的出現，則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因為在此之前，所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進的電子計算機的CPU內部，64位的寄存器（register），也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。量子計算則完全不同，對于量子計算的核心部件，類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內部的機理，卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子，人們通過輸入，可以得到輸出，但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。

9“神諭”的挑戰與人類自身的回應

人類的思考能力，隨著計算工具的不斷進化而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現，大大加強了人類整體的科研能力，那么，量子計算系統的產生，會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力，并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”.不僅如此，量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質，把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

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計算機科學技術的發展和應用，給信息傳播提供了多樣化的選擇。在計算機信息網絡覆蓋的情況下，生產商和客戶之間可以直接進行產品的交流與反饋，生產商可以在第一時間得知產品的使用情況，產品的優缺點，針對產品的優點加以發揚擴大，對產品的缺點加以有力的改進，也避免了由于生產商和客戶之間由于信息交流的誤會所產生的種種糾紛。同時，生產商與客戶之間實現直接對話，將會避免很大一部分的資金的浪費，這樣的溝通使企業可以更加了解客戶的需求以及市場的需求，獲得更多的市場信息，在市場競爭中將會占據主導地位。除此之外，計算機科學技術的發展將會使相同行業或者不同行業之間的競爭更加劇烈，使企業的生存環境更加的復雜，為了在殘酷的市場中繼續生存下去，企業之間會更加努力地改進自己的生產方式和生產工藝，努力獲得最新的市場信息，這也會使企業的發展更加的迅速。

2計算機科學技術可以提高商業活動的安全度

在傳統的商業活動中，企業之間的交易契約大多是通過面談或電話交流形式進行的，而在這種條件下，雙方很難憑借第一印象判斷對方的信譽，這就加大了商業風險，并且，傳統的商業契約大多是通過書面或以實物形態來完成簽訂的，這種商業交流方式很容易泄露企業的隱私以及企業的商業機密，容易給企業帶來一定的安全隱患。而隨著計算機科學技術以及網絡信息技術在全世界各領域經濟活動中的廣泛應用，在目前所形成的網絡經濟條件下，電子商務已經獲得了巨大的發展空間，并且存在著無法預測的發展潛力。計算機信息技術覆蓋下的商業活動與傳統的相比具有更高的安全性，對信息的存儲也更為方便和快捷。

3計算機科學技術能夠使企業快速地增加自身的規模，獲得更大的經濟效益

計算機科學技術的快速發展給企業帶來了多方面的影響，而對信息處理的效率也逐漸成為現代企業展開競爭的一個重要的因素。隨著市場競爭的越來越激烈，企業之間的競爭也逐漸演化為對信息掌握速度和數量的競爭，企業要想更好、更快地壯大自身的規模，就必須盡可能地利用現代的計算機科學技術來獲取大量的商業信息，并在信息的應用中逐漸研究和探索能夠適用于未來信息化發展趨勢的新思路和新方法。互相競爭的雙方如果在信息的掌握上處于嚴重的不平衡的地位時，就需要花費大量的物力和人力來收集有利于自己的信息，以期在未來的市場競爭中占據主導的位置。

計算機信息技術使企業獲取信息的難度和獲取成本大大降低，商家不再具有信息上的優勢。企業可以通過計算機信息網絡來進行信息的交流和互換，由于信息傳遞和復制的成本很低，信息傳播范圍又很廣，不會產生由于信息傳遞成本所造成的重大影響，因此企業可以廣泛采集客戶數據，并根據收集的信息結合市場的發展情況來制定出有針對性的可行的營銷策略。總之，網絡可以減少企業之間信息不對稱程度，提高社會資源的配置效率和配置的優化程度，從而促進經濟的有效發展。

