计算机应用技术现状及改善措施

谷潇

摘要：进入21世纪后，计算机应用技术被广泛地应用于人们的生产和生活，并取得了巨大的社会效益和经济效益。文章从数值计算、控制与仿真、图像媒体技术、信息系统这四个方面论述了计算机应用技术的现状，并结合一个涉及技术较全面的计算机应用系统——基于三维GIS的石化管网系统来探讨了我国计算机应用技术的存在问题及其改善措施：加强基础技术创新，推广综合技术集成，鼓励技术难点突破。

关键词：计算机应用；技术现状；改善措施

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）04-0225-03

21世纪是一个信息化程度不断增高的时代。在这样的时代下，以计算机为代表的信息化实现工具的应用将深入地渗入人们社会生活中的各个角落。对于计算机应用技术，其概念上有广义和狭义之分，但一般可以通俗地将其理解为“利用计算机软件来实现相关需求的技术”[1] 。为了给计算机应用相关技术人员提供有益的参考，该文拟分析计算机应用技术现状，并提出相关改善措施。

1 计算机应用技术现状

计算机经过多年的发展，现已具备了强大的信息处理能力。通常而言，计算机所能处理的信息包括数值、文字、图形、图像、声音等多种类型的信息。对于计算机应用技术，其技术核心一般可认为是“对信息的处理和管理”[2]。为此，该文根据计算机信息处理的应用功能，从数值计算技术、控制与仿真技术、图像媒体技术、信息系统等方面来分析计算机应用技术的现状[2-3]。上述分类不尽合理，其中有些部分有重合的现象，但为了更好地论述而采用了此种分类。

1.1 数值计算技术

数值计算也称之为科学计算，特别是在计算机问世初期，其主要应用领域便是科学计算。随着现代科技的发展，在工程设计、高端技术、气象预报等众多领域中都会遇到用一般的工具难以解决的复杂计算问题，但由于计算机具有非常高的运算速度和强大的逻辑能力，因而用计算机来处理这些问题就相对容易很多。就专业技术而言，数值计算是指应用计算机来处理科学研究和应用中的相关数学计算，即：先将科学研究和应用中的数学问题转化为用各种方程式表达的数学模型，然后再寻找求解这些数学模型的计算方法，最后再通过计算机编程来求解这些数学方程式的数值解、近似解、最优解，从而得到科学研究和应用中的数学问题的解。然而，尽管数值计算是计算机应用技术中一个非常重要的领域，但是其仍然还有不少问题需要解决，如：如何设计更好的数学模型使计算机能更高效地解决实际问题；如何通过优化算法程序而使计算机更快得出最优解；如何避免得出结果不是全局最优解；等等。

1.2 控制与仿真技术

进入21世纪以后，计算机控制技术已经在工业过程控制领域得到了广泛的应用，并取得了很好的经济效益。所谓计算机控制，通俗地讲就是指利用计算机不断采集生产或实验过程中受控对象的各种信息，然后通过计算机对所采集的信息进行相关计算后得到相应的控制指令，进而将控制指令实时地传输给受控对象，受控对象则按控制指令完成相关操作的技术。而计算机仿真是指根据需要仿真的系统的相关信息建立其设计模型和数学模型，并利用计算机来模拟所建立的系统模型，进而通过相关试验来研究所仿真的系统的技术。当前，集散型控制系统现在已经广泛地应用于现代化工厂，而微机控制系统技术也从高端制造领域拓展到洗衣机、空调机等生活设施；计算机仿真技术也已广泛地应用于工程、设计、制造、管理等众多领域。然而，计算机控制与仿真技术已被广泛应用，并取得了巨大的效益，但其仍然存在一些问题，如：许多计算机控制系统还不够智能；不少计算机仿真系统对现实模拟的真实度还不够高；计算机控制与仿真技术应用在广度和深度上还有待更好的发展；等等。

