计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，其产品不断升级换代。当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，成为工作、学习和生活中必不可少的工具。

1）未来新一代的计算机

（1）量子计算机

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数字和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备，当某个设备是由两个子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。简单来说，量子计算机是采用基于量子力学原理和深层次计算模式的计算机，而不像传统的二进制计算机那样将信息分为0和1来处理。

（2）神经网络计算机

人类大脑的总体运行速度相当于每秒1 000万亿次的计算机功能。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型，用许多处理机模仿人脑的神经元机构，将信息存储在神经元之间的联络中，并采用大量的并行分布式网络就构成了神经网络计算机。

（3）化学、生物计算机

在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，转变后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。生物计算机最大的优点是生物芯片的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在一起，特别是可以和人的大脑和神经系统有机地连接，使人机接口自然吻合，免除了烦琐的人机对话。这样，生物计算机就可以听人指挥，成为人脑的外延或扩充部分，还能够从人体的细胞中吸收营养来补充能量，不要任何外界的能源。由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力，从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力，更易于模拟人类大脑的功能。现今科学家已研制出了许多生物计算机的主要部件——生物芯片。

（4）光计算机

光计算机是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互联来代替导线制成数字计算机。与电的特性相比，光具有无法比拟的各种优点：光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输，不存在寄生电阻、电容、电感和电子相互作用问题。光器件无电位差，因此光计算机的信息在传输中畸变或失真小，可在同一条狭窄的通道中传输数量庞大的数据。

2）计算机最新应用领域

（1）计算思维

计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念，其最根本的内容是抽象化和自动化。计算思维汲取了解决问题所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大、复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及对人类心理、行为的理解等的一般科学思维方法。

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机权威期刊Communications of the ACM上给出了计算思维（Computational Thinking）的定义。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动，计算思维的特点有：

•优点：计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由机器执行。计算方法和模型使人们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。(www.daowen.com)

•内容：计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。

•特性：概念化，不是程序化；根本的，不是刻板的技能；是人的，不是计算机的思维方式；数学和工程思维的互补与融合；是思想，不是人造物。

（2）网格计算

网格计算（Grid Computing）是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个虚拟的超级计算机，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式称为网格计算。这种虚拟的超级计算机有两个优势：一是数据处理能力超强；二是能充分利用网上的闲置处理能力。

网格计算包括任务管理、任务调度和资源管理，它们是网格计算的三要素。用户通过任务管理提交任务，为任务制定所需的资源，删除任务并监测任务的运行；任务调度对用户提交的任务根据任务的类型、所需的资源、可用资源等情况安排运行日程和策略；资源管理则负责检测网络中资源的状况。

网格计算技术的特点：

•能够提供资源共享，实现应用程序的互联互通。网格与计算机网络不同，计算机网络实现的是一种硬件的连通，而网格能实现应用层面的连通。

•协同工作。很多网格节点可以共同处理一个项目。

•基于国际的开放技术标准。

•网格可以提供动态的服务，能够适应变化。

3）云计算

云计算（Cloud Computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。美国国际技术与标准局给出的定义：云计算是对基于网络的、可配置的共享计算资源池能够方便地随需访问的一种模式。这些共享计算资源池包括网络、服务器、存储、应用和服务等资源，这些资源以最小化的管理和交互可以快速提供和释放。也就是说，云计算的资源相对集中，主要以数据为中心的形式提供底层资源的使用。通俗地说，云计算就是一种基于互联网的计算方式，化繁为简，更加节约资源。

云计算的特点：超大规模、分布式、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、价廉。

利用云计算时，数据在云端，不怕丢失、不必备份、可以进行任意点的恢复；软件在云端，不必下载就可以自动升级；在任何时间、任意地点、任何设备登录就可以进行计算服务，具有“无限”空间和速度。