4如何更好地發揮計算機技術對經濟發展的促進作用

計算機技術的應用已經滲透到我們生活和社會的發展的各個方面，經濟的發展也對計算機科學技術提出了更高的要求，隨著網絡經濟的繁榮，一系列網絡及計算機問題隨之出現，這些都對當前經濟的發展造成了一定程度的阻礙，所以需要我們不斷地推動計算機技術的發展，以適應經濟發展的需求。企業要結合自身的發展情況和需要建立自己的網絡，并不斷地開拓新的營銷渠道。隨著計算機科學技術的發展，使用網絡的企業越來越多，尤其是一些有實力的大公司都在開發內部網絡系統。企業內部網絡系統實際上是網中之網，既可獨立成網，又可連接國際互聯網絡，優越性極大。

人才是計算機科學技術發展的基礎因素，作為一項龐大的社會系統工程，網絡經濟所涉及的人才包括各個層面，網絡經濟目標的確定、擴展、組織規劃的實施都是在相應的技術環境、經濟環境以及人文背景下由各方面的人共同確定的。所以，人才是推動計算機技術發展的重要力量，要想在計算機技術領域占據領先的地位，就必須加強對計算機科學技術方面專業人才的培養。計算機科學技術的發展促進了社會變革，為社會經濟的發展創造了條件，而且也引發了一系列新的社會關系，帶來了很多以往社會發展中從未出現的法律問題，傳統的法律條文在解決新型的信息技術所帶來的社會問題時具有較大的滯后性，所以，必須根據當前計算機科學技術發展中所存在的基本法律問題來完善相關的法律體系，增強對信息技術的法律保障力度。

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中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2016）159-0085-03

計算機科學與技術是當前社會各界高度關注的內容，不僅許多盈利性企事業單位對計算機科學與技術的關注度較高，一些社會團體也迫切需要通過計算機科學與技術進行發展環境的改良，因此，很多社會團隊都加強了對計算機科學與技術的關注。

1分析計算機科學與技術發展趨勢的重要意義

電子計算機的出現很大程度上改變了20世紀40年代以來的人類生活狀態，早在計算機技術誕生之初，人類就已經進入了信息化時代。當前，計算機技術廣泛存在與人類社會的各個領域，能夠使用計算機技術對原有的工作形態進行替代，就能夠很大程度上提升計算機技術的應用水平[1]。在當前計算機技術不斷發展完善的時代背景下，計算機技術下一步該如何發展是社會各界高度關注的問題。總的來看，計算機設備的發展趨勢必須同人類的發展需要相適應，既要保證計算機的服務性能逐步提高，也要保證計算機的使用便捷程度越來于強，還要使計算機技術能夠在更加廣闊的范圍內對人類生活形成積極影響，因此，在計算機技術發展速度較快的情況下，對計算機科學和技術的發展趨勢進行研究，是提升計算機技術發展質量的重要工作。

2當前計算機科學與技術的發展現狀

2.1計算機科學與技術很大程度上提高了社會發展質量

隨著計算機科學與技術的快速發展，我國社會的很多領域使用計算機設備進行了工作方式的改良，并取得了良好的效果[2]。目前，電子計算機是我國公民生活的必備物品，不僅在具備盈利性質的工作領域需要進行計算機的操作，在生活休閑領域也很大程度上需要依靠計算機技術進行生活水平的提升。因此，將計算機技術更好的應用于生活的各個領域，可以使人們的生活質量得到較大的提高。另外，計算機科學技術的發展使得很多工作環境得到了改變，僅僅在計算機運行速度的提高方面，許多公司大量資料的管理效率和管理質量就得到了較大程度的增強。另外，計算機科學技術的發展也使得我國社會的精神娛樂活動得到了較大程度的改良，目前，電子游戲已經廣泛的存在于人們生活的各個領域，并很大程度上改善著人們的精神娛樂生活。在計算機科學技術不斷發展的背景下，社會各界對計算機科學技術的改良獲得了較大程度的認同，人們在計算機的影響下轉變了生活的方式，使得社會的精神文明等級不斷的得到發展完善。另外，計算機技術在人性化建設方面處于較高的等級，很多新興技術不僅對一些社會事業進行了工作效率的改良，也從人類生活習慣的角度出發，對提升人類生活質量的機制進行了構建，使得當前社會的人們更加喜愛使用計算機技術進行生活水平的提升。計算機設備的整體體積較小，在運行的過程中也具有較為便捷的特點，因此，計算機技術在提升人們生活便捷性的同時，不會為人們的生活帶來較大的負擔。計算機技術長期以來處于較快的發展階段，早在70年前，計算機就已經誕生，最初的計算機設備尚且需要通過電子管技術進行基礎性運作，但是，在短短幾十年的發展過程中，計算機設備不僅很大程度上縮小的體積，也使得計算機的運行效率得到了較大程度的提高，計算機的功能也更加豐富多樣，因此，在計算機科學與技術已經較為成熟的背景下，計算機設備在我國社會發揮了較為重要的積極影響。

