量子計算發(fā)展前景精選(九篇)

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第1篇：量子計算發(fā)展前景范文

關鍵詞：計算機；發(fā)展史；前景展望

1 前言

計算機由機械技術向電子技術以及生物技術、智能技術的轉變，為我們的生活帶來了巨大的變化。計算機已經擁有了60年的發(fā)展歷程，共經歷了5個重要的發(fā)展階段，將在不久的未來經歷第六個發(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，程序設計主要使用機器指令或符號指令，應用鄰域主要是科學計算。

（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，程序設計使用了更接近于人類自然語言的高級程序設計語言，計算機的應用領域也從科學計算擴展到了事務處理，工程設計等各個方面。

（3）小規(guī)模集成電路計算機(1964-1971年)

半導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，計算機也進入了產品標準化、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)模集成電路應用的一個直接結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換代，以高檔微處理器為核心構成的高檔微型計算機系統已達到和超過了傳統超極小型計算機水平，其運算速度可以達到每秒數億次。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用。

（5）人工智能計算機——神經計算機。

其特點是可以實現分布式聯想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、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習到的知識，進行思維、聯想、推理，并得出結論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。

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，計算機界據此總結出了“ 摩爾法則”，該法則認為每 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行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構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 萬億億的二進制數據。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分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。

（2）光子計算機

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

（3）量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、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基礎上開發(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，從而進行運算。量子計算機中的數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，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個數據，同樣數量的存儲位，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實行量子并行計算，其運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, 質地堅固,有著極強的導電性, 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。納米技術是從20世紀80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領域，最終目標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品?，F在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于人的頭發(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80年代以來，生物工程學家對人腦、神經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。用蛋白質制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高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

【關鍵詞】“互聯網+”;計算機技術;信息技術

隨著互聯網、自媒體、云計算、物聯網等信息技術的成熟與普及，互聯網逐漸滲透到社會生活的各個領域，形成了“互聯網+傳統行業(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、商業(yè)模式等，也對計算機技術的發(fā)展產生了深遠影響，逐步形成了以應用為導向、各種技術相互融合的計算機應用技術發(fā)展趨勢。在這種情況下應當從“互聯網+”的視角考察計算機技術的基本特征、發(fā)展趨勢等，以更好地發(fā)揮計算機技術在服務傳統行業(yè)、推動產業(yè)轉型等方面的重要作用。

一、“互聯網+”背景下計算機技術的發(fā)展現狀

進入21世紀以后，互聯網技術快速發(fā)展并廣泛普及，人類的生產及生活方式發(fā)生了巨大變化，比如互聯網技術和互聯網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。特別是隨著大數據、人工智能和物聯網的廣泛普及，人類社會進入了萬物互聯的新時代，這些深刻影響著計算機技術的發(fā)展，使計算機技術更新速度更快、運行方式更多元化、實用性和功能更加強大、自我防御和修復能力更完善等。

(一)計算機技術運行速度快。從運行速度看，隨著“互聯網+”的快速發(fā)展，人類對計算機的運行速度提出了更高要求，比如天氣預報、用戶數據分析、科學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發(fā)展的核心指標，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，專門負責計算機運算速度研究工作。

(二)計算機技術運行方式更加多元。從運行方式上看，隨著芯片技術的發(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需要。

(三)計算機技術基本功能更加實用。從基本功能上看，隨著“互聯網+”的深入發(fā)展，電腦成了網上購物、電子支付、社會交往、網絡學習、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系統實現了銷售存儲一體化管理，利用計算機技術極大節(jié)省了人工成本。

(四)計算機技術運行更加安全。從運行能力看，在“互聯網+”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有了長足發(fā)展，計算機可以通過相關設備監(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、“互聯網+”背景下計算機技術的應用領域

近年來中國大力推動工業(yè)信息化進程，將“互聯網+”作為推動產業(yè)轉型升級、社會治理創(chuàng)新的重要方式，在這種情況下計算機技術與商業(yè)、國防、社會等領域的結合越來越緊密，形成了許多計算機邊緣技術。

(一)計算機技術在商業(yè)領域的應用情況。從發(fā)展過程看，“互聯網+”首先產生于商業(yè)領域，而后在社會生活的各個領域推廣開來。從總體上看計算機技術在電子商務、網上支付、網絡媒體等領域的應用范圍最廣，并且推動了這些行業(yè)的繁榮發(fā)展，比如計算機技術與傳感技術、物聯網技術、網絡技術、大數據技術的有機結合，催生了許多重要的產業(yè)形態(tài)，推動了淘寶、京東、今日頭條等一大批互聯網公司的誕生。

(二)計算機技術在工業(yè)領域的應用情況。計算機技術在能源、電力等領域也有許多應用，推動了智能電網的發(fā)展。比如一些新能源電力系統經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)電質量，為了更加準確地獲取相關數據，就需要以計算機技術快速獲取相關數據，以便在第一時間傳輸到相關人員手中。此外，互聯網技術與傳統制造業(yè)的深度融合也推動了計算機應用技術在工業(yè)生產活動中的應用，促進了工業(yè)智能化、工業(yè)自動化的發(fā)展，促進了計算機技術與傳感技術、物聯網技術、自動控制技術、工業(yè)機器人技術等現代信息技術的融合發(fā)展，大大提升了傳統制造業(yè)的信息化水平。

