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第8章 电脑时代话电脑(4)

南加利福尼亚大学研究人员1994年首次成功地进行了这一试验,即在解决排列问题上加以应用。虽然此次试验规模很小,但充分预示了未来的可能性。以这一试验为契机,世界各国的开发工作变得活跃起来。

2002年1月,由日本奥林巴斯光学工业公司和东京大学组成的天空小组,成功地研制出用于解读基因的DNA计算机。这是一种由DNA计算部分和电子计算部分组成的混合计算机,在试管阶段的研究上迈进了一步,是世界上第一台有实用性的DNA计算机。今后,经过鉴定试验后,DNA计算机可望在基因诊断方面得到应用。

现阶段,分子计算机有望在解读需要进行大量计算的基因序列,以及在人体内进行诊断的医疗计算机等方面加以应用。分子计算机的用途现在还很有限,恐怕今后也不可能完全取代电子计算机。

然而,在研制出电子计算机的初期,其主要用途是进行特殊的科学技术计算,甚至有人预测世界上只有数台的需求量,未来10年、20年,也许还会出现令人耳目一新的台式计算柳和掌上计算机。

光计算机和量子计算机

光计算机是由光子元件构成的,利用光信号进行运算、传输、存储和信息处理的计算机。光计算机的运算器件、记忆器件和存储设备的工作都是用光学方法来实现的,也就是利用光子代替电子传递信息的计算机。光计算机具有电子计算机的全部功能。但由于光子以每秒30万公里的速度平行传播,是电子运行速度的300倍,所以,光计算机与电子计算机相比,具有以下几个突出特点:

光计算机具有NXN的并行处理能力。光的平行传播性,可以保证成千上万条光同时穿越一块光子元件的不同通道而不会互相干扰。

光计算机计算精度高,运算速度极快。比现行电子计算机运算速度快一千倍。

光的信息携带能力强。光通道携带的信息比电通道多2×104倍,光子存储器能够快速和并行存取数据。

光计算机按工作原理可分为模拟式和数字式两种。模拟式是利用光学图像的二维性直接进行运算,而数字式完全采用电子计算机的技术结构,只是用光子逻辑元件取代电子逻辑元件。在20世纪80年代欧洲就开始研制光计算机,据悉,1984年5月欧洲八所大学联合研制成了世界上第一台光计算机。90年代初美国也研制出了光计算机的模型机。目前,单元的光学逻辑器件、光开关器件、光存储器件已经问世;作为光计算机的外部存储设备的光盘技术已相当成熟。21世纪光计算机的应用将会成为现实。

如果计算机的体积在将来要进一步变小,计算机元件的尺寸也会相应变得非常之小。不过,当计算机微型化发展到一定程度时,就必须用新技术来补充或取代现有的技术。80年代初,经过美国阿贡国家实验室的研究,证明了一台计算机原则上可以以纯粹量子力学的方式运行。由于微小的粒子(如原子)只能以分立的能态存在,当原子从一个能态变到另一个能态时,要吸收或放出光子,而量子波又具有迭加性,一位量子信息只有两种可能情况中的一种,类似于数学的二进制。研究人员利用粒子的自旋转,成功地进行了简单的两位量子的逻辑运算。实验证明可以建立通用量子逻辑门(NOT、COPY、AND),再通过光纤把这些量子逻辑门连在一起,穿过光纤或单个光子能够把信息位从一个逻辑门运送到另一个逻辑门。这样,在理论上就可以成为一台量子计算机了。

量子计算机是通过使处理数字信息的人们熟知的分立特性与量子力学奇异的分立特性相对应而进行计算的。在量子计算机中半翻转的量子位则开辟了新型计算的途径。量子计算机具有量子并行性和运行速度非常快的特点,它可以用于模拟其他的量子系统,可以用于大数的分解因子。现在量子计算机正在研制实验阶段。

电脑制作影视特技

电脑制作影视特技是电影制作技术与计算机的结合。有人形象地比喻:电脑制作影视特技:好莱坞+硅谷。实际上,它是电脑绘画技术在电影特技动作上的广泛应用。

为什么电脑可以创造影视特技和营造各种场景呢?这要归功于多媒体计算机的问世和电影特技制作软件,二者缺一不可。影视特技包括图像和声音两类。电脑音频视频编辑软件系统AdobePremiere具有剪辑、插入、画中画、水平移动、重复图像、多音轨混声、声音加回音等几十种功能,利用这些功能,能够创造出淡出淡入、飞入飞出、翻转、伸缩、滤波变形等特技效果。而电影特技制作软件ALIAS具有造型功能、数字光学功能、模显骨骼与皮肤功能、人物性格塑造功能以及纹理库。在电影特技制作软件的支持下,使用多种灵活的造型工具,可以生成任意复杂的形状;可用光线直接生成雷、电、雨、雪、雾等自然景观;可通过调整骨骼运动来塑造人物并控制人体或动物的运动;也可塑造人物性格及表情;还可利用复制技术生成气势宏大的千军万马。