2.2計算機科學技術發展引發了一些社會問題

雖然計算機技術是20世紀人類的一項偉大發明，但是，計算機科學與技術的發展還是對人類社會構成了一定的負面影響。計算機技術帶來的安全性問題就是計算機技術的主要負面影響之一[3]。例如，計算機網絡病毒的出現使得很多計算機設備遭受了嚴重的威脅，而一些對計算機技術形成依賴的產業，一旦受到計算機病毒的威脅，將很容易出現產業發展質量受損，進而導致很多社會事務不能按照既定的方案進行實現。另外，計算機技術具有較強的復雜性，一旦技術當中的某一細節出現錯誤，將會在很短的時間內將問題進行擴展，使更多的計算機設備受到不良影響，因此，計算機設備在技術層面的漏洞存在較大的脆弱性，如果遭到網絡病毒等因素的影響，將會在很大的社會范圍內產生不良影響。

2.3計算機科學技術正處在規范方案的完善階段

良好的規劃設計是提升計算機科學技術發展質量的重要因素，目前，我國的計算機科學技術發展規劃方案正處在快速完善的階段。我國的計算機技術發展方案科學的進行了重要等級的劃分，首先，計算機技術需要讓步于公共安全事務，任何高科技手段只有在正義的掌握之中才能更好的為人類服務。因此，我國的計算機科學技術需要首先服務于國防事業和公安事業，促進我國社會的公平正義，使我國公民生活在更加安全和諧的環境當中。另外，計算機技術需要服務于關系到國計民生的重大事業當中，尤其在我國經濟發展的重要領域，目前已經加強了對計算機科學技術的關注，并對計算機科學技術的發展方案進行了完善，使得我國經濟的發展可以得到技術層面的保障，提升我國社會的和諧等級。另外，我國很多規劃機構對計算機技術的突出價值進行了分析，并對計算機不同性能的社會影響進行了全面的研究，根據當前我國社會發展的需要，對計算機技術的后續發展方案進行了科學的設計，使計算機設備可以更好的結合現有的各項功能提升社會服務等級。另外，我國在計算機軟件和硬件開發領域已經進行了高水平的規劃設計，使計算機技術的發展能夠借助世界范圍內的技術發展情況進行技術應用水平的提升，使計算機技術能夠更大程度上提升對社會的積極影響力。

3計算機科學與技術的主要發展趨勢

3.1巨型計算機的發展和使用

首先，進行計算機科學技術研究的人員，需要加強對計算機的優勢分析，充分了解到計算機技術的高效便捷是計算機技術的主要優勢，并從在這一思維出發，對計算機技術的具體發展路徑進行科學的規劃。要將巨型計算機作為提升計算機技術社會價值的重要研究方向，巨型計算機相比于普通計算機具有更加強大的運算能力，能夠在短時間內對大量的信息數據進行處理，并保證處理的準確性。巨型計算機還擁有較強的信息儲存功能，在保證信息資源儲存安全性和完整性的同時，不會使存儲設備占據較大的體積空間，使巨型計算機能夠更好的使用于檔案管理等涉及到較大信息資源的領域。目前，已經掌握的巨型計算機技術已經可以在一秒的時間內進行百億次以上的運算，因此，巨型計算機完全可以勝任藝術領域和尖端科技領域的信息存儲工作。另外，巨型計算機的內存容量較大，能夠保持在百兆字節以上，因此，巨型計算機在氣相領域和地質領域能夠得到較為廣泛的應用。巨型計算機的發展正處于快速階段，大量的市場需求使得巨型計算機的技術研發獲得了大量的利益驅動，因此，巨型計算機的發展必定在短時間內替代傳統形式的計算機，并在許多重要的社會領域發揮建設性作用。另外，巨型計算機技術的發展也會很大程度上帶動傳統計算機技術的發展，使更大社會范圍內的事業得到計算機技術的支持。