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

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

三、“互聯網+”背景下計算機應用技術的發(fā)展前景

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

(一)各種新型計算機將不斷涌現。1．光計算機。隨著“互聯網+”和大數據技術的發(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不斷涌現，比如當前科學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，對海量數據信息進行處理。與傳統計算機相比，光計算機以光內連技術、空間光調制器等為基礎，具有運算速度極快、耗電量非常低、存取信息方便等特征，在天氣預報、水文變化、資本市場等方面具有廣闊應用前景。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秒內可以完成普通計算機1萬年完成的計算任務的量子計算機。中國專家潘建偉、陸朝陽、汪喜林等也通過調控6給光子的偏振、路徑等，實現了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先地位。3．納米技術。納米技術在計算機領域仍有廣闊的應用前景，并成為計算機技術發(fā)展的新趨勢。與傳統電子元器件相比，納米技術原件的體積遠遠小于普通電子原件，而且擁有導電性能超強、質地優(yōu)良等特征，所以說納米芯片成了當前硅基芯片的良好替代產品。當前納米技術已從微電子方向向傳感器方向發(fā)展，未來將成為傳統計算機的重要替代方式之一。4．化學計算機、生物計算機?；瘜W計算機、生物計算機等新型計算機技術也都處于理論和實驗階段，化學計算機是以炭基制品代替硅基芯片，實現信息傳輸和存儲，能夠以較小體積實現快速運輸;生物計算機是以生物傳感器實現信息計算、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)計算機技術將與信息技術深度融合。1．計算機技術將與網絡技術深度融合。毫無疑問，人類已經進入互聯網時代，互聯網已經成為人們學習新知識、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時，也促進了計算機和互聯網的深度融合，在這種情況下許多人都將計算機等同于互聯網，這些充分說明了計算機和互聯網的融合程度。隨著網絡化的深入發(fā)展，計算機技術將會與網上購物、網上學習、網上辦公、電子商務等更加緊密地連接在一起。3．計算機技術與人工智能技術的融合。隨著人工智能的發(fā)展，計算機技術與人工智能技術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用越來越廣泛，成為信息技術發(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，推動計算機技術與大數據、云計算的融合發(fā)展。

(三)計算機技術的應用范圍會越來越廣。隨著信息化時代的到來，以計算機技術為基礎的互聯網、物聯網、人工智能等將會深刻改變人類社會的方方面面，這將使計算機技術的應用范圍越來越廣泛。比如隨著GIS技術的發(fā)展，計算機技術將被廣泛用于農業(yè)資源規(guī)劃、林業(yè)數據分析、土地資源開發(fā)、自然災害預警等方面。計算機技術將進一步推動農業(yè)資源管理，對土地資源進行利用規(guī)劃，對農業(yè)進行區(qū)域化管理，促進農業(yè)信息技術更加精細化。計算機技術可以用于林業(yè)發(fā)展中，通過對大量地理信息、林業(yè)數據的分析等，推動森林防火、林業(yè)資源開發(fā)等，提高林業(yè)管理的數字化程度。計算機技術可以用于土地資源信息采集和處理，促進土地信息資源整合，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化。計算機技術還將用于自然災害預測、災情評估、災后救援等活動中，極大提高人力對自然災害的處理能力。

四、結語

第3篇：量子計算發(fā)展前景范文

關鍵詞：納米涂層；場發(fā)射；電子強關聯；軟凝聚態(tài)物質

2003年在國際和中國都發(fā)生了具有突發(fā)性的災難事件，但中國的GDP仍以9.1％的高速度在增長，達到了人民幣11.6萬億元，其中第二產業(yè)貢獻4萬多億元。中國現今的第二產業(yè)主要領域是冶金、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的產品中，我們的生產效率是國際發(fā)達國家的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。不論形勢如何嚴峻，21世紀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域，是個急速發(fā)展變化的領域。2003年3月國際真空學會執(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70年代曾經說成是塑料年代，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、計算機網、萬維網、智能網，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，技術和觀念都在與時俱進地改變著。

本世紀初興起了納米科技，促進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)展進入納米時代[1]，不僅電子學將進入納電子學領域，物理學進入介觀物理領域，各類科技，包括生物醫(yī)學等都在探索納米結構與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術的主流，將迅速地改變傳統制造技術的方法、理論和觀念，作為現今國際上的制造大國，世界加工廠，我們更應該注意研究制造技術的發(fā)展和未來。

1突破傳統制造技術的觀念

納米科技研究的內容主要是在原子、分子尺度上構造材料和器件，測量表征其結構和特性，探索、發(fā)現新現象、新規(guī)律和應用領域。與我們熟悉傳統的相比，納米材料和器件具有顯著的維數效應和尺寸效應。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，以及材料結構和特性測量、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]，出現了一些成功有效的制造方法，發(fā)現了一些驚人的結構和特性。在此基礎上，發(fā)展了納米復合材料的研究，展現了非常有希望的應用前景[15～17]。近來人們在納米科技初期成果的基礎上挑戰(zhàn)某些產品的傳統加工技術，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，鋁與氮反應形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結構。與傳統制造工藝相比，這個過程是簡單的快速的，可以制造任何復雜組件，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，中心有結構細節(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，這個結構基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結構的光學顯微鏡像，再滲入Al時將形成密實結構。(c)是燒結的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強度都達到了傳統鑄造技術的水平。他們還制作了公斤重量多種結構的樣品。這是一種冶金技術的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術途徑。

2納米材料的完美定律

描述材料結構的常用術語是原子結構和電子結構。原子結構的主要參量是晶格常數、鍵長、鍵角；電子結構的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數。對于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數，但對于納米體系，多數參量隨著原子數量的改變而變化。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規(guī)則，即含有13、55、147…等數量原子的原子團是穩(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等結構體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎。對于一維納米結構，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J為是由殼層構成的，每個殼層中更精細的結構稱為股，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結構，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結構，等等，構成最穩(wěn)定的結構，這是一維納米結構的魔數規(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)產生，完全破壞二維晶態(tài)結構。上述這些低維結構特征是完美定律的具體表述，進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，首先考慮的應是滿足完美定律的技術，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術[1]，電化學沉積法制備金屬納米線陣列技術[19]，以及電爐燒結法制造氧化物納米帶技術[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域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結構，或者是低維納米材料填充的復合結構。兩者都比傳統材料有驚人的結構和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結構材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應的新型納米熱電變換材料。

