计算科学与计算机发展论文

摘要：本文从什么是计算说起，通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾，提出量子计算系统的发展和成熟，并且提出了人类认识未知世界的规律：“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。下面是小编为大家整理的《计算科学与计算机发展论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

计算科学与计算机发展论文 篇1：

对计算科学与计算机发展的若干思考

摘 要：所谓计算科学，就是对描述和变换信息的一种算法过程。里面包括理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统研究。从世界上第一台计算机产生至今，计算机的应用不断拓展，类型不断分化。不可否认，计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向飞速发展，在不久的将来，还会有更新技术会融入到计算机的发展历程。笔者通过多年的教学经验，对计算科学和计算机发展的历程进行了探析研究，希望能够对各位同仁有所帮助。

关键词：计算;科学;计算机发展

一、计算的定义

了解一个事物，先从定义着手。笼统地说，所谓的计算，就是从一个符号串f 变换成另一个符号串g 。比方说， 从符号串2 + 3 变换成5， 就是一个简单的加法计算。如果符号串f 是x2，而符号串g 是2x，从f 到g 的计算就是常见的微分。

算式计算是这样，定理证明也不例外。如果 令f 表示一组公理和推导规则， 令g 是一个定理， 那么从f 到g 的一系列变换就是定理g的证明。由此可以得出推论， 文字的翻译，也是一种变相的计算。比如说，如f代表英文句子， 而g 为y意思相等的中文句子， 那么从f 到g ，就是把英文翻译成中文的过程。

不难发现，这些变换间的过程，就是我们常说的计算。在这个过程中，它们都有共同的特点，从己知符号( 串) 开始，有序改变成符号( 串) ， 经过几个步骤以后， 最终得到一个满足预先规定的符号( 串) 的变换过程。

如果从类型进行， 计算主要有数值计算和符号推导这两类。其中，数值计算包括实数和函数的加减乘除、开方运算、方程的求解等情况。而符号推导则涵盖了代数与各种函数的恒等式、几何命题的证明等。

但是，有一定需要注意的是，无论是数值计算，抑或符号推导，二者之间在本质上是等价的、对等的， 它们相辅相成，相得益彰， 可以实现相互转化， 同时还具有共同的计算本质。当然，随着科学不断进步发展，也许，不久的将来，还可能出现崭新的的计算类型。

二、计算的历史

人类文明，不断发展进步。在开始生产生活的远古时期，便与计算结下了不解之缘。为了更好让计算服务生活，人们发挥自己的聪明才智，不断探索计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的，更是一脉相承的。

公元前5世纪的时候，炎黄子孙已经学会用筹码当做日常工具。并在公元前3世纪普及下来，一直沿用了两千多年。再后來，人们发明了算盘，更加便捷的为生活提供服务。在15世纪的时候，取代了算筹的地位，得到了大力推广。经过一代代人的智慧结晶，还罗列了很多算法口诀化，大大提高了计算速度。

三、计算系统的近代史

到了近代，随着科学的不断发展，大大提高了计算工具的发展速度和计算效率、早在1614年的时候，就已经发明了对数，从此，乘除运算，可以巧妙的转化为加减运算。在这个时候，发明设计了一个重要的计算辅助工具：对数计算尺。到了1620年，冈特最早利用对算计算尺来计算乘除，开创了计算的先河。

创意无极限，1642年，帕斯卡发明了加法器，1671年，莱布尼茨发明了手摇计算器，到了1850年，曼南在計算尺上尝试装上了光标，此举便捷高效，得到了科学工作者，尤其是工程技术专业人员的认可和赞同。后来，机械式计算器通计算尺一同发明，并得到应用，在计算工具的发展史上，具有里程碑的重要意义。

四、电动计算机问世

1834年，英国科学家巴蓓奇设计了一款完全由程序掌握控制的分析机，令人遗憾的是，由于当时的机械技术能力有限，一些关键环节由于技术问题，最终成为泡影。虽然胎死腹中，但是，巴蓓奇的理念中，已经涵盖了现代计算的基本框架和中心思想。