3.2智能型計算機的發展和使用

目前，智能型計算機的技術正處在快速發展的過程中，智能型計算機最突出的優勢是具備平行處理技術，因此，智能型計算機不僅能夠對傳統計算機的優勢進行保留，還能夠在相同的時間內對多個信息指令進行高效的處理。另外，智能型計算機擁有較強的數據分析能力，能夠在固定的時間內使用多個信息處理機制對信息資源實施高效處置，使信息資源的處理效率能夠實現成倍增長。另外，智能型計算機雖然進行多種信息資源的操作，但是，并不會由于信息處理渠道的增加而產生數據處理時間的延長。因此，智能型計算機目前已經受到了我國尖端科技領域的高度重視，并且將智能型計算機的技術使用于復雜信息資源的管理領域，使大量的信息資源可以更加高質量的完成推演和分析，降低尖端科技領域的信息管理成本。另外，智能型計算機在常規服務方面具有較強的人性化特點，因為智能型計算機的設計理念方面同人類大腦有著較為相似的設計意圖，使得現有的智能型計算機的服務性能更加貼近人類生活和發展的需求，因此智能型計算機相比于普通形式的計算機擁有較強的人性化特點，在人性化需求較為強烈的社會環境中，依然具備較大的發展空間。

3.3量子計算機的發展和使用

量子計算機科學的運用了量子力學的科學原理對計算機的應用技術進行了改良，使得計算機在處理大量信息資源的過程中能夠表現得更加高效。另外，量子計算機在信息處理方面也具有較強的性能，由于量子力學理論在技術層面可以進行逆向處理，使得量子計算機可以在物理裝置的協同之下進行信息儲存機制的完善。因此，量子計算機在進行大量信息資源儲存的過程中，需要根據物理裝置的特點進行計算機造作性能的提高，因此，量子計算機可以結合技術的研制需要，對技術發展的過程進行細化處理，結合信息儲存功能的需求，對已經掌握的技術進行信息存儲層面的在開發，使量子計算機能夠豐富信息資源的儲存形式，實現對大量信息資源的高水平處理。當前，已經掌握的量子計算機技術，可以高質量的進行激光脈沖的控制，使激光脈沖具備較強的靈活性特點。另外，量子計算機可以使用現有技術對鏈狀分子進行深度控制，并使現有的鏈狀分子能夠按照計算機服務的需要進行重新組合，并保證量子計算機能夠通過開關裝置更好的進行聚合物的處理，提升聚合物的移動頻率。另外，量子計算機在技術層面具有量子理論的一些優勢，可以通過量子的疊加效益進行計算機存儲機制的完善，使計算機的信息總存儲量可以得到擴展。量子計算機當前的信息存儲效率已經較常規計算機設備高出十幾億倍，并且能夠保證信息存儲的安全性。