1.3 图像媒体技术

图像媒体技术可分为计算机图形学、数字图像处理、多媒体技术等分支。其中，计算机图形学技术是指利用计算机生成物体图形的技术（如造型、色彩、真实感、动画、可视化等方面的技术）；数字图像处理是指利用计算机根据相关理论完成图像处理的技术（如增强、去噪、复原、重建、分割等方面的技术）；多媒体技术是指对文字、声音、图像、视频等信息数据进行综合化处理和输出的技术，其主要研究媒体信息的编码、压缩、存储、传输、解码以及相关的软硬件。随着计算机软硬件技术的进步，图形图像处理得到了很大的发展，在计算机绘图、计算机动画、地理信息系统等方面的软件已经获得了广泛的应用。在数字图像处理方面，当前业界已经形成较为完善的计算机视觉理论，基于对图形图像的二维或三维分析技术的软件也得到了广泛的应用，特别是在文字识别、图像识别、图像传输、机器人视觉等方面，图形图像技术已经成为这些应用中的核心技术。近年来，图形学技术和数字图像处理这两者紧密结合，极大地促进了多媒体技术的发展，使人类能够以丰富多彩的形式处理和展现文字、声音、图像、视频等信息数据。当前，图像媒体技术已经广泛地应用于人们的生产和生活中，特别是网络与图像媒体技术的结合，为人们的生活带来了极大的便利。当然，图像媒体技术也还存在一些问题，如：对三维图形的数据处理速度还有待提高；对图像内所含信息的智能识别技术还不够成熟；对海量媒体数据的存储、传输、检索等方面的技术还需要加强；等等。

1.4 信息系统

信息系统通常是指是利用计算机来处理（含采集、加工、存储、利用、维护等）信息的系统。从某种程度上来讲，信息系统是当前计算机应用技术中应用最广泛的领域。对于信息系统而言，一般可分为电子数据处理（低层）、管理信息系统（中层）、决策支持系统（高层）这三个层次。对于广义的信息系统而言，其还包括计算机辅助系统，如CAD系统（计算机辅助设计）、CAPP（计算机辅助工艺规划）、CAM系统（计算机辅助制造）、CIMS（计算机集成制造系统）、CAI系统（计算机辅助教学）、CAQ（计算机辅助质量控制）等。当前，不少计算机辅助系统都已进入了实用化阶段。就信息系统的发展趋势来说，其目前主要表现为系统集成化、结构分布化、信息多媒体化、功能智能化。特别是智能化方面，这类信息系统利用计算机来模拟人的智能，从而使计算机具有学习和推理能力，进而实现功能更强的智能信息系统，如机器学习、模式识别、专家系统等。当前，尽管信息系统已经广泛应用于设计、生产、科研、军事等领域，并取得了显著的社会和经济效益，但其也还存在一些问题，如：在信息系统数据分析方面考虑不够全面；信息系统常因升级频率较高而花费巨大；信息系统的集成协同能力不强；等等。

2 改善措施

当前，随着计算机应用技术的发展，计算机所具有的“会说、会看、会听、会学”等功能越来越强大，并不断地改变人们的生产和生活的方式，从而为人类的快速发展作出了巨大的贡献。然而，目前的计算机应用技术也存在不少问题，许多研究方向和应用领域还有更大的拓展空间，为此本文结合一个所涉及技术较全面的计算机应用系统——基于三维GIS的石化管网系统，来探讨计算机应用技术的改善措施。

在石化企业中，管网系统（由管网节点将管线连接起来构成的传输网络系统）是最重要的基础设施之一。通常，管网节点包括管井、管阀和其他连接器件等，管线包括管道、管块、管沟等。对于石化企业而言，而其装备故障大多发生在管网（含管线及其附属设施）上，因此需要通过计算机系统来帮助石化企业更好地做好管网及装置的规划、建设、检修、控制、管理等方面的工作。而基于三维GIS的石化管网系统（以下称为三维GIS石化管网系统）是满足此需求的最好选择。

三维GIS石化管网系统所涉及的计算机应用技术有数值计算（如空间测量、爆管分析、影响区域分析等）、控制与仿真（如应急指挥、预警分析等）、图像媒体技术（如三维建模、GIS操作等）、信息系统（三维GIS石化管网系统本身就是一个技术含量较高的系统，并包含了三维建模、数据管理、GIS操作、管网应用等子信息系统），因此三维GIS石化管网系统是技术较全面的计算机应用系统。从图2可见，该系统主要涉及管网、三维模型、三维GIS这三方面的数据存储，管线、节点方面的数据设计做得合理与否关系到三维GIS石化管网系统设计的成败。

