计算机科学与技术的应用现状与未来趋势分析

王 灏

(长治学院，山西 长治 046011)

0 引言

随着信息时代的到来与不断发展，信息时代的核心产物，计算机科学与技术正在逐渐焕发出其强大的功能与色彩，如今计算机科学与技术的应用越来越普及，同时应用的深度也越来越高，可以说当今人类社会已经完全离不开计算机了。而计算机技术自身也正在处于一个不断的升级与发展的过程中，因此基于计算机科学与技术当前的应用状况，分析外来计算机科学与技术的发展趋势和方向，对于更好地发展计算机科学与技术，充分发挥计算机科学与技术的应用潜能，具有重要意义。

1 计算机科学与技术的应用现状

1.1 大众化

在计算机的发明初期，其作用主要用于军工方面，服务范围很窄，同时应用范围也很窄。而随着私人计算机的发明，计算机变得越发普及，同时功能也越来越强大，适用范围也越来越广。因此目前计算机科学与技术的第一个应用特点就是大众化，计算机的智能化程度越来越高，同时随着生产制造和研发技术的不断提高，计算机的生产成本也在逐渐降低，逐渐成了大众化的工具产品。且计算机在各行各业都有很强的渗入性，使得当下各个行业都难以离开计算机而独自运行[1]。网络带给人们的便捷性也让计算机的大众化属性被无限放大。可以说，人们的生活已经与计算机之间紧紧连接，难以分离。

1.2 专业化

专业化是当前计算机应用的第二个特点。由于各个行业对于计算机的实际需求不同，因此也就演变出了各种各样的专业化的计算机工具，这也是计算机科学与技术强大渗入性的一种表现。计算机技术作为一个专门的技术，其下有根据各行各业的实际需求衍生出了各种与专业相结合挂钩的专业技术，这正是计算机技术与各个行业结合的一种表现[2]。目前，越来越多的行业中的专业工具正在逐渐被计算机技术所融合，例如绘图有专门的计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)，测绘有专门的地理信息系统(Geographic Information System，GIS)等，计算机技术使得各个行业的专业性有所提升，同时生产效率也大幅升高。

1.3 大数据

大数据这个概念是近年来逐渐流行起来的一个概念，但实际上大数据自信息时代到来的那一刻起就已经存在并且在发挥着重要作用了。计算机科学与技术的发明使得世界上的数据以几何倍数增大，这些数据之间彼此分离但又相互联系，通过收集数据，并且进行统计分析，就能够得到很有价值的研究结果。在互联网上的各个数据并不是冰冷的数字，而是有着实际内涵的真正有意义的东西，通过对某一个行业领域的顾客行为信息进行建库储存，在根据一定的算法进行分析，就能够得出很多珍贵的结论[3]。目前，大数据技术和云计算技术将结合，是当下的潮流趋势，也是对大数据更高效利用的一种途径。未来随着这两门技术的发展与进步，必然还会给人们的生活带来更大的便利。

2 计算机科学与技术的发展方向

2.1 速度更快

随着人类社会的进步，各行各业对于计算机技术的效率与速度问题提出了更高的要求，虽然现行的计算机技术已经比传统的工作方法效率有了明显的提升，但是毫无疑问的是效率就代表了利益。随着计算机集成信息技术的进步与发展，从计算机硬件自身，处理速率就在不断地提高，各种高性能的计算机中央处理器正在被发明应用，新式高性能计算及设备也在被研发。计算机科学与技术的速度必然会有进一步的提高，一方面表现在前文所述的硬件品质的升级，另一方面计算机对于数据的处理方式和算法的升级也必然会带来效率与速度的提升。

2.2 维度更高

计算机技术也正在向着更多元更宽广的维度发展，目前，计算机技术在军工、建筑、电器、电子通讯、服务行业等多个领域已经有了广泛的应用，并且正在其中发挥着重要的作用，而随着智能化管理的研究进展不断加深，计算机技术对于信息的自动化管理能力不断提高，计算机科学与技术将会为用户提供更加高效的信息处理手段与信息数据资源，同时“人工智能”也在不断发展，人机交互将会变得更加简单与频繁，计算机自主对于信息的收集与识别判断的能力将会更加强大，目前人工智能的巨大潜力已经被人们所重视，国家也正在投入大量的资金与精力进行相关研究，这表明未来计算机技术与应用将会朝着更高的维度进发[4]。