3.4光子計算機的發展和使用

計算機設備在進行基礎性信息資源處理的過程中，大多使用電子形式進行儲存機制的構建，而光子計算機的出現，使得光子技術替代了電子技術，在計算機應用領域起到了較好的作用。例如，光子計算機傳遞信息不再需要使用實體導線進行電子資源的連通，只需要使用光子技術對信息實施傳遞，使信息資源能夠更大程度上提升傳遞的便捷性。另外，信息資源的運算也是決定計算機設備使用性能的重要因素，光子計算機在進行信息運算的過程中，可以利用光子技術對現代化信息運算模式進行操作，使光運算的優勢可以得到更大程度的發揮。光子計算機可以將計算機當前處理的信息，以不同形式的光波進行處理，并通過波長的合理控制實現表現質量的提升，使光運算技術能夠在更加快速的模式下進行信息資源的處理，因此，光子計算機受到了信息技術領域尤其是計算機技術領域的充分重視，目前正處于快速成熟的階段。

3.5納米計算機的發展和使用

納米計算機屬于技術等級較高的計算機，目前在我國一些社會領域并沒有得到普及，但在我國尖端科技領域已經得到了廣泛的應用。納米計算機不僅擁有納米技術的一系列優勢，也能夠良好的整合傳統計算機的一系列優勢，因此，納米計算機在技術層面能夠實現新老技術的科學整合。此外，納米計算機能夠很好的進行納米元件的使用，使納米計算機可以保證以較小的體積對豐富的信息資源進行處理，因此，納米計算機在現實操作的過程中有著較強的便捷性特點。另外，在納米技術不斷完善的背景下，納米計算機的技術正處在快速變革的過程中，目前，很多納米計算機在導電性能方面已經具備了較為理想的性能。在進行納米計算機芯片使用的過程中，納米元件越來越多的受到了技術團隊的關注，而傳統計算機在進行硬件調整改造的過程中，也將納米技術使用于中央控制器和信息傳感裝置等多個方面。另外，納米計算機在進行信息處理的過程中，可以將大量信息計算設備的功能利用芯片裝置進行儲存，使計算機的各項技術成果可以構成一個整體的系統。在納米計算機的硬件設施當中，芯片所占的體積較小，但納米計算機由于納米技術的使用，能夠在增強信息處理質量方面比傳統形式的計算機更具優勢，因此，納米技術是提升納米計算機實用價值的重要技術，必定在未來的納米計算機發展過程中發揮關鍵性作用。

4結論

深入的研究計算機科學與技術的發展現狀，并對計算機科學與技術的重要意義進行分析，可以使社會各界更加清楚計算機的發展意義和發展必要性，因此，對計算機的發展趨勢實施科學分析，是提升計算機科學與技術發展水平的重要工作。

參考文獻

[1]張瑞.計算機科學與技術的發展趨勢探析[J].制造業自化，2010（8）：237-240.

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1 計算機科學技術的發展

人類研制出世界上第一臺計算機是在1946年，該計算機發明引領人類進入第三次工業革命時代。從馮?諾依曼發明第一臺計算機至今，計算機在70年內不斷的發展與改進，從以往具有龐大體積的笨重機器，演變成當前零件集中、技術集成、功能強大的臺式計算機與便攜式筆記本。自改革開放以來，計算機科學技術發展更為迅猛，計算機逐漸的應用在各個領域，成為現代化社會處理日常工作的主要工具。

在國家層面，計算機技術可以用來處理政府事務、分析軍事戰略；在企業層面，計算機技術可以用來存儲處理各種數據、實現辦公自動化；在生活層面，計算機技術可以用來獲取信息、視頻通訊、網絡購物等，使人們的生活更加便捷。計算機科學技術高低已經成為衡量一個國家信息化水平、科學技術能力的一個主要標準。

2 計算機科學技術的應用

近年來，國家大力推進信息化建設，在實際生活中計算機科學技術的應用領域也更加廣泛。以下選取幾個較為重要的領域分析計算機科學技術的應用：

2.1 軍事、國防領域

計算機的最初研發就是為了應用在軍事發展上，到現今計算機仍是軍隊和航空航天技術研究的重點課題。至今為止，計算機在政務處理、軍事戰略、以及隊部模擬演練等方面都發揮著重要的作用。國家明確強調要全面打造信息化社會，將先進的計算機科學技術、設備以及產品應用在國家現代化軍事建設中。在國際領域，計算機科學技術的發展水平也衡量著一個國家的現代化軍事水平與綜合國力的高低。

