La tecnología informática del futuro se desarrollará hacia velocidades ultraaltas, tamaños ultrapequeños, procesamiento paralelo e inteligencia. A pesar de estar limitado por límites físicos, el rendimiento de las CPU, el núcleo de las computadoras que utilizan chips de silicio, seguirá creciendo. Como modelo de empresas exitosas impulsadas por la Ley de Moore, se espera que Inter lance un microprocesador de transistores de 65,438 mil millones en 2006 y un microprocesador de transistores integrado de 65,438 mil millones en 2000, con un rendimiento de 65,438 mil millones de MIPS (65,438 mil millones de instrucciones por segundo). A principios de este siglo aparecerán superordenadores con capacidad de 100 teraflops. Las computadoras de ultra alta velocidad utilizarán tecnología de procesamiento paralelo para permitir que el sistema informático ejecute múltiples instrucciones o procese y procese múltiples datos al mismo tiempo. Esta es una tecnología clave para mejorar la estructura de la computadora y aumentar la velocidad de operación de la computadora.
Al mismo tiempo, la computadora tendrá componentes más inteligentes, y tendrá múltiples capacidades de percepción, ciertas capacidades de pensamiento y juicio, y ciertas capacidades de lenguaje natural. Además de proporcionar información natural mano-ojo (como entrada de voz, entrada de escritura a mano), han surgido varios dispositivos interactivos que pueden brindar a las personas una sensación de inmersión, y la tecnología de realidad virtual es una expresión concentrada del desarrollo en este campo.
La capacidad de almacenamiento de los discos ópticos y magnéticos tradicionales continúa aumentando y las nuevas tecnologías de almacenamiento masivo están madurando. La capacidad de almacenamiento del nuevo almacenamiento puede alcanzar los 10 terabytes por centímetro cúbico (calculado en base a un libro de 300.000 palabras, que puede almacenar aproximadamente 150.000 libros). El almacenamiento permanente de información también será una realidad, y se están investigando y fabricando recuerdos del milenio. Dicha memoria puede ser antiinterferente, resistente a altas temperaturas, a prueba de golpes, impermeable y anticorrosión. Si así fuera, un gran número de documentos actuales podrían conservarse en su forma original e inmortalizarse para siempre.
Constantemente surgen nuevos sistemas informáticos.
El rápido desarrollo de la tecnología de obleas de silicio también significa que la tecnología del silicio se está acercando cada vez más a sus límites físicos. Debido a esto, los investigadores de todo el mundo están intensificando la investigación y el desarrollo de nuevas computadoras. Las computadoras experimentarán un salto cuántico e incluso un cambio cualitativo desde cambios arquitectónicos hasta revoluciones de dispositivos y tecnología. Nuevas computadoras cuánticas, computadoras cuánticas ópticas, computadoras biológicas, nanocomputadoras, etc. entrarán en nuestras vidas en el siglo XXI, abarcando diversos campos.
Computadora Cuántica
La computadora cuántica se desarrolla en base a efectos cuánticos. Utiliza las propiedades de un polímero molecular en forma de cadena para representar el estado de conmutación, utilizando pulsos láser para cambiar el estado de las moléculas de modo que la información se mueva a lo largo del polímero para realizar operaciones de cruce.
Los datos en una computadora cuántica se almacenan en qubits. Debido al efecto de superposición cuántica, un qubit puede ser 0 o 1, o puede almacenar 0 y 1 al mismo tiempo. Por lo tanto, un qubit puede almacenar dos datos y la capacidad de almacenamiento de una computadora cuántica es mucho mayor que la de una computadora común con la misma cantidad de bits almacenados. Al mismo tiempo, las computadoras cuánticas pueden lograr computación cuántica paralela y su velocidad de computación puede ser 65,438 mil millones de veces más rápida que el actual chip Pentium III de las computadoras personales. Se están desarrollando tres tipos de computadoras cuánticas: computadoras cuánticas de resonancia magnética nuclear (RMN), computadoras cuánticas de semiconductores basadas en silicio y computadoras cuánticas con trampa de iones. Se espera que las computadoras cuánticas se conviertan en algo común en 2030.
Computadora cuántica óptica
Una computadora cuántica óptica es una computadora digital totalmente óptica que utiliza cuantos de luz para reemplazar electrones, interconexiones ópticas para reemplazar interconexiones de cables y hardware óptico para reemplazar el hardware electrónico. En las computadoras, el funcionamiento ligero reemplaza al funcionamiento eléctrico.