下面以“硅图像”公司利用图像计算机为好莱坞制作《侏罗纪公园》为例,介绍用电脑制作栩栩如生的恐龙的情况。

“硅图像”公司用来设计《侏罗纪公园》中恐龙和其他动物图像的计算机装有特殊的芯片和软件程序,使计算机产生的图像具有高清晰度和立体感,再以每秒30次的速度更新图像,从而产生动作。首先,计算机画出电影画面草图,在草图中画出恐龙的三维图像,标出每块骨骼的位置,在骨骼上增加肌肉,这样就在计算机屏幕上制作出了一头巨大的恐龙。然后,使用图像处理技术将恐龙图像加工制作成生动有趣的恐龙,又通过复制技术制作各式各样的恐龙,于是在一张画面上就出现了十几头恐龙。再调整恐龙骨骼运动,使恐龙“活”起来。最后,把恐龙的动作按每秒24幅连续变化的静止画面制作成电影底片,这样就可以在银幕上表现恐龙快速奔跑、凶狠捕食的场景。

影片《侏罗纪公园》中出现了一只长颈恐龙吃树梢的画面。这是拍摄时先用起重机的长臂使树梢摆动起来,然后用电脑技术将起重机从画面中抹去,再用恐龙来代替。

利用电脑制作影视特技,为影视制作提供了全新的手段,使人们在电影、电视中看到了在现实中无法看到的壮观景像和奇特表演。

多媒体计算机

“多媒体”的使用率现已日益频繁,其英文是Multimedia,指的是文本、声音、图形/图像、视频及动画等媒体形式的组合。多媒体计算机是指能处理这种多种媒体组合形式的计算机,虽然有的计算机只能处理声音、图形/图像,而有的计算机只能处理动态视频,但它们都被称为多媒体计算机。

多媒体计算机简称MPC。1990年11月,由微软公司牵头制定了多媒体计算机标准10版。

多媒体何以一问世便受到广大用户的青睐呢?

因为它使你的工作更加生动和丰富多彩,并且更多地介入到了你的生活中。对于家庭来讲你可以建立自己的家庭影院,随心所欲不受时间的限制,再没有在电影院剧终人散依然意犹未尽的遗憾感了;对于工作还可以用多媒体进行包装,对普通文档演示使其图文并茂;可以边工作边欣赏优美的乐曲;还可以用丰富的多媒体软件学习,随时随地为自己“充电”;甚至用计算机作曲,过一把作曲家的瘾!多媒体计算机充分发挥你的想像力和创造力,让你在生活、学习、工作中游刃有余,多媒体计算机,给你更广阔的想象空间!

正如Intel公司副总裁虞有澄博士所说的,“惟一不变的是变化”。多媒体计算机也在不断地发展与提高,其功能更强大,操作也将会像我们打开电视机看节目那样随心所欲。

第四媒体

眼下,“第四媒体”是一个颇为流行的名词。

所谓“第四”是相对于我们早已熟悉的报刊书籍、广播、电视三种媒介而言。它包含“广义”和“狭义”两层含义。从广义上来讲:网络“先天”具有媒体的特质,本身就是一个综合性较强的大媒体。从“狭义”上来说,“第四媒体”是基于因特网的一个大众媒体,在信息量方面具有得天独厚的优势。但是,前三种媒体需要大量的人力、物力、财力,如果受到地域或人为干预的影响,其传播效果将会大大降低。而“第四媒体”不受地域、时空的限制;把图形、图像、文字、声音等融合在一起,通过因特网发送给全球的观众,其发放信息的实时性和持久性也是其他媒体所望尘莫及、无法与之相提并论的!“第四媒体”让全世界网民不受语言、时间、地域、肤色的限制,成为自己永久的观众,从而使“第四媒体”魅力四射!这令任何媒体都自叹弗如。它可以轻而易举地击败竞争对手,立于不败之地,可谓疾风劲草!

在“第四媒体时代”,网络空间信息空前丰富,相对说观众的注意力成为一种短缺资源,有人把虚拟空间的竞争称为“争夺眼球的战争”,其激烈程度不亚于现实世界中的广告大战!

彩壳电脑

你知道彩壳电脑吗?

自美国人埃德·罗伯茨于1975年向市场推出第一台个人计算机以来,其中央处理器CPU已历经沧桑,从早期Intel公司推出的8086、8088、286、386……直到PentiumⅢ,其CPU一换再换,而其操作系统亦由最初的OS软件,历经DOS,各版Windows走到今天,可是你注意过没有,而计算机的外观几乎没什么变化,几十年如一日地固守着昔日的旧模样。淡色灰方盒子,淡灰色外壳,毫无个性的多媒体音箱。几十年来,PC“灵魂”和“心脏”不断变化更新,而身上却一直穿着同款同色的“旧”衣服!

而1995年5月出现了第一个敢于“吃螃蟹”的人,台湾宏基集团率先在美国推出墨绿色个人电脑——渴望系列电脑,流线型柔和线条与墨绿色亮丽的机壳令人耳目一新,赢得业界关注和掌声!