熱電效應器件的代表是熱電偶，即利用不同導體接觸的溫差電現象進行溫度測量的器件?；跓犭娦梢灾瞥蓛深惼骷簾岙a生電和電產生溫差。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，限制了它的應用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結構能否解決熱電效應的效率問題。認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，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構的熱-電效應器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點超晶格(QDSL)結構，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結構和電路圖，(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而形成這同結接觸，用一根細金屬線與熱槽連接。當如圖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構，由于量子限制效應，發(fā)生間隔很大的能級分裂，從而得到很高的熱電轉換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實驗點標明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關系，電流坐標表示相應通過器件的電流?！鰹闊岫藴囟萒h與電流I的關系，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。

電熱效應的逆過程的應用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對于內燃機、鍋爐、致冷器高溫熱端等設備的熱壁，涂上超晶格納米結構涂層，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，將給家電產業(yè)帶來革命性的影響，將會極大地改變人類的生活方式和觀念。

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。根據此結果，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電子強關聯體系和軟凝聚態(tài)物質

上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當今國際上研究的熱門課題，會很快取得重要成果，甚至有新產品進入市場。當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的發(fā)展前景。這就涉及到物理學的重要理論問題，即電子強關聯體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(softcondensationmatter)。

在量子力學出現之前，金屬材料電導的來源是個謎，20世紀初量子力學誕生后，解決了金屬導電問題。基于Bloch假設：晶體中原子的外層電子，適應晶格周期調整它們的波長，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電問題[24]。當計入電子間的相互作用時，可能產生的多體態(tài)，超導和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導體，導致電子局域化。電子與核作用的等效結果表現為電子間的吸引作用，導致電荷載流子為Cooper對。但這個對的形成，不是超導的充分條件。當所有Cooper對都成為單量子態(tài)時，才能觀察到超導性。這樣，對于費米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對的旋轉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，超導性可能認為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個觀點現今被很多人接受。從20世紀初至今，對于基本粒子的量子統計有兩種，一是Fermi統計，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)物質中有兩個基態(tài)：即共有化Bose子呈現超導態(tài)，局域化Bose子呈現絕緣態(tài)。然而，在幾個薄合金膜的實驗中，觀察到金屬相，破壞了超導體和絕緣體之間直接轉換。經分析認為這是玻色金屬態(tài)，參與導電的是Bose子。推斷這個金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個現象在銅氧化物超導體中得到了驗證。

軟凝聚態(tài)物質研究的對象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長程作用力，表觀上呈現的粘稠物質形態(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知道得相當透徹了，但對軟凝聚態(tài)的很多科學問題還沒有深入研究，21世紀以來，引起了科學家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質包括流體、離子液體、復合流體、液晶、固體電解、離子導體、有機粘稠體、有機柔性材料、有機復合體，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，是被研究得相當清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結構和特性的科學問題和應用前景是目前被關注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機半導體、有機陶瓷、流體類導體、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，以及他們的復合，統稱為分子調控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結構的多變性和柔性，研究材料的設計、制造、結構和特性的測量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結構的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機械特性，以及載流子及其輸運。關于軟凝聚態(tài)物質，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。科學的發(fā)展和應用的需求促進深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對于軟凝聚態(tài)物質體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運動的復雜行為，更多的電子強關聯，不再是單粒子統計所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統計理論。多樣性是這個體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復雜問題。

物理學是探索物態(tài)結構與特性的基礎學科，是認識自然和發(fā)展科技的基礎，其中以原子間有較強作用的稠密物質體系為主要研究對象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進展，研究范圍不斷擴大，從固體結構、相變、光電磁特性擴展到液晶、復雜流體、聚合物和生物體結構等。幾乎每一二十年就有新物質狀態(tài)被發(fā)現，促進了人類對自然的認識和對其規(guī)律把握能力，推動了科學和技術的發(fā)展。21世紀仍有一些老的科學問題需要深入研究，一些新科學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80年代出現的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學科領域。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問題的描述和表征，將會有更多的新現象、新效應、新規(guī)律被發(fā)現。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／有機復合材料和生物材料，這將大大的擴展了物理學研究的范圍和深度。涉及的重大科學前沿問題和重點發(fā)展方向有①強關聯和軟凝聚態(tài)物質，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質；②低維量子限域體系的結構和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結構和特性；③粒子物理，描述物質微觀結構和基本相互作用的粒子物理標準模型和有關問題，以及復雜系統物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結構、等離子體、新物理現象和核物質新形態(tài)等；⑤生命活動中的物理問題，物理學的基本規(guī)律、概念、技術引入生命科學中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質結構和功能等，其研究關鍵將在于定量化和系統性，必然是多學科的交叉發(fā)展，成為未來科學的重要領域。

6結論

本文討論了納米線涂層的結構和特性，重點是納米線的復合涂層和其電學特性、光電特性。其中包括制造技術新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應，碳納米管的側向場發(fā)射，以及電子強關聯體系和軟凝聚態(tài)物質，展示了涂層科學與技術的發(fā)展前景。

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第4篇：量子計算發(fā)展前景范文

關鍵詞:信息安全;數據加密;節(jié)點加密

1計算機網絡信息安全和數據加密技術簡介

1．1計算機網絡信息安全

信息安全主要保證信息免受各種威脅的損害，網絡環(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手段獲取。常用的網絡安全技術包括對數據的加密與認證，增加防火墻，上網時進行木馬檢測，以及防治計算機病毒等。

1．2數據加密技術

數據加密技術是對計算機網絡信息加以保護的一種簡便且可靠的技術。將明文數據或者文件按照某種算法轉換后，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:只有在輸入相應的密鑰以后才能將密文轉換為明文。加密技術在網絡傳輸中是為了防止有用信息被他人非法獲取，導致自己的隱私泄露。所以，優(yōu)秀的加密算法不僅有利于數據的有效傳輸，而且還有利于系統的運行。