En comparación con las computadoras electrónicas, la notificación de información de las "computadoras inalámbricas" de las computadoras ópticas tiene una densidad extremadamente alta de canales paralelos. Un prisma triangular con un diámetro de 5 centavos es muchas veces más grande que los cables telefónicos existentes en el mundo. El paralelismo y la alta velocidad de la luz determinan naturalmente que las computadoras ópticas tengan capacidades de procesamiento paralelo muy fuertes y operaciones de ultra alta velocidad. Las computadoras electrónicas ultrarrápidas solo pueden hacer cosas a bajas temperaturas, mientras que las computadoras ópticas pueden hacerlo a temperatura ambiente. Las computadoras ópticas también tienen la misma tolerancia a fallas que el cerebro humano. Cuando un componente del sistema se daña o degrada, no afectará los resultados finales del cálculo.
En la actualidad, más de 70 científicos en Europa del Reino Unido, Francia, Bélgica, Alemania e Italia han desarrollado con éxito la primera computadora óptica del mundo. Su velocidad de computación es 1.000 veces más rápida que la de las computadoras electrónicas. Los científicos predicen que la investigación y la fabricación de ordenadores ópticos se convertirán en uno de los temas de alta tecnología del siglo XXI.
Computadora de sustancias vitales (computadora molecular)
El proceso de operación de la computadora de sustancias vitales es el proceso de interacción entre las moléculas de aminoácidos y los medios físicos y químicos circundantes. Los interruptores de la computadora son operados por enzimas y el programa está claramente establecido en el propio sistema de síntesis de enzimas y en la estructura del aminoácido.
En los años 70, muchas personas descubrieron que los diferentes estados del ácido desoxirribonucleico (ADN) podían representar la presencia o ausencia de información. Desde el código genético de la molécula de ADN, que cambia de un gen a otro mediante reacciones bioquímicas, hasta los datos almacenados. El código genético antes de la reacción está relacionado con los datos de entrada y el código genético después de la reacción está relacionado con los datos de salida. Si se puede controlar este proceso de reacción, entonces se podrá crear una computadora de ADN exitosa.
Las moléculas de aminoácidos son mucho más pequeñas que los componentes electrónicos de un chip de silicio y están muy juntas. Sólo se necesitan 10 picosegundos para que una computadora complete un cálculo sobre un cuerpo vivo, lo cual es 1 millón de veces más rápido que el pensamiento humano. Las computadoras moleculares de ADN tienen capacidades de almacenamiento asombrosas. Un metro cúbico de solución de ADN puede almacenar 1 billón de datos binarios. Las computadoras de ADN consumen muy poca energía, sólo una milmillonésima parte de la que consumen las computadoras electrónicas. Dado que la materia prima del chip de materia viva son moléculas de aminoácidos, la computadora de materia viva no solo tiene la función de autocuración, sino que también puede conectarse directamente a la materia viva. Se prevé que dentro de 10 a 20 años las computadoras de ADN entrarán en la etapa práctica.
Nanocomputadora
"Nano" es una unidad de medida. Un nanómetro equivale a 10[-9] metros, que es aproximadamente 10 veces el diámetro de un átomo de hidrógeno. La nanotecnología es un campo de investigación científica de nueva frontera que se ha desarrollado rápidamente desde principios de los años 1980. El objetivo final es que los humanos puedan manipular directamente átomos individuales según su propia voluntad para producir productos con funciones específicas.
Actualmente la nanotecnología comienza con MEMS (sistemas microelectromecánicos). Sensores, motores y varios procesadores se colocan en un chip de silicio para formar un sistema. Los chips de memoria de computadora desarrollados y fabricados mediante nanotecnología tienen un tamaño de sólo unos pocos cientos de átomos, una milésima del diámetro de un cabello humano. Las nanocomputadoras no sólo no consumen casi ninguna energía, sino que también son muchas veces más poderosas que las computadoras actuales.
Actualmente, hay algunas noticias alentadoras sobre el exitoso desarrollo de las nanocomputadoras. Los investigadores de HP Labs han comenzado a aplicar la nanotecnología para investigar y fabricar chips. Una vez que su investigación tenga éxito, allanará el camino para la investigación, fabricación y producción de otros componentes de microcomputadoras.
La red de Internet continúa expandiéndose y mejorando.
Hoy en día, mucha gente habla de la inevitable conexión entre ordenadores y colecciones. Por un lado, cada vez es más difícil ver ordenadores aislados que no hayan sido añadidos a colecciones, y por otro, el concepto de ordenador se amplía con las colecciones. Internet, que surgió en la década de 1990, se ha desarrollado rápidamente en el pasado, con una influencia y popularidad sin precedentes. Nunca ha habido una tecnología que haya cambiado nuestro aprendizaje, vida y hábitos tan dramáticamente como Internet. Casi todos los países del mundo tienen un conjunto de computadoras conectadas directa o indirectamente a Internet, lo que los convierte en un conjunto de computadoras interconectadas globalmente. Muchas personas pueden comunicarse libremente con otros usuarios de todo el mundo a través de Internet y pueden obtener diversa información de Internet.