2.2 電力領域

目前我國大多的風力發電廠位于空曠、建筑物較少的地方，如海岸或沙漠中。然而在這些環境較為惡劣的地區建設發電廠，經常會受到過熱、過冷、振動、鹽霧或電燥等的影響，導致發電機的性能有所降低。因此，為了保障發電機的高性能、穩定性，除了需要硬件加固之外，還需要計算機科學技術來完成自我檢測、自我診斷功能。使用計算機科學技術可以將發電機的運行狀態、檢測記錄等操作數據全面的收集整合傳輸給管理維護人員，不僅極大程度上減輕了工作人員的勞動力，還節省了大量的時間和成本，獲得更精準全面的數據。

2.3 無人機研發

隨著近年來計算機、網絡技術、人工智能等技術的飛速發展，現今我國的無人機研發已經取得較大的成就。無人機在軍事方面可以完成偵察、電子干擾、戰場目標毀傷效果評估等多種功能，甚至直接可以作為攻擊武器打擊重點目標或定點清除。一方面這些功能的實現都離不開計算機科學技術，需要強大的信息收集傳輸和綜合計算分析判斷提供支撐，另一方面由于無人機應用的環境較為復雜，包括復雜的地區環境、多變的場景、電磁的干擾以及無法預知的突況等，這些都需要更高的計算機科學技術來應對。

2.4 教育領域

近年來計算機信息技術在教育領域也逐漸普及。比較常見的應用在教育領域的計算機科學技術，包括多媒體教室、網絡課堂、電子圖書館、以及各種計算機應用軟件等。在高考中，考生的登記以及高考以后的成績查詢都離不開計算機科學與技術。對于學生來說，計算機有助于了解更多的知識信息，能夠拓寬視野，幫助解決學習上、生活上的各種難題。計算機科學技術極大的改變了學生的學習方式，又使學習過程更加方便快捷，有利于提高成績、豐富知識、培養綜合素質。

3 計算機科學技術下一步的發展趨勢

通過分析計算機科學技術的發展應用，可以發現當前的計算機技術正朝著智能化、日常化、功能更加集成的方向發展。

3.1 更加智能化

電子計算機自研發以來就致力于模擬人類的思維，人們希望計算機能夠越來越“智慧”，可以獨立進行運算、推理、學習以及聯想等。如大家所知的超級國際象棋電腦“深藍”，它磧32個大腦（微處理器），輸入了一百多年來優秀棋手的對局兩百多萬局，每秒鐘可以計算2億步。

由此看來，智能化是當前信息化社會發展的大趨勢，各個行業的產品都在向智能化方向發展。智能化計算機的研發可以快速實現多個數據、多條指令的并行處理，在運算速度上也不是普通計算機所能比擬的。通過云計算它可以在較短的時間內完成對大量數據的模擬分析，統一處理，也能更加精準度的進行一些模擬實驗。除了應用在軍事、航空、交通、科研等領域外，也可以應用在人們的生活中，如智能家居、智能小區的打造等。

3.2 更加日常化

日常化指的是計算機科學技術就像電、水一樣滲透到人們的生活之中。尤其是近年來，在政府、企業等的發展中幾乎離不開計算機技術。現在我們的洗衣機、電冰箱甚至錄音機中都有馬達的存在，而未來計算機技術將會像現在的馬達一樣存在于家中的各種電器中。國外稱這種趨勢為普適計算（Pervasive Computing）或無處不在的計算。

近年來我國也在大力推進教育信息化的建設，教師可以不局限于時間地域進行遠程授課，也可以使用各種先進的計算機科學技術來豐富授課方式，并通過計算機網絡進行問題的解答與收發作業等。學生可以利用計算機針對性的查找自己需要的課程教材、輔導資料等，也可以觀看一些教學視頻等來提升自己的學習成績。特別是通過計算機和網路的完美結合，可以打破教育資源不平衡的限制，使師資力量薄弱的學校學生享受到優秀教師的遠程教學，整體提高教學水平。