2計算機網絡信息安全中數據加密技術的類型

2．1鏈路加密

對于網絡OSI七層協議，鏈路加密通常是指網絡層以下的數據加密。該加密技術能夠為兩個節(jié)點之間的通信過程提供安全保證;并且對于鏈路加密，全部消息都要在進行傳輸之前加密，之后的每一個節(jié)點上都要對數據執(zhí)行解密操作，然后利用下一個鏈路的密鑰再對數據執(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行許多次傳輸加密。在消息的傳輸過程中，數據經過每一個鏈路時加密的方式都不相同，因此數據在傳輸過程中都是以密文的形式出現的。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數據。除此之外，鏈路加密使用了填充技術，這使得他人不能獲得消息的長度和頻率，有效保護了數據。但鏈路加密對節(jié)點的安全性要求極高，否則就會泄露數據。

2．2節(jié)點加密

節(jié)點加密比鏈路加密能夠對數據提供更高的安全性，不過兩者的操作都是在鏈路層對數據提供安全保障，但是節(jié)點加密所傳輸消息在節(jié)點網絡上不是以明文的形式存在的。節(jié)點加密過程中，消息在傳輸到下一節(jié)點進行解密時，是在一個安全模塊上進行的，之后使用不同的密鑰對數據進行加密操作。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，這樣攻擊者就能夠對數據進行竊取和分析。

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，所以消息只有到達終點時才進行解密，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。該加密方式是在應用層來實現的，相比于其他兩種加密技術，端到端加密技術在中間的環(huán)節(jié)都不需要對消息進行解密，這樣就減少了解密裝置的數量。但是，該方式不能對報頭進行加密，只能對報文加密，這樣攻擊者就容易獲取到數據中的某些敏感信息。端到端加密系統成本低廉并且設計較為簡單，而且穩(wěn)定性比較好，但是這種加密技術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該具體分析用戶需求來選取加密方式。

3加密技術在計算機網絡信息安全中的應用

3．1數據加密技術應用于電子商務

電子商務主要是指交易往來的雙方通過網絡進行電子商業(yè)貿易，并不通過面對面的傳輸信息或文件，是在虛擬網絡中進行的交易。電子商務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，交易才能順利進行。為了保護雙方的重要信息和數據，電子商務在交易過程中往往會使用加密技術，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交易信息不被他人隨意獲取。所以，在電子商務中可以使用set安全協議、數字簽名等加密技術來保證貿易雙方信息的安全性。

3．2數據加密技術應用于信息隱藏

信息隱藏技術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的加密方式，看起來是一堆亂碼，而是與重要信息無關的明文信息，不僅保護了信息的內容，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可是使隱藏的游泳信息不能被人為的發(fā)現，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數據加密技術應用于安全電子交易協議

隨著互聯網和手機的蓬勃發(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對支付信息進行保護，以防止數據被他人獲取，進而導致隱私或者財產的損失?；诖饲闆r，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議保護數據。安全電子交易協議是一種在互聯網上基于消息流的協議，用來實現在網絡環(huán)境中持卡交易或者電子交易的安全性。除此之外，安全電子交易協議中使用了諸如數字簽名、對稱密鑰等保密技術，用來保證電子交易的安全性。

4計算機網絡安全中數據加密技術的前景

算機網絡安全中數據加密技術不斷發(fā)展，各種新興的加密技術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，這樣打破了傳統的加密技術，這樣量子狀態(tài)是不可復制的，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)被改變的這一現狀看出密鑰被截獲過。現有的量子密碼實現方案有三種:(1)基于Bell原理的(2)基于非正交量子態(tài)性質的(3)基于測不準原理的。除此之外，量子密碼可以實現遠距離傳輸，但是現在我國對量子密碼的研究還處于基礎階段，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，來完成基于數學以及生物技術的加密技術，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產生的混沌序列作為密鑰，然后對信息進行加密，經過信道傳輸后的密文被接受方用混沌同步的方法來實現密文的解密。這樣，經過混沌加密后的數據使攻擊者難以破譯信息甚至分析數據?；谝陨蟽?yōu)點，混沌加密數據不斷在改進并且得到發(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，比如許多混沌系統難以實現，短周期響應會降低混沌加密系統的可靠性;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更多地服務大眾。

第5篇：量子計算發(fā)展前景范文

關鍵詞：計算機技術；智能；網絡發(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，是在眾多行業(yè)中發(fā)展最快速的領域，技術成果的更新換代令人目不暇接。在全球化日益蔓延的今天，智能化技術、網絡技術等逐漸發(fā)展成熟，使計算機的功能越來越廣泛，涉及的領域也越來越多。計算機進入了日常生活和工作中，成為必不可少的辦公、學習和娛樂工具。業(yè)已引起社會各界的高度重視，開發(fā)創(chuàng)新在各個領域不斷的到了推進。

1 計算機技術的發(fā)展的特點

1.1 多極化

現階段，個人計算機的普遍程度已經非常廣泛，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，現在呈現出了巨型、大型、小型、微型機都有著各自的領域的形勢，也就是多極化的形勢。就如在尖端科學技術領域和國防事業(yè)領域，巨型計算機的存在具有非常大的必要性，在這些領域中巨型計算機應技術的應用的成熟度程度標志著一個國家計算機技術的整體水平。

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的目標。計算機智能化的研究領域十分廣泛，其中最具代表性的是計算機機器人技術。在計算機機器人技術上最著名的例子是，1997年運算速度為每秒約十億次的“深藍”計算機戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。

