<p class="ql-block"> 神奇的“日”字。</p><p class="ql-block"> 你知道嗎？取舍漢字“日”字的筆畫可以組成0～9十個數(shù)字。例如圖二中設(shè)編號為1～7為7棵燈管，如果3與6亮其他不亮那就是數(shù)字“1”，4不亮其余全亮那就是數(shù)字“0”，1，2，3，4，6，7亮5不亮就是數(shù)字“9”。由于電子元件電子管和電容器的誕生而衍生出智能電路，電子計算機應(yīng)運而生了。</p> <p class="ql-block"> 世界上第一臺電子計算機于1946年2月14日誕生于美國賓夕法尼亞州，它的名字叫埃尼阿克，它由18000多個電子管組成，體重達30多噸，占地有一個籃球場大。雖然它體積大、功耗高、可靠性差、計算速度慢、價格昂貴，但其誕生具有劃時代的意義，對人類歷史的發(fā)展產(chǎn)生了極其深遠的影響。</p><p class="ql-block"> 這臺計算機屬于電子管計算機，其計算能力每秒只有約5000次加法結(jié)點運算。</p> <p class="ql-block"> 電子計算機到現(xiàn)在為止大致分為四代：</p><p class="ql-block">第一代計算機：電子管數(shù)字計算機，時間為1946—1958年。元件以電子管為主，計算能力一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次。</p> <p class="ql-block">第二代計算機：晶體管數(shù)字計算機，時間為1958—1964年。由于晶體管的誕生，電子元件的體積大大縮小，性能也更加穩(wěn)定，又加上存儲器采用磁芯存儲器，技術(shù)上還可使用磁盤作外存儲器，使計算機計算性能得以幾何級數(shù)爬升，體積小性能穩(wěn)定能耗降低價格以隨之降低，為計算機的推廣提供了條件，可以從原來的軍事領(lǐng)域進入工業(yè)控制領(lǐng)域。</p><p class="ql-block"> 計算器離不開軟件，就是對計算機進行編程。晶體管計算機在軟件方面出現(xiàn)了以批處理為主的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計算和事務(wù)處理為主，并開始進入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高，一般為每秒數(shù)10萬次，最高達300萬次、性能比第一代計算機有很大的提高。</p> <p class="ql-block"> 計算機的計算能力越強，使用的電子元件就越多。而集成電路又是把大量的晶體管壓縮，在指甲殼大小的面積上可以容納成千上萬甚至上億個晶體管。集成電路的發(fā)明使計算機很快發(fā)展為第三代計算機——集成電路數(shù)字計算機，為計算機進入尋常百姓家奠定了良好的基礎(chǔ)。</p> <p class="ql-block"> 集成技術(shù)也快速得到發(fā)展，原來的集成塊已經(jīng)變?yōu)榇笮〔灰?，功能各異的芯片。又隨著軍事領(lǐng)域的需求越來越大，社會生活的智能化要求越來越高，大型計算機也就逐漸產(chǎn)生了。這就是現(xiàn)目前普通使用的第四代計算機——大規(guī)模集成電路計算機，時間結(jié)點是從1970年開始。</p><p class="ql-block"> 科普知識</p><p class="ql-block"> ①計算機和計算器是有本質(zhì)區(qū)別的。計算機可以進行編程，也就是可以通過人工編寫程序使計算機完成我們所要求的任務(wù)。而計算器是不能進行編程的，只能進行數(shù)字計算。今天我們的計算器可不僅僅是用來進行加減乘除運算喲，嚴格意義上說，一塊遙控板，各種電器上使用的智能開關(guān)都是一種固定的計算器。</p><p class="ql-block"> ②計算機分為巨型計算機和微型計算機（簡稱微機）。巨型計算機一般歸國家所有，由國家或特殊機構(gòu)掌控。</p> <p class="ql-block"> 圓周率是一個無限不循環(huán)小數(shù)，即是一個無理數(shù)。大家知道，在5世紀我國數(shù)學(xué)家祖沖之就用割圓術(shù)手工算出圓周率在3.1415926～3.1415927之間，雖然它的成果并沒有得到國際社會承認。國際上只承認也是我國古代數(shù)學(xué)家劉徽計算出的3.14，并被命名為“徽率”。題外話：這個“徽率”可不簡單，從數(shù)學(xué)角度上看3.14和圓周率相差較?。ㄒ驗橄乱晃皇?），所以工程計算上都使用3.14，甚至在天文運算上很多時間都使用它。</p><p class="ql-block"> 那么現(xiàn)在圓周率計算到哪里呢？據(jù)資料介紹，最新數(shù)據(jù)是62.8萬億位，這是什么概率？如果我們的書寫間距用每厘米4個數(shù)學(xué)來計算的話那可是1億5千7百萬公里，地球到月亮都要206個來回了。如果讓我去抄寫一遍那是絕對不可能的，那怕我一秒鐘寫3個數(shù)字（邊看邊抄還寫不了這么快）我是絕對活不了3900多萬歲的，這還是在不吃不喝不睡還要從出生第一天就開始干起的前提下。哪怕是全中國人一起抄，不吃不喝不睡都要10多年時間，這數(shù)字夠大的吧！</p><p class="ql-block"> 當(dāng)然，這個結(jié)果只能通過超級計算機才能算出。資料表明，圓周率的62.8萬億位是用目前最先進的計算機用了三個多月的時間才計算出來的。