3.3 多種功能基于一體

在2016年的新品會上，青島小雞出殼網絡科技有限公司向市場展示了最新的電腦技術發展趨勢――激光電腦產品，該激光電腦被譽為現有電子科技成熟技術上的二次開發，也是電腦、電視、投影機等電子科技最新技術的集大成者，具有計算機、電視播放、投影投像、投影鍵盤等多個功能。

4 結語

隨著電子信息技術的進步，計算機從以往的臺式機演變為筆記本，再到如今普及的平板電腦，計算機技術在發生著日新月異的變化。計算機科學技術以其超強的生命力和不可替代性，在社會發展中不斷更新換代，并長期具有廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]郭妍岑.論計算機科學與技術發展趨勢[J].計算機光盤軟件與應用，2012（22）.

[2]汪凱.計算機技術在廣播電視工程中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（11）.

作者簡介

篇（11）

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）12C-0165-02

一、慕課的運行模式分析

（一）慕課的發展歷程。慕課是英文Massive Open Online Course，即MOOC的中文直譯，這是一種大規模、在線、開放式的課程模式。自從2008年在美國高校開展以來，從一開始只有2000多人注冊第一門慕課，再到后來全世界范圍內的擴展，在美國創立的慕課主要在Udactity、Coursera等幾個平臺上運行。直到現在，慕課仍然在全世界范圍內不斷地進步和發展。同時，慕課課程也開始在歐洲、亞洲等區域逐漸蔓延和發展，并且慕課的學習形式得到了大家的一致認可。

中國引進慕課的時間是2012年，包括清華大學、北京大學等在內的知名高校也加入了慕課的隊列。國內高校加盟國外慕課平臺，例如北京大學加入Coursera和edX等平臺，隨后國內的高校又開始嘗試開發屬于自己的慕課平臺。由此，我國的慕課發展就進入了下一個階段，從引進學習到自主研發的階段。我們通過總結慕課的發展過程可以發現，從2008年慕課在美國誕生以來，過了短短的4年之后就開始呈現了井噴式的發展，吸引了世界各國的加入和改進，其中就包括了歐洲國家和中國的各大高校。

（二）慕課的運行模式。華東師范大學網絡教育學院院長祝智庭教授根據不同的學習理論基礎將MOOC分為了以下的三類：通過分析行為主義的xMOOC，分析任務的tMOOC，分析關聯主義的cMOOC。目前，xMOOC主要保留了課程簡介、考核方式、隨堂測試以及教學大綱等幾個基本要素，其中結合了主流課堂教與學的行為模式。所以，xMOOC也可以說是當前階段全世界普遍和流行的“慕課”形式，所以本文主要就xMOOC的學習模式進行深入的探究。

慕課的幾大主體主要有慕課的教育資源、學習者以及教師等，而課程學習中心作為檢驗學習程度的主體，也是作為慕課課程的靈魂在支撐著整個慕課的課程平臺。課程平臺需要后臺工作人員的維護和管理，工作人員需要通過不定時的信息更新來吸引學習者的加入，比如工作人員需要將慕課課程信息以及學習要求和學習條件進行具體說明，并且將這些信息明確地放在課程中心的平臺上。教師則主要負責將整個學習的中心平臺進行選題、觀點等課程內容的實現。注冊學習者則主要就媒體工具進行課程學習，未注冊學習者則一般通過后臺工作人員作出的課程簡介來選擇和瀏覽。在該過程中，教師與學習者通過在線或者是線下的互動和引導，將學習者的學習興趣充分調動起來，從而也就推動了整個學習進程。學習者則可以通過觀看課堂視頻，完成隨堂測試并與其他學習者進行交流的形式，達到課程學習的目標，進而進行下一步的學習。注冊學習者則主要通過多媒體工具來獲得學習資源，并且開始將網上碎片化的知識進行整合，從而達到課程學習和網絡信息趣味性的完美結合，還能夠通過分享當前的學習進度來獲得極大的鼓勵。