1.3 網絡化

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

目前，網絡已經在全球范圍內迅速普及，幾乎所有的家庭或者辦公室內都配有連接網絡的計算機。有了網絡的計算機，就能幫助用戶能夠更加快捷的了解到網絡中的信息資源，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為計算機技術的發(fā)展翻開了新的一頁。多媒體技術并不能簡單地理解為多種媒體相結合的技術，應該是多種媒體技術的融合應用。

在計算機領域的多媒體化是指利用計算機技術、通信技術和大眾傳播技術，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。多媒體技術的產生使計算機技術中的各種信息資源有了相互的聯系，成為一個相互交叉的整體。多媒體技術的產生也會幫助人們采取最適宜的方法去處理信息，改變現在矛盾的人機關系。

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規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的新型計算機。當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。在計算機領域應用量子技術是史無前例的。量子計算機的存儲量遠遠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。預計將在2030 年將普及量子計算機。

2.2 神經網絡計算機

從字面上就可以理解出神經網絡計算式是一種模仿人體大腦神經脈絡所構建的計算機網絡系統。人腦總體運行速度是遠遠高于電腦功能所能達到的速度的，在這個前提下神經網絡計算機被看作是一個龐大的機器，處理著數量多且繁雜的信息。在這個過程中，神經網絡計算機通過對信息進行判斷和處理，進而得出有效的結論。神經網絡計算機內的信息存儲在神經元之間的聯絡網中。這樣一來，就算神經元結點發(fā)生斷裂，計算機還可以重新組建信息，保證機內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，分子技術的不斷進步和成熟，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。這也導致了生物計算機在目前的技術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。光計算機的基礎部件是空間光調制器，并采用光內連技術，在運算部分與存儲部分之間進行光連接，運算部分可直接對存儲部分進行并行存取。光計算機的構想使計算機接連體系結構方面實現了突破和創(chuàng)新，但光計算機在現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，不易出現錯誤，和人腦具有類似的容錯性。光計算機擁有的這些技術優(yōu)勢，在提高計算機功能的基礎上，會促進光計算機的應用和普及。

2.5 納米計算機

作為一種新興技術，納米技術的誕生也為計算機未來的發(fā)展提供了新的技術導向。納米是一種長度單位，原稱毫微米，就是10億分之一米。相當于4倍原子大小，比單個細菌的長度還要小。納米技術從被研發(fā)之初就受到了全世界科學研究者們的高度關注。從80年代直到現在，納米技術的應用領域已經越來越廣泛。專家預測，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 結語

綜上所述，可以推測出未來計算機技術發(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發(fā)展方向更廣，計算機的發(fā)展是朝著多個方面進行的，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。

在當今社會，計算機已經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步做出貢獻。無論是研究今后計算機技術的發(fā)展趨勢還是計算機的發(fā)展趨勢，現在的研究結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可能會朝著某些方向發(fā)展，并為之付出努力。當某項技術遇到瓶頸時，需要科研人員創(chuàng)新思維，勇于攻克，創(chuàng)造計算機領域的新形勢。

關于本文介紹的很多方面，都是即將或者快要實現的成果，而有一些則距離現實還有很大距離，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的新技術的產生。

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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極限

對周期函數的一些探討

函數對稱性的探究

DOS的一個優(yōu)勢與Windows(Me)缺陷的新發(fā)現

利用指針在C語言中構造動態(tài)數組

基于路徑表達式的XML查詢優(yōu)化方法

IPv4到IPv6的轉變策略

催化動力學褪色光度法測定痕量銅

藏藥質量標準規(guī)范化研究中的化學分析法

工業(yè)廢水的生物降解

巰基泡塑對重金屬離子的吸附洗脫性能研究

黃花菜及蛋白質指標的測定

水分脅迫下氮磷營養(yǎng)對玉米幼苗生物量和細胞保護酶活性的影響

三種牡丹莖尖培養(yǎng)研究

金翅和白頭鵯的繁殖生態(tài)研究

黃土高原紫花苜蓿產業(yè)可持續(xù)發(fā)展前景分析

慶陽市農業(yè)經濟結構現狀與調整思路及運作方式

隴東旱塬果園生草與覆草對環(huán)境因子和生長效應研究初報

城市綠化生態(tài)設計淺析

積分的評述

探討射影幾何中一個命題的證明

隨機利率下的年金現值

網絡環(huán)境下S-P表的擴展應用

論局域網中IP地址非法使用及其管理

基于B/S的學生信息管理查詢系統的設計與實現

基于面向對象程序設計的有限元法模型

智能小區(qū)信息傳輸方法的研究

JSP技術介紹

Delphi中數據的自動錄入

論高校教務管理系統中數據格式

關于熱力學第二定律與熵概念教學探析

論分光儀實驗中望遠鏡的調整技巧

上菱電冰箱化霜定時器的應急代換

真空開關安裝運行經驗總結

黃土高源古今脊椎動物興衰演替

污水對豌豆根尖有絲分裂及細胞微核誘變的研究

短柄五加扦插繁殖技術研究

隴東地區(qū)蘋果斑點落葉病發(fā)病規(guī)律及藥效試驗研究

子午嶺林區(qū)紫斑牡丹傳粉昆蟲的多樣性研究

擴大歐氏平面上的線段長

我國人均GDP的混合時間序列模型

均勻帶電圓環(huán)電場分布的計算機輔助分析

推廣的微分中值定理在凸函數研究中的應用

數列上、下極限問題的若干討論

巧用路徑圖求多元復合函數的偏導數

從20世紀數學發(fā)展談數學哲學的幾個問題

TheIsotopeEffectofGaseousHydrogenUnderShockCompression

Vaidya-Bonner-deSitter黑洞的量子熵

用費馬原理推導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

關鍵詞：信息；科學；哲學；問題；評介

中圖分類號：B08　文獻標識碼：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基礎大會(FIS 2010，北京)上，我很榮幸地認識了俄羅斯科學院信息科學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”(《信息哲學與現代信息科學的基本問題》)，而這樣的研究方向正是我所感興趣的。在進一步的接觸中，我們了解到，科林先生在信息哲學和信息科學中的哲學問題的方向上已經研究了20多年，是信息哲學和社會信息科學領域的著名專家，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，俄羅斯學者在信息哲學和信息科學中的哲學問題的方向上的理論研究已經有40多年的歷史，其中有相當一批學者都對這一研究領域十分重視，并作出了一系列開創(chuàng)性的成果。