时至1998年,苹果公司乔布斯宣布IMAC电脑问世,在计算机史上是一个质的飞跃。半透明的5种彩色外壳极具诱惑力,美国十余家报刊授予IMAC“1998年最佳电脑、最佳年度产品设计奖”,赢得了用户好评!大约每隔15秒美国便有一台IMAC售出,1997年乔布斯宣布便携式电脑ibook采用透明机身设计,无疑又是一个先例!

在即将到来的新世纪,“后PC时代”在未来市场争夺战中,机身外观与色彩正变成与技术指标同样重要的竞争焦点!

绿色电脑

你也许听说过绿色食品、绿色工程,可是,你听说过绿色电脑吗?

其实,满足下面条件之一的电脑都能算为绿色电脑:

1符合EPA的能源之星标准(美国环保局于1992年提出的“能源之星”计划的达标产品标识。首期目标要求每台主机或显示器在不用时进入休眠状态,功耗达30W以下,即可获得“能源之星”标志)。

2制造厂商能够对制造电脑时的废弃物进行再回收,保护环境不受污染。

3彻底削减或消除电磁辐射等不利于人体健康的因素。

4制造厂商在包装过程中,使用有益于环境的材料。

即绿色电脑是节能、对人体无害,对环境无害的新型电脑。

毫无疑问,绿色电脑的诞生,将是一件令人兴奋的事!现在很多著名的电脑厂商纷纷与美国环保局签订协议,进行绿色电脑的开发。就操作者本身而言,整天盯着图像闪烁的显示器时,不会像普通电脑那样,时间一久就头昏跟花;不会因为极低频辐射和射频干扰引发疾病;在计算机的生产过程中,将废弃物回收令你生活的环境赏心悦目;其耗电量将大大降低。

现在有些绿色电脑部件设计得比较奇特,有人把桌上型电脑设计成桌下型,即显示器放在桌面下方,从而减轻眼睛负担。将键盘以不规则的曲线和斜面取代传统直线设计,主键区分左右两个区,使击键异常舒服、灵活!

多媒体终端

多媒体终端是眼下一个比较时髦的话题,那么,具体什么是多媒体终端呢?

多媒体终端指跑在“信息高速公路”上的“车”。把图像、声音、文字、数据活动影像等多种媒体中至少两种媒体进行储存和显示,并能进行加工处理和联网传输综合在一起。集电话机、电视机、计算机、传真机等为一体的新的通信终端,不是依靠单一的媒体传递信息。它能通过多种媒体及先进的通信网的配合,实现媒体的远距离传输。多媒体终端可以显示、存储、处理两种以上媒体,其显示的声音、图像、文字步调一致,作为完整统一的信息出现在用户面前。可以说是“十八般武艺,样样精通”!它还具有声像图书馆的功能,一种称为“百科全书”的多媒体产品,包括21000篇文章和插图,伴有动画、诗人的朗读和46种语言的实例!内容十分精彩!

如果让多媒体终端这样的“车”跑在“信息高速公路”上,人们将会用它随心所欲地获得最新信息。使远距离个人一个人通信和人机通信达到一个新境界。通过一次呼叫能完成包括数据、电视节目、图像、文字的传输。多媒体——跑在“信息高速公路”上的“车”飞速地将信息传向四面八方,实现其高速传递、共享和增值。还可以收发多媒体电子邮件、学习多媒体课程、召开多媒体电视学习,最终实现个人通信全球通。

当然,要让多媒体终端的“车”跑在“信息高速公路上”不是轻而易举的事,还有许多技术难题;目前,一些国家正致力于多媒体终端和多媒体通信技术的研究。

到21世纪,多媒体终端将走人普通家庭,使人类通信面貌发生革命性变化的多媒体通信技术,将成为计算机和通信发展史上新的里程碑!

计算机内存和外存

我们大家都知道,计算机具有“记忆”能力。正是由于有这种记忆能力,才保证了机器自动而快速的运算,向人们提供需要的数据或结果。

在计算机中用来完成记忆功能的设备叫做存储器,它的职能就是用来“记住”计算机运算过程中所需要的一切原始数据、运算指令以及中间结果,并且根据需要还能快速地提供数据和资料。

当我们做各种数学演算时,需要用我们的大脑来记住被运算的原始数据;加、减、乘、除四则运算法则;乘法九九表以及演算的中间结果等等。谁能记住的数据和法则越多,反应越快,谁的计算能力就越强。当数据相当多时,大脑就记不过来了,就得要写到纸上或笔记本上,用纸和笔记本来帮助大脑记忆。

计算机的存储器也跟人们在演算过程中,运用大脑和纸、笔记本记忆的原理一样。我们把计算机内相当于大脑作用的存储器叫做“内存储器”,也叫“内存”;而相当于纸和笔记本作用的叫做“外存储器”,也叫“外存”。

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