随着电力技术的不断发展，在很长一段时间内，电动式计算器，正在逐步取代人工式计算器。在1941年，德国科学家楚泽发明了继电器，制造出世界上第一步过程控制计算器。至此，巴蓓奇在一百多年前的构想，得以最终实施。

五、电子计算机改变了世界

20世纪初，电子管的出现，犹如一声春雷，促使计算机的改革，实现了质的飞跃。在1946年，美利坚合众国的宾夕法尼亚大学与有关单位联合在一起，支撑了第一台电子计算机。随着它的面世，人类的计算进入了一个崭新的时代。毫不夸张的说，电子计算机的出现，堪称20世界最伟大、为实用、最具有历史意义的重要发明之一。它的面世，当仁不让的摘走了最具影响力的现代工具的桂冠。

就在电子计算机飞速发展的时候， 因特尔公司的创始人戈登·摩尔高瞻远瞩，对电子计算机产业所依赖的半导体技术的发展作出大胆预测预： 今后，半导体芯片的集成度将每两年翻一番。事实证明， 戈登·摩尔的预测完全正确。自2 0 世纪6 0 年代以后，半导体芯片的集成度和电子计算机的计算速度就呈现了飞速发展的模式，每18个月就要翻一番， 需求越来越多，成本却越来越低。这种独具特色的发展速度，就是有名的“摩尔定律”。

六、计算是否有极限

追求永无止境，电子计算机的发展也不例外。人类能不能把计算机的运行速度再次提升? 传统计算机的计算能力何时才会到达极限? 对于这个问题， 很多科学家在进行严密、谨慎的讨论后，最终给出的答案是否定。因为有一个不能忽视的问题摆在那里，如果计算机的计算能力无限飞跃， 把地球上全部的能量转换为计算的结果，就会造成熵的降低。无限发展的运动，在哲学界里，是被禁止的， 所以， 传统电子计算机的计算能力，不可能永远前进，必须要有一个属于计算机自身的必上限。

对于计算机的上限问题，无数哲学家和科学家的观点出奇的一致。他们认为：最多到21世纪30年代，摩尔定律将不再适用郁计算机的发展。到那个时候，计算机将达到自身的历史峰值，并逐步走下神坛。

哈佛大学终身教授、著名科学家威尔逊教授曾经说过： “我们所追寻的科学，始终代表着一个时代最大胆、最疯狂的猜想。尽管它纯粹是人为的，但我们有理由相信， 通过追寻“梦想，发现，解释，梦想”的不断循环， 我们完全可以开拓一个个全新的领域， 世界在大家的共同努力下，最终会变得更加清晰， 我们最终会探索到宇宙的奥秘。所有的美妙，都有存在的目的和意义。”

七、难以求解的量子计算系统

20世纪80年代，量子计算初具规模。著名物理学家费曼在进行计算试验的时候，尝试用传统的电子计算机，去模拟量子力学。在实验的过程中，费曼遇到一个问题：量子力学系统的行为。通常是难以理解，也是难以求解。

比如，以光的干涉现象为例，在这个干涉过程中，每增加一个相互作用的光子， 有可能产生的状况就会多出翻一番，问题的规模会呈指数级增加。当然，模拟光子的实验，所需的计算量实在太大了，一般人很难坚持下去。可惜，它遇到的是执着的费曼， 在他眼里，眼前的困难，正好提供一个钻研的契机。费曼一直认为， 量子力学系统的行为，自身具备良好的可预测性： 在干涉实验中， 只要给定初始条件， 就可以推测出屏幕上影子的形状。通过不断的模拟实验，费曼做出判断：如果能够算出干涉实验中发生的现象，就必须完成大量的计算， 那么只要搭建这样一个实验， 就能测量其结果， 无形当中，潜移默化的完成了一个复杂的计算。所以， 在计算机运行的过程中， 只要让它在真实的量子力学对象上完成实验， 并把实验结果整合到计算中来， 就可以获得远远超出传统计算机的运算速度。

八、量子计算的革命性思考

回顾人类计算工具的发展历程， 从最初的木棒、石块到珠盘， 经过电子管计算机、 晶体管计算机的演化，到现在的普及的电子计算机， 再进化到到量子计算。笔者发现，当中的进化过程，就像浩瀚的人類文明史，有很多值得深思的地方。