Si miramos retrospectivamente el desarrollo de las colecciones de Internet en China, podemos sentir la rápida popularidad de Internet. En los últimos tres años, la encuesta del CNNIC sobre las colecciones de Internet de China muestra que el desarrollo de Internet en China ha experimentado un crecimiento explosivo. En junio de 2000, el número de ordenadores conectados en red en China era de 3,5 millones y en 2001 era de 8,92 millones, más del doble. En junio de 2000, el número de usuarios de Internet en China era de 8,9 millones.
En 2001, el número de 1 fue de 22,5 millones, lo que casi se triplicó; el número de nombres de dominio registrados bajo CN en junio de 5438 de octubre de 2000 fue de 48575, y el número de nombres de dominio registrados en junio de 5438 de octubre de 2006 fue de 122099, que casi se triplicó. La capacidad total actual de líneas internacionales es de 2.799 millones, ocho veces los 351 millones de junio de 2000.
Muchas personas se han dado cuenta plenamente del encanto de la colección. Internet ha reducido enormemente las fronteras del tiempo y el espacio. A través de la recopilación, muchas personas pueden disfrutar de recursos de hardware, recursos de software y recursos de información. El concepto de que "las colecciones son computadoras" ha sido demostrado una y otra vez con hechos y poco a poco es aceptado por todos.
En los próximos 10 años, es imperativo establecer una colección totalmente óptica transparente, y la velocidad de transmisión de Internet aumentará 100 veces. El diagnóstico médico, la educación a distancia, el comercio electrónico, las videoconferencias y las videotecas se popularizarán en Internet. Al mismo tiempo, la construcción de sistemas de recogida inalámbrica se convertirá en el principal campo de batalla de competencia entre muchas empresas. En el futuro podremos conectarnos a Internet en cualquier momento y lugar mediante acceso inalámbrico para comunicarnos, obtener información y ver programas de televisión.
Tecnología y sistemas informáticos móviles
Con el rápido desarrollo y la aplicación generalizada de Internet, la madurez de la tecnología de comunicación móvil inalámbrica y la mejora continua de las capacidades de procesamiento informático, nuevos servicios y aplicaciones siguen surgiendo. La informática móvil se propone mejorar la eficiencia de las cosas e intercambiar y procesar información en cualquier momento. Se ha convertido en una dirección importante del desarrollo industrial.
La informática móvil incluye tres elementos: comunicación, informática y movilidad. Estos tres aspectos son independientes y están interrelacionados. Antes de que se propusiera el concepto de informática móvil, muchas personas lo habían estudiado durante mucho tiempo. Esta es la primera vez que la informática móvil los combina para la investigación. Se pueden transformar entre sí, como calcular penalizaciones (compresión de fuente, codificación de canal, almacenamiento en caché, captación previa) para mejorar la capacidad del sistema de comunicación.
La movilidad puede traer nuevas aplicaciones para la informática y las comunicaciones, pero también trae consigo muchos problemas. El mayor problema es cómo afrontar los desafíos que plantea el entorno móvil inalámbrico. En el entorno móvil inalámbrico, las señales se verán afectadas por diversas interferencias y microinterferencias, y se producirán trayectos múltiples y movimientos, lo que provocará problemas como la dispersión de la señal en los dominios del tiempo y la frecuencia, recursos limitados de bandas de frecuencia y grandes retrasos en la transmisión. En tal entorno, han surgido muchos problemas que no se encuentran en la recopilación de comunicaciones móviles y la recopilación de computadoras. Primero, la confiabilidad del canal y la configuración del sistema. El ancho de banda inalámbrico limitado y los entornos de comunicación hostiles requieren que varias aplicaciones se basen en conexiones físicas poco confiables y potencialmente desconectadas. En un entorno de adquisición de informática móvil, el movimiento de ubicaciones de terminales móviles requiere que el sistema esté configurado y actualizado en tiempo real. En segundo lugar, para realizar diversos cálculos sobre la marcha, es necesario admitir servicios de datos de banda ancha. En tercer lugar, cómo extender la tecnología de gestión móvil existente, utilizada principalmente para servicios de voz, a servicios de datos de banda ancha. Cuarto, cómo trasplantar algunas tecnologías maduras de la colección de computación fija a la colección de computación móvil.
Varios nuevos microordenadores y productos terminales de información para aplicaciones de recopilación global se convertirán en los productos principales. Las computadoras portátiles, las computadoras genéticas digitales, los teléfonos móviles y productos terminales, así como diversos productos terminales portátiles de información personal, integrarán la informática móvil y las comunicaciones digitales. Los teléfonos móviles estarán integrados con chips y software de alto rendimiento para navegar por Internet, mirar y escuchar televisión de acuerdo con protocolos de comunicación inalámbrica estándar (como Bluetooth). Naturalmente, la nueva generación que ha crecido en Internet no sólo utilizará el automóvil como medio de transporte, sino que también proporcionará a los usuarios acceso a Internet, trabajo de oficina, entretenimiento en el hogar y otras funciones, convirtiéndose en una plataforma de información sobre ruedas.