那么，花這么大的功夫計算出來有什么作用呢？說起來有點好笑，這個作用就是體現(xiàn)計算機的計算能力。由于圓周率是無限不循環(huán)小數(shù)，永遠也算不完，誰的計算機計算的數(shù)字長，誰的計算機就越先進。</p> <p class="ql-block"> 不過現(xiàn)在計算機的計算能力已經(jīng)不用這種方法了，畢竟計算圓周率費力費時還不知其準確性?，F(xiàn)在體現(xiàn)計算機計算能力是通過技術(shù)手段檢測計算機每秒計算次數(shù)。2020年的一次測試，最強計算機的計算能力是每秒51.3億億次。</p> <p class="ql-block"> 我國的巨型計算機研制起步較晚，但其進步是非常神速的。</p><p class="ql-block"> 1983年，我國巨型計算機“銀河一號機”研制成功，其計算為每秒1億次，它在石油地質(zhì)勘探、天氣預(yù)報和國防建設(shè)等方面發(fā)揮其作用。不過這臺計算機在當(dāng)時比起其他的國家的計算機還有不小差距，據(jù)說當(dāng)年日本最先進的計算機運算能力達3400多億次。</p> <p class="ql-block"> 隨著銀河號，曙光號，天河號，神威太湖之光等系列計算機相繼研制成功，我國計算機逐漸走向世界舞臺，成為一支不可小覷的力量。</p><p class="ql-block"> 1983年，我國成為繼美國、日本之后第三個能夠研制巨型計算機的國家。</p><p class="ql-block"> 2016年，我國神威太湖之光在計算機500強中，以二倍于美國計算機計算速度名列榜首，隨后連續(xù)幾年均為世界第一。</p><p class="ql-block"> 最新計算機排名雖然我國最強計算機沒有排名第一，但是也有兩個利好消息，一是我國正在研究每秒100億億次的超級計算機，有望在2021年研制成功。二是在世界500強中，我國的計算機占領(lǐng)227個席位，這也是一個第一名。</p> <p class="ql-block"> 還有更厲害的消息。2021年2月8日，中國科學(xué)院量子信息重點實驗室的科技成果轉(zhuǎn)化平臺合肥本源量子科技公司發(fā)布具有自主知識產(chǎn)權(quán)的量子計算機操作系統(tǒng)“本源司南”。這標(biāo)志著以量子計算為標(biāo)志的量子計算機走向計算機舞臺。目前，我國量子實驗方面在世界上處于領(lǐng)先地位，我國是第一個發(fā)射量子衛(wèi)星進行量子糾纏試驗的國家。</p><p class="ql-block"> 量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。它的特點主要有運行速度較快（可能為現(xiàn)代計算機的數(shù)萬倍，甚至超億倍）、處置信息能力較強、應(yīng)用范圍較廣等。</p><p class="ql-block"> 2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”，使我國在量子計算機領(lǐng)域成功實現(xiàn)彎道超車。</p> <p class="ql-block"> 最新消息：經(jīng)過研究攻關(guān)，超導(dǎo)量子計算研究團隊構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務(wù)的快速求解，比目前最快的超級計算機快一千萬倍，計算復(fù)雜度比谷歌的超導(dǎo)量子計算原型機“懸鈴木”高一百萬倍，使得我國首次在超導(dǎo)體系達到了“量子計算優(yōu)越性”里程碑。</p><p class="ql-block"> 最最新消息。據(jù)新華社報道：記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等人與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，近期成功構(gòu)建113個光子144模式的量子計算原型機“九章二號”，求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題比目前全球最快的超級計算機快10的24次方倍（億億億倍），在研制量子計算機之路上邁出重要一步。</p><p class="ql-block"> 量子計算機的出現(xiàn)，為人類生活智能化奠定了良好的基礎(chǔ)。</p> <p class="ql-block"> 光量子計算研究團隊構(gòu)建了113個光子144模式的量子計算原型機“九章二號”，處理特定問題的速度比超級計算機快億億億倍，并增強了光量子計算原型機的編程計算能力。</p> <p class="ql-block"> 現(xiàn)在計算機已經(jīng)深入到每一個人的生活，它在計算機數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、自動控制、輔助設(shè)計、輔助教學(xué)、人工智能、娛樂活動等方面發(fā)揮著巨大的作用，在許多領(lǐng)域?qū)Σ煌瑢哟蔚纳鐣水a(chǎn)生巨大的影響，它代表著現(xiàn)代社會最先進的科學(xué)技術(shù)。</p><p class="ql-block">制 作：深山來客</p><p class="ql-block">音 樂：中國中國，鮮紅的太陽永不落</p><p class="ql-block">初稿時間：2021年9月18日</p>