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

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《信息科學中的哲學問題》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出版社出版。

本書是一本關于信息科學的性質、研究對象和范圍、學科地位、體系結構、領域和方法，信息科學教育，信息的科學觀和哲學觀，信息社會與人類文明的發(fā)展，以及信息科學發(fā)展的歷史、現狀和未來前景的學術專著。全書論域之寬泛、理論之深入、觀點之明確、論述之簡明，都已達到了很高的水平。如此體例和內容的學術專著尚未見到。

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

在關于信息的本質和信息的存在范圍的認識上歷來頗多爭議。科林先生堅持從世界客觀本體的層面上對信息的本質和存在范圍做出相應的規(guī)定。他寫道：“在最廣泛意義上，信息是現實世界的客觀屬性，它是物質和能量在空間和時間中分布的差異性(不對稱)的表現，這些表現存在于所有自然發(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；二是用信息顯現和表征的“差異性(不對稱)”來解讀信息的本質，這就在某種程度上看到了信息存在方式和物質、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)”來標明信息的本質，還只是看到了信息活動外在表現的方面。固然信息必須通過“差異性(不對稱)。”來顯現和規(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)”看作是物質世界自身存在的一種方式、一種關系。另外，任何“差異性(不對稱)”都還必須通過信息的對應性顯現才能表征自身的存在。如此看來，信息只能是在顯現、表征的意義上才可能構成自身區(qū)別于物質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，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，科林先生已經把對信息本質的規(guī)定設置在了客觀自然關系的尺度上，這就離我們關于信息本質真諦的認識不遠了。

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和信息存在范圍的認識，提出了一個關于世界二重化存在的理論。他寫道：“我們面對世界的現實結構具有二重化的性質，因為，這個世界同時包括兩個主要的組成部分：物理現實和理想現實。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本體論學說，從而打破傳統的關于世界是由物質和精神構成的二元對立的哲學觀念，這在實質上就是建立了一種全新的世界觀。

在科林先生那里，信息的科學觀和世界觀是統一的，并且，信息的世界觀是以信息的科學觀為其科學基礎和依據的。這種信息的科學觀就集中體現在科林先生對信息的性質和作用的認識之中。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和能量的各個層次，它是物質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”；“信息是進化的決定性因素，它決定著自然和社會進化過程的發(fā)展方向”；“信息是現實世界中的多方面的現象，它以某種特定的方式體現于自然的生命界和無生命界的各種信息環(huán)境之中，體現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、現實對象，以及任何形式的過程和現象中，都體現著某些基本的信息規(guī)律”(第三章結論)。

正是基于這樣的一種科學觀和哲學觀，科林先生才確立了他關于信息科學的性質、研究對象和范圍，以及其在現代科學中的學科地位的理論。他特別強調“信息是現代科學的基本概念”，信息科學是“一門基礎科學”，并具有“跨學科性質”(第二章第一節(jié))。他寫道：“信息現象乃是信息科學的最重要的研究對象，根據信息概念的規(guī)定以及信息活動的規(guī)律，在生物領域和無生命的自然領域，也包括人類創(chuàng)建的人工技術系統之中，應當有一個共同的信息活動的基礎”(第一章結論)；“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)展過程中所起的關鍵性作用，使信息科學推動了基礎科學發(fā)展的水平，同時也使信息科學自身發(fā)展成為一門獨立的科學知識領域”(第二章結論)?！白鳛榛A科學的信息科學的研究對象是信息的基本性質、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、生物和社會系統中的組織方法”(第三章結論)。

由于科林先生認為信息科學具有基礎科學和跨學科的性質，所以，在論及信息科學的體系結構和領域方法時，科林先生也應用了從基礎科學到分支科學和應用科學的跨學科的系統綜合集成的方法。科林先生寫道：“信息科學研究的并不僅僅是在計算機通訊和其他技術系統中收集、存儲、處理和傳遞信息的儀器和技術方面的問題，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”；“把不同科學領域(物理、化學、生物學、心理學、計算機科學)的科學家們匯聚起來，對生物系統，以及無生命的自然過程中發(fā)生的信息顯示的特征進行研究乃是一件特別重要的事情。畢竟，這些研究結果可能會導致科學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”(第三章結論)。

早在1990年科林先生就提出了一個信息科學的體系結構，它包括四個主要的部分：理論信息科學；技術信息科學；社會信息科學；生物信息科學。后來，他又根據俄羅斯科學院信息科學問題研究所的相關研究成果增加了一個部分――物理信息科學?？屏窒壬J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，它研究的是信息過程的一般性質和規(guī)律；另一個是處于較低層次的四個并列的部分――技術信息科學、社會信息科學、生物信息科學和物理信息科學，它們研究的是在某一特定類型的信息領域中實現的相應的信息過程(第一章第三節(jié))。

我們有理由把這樣一個學科體系結構看作是最基本層面的結構劃分，在其之下一定還可能細分出大量的分支性和應用性學科。由此，也可以顯示當代信息科學發(fā)展的跨層次的學科群的特征。其實，由于信息已經成為構成世界的基本要素，所以，從理論上來說，所有的傳統科學學科在對其研究對象進行研究時，都不可能回避這些對象的信息特征以及其中現實發(fā)生的信息活動過程。另外，我們還應當在上述體系結構的頂端再增加一個更為一般和綜合的層次――信息哲學。畢竟，信息科學的發(fā)展已經有跡象把人類的哲學思維和科學思維重新統一起來。并且，要建構統一的信息科學理論，必須對信息的本質以及信息的一些最基本層面的規(guī)定進行綜合而統一的解釋，而這樣的一種解釋，只有在哲學的層面上才能最終實現。