首先，远古时期，人们发现用石头或者棍棒可以辅助计算， 开始摸索，尝试。到后来，发明了算盘， 来提升人们的计算效率。后来，聪明的人类发现，不仅的双人手可以拨弄“算珠”， 机器也可以用来让“算珠”自主运动， 而且效率更高， 速度更快，更能解放生产力。随后， 人们用继电器替代了纯机械， 最后用电子取代了继电器。就在科学家不断改进计算工具的时候，数学家们开始对计算的本质展开了探究。

总结

笔者通过回顾计算科学的发展史，发现璀璨的人类文明正在不断进步，不断提高。他们的探索和发现，已经构成了我们理解世界、认知真理、探索人生的最有权威的“ 公理”， 而且这个公理系统还在不断的扩大，在扩大的过程中，我们不断发现问题，不断解决问题，不断摸索计算的科学规律。

当然，无论量子计算的本质最终是否会被发现，都不会阻止量子计算时代的到来。回顾这段历史，不难发现，量子计算是计算科学本身的一次全新的革命， 在不久的將来，我们可以大胆想象，很多困扰人类的问题，?将会随着量子计算机工具的不断发展，问题迎刃而解， 它将“计算科学”从牛顿时代引向量子时代， 并会给人类文明带来更加深远、厚重的历史影响。

作者简介：朱景芝(1979年4月)，女，河南商丘人，商丘工学院教师，本科，主要从事计算机科学与技术研究。

作者：朱景芝 江淼

计算科学与计算机发展论文 篇2：

对计算科学与计算机发展的思考

摘要：本文从什么是计算说起，通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾，提出量子计算系统的发展和成熟，并且提出了人类认识未知世界的规律：“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。

关键词：计算科学;计算工具;图灵模型;量子计算

1 远古的计算工具

人们从开始产生计算之日, 便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。

早在公元前5世纪，中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后来, 人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，比算筹更加方便实用，同时还把算法口诀化，从而加快了计算速度。

2 近代计算系统

近代的科学发展促进了计算工具的发展：在1614年，对数被发明以后, 乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年，冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年，曼南在计算尺上装上光标，因此而受到当时科学工作者, 特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年，莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算器，并风行全世界。

3 电动计算机

英国的巴贝奇于1834年，设计了一部完全程序控制的分析机，可惜碍于当时的机械技术限制而没有制成，但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后，由于电力技术有了很大的发展,电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。1941年，德国的楚泽采用了继电器，制成了第一部过程控制计算器，实现了100多年前巴贝奇的理想。

4 电子计算机

20世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展，使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一，也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。

在电子计算机和信息技术高速发展过程中，因特尔公司的创始人之一戈登·摩尔对电子计算机产业所依赖的半导体技术的发展作出预言：半导体芯片的集成度将每两年翻一番，这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。

5 “摩尔定律”与“计算的极限”

人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升?传统计算机计算能力的提高有没有极限?对此问题，学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高，最终地球上所有的能量将转换为计算的结果——造成熵的降低，这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的，因此，传统电子计算机的计算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道为代表的理论科学家认为到21世纪30年代，芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米)，此时， 导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律——牛顿力学沿导线运行，而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象, 从而导致芯片无法正常工作：同样，芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后，晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。

哲学家和科学家对此问题的看法十分一致：摩尔定律不久将不再适用。也就是说， 电子计算机计算能力飞速发展的可喜景象很可能在21世纪前30年内终止。著名科学家，哈佛大学终身教授威尔逊(EdwardO.Wilson)指出：“科学代表着一个时代最为大胆的猜想(形而上学)。它纯粹是人为的。但我们相信, 通过追寻“梦想—发现—解释—梦想”的不断循环，我们可以开拓一个个新领域，世界最终会变得越来越清晰，我们最终会了解宇宙的奥妙。所有的美妙都是彼此联系和有意义的量子计算系统

量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼RichardP.Feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。