2.3 应用范围更广

毫无疑问，计算机技术自其诞生至今，应用范围得到了很大扩展，并且仍处于不断的发展中，这与广大计算机技术的研发人员的努力离不开关系，同时也是对于计算机技术强大渗入性与广泛应用性的一个表现。从目前计算机的应用现状来看，未来计算机的应用范围将会更加广泛，且在日常生活中的普及程度将会更高[5]。以2020年的新冠肺炎疫情为例，过去在家上课还只是一个不成熟的想法，而在疫情的推动下，各种会议软件被研发与完善，学生可以在家庭中与往常一样正常进行学习，而各个企业公司的员工有的也可以在家进行办公，这无疑进一步拓宽了计算机技术的应用范围。随着物联网技术和人工智能技术的发展，未来可以预见的是，计算机科学与技术将会得到更加广泛的应用。

3 计算机科学与技术的未来发展趋势

根据当下计算机的研究热点，以及各国对于计算机应用领域的探究可以预测，未来计算机科学与技术的发展将会从以下几个方面展开。

3.1 生物计算机的发展

首先是生物计算机的发展，生物计算机是将生命科学与技术，与计算机科学与技术相结合得到的产物，将生物工程技术中所产生的蛋白质分子作为计算机的生产原料，将生物电子芯片应用于计算机设备中，这样可以实现利用计算机技术来解决生命科学中，包括重大疾病的问题[6]。这种技术具有运行速度快、能耗低、储存空间大的特点，同时能够实现利用波形来进行信息与数据的共享，结合生物蛋白质分子湿疹的较强的自我修复能力，几乎不需要运行维护与修理，可以实现自行修复，能够有效延长计算机的使用年限与寿命。

3.2 量子计算机的发展

量子计算机技术是将量子技术与计算机科学与技术相机和而得到的产物，在量子计算机中，能够利用对激光脉冲的改变来实现对链状聚合物分子重组的控制，在这个过程中实现聚合物的移动与调控，利用这个过程能够完成各种复杂数据的交互与传递。量子计算机主要应用了量子力学中的可逆性与叠加性原理，将其应用到了数据的叠加与传递中去，相对于传统的电子计算机具有更大的储存空间，同时赋予了信息传递以更高的安全系数[7]。

3.3 光子计算机的发展

在目前人类的研究范畴中，普遍认为光子是传递速度最快且传递范围最广泛的物质，因此毋庸置疑光子计算机的速度将会比传统计算机大幅度提升。以光子作为信息的传递媒介，能够有效提高传输速率，同时保证传递的安全性，并且克服了传统计算机必须通过光纤等导线介质进行传输数据的缺陷，利用光进行数据传输将会由更高的独立性，不会受外界干扰，同时也不容易被窃取其中的关键信息[8]。

3.4 纳米计算机的发展

纳米技术的发展与应用使得纳米计算机被赋予了广泛的关注。纳米计算机顾名思义，是指其计算机芯片的尺寸能够达到纳米级。纳米计算机的制造主要应用了纳米技术，具有高效稳定的特点。纳米计算机的生产成本低，同时所需要的生产空间也很小，只需要在实验室内将设计好的分子组合在一起就能够实现芯片的制造，几乎不需要消耗能源与资源。目前，计算机巨头惠普的实验室正在研究纳米技术所生产的纳米芯片，该研究将会给其他微缩计算机元件的研发与生产铺好道路。未来，随着晶体管集成的芯片生产达到极限，纳米计算机将会是计算机发展的必由之路。

4 结语

综上所述，计算机科学与技术自发明以来就以其强大的渗入性与广泛的应用性给各行各业带来了巨大的变革机遇，同时也给人们的生活带来了翻天覆地的变化。目前，计算机正在朝着大众化、专业化与大数据的方向进行发展，而未来，速度更快、维度更高、应用范围更广将会是计算机科学与技术所追求的方向。同时，生物计算机、量子计算机、光子计算机、纳米计算机将会是未来计算机科学与技术的发趋势。