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

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

在這本書中，科林先生反復強調了信息科學的歷史和哲學問題方面的重要性，并對那些只關注信息科學中的工具性和技術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于本書內容的《簡介》中明確地表示：“本書的目標是要建立信息科學的哲學和科學方法論的基本理論，并對這一理論所具有的越來越重要的跨學科的基礎科學的性質，以及其在意識形態(tài)和社會經濟中的重要作用進行討論”。

在本書“第一章”的“結論”中科林先生曾經這樣寫道：“信息科學正在實現它作為一種系統的科學知識而發(fā)揮其整合功能的作用……信息科學基礎知識的進一步發(fā)展具有重要的哲學和科學的方法論意義”；“當前，一個非常值得關注的問題是信息科學的哲學基礎的發(fā)展，這一問題是建立在對信息本質的新的哲學理論形成的基礎之上的”(第一章結論)。

從上面我們提到的科林先生關于信息的本質、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，科林先生關于信息科學的整體認識其實是以他提出的信息哲學理念為前提的。在書中他還明確強調：已經“形成了一個新的認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代以物質一能量為標準模式的世界圖景、科學范式和科學研究方法”(第四章第一節(jié))。

當然，信息哲學的研究內容并不僅限于科林先生所論及的部分，因此我們還是應當強調，信息哲學應該成為信息科學中的一個獨立的研究層次，它也應當有它自己的具體研究領域，如，信息本體論、信息認識論、信息進化論、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的跨學科的性質出發(fā)，在科林先生所論述的信息科學體系的第二個層次的四大信息科學的研究領域之下再派生出眾多分支性和應用性的信息科學學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論述和所介紹和討論的相關信息科學學科的具體領域和方向的內容完全吻合。

科林先生寫道：“信息科學的跨學科的性質主要表現在，信息科學的研究方法越來越多的被應用于自然科學的各個領域：量子物理學、天文學、生物學、遺傳學、地質學、礦物學等。另外，信息科學的研究方法還越來越多的、頻繁的開始被應用于人文學科領域：經濟學、社會學、心理學和語言學。雖然，在信息科學自身的方法論研究領域，以及在信息科學的各種應用性研究領域，現在仍然有許多工作要做?！薄靶畔⒖茖W的學科領域正在迅速擴展”(第二章結論)。

在論及信息科學的現狀及其未來發(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的分支性和應用性學科。其中主要包括：經濟信息科學、網絡信息經濟、信息政治經濟學、信息科學的腦科學、社會信息技術、社會信息理論、心理信息科學、教育信息科學、醫(yī)療信息科學、計算機圖形學、納米信息科學、量子信息科學，等。其實，就目前信息科學的發(fā)展而言，由于本書目的所限，已有的大量信息科學的分支性和應用性學科都未進入本書的視野，此外，尚有更多的信息科學的應有的學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的科學和哲學意義給以了相當高的評價。他認為：正是量子信息科學的產生和發(fā)展“從根本上改變了人類科學和實踐的面貌，它使人類對物質自組織的信息問題的定性認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到的認識乃是人們對各級自然和人工系統的性質進行認識的基本原則。”“這一基本原則的揭示不僅能夠作為科學技術發(fā)展進步的一種新突破的標志，而且還能夠作為人類文明過渡到一個新的質的發(fā)展水平的標志”(第六章第八

節(jié))。

科林先生對量子信息科學所作的這一評價是毫不過分的。其實，無論是量子信息科學，還是納米科學，或是虛擬現實科學的領域都是最能集中體現信息科學理論的最有發(fā)展前途的前沿性領域。因為，正是這些領域的發(fā)展把信息科學的碼元、碼元序的組織結構、關系模式建構，演化程序、過程模式展示的基本科學理念和技術方法貫徹到了自然原子、分子結構的構造，以及數碼人工技術實現的層次和水平。從而以科學的名義實現了信息系統復雜綜合的世界圖景，并最終導致人類的科學觀念和科學思維方式、哲學觀念和哲學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在該書對社會信息科學，以及實施信息科學教育原則的設計之中。該書的“第四章新的現實信息與社會信息科學”“第五章信息科學與教育”，以及關于《信息科學中的哲學問題》《社會信息科學》兩門課程的教學大綱的兩個附錄，涉及的都是這方面的內容。

科林先生強調說：“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)，而我們的現代教育體系仍然不能適應這一發(fā)展，需要從根本上進行現代化的改造……因此，迫切需要建立發(fā)展教育的國家標準”(第五章結論)?！拔覀儽仨氂眯畔⒖茖W提升我們各級教育系統課程教學的內容”(第三章第一節(jié))，并“把教育方式轉變到對信息科學的新原則進行學習的方向上來”(俄文版內容簡介)。有必要提出一個“十分重大的、具有前瞻性的全新教育原則：把信息科學的教學納人基礎自然科學和通識教育的具體科目”(第一章第二節(jié))。

科林先生還進一步指出，由于信息科學的發(fā)展所導致的人類社會的全方位的變革，致使“人類現有的教育哲學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程，以及形成的新的信息現實進行必要的反思?！薄艾F在，必須對俄羅斯的科技人員進行系統培訓，使他們能夠對信息科學的歷史問題和哲學問題進行研究”(結束語)。“我們對作為一門基礎科學的信息科學的發(fā)展前景進行展望，就是要為進一步加強自然科學和人文科學的融合創(chuàng)建一個共同的框架。然而，自然科學和人文科學目前的相互割裂的狀態(tài)，不能為人們提供關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”(第六章結論)。