在费曼设想的启发下，1985年英国牛津大学教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理学定律推导出一种超越传统的计算概念的方法即推导出更强的丘奇——图灵论题。费曼指出使用量子计算机时，不需要考虑计算是如何实现的, 即把计算看作由“神谕”来实现的：这类计算在量子计算中被称为“神谕”(Oracle)。种种迹象表明：量子计算在一些特定的计算领域内确实比传统计算更强。目前，就是将全世界的所有大大小小的电子计算机全部利用起来来计算上面的这个1024位整数的质因子分解问题，大约需要28万年，这已经远远超过了人类所能够等待的时间。而且，分解的难度随着整数位数的增多指数级增大，也就是说如果要分解2048位的整数，所需要的时间已经远远超过宇宙现有的年龄。而利用一台量子计算机， 我们只需要大约40分钟的时间就可以分解1024位的整数了。

6 量子计算中的神谕

人类的计算工具，从木棍、石头到算盘, 经过电子管计算机，晶体管计算机，到现在的电子计算机，再到量子计算。笔者发现这其中的过程让人思考：首先是人们发现用石头或者棍棒可以帮助人们进行计算，随后，人们发明了算盘, 来帮助人们进行计算。当人们发现不仅人手可以搬动“算珠”，机器也可以用来搬动“算珠”，而且效率更高, 速度更快。随后，人们用继电器替代了纯机械，最后人们用电子代替了继电器。就在人们改进计算工具的同时，数学家们开始对计算的本质展开了研究，图灵机模型告诉了人们答案。

量子计算的出现，则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。可以说。这是一种革命性的思考与解决问题的方式。

7 “神谕”的挑战与人类自身的回应

人类的思考能力，随着计算工具的不断进化而不断加强。电子计算机和互联网的出现，大大加强了人类整体的科研能力，那么，量子计算系统的产生，会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力，并最终解决困扰当今时代的量子“神谕”。不仅如此，量子计算系统会更加深刻的揭示计算的本质，把人类对计算本质的认识从牛顿世界中扩充到量子世界中。

作者：吴锐

计算科学与计算机发展论文 篇3：

计算机科学与计算机发展研究

摘要：计算机是硬件设备和各种科学技术的集合。信息技术和信息技术的迅速发展已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，并推动了许多领域的进步。随着时代的飞速发展，信息时代已经到来。计算机的使用越来越多，影响着人们的日常生活和家庭作业。可以说，计算机的发展与人类生活息息相关。最后，它代表了人类的主要生活方式。信息技术的发展不仅促进了社会的全面发展，而且极大地促进了人类文明的进步。在此基础上，讨论的主要议题是计算机科学与发展，以促进社会与计算机产业的共同发展。

关键词：计算机;计算机科学;发展研究

引言

计算机不是一个单一的问题，而是网络信息技术中硬件设备和各种科学技术的集合。它的应用并不局限于某一特定职业，而是为人们的日常生活和生产提供“法律援助”。进入21世纪以来，计算机科学和计算技术在日常生活和生产中的迅速发展，给人们的生产和生活带来了毁灭性的变化。计算机科学和技术不仅可以帮助企业成功地实施信息管理，还可以有力地促进社会和经济发展，弥补劳动力短缺，展示出色的数据处理能力，提高工作的准确性和准确性。

1信息技术的定义和发展

(1) 信息技术的定义

信息技术来自美国的91教学计划。它被定义为计算和计算机信息技术，这是计算最原始的一般概念。计算机科学的发展依赖于数学和物理，但其本质不同于这两门新学科。计算机科学研究、分析和处理数据信息系统，并通过高速操作完成相应的指令。随着计算机科学的发展，它变得越来越容易。经过短暂的学习，每个人都可以简单地使用电脑。

计算机科学现在已经成为最重要的科学形式之一，它的存在影响着社会的发展。在现代教育中，计算机科学已经成为一个非常受欢迎的专业，学生人数大大增加，促进了计算机科学的发展。计算机科学的研究从未停止过，无论是现在还是将来，计算机科学都将有其存在和发展的意义。

(2) 计算机科学与发展

在科学的早期阶段计算机科学和技能面临着许多困难和挑战。随着科学能力的不断发展，计算机科学在人类的生产和生活中扮演着微不足道的角色，它提高了人类日常生产的质量和数量，并在社会的各个领域广泛传播。许多公司正朝着专业化和多功能化的方向发展，尤其是在信息时代。人们越来越关注计算机科学技能的发展，并合理利用计算机科学技能。计算机科学已应用于社会的各个领域，朝着专业化和多功能化方向发展，提供高质量的服务，以促进生活和生活各个领域的健康发展。