二、慕課在高校計算機課程改革中的應用

（一）樹立“因材施教、有教無類”的理念。隨著信息技術和網絡技術的不斷發展，其中與生活的聯系日益密切，由于學生在生活中具有不同的計算機使用頻率和基礎，所以計算機課程的教授對象變得越來越復雜。我們在考慮重視計算機應用基礎課程的重要性的同時，還應該對一些計算機使用頻率較高和計算機使用頻率較低的學生進行區分教學。由于一些學生在平時生活中就經常使用到電腦，于是我們就應該對這類學生采取點到為止的教學模式，通過拋出一個問題來啟發基礎較好的學生挖掘更深層次的計算機學習。而部分學生在生活中使用電腦的頻率較低，對計算機不是太了解，這就需要我們通過合適的教學模式來對這些基礎較差的學生因材施教。如果在面對面的課堂上沒有能夠達到學習要求，這時候就可以通過向學生介紹慕課平臺的運用，這也是當前計算機課程改革教學的重點內容。基礎較弱的同學能夠通過反復觀看網絡課程來達到計算機學習的要求，而基礎較好的同學也能夠通過慕課平臺的學來獲得更優質的專業知識，從而在一定程度上推進了學生的全面發展。

對于其他涉及到使用計算機卻不是計算機專業的學習者來說，他們還需要熟練掌握PPT的操作和演示，從而在產品展示或者實際工作過程中熟練運用計算機知識。而對于一些廣告策劃專業的學生而言，他們更需要掌握一種PS技術，從而能夠更好地進行圖片編輯和廣告設計等。慕課平臺的運用也就啟示著我們可以將各個不同專業的專業知識放到網上，從而能夠讓非專業學生學習到專業的優秀知識。通過在網上與一些志趣相投的網友進行探討和研究，能夠實現共同學習的目的，從而也就提升了自身的素質和技能。

（二）落實課程改革。慕課平臺的發展也就預示著未來互聯網的學習有較大的前景，也為課程帶來了一種全新的學習模式，學生通過在線學習和評論分享的方式來對自己的學習內容進行鞏固與復習。我們將傳統的課堂教學模式從線下發展到了線上，同時我們還不應該忘記在慕課中增加線下互動的要求。例如，我們可以將一些任務布置到線下，從而要求學習者通過走出網絡才能完成學習要求。在高校計算機課程改革中，慕課平臺應用主要就體現在以下三個方面：教學形式與模式，考核與評價以及課程規劃。

現階段的高校計算機慕課平臺課程包括了學科主干課程：操作系統、程序編程、Web開發、軟件測試以及圖形設計等若干個課程，在實際的教學過程中，我們應整合這些線下優秀的課程資源，從而發展成優秀的線上資源，從而實現在線下達不到的教學需求。我們在使用慕課平臺的時候，還應該篩選出適合在線學習的內容和資源，從而制作成適合在線觀看的視頻或者是資料，以便學生進行資源的自取以及自學。同時，我們還應該注意對教學大綱的調整。線下的教學大綱在慕課中可能難以實現，所以我們需要將一些課外的學習知識加入到專業知識的線上教學中，比如向學生推薦一些適合瀏覽的專業學習網站和論壇，從而拓展了學生的知識廣度，由此有效地提高學生的綜合素質。

（三）重視教師素質的提升。我們在高校計算機課程的改革過程中，除了充分利用慕課平臺的基礎外，還應該對教師素質提出一定的要求，教師能夠通過一些書本之外的知識來擴展自己的知識層面和提升素質，從而保證慕課平臺能夠有效地運行。除了對教師計算機技能的培養和進階之外，還應該通過為學習者提供最新的學習資料和理念，讓學生獲得更多的專業知識，從而提高學生的專業水平。

【參考文獻】

[1]陳堅偉.慕課發展與高校計算機課程改革探索[J].網絡安全技術與應用，2014（10）