从三维GIS石化管网系统的开发和应用情况来，我国当前在计算机应用技术方面还存在以下问题[5]：1） 计算机应用系统在基础平台方面缺乏创新。以三维GIS石化管网系统为例，三维建模平台、数据管理平台、GIS平台这三个方面是系统的基础平台，然而，在我国这些基础平台并没有得到很好的发展，只能使用国外的平台才能使系统有较好的性能。如文献[4]所述的三维GIS石化管网系统在基础平台方面的选择是：选用极受欢迎且易于使用的3D设计软件——Google SketchUp（中文名称“草图大师”）来完成管线、管网节点及其他物体的三维建模功能，选用地图资源丰富、浏览性能优异的Google Earth（中文名称“谷歌地球”）来作为三维GIS的基础平台。2） 不少计算机应用技术没有得到广泛的应用。尽管我国的计算机应用技术在进入21世纪以后得到了快速的发展，但不少计算机应用技术仍然没有得到广泛的应用。以三维GIS石化管网系统为例，其涉及数值计算、控制与仿真、图像媒体技术、信息系统等方面的计算机应用技术，从单一方面的技术来看其都有较广泛的应用，但综合起来形成三维GIS石化管网系统的计算机应用在我国则没有得到很好的开发和推广。通过上述分析，我们不难发现，对于计算机应用技术，我国当前应当采取的改善措施可以有以下几点：

1） 加强基础技术创新。当前，我国的计算机应用系统在支撑平台上通常依赖国外技术，因此尽管在某些应用领域的计算机技术有所创新，但总体而言，我国的计算机应用技术是比较缺乏创新的。为此，我国应当通过鼓励相关企业、高校和研究院所等单位加强计算机应用基础技术研究，通过税收减免、资金扶持、投标加分等政策鼓励相关企事业单位大力发展具有自主知识产权的系统支撑平台。

2） 推广综合技术集成。对于一个信息系统而言，如果仅能实现一两项功能，而不能和其他系统集成起来协同工作，其实用效果必然会大打折扣的。而发展系统集成是解决各类小系统独自为“信息孤岛”问题的有效方式。当前，我国在计算机应用方面有不少“信息孤岛”系统，需要通过综合多种计算机应用技术来开发新的集成系统，从而实现更加强大的应用功能，进而取得更好的效益。

3） 鼓励技术难点突破。通过前面从数值计算、控制与仿真、图像媒体技术、信息系统这四个方面对计算机应用技术现状的分析论述，我们不难看出：尽管计算机应用技术已经得到广泛的应用，并取得了许多成果，但其仍然存在不少技术难点还没有得到解决。因此，如果我国通过各种方式鼓励计算机应用技术难点突破，将有助于引领我国的计算机应用走在世界的前列。

3 结束语

进入21世纪以后，人类对数值计算技术、控制与仿真技术、图像媒体技术、信息系统等方面的计算机应用需求越来越大，从而促进了计算机应用技术的发展。但是从目前的计算机应用技术成果来看，计算机应用技术还有很大的改善空间，需要更多的专业人员为其发展做出更大的努力。

参考文献：

[1] 百度百科.计算机应用技术（计算机与信息技术相关学科）[ED/OL].（2014-11-15） [2014-11-23]. http：//baike.baidu.com/subview/498366/6274223.htm.

[2] 吴泉源.计算机应用技术[J].计算机工程与科学，2000，22（3）：1-5.

[3] 张效祥.计算机科学技术百科全书[M].2版.北京：清华大学出版社，2005.

[4] 朱冠华.基于三维GIS的石化管网系统分析与设计[J].现代工业经济和信息化，2014（18）： 11-12.

[5] 王靖.计算机应用技术现状及改善措施[J].黑龙江科技信息，2014（19）： 146.