(3) 计算机发展的重要性

计算机的发展破坏了人们的生活方式，提高了人们的生活质量，简化了人们的工作方式。计算机在一定程度上促进了社会发展和人类进步。计算机技术作为现代社会的一门基础知识，在商业、经济和文明领域得到广泛传播。促进了一批产业的进步和社会经济的发展。随着计算机的发展，我们将推动信息时代的到来，造就一批有抱负、有灵魂的高科技人才，让他们认识到自己的价值，发出不同的光芒。

2新时代信息技术与发展的两个领域

(1) 管理系统的电脑化程度不断提高

21世纪以来。随着信息技术在各个领域的不断发展，它得到了广泛的应用。过去，计算机科学发展不快，管理系统信息匮乏，各部委无法及时获取信息。计算机信息管理系统存在诸多缺陷，导致政府能力低下，公众信任度降低。由于管理体系信息的不完善以及生产经营活动的未利用可能性，本公司对本公司的发展具有重大影响。同时，公司管理能力较低，公司内部管理能力较低。信息技术和计算机的不断发展完善了生活各个领域的信息管理政策，不断完善信息管理体系，不断提高各领域的工作能力，极大地促进了公司的可持续发展。

(2) 越來越多的使用

21世纪是信息时代。日常生产和人们的生活正逐渐渗透到计算机科学中。通过使用信息渠道，公共当局的中心意图是为公民服务，这大大提高了公共当局的效率。多媒体等现代信息技术的运用丰富了课堂教学的内容和形式，激发了学生的学习积极性。在课堂教学中，教师运用多媒体技术以不同的形式向学生展示手册中枯燥的知识，显著提高了课堂教学质量。借助计算机技术，公司可以有效减少环境破坏和污染，提高完全无纸化的办公和工作效率。在日常生活中，互联网渠道和信息学的使用使人们的生活变得相当轻松。人们可以在家里购物和点菜，这对人们的衣食住行需求非常公平，促进了人类社会的进步和发展。

(3) 低价

过去，中国的计算机科学和能力设备昂贵，有必要从国外引进先进能力，但计算机科学的核心能力不足。在此期间，随着计算机科学和计算机在中国的不断发展，计算机科学技能和设备的价格持续下跌。中国已经掌握了计算机科学和技术的核心能力。计算机科学和技能在各个领域迅速广泛发展，推动了我国计算机科学的快速发展。

3信息技术和信息技术的发展

进入21世纪以来，计算机科学得到了广泛的应用。计算机科学和计算机朝着智能化、高功能化和经验化的方向发展。一些大数据和无序程序依赖于计算机科学和能力，根据计算机科学和计算机科学的发展趋势，计算机科学和计算机的发展与超导能力、光学能力、，微电子能力和电子仿生能力相结合。在实际应用过程中，在对大数据的分析中，计算机可以利用独特的规划机制和并行能力仔细分析不同的数据和指令，进一步拓展信息学向智能化的发展。计算机，社会的各个领域都需要计算机功能的不断完善。越来越多的大数据和信息数据必须由计算机运行。为了提高人们的生活水平，我们需要提高计算机科学和知识的水平。在计算机技能的创新中，研究是适应时间需求的核心。在当今社会，计算机科学中的体验服务已成为一种时代潮流。计算机科学技能应提供体验服务，转变服务观念，促进计算机科学技能的不断发展。

结束语：

总之，未来计算机的发展将更快、更舒适，这将是一个历史性的变化。在21世纪，计算机将成为人们关注的一个重要课题。在其发展规划中，它将变得更加智能化和人性化。计算机的发展既是一次机遇，也是一次艰难的考验。合理使用计算机对你的帮助最大。

参考文献：

[1]宗俊峰.计算机科技领域奠基之作[N].中国新闻出版广电报，2019-09-26(T23).

[2]张璇.计算机科学与工程系[J].太原学院学报(自然科学版)，2019，37(03)：2.

作者：陈晨