正因為有了如此明確的認識，科林先生才致力于俄羅斯教育理念、教育體制、教學內容和教學方式的改革，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和信息社會的發(fā)展為背景，對當代教育理念和體制所進行的反思，對俄羅斯教育所進行的改革實踐，不僅是合理的、現實的，而且還是超前的。目前，在我國的教育界，相關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者的相應研究和工作，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

【關鍵詞】高速；網絡；數字化；信息技術

信息技術是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。信息技術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，但在速度和準確性方面存在著明顯的劣勢。伴隨著生產力的提高，人們的認識由低級向高級發(fā)展，人類進入了文明社會，信息技術也有了新的發(fā)展。信息技術是人類社會創(chuàng)造的知識的總和，是構成我們世界的基本要素之一，是研究其生產、收集、存儲、變換、傳遞、處理過程及廣泛應用的科技領域。信息資源與物質、能源資源有一個很大的不同特點，就是它可以被重復使用，可被同時共享，在使用過程中不僅可以不減少，有時還可產生新的增量。自1946年第一臺計算機誕生以來，半個多世紀信息技術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、對人類影響最深遠的科技領域?？梢灶A見，21世紀將是信息的時代，信息技術將成為最活躍、與人們生活最密切相關的科技領域。

21世紀，信息技術發(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。目前在信息技術領域有一個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1051次/秒，且內存可達1031比特。另外日本在利用集成電路方面，將電視臺的包括設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。他們準備將其再壓縮到藥片大小，甚至設想將檢查設備通過藥片置入病人體內，以直接觀察病人的病情。能量實現了無限擴充，信息資源得到了最充分的利用。特別是在智能化方面，主婦也能當米其淋大廚，只要你把食材放進去，烤箱可以自動下載食譜，它便會在你預定的時間自動進行調味烘烤，做成香噴噴的美味佳肴。這些預想，展現了信息技術深遠的發(fā)展前景和發(fā)展空間。

未來的信息技術發(fā)展實現業(yè)務綜合以及網絡綜合。網絡的出現，使信息資源成為了真正繼物質、能源之后的第三大重要資源。傳統網絡由于基礎設備和技術的局限，在網絡的安全、規(guī)模、性能、提供的業(yè)務能力方面都存在缺陷，隨著信息技術的不斷進步、使用人數的不斷增多，將會促使依托以計算機為中心的網路通信興起。將網絡分布在世界每一個角落，業(yè)務無縫地連接起來，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據庫和網絡，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整體的網絡化。未來的網絡向著更快、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的產生、發(fā)展、與其他學科的交叉、及下一個世紀的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現形式是怎樣的？核的轉化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術、探測器技術和計算機技術的發(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），產生各種核反應產物，從而研究原子核物理學的各種基本問題。促使原子核物理學在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內不斷開拓新領域。

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構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初期原子核物理研究的三個前沿領域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結構一直是原子核物理學研究的中心課題之一在證實原子核由質子和中子組成的假設并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現了兩個新領域——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動和具有更高激發(fā)能時的核結構特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當強烈改變核內中子數和質子數平衡，推向質子滴線和中子滴線時的原子核結構特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細介紹了這些方面的新進展和發(fā)展前景，詳細介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現的回彎現象。有些現象的物理內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介紹，并著重介紹了新的中子暈核產生的軟模式巨共振，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，高溫轉動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現是原子核物理基礎研究的產物，并已得到了廣泛的應用，但是有關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和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內容豐富，有的現象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應的實驗及兩種相反的理論預言，并預計這方面研究將開辟重離子核反應的新方向。對通常原子核的裂變反應以及現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以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質異能態(tài)現象、裂變中的延遲現象等實驗及其理論進行了詳盡的描述。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和核的粘滯性直到裂變理論和相關的非平衡態(tài)理論的關系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀原子核物理可能會取得重大進展的三個前沿領域。第六章是有關中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質的狀態(tài)方程；核物質相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產生；熱核性質和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產生QGP，這是人們從未認識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進而較為詳細地介紹了理論研究的現狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學方法(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－核碰撞的有關實驗及其解釋。最后詳細地介紹了QGP產生的有關實驗和實驗上診斷QGP產生的方法。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世紀末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關高溫高密核物質的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質的唯一途徑，這方面將有許多新的結果出現。

自80年代放射性核束裝置問世以來，人們發(fā)現了中子暈核等一系列新現象。國際核物理學界普遍認為，放射性核束物理，包括它在天體物理和其他相關學科的應用是今后一個較長時期內原子核物理學重要的前沿領域之一。本書第七章對放射性核束產生的方法和有關裝置做了詳細的介紹，特別介紹了我國學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域。許多發(fā)現對傳統核理論模型提出了尖銳的挑戰(zhàn)。利用放射性核束進行的核反應和傳統的核反應有很多不同之處，特別是一些學者提出用這種核反應來合成超重元素，從而擴展人們已經知道的元素種類，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的能力。自然界除了200多種穩(wěn)定核素外，理論預言大約還有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，特別是當這些核素越來越接近于中子滴線和質子滴線時，將表現出許多新奇的性質，發(fā)現并解釋這些性質將是對原子核物理學的重大挑戰(zhàn)。

放射性核束的產生和應用還打開了核天體物理學的新局面，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，導致了天體和宇宙中各種化學元素和同位素的產生。迄今為止，天體物理學感興趣的一些核反應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)的實驗數據外推到天體核反應發(fā)生的能區(qū)而得到的，而且特別缺少不穩(wěn)定核的數據，放射性核束正好可以填補這個空缺。實驗核天體物理學正在進入一個以放射性核束引起的熱核反應為重點的新的發(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及相應的實驗方法都做了介紹。