<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(gè)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(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生了。</p> <p class="ql-block"> 世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)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(gè)電子管組成，體重達(dá)30多噸，占地有一個(gè)籃球場大。雖然它體積大、功耗高、可靠性差、計(jì)算速度慢、價(jià)格昂貴，但其誕生具有劃時(shí)代的意義，對人類歷史的發(fā)展產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。</p><p class="ql-block"> 這臺計(jì)算機(jī)屬于電子管計(jì)算機(jī)，其計(jì)算能力每秒只有約5000次加法結(jié)點(diǎn)運(yùn)算。</p> <p class="ql-block"> 電子計(jì)算機(jī)到現(xiàn)在為止大致分為四代：</p><p class="ql-block">第一代計(jì)算機(jī)：電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)，時(shí)間為1946—1958年。元件以電子管為主，計(jì)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(jì)算機(jī)：晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī)，時(shí)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(jì)算機(jī)計(jì)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(jià)格以隨之降低，為計(jì)算機(jī)的推廣提供了條件，可以從原來的軍事領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。</p><p class="ql-block"> 計(jì)算器離不開軟件，就是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程。晶體管計(jì)算機(jī)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(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高，一般為每秒數(shù)10萬次，最高達(dá)300萬次、性能比第一代計(jì)算機(jī)有很大的提高。</p> <p class="ql-block"> 計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力越強(qiáng)，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(gè)晶體管。集成電路的發(fā)明使計(jì)算機(jī)很快發(fā)展為第三代計(jì)算機(jī)——集成電路數(shù)字計(jì)算機(jī)，為計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jì)算機(jī)也就逐漸產(chǎn)生了。這就是現(xiàn)目前普通使用的第四代計(jì)算機(jī)——大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，時(shí)間結(jié)點(diǎn)是從1970年開始。</p><p class="ql-block"> 科普知識</p><p class="ql-block"> ①計(jì)算機(jī)和計(jì)算器是有本質(zhì)區(qū)別的。計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行編程，也就是可以通過人工編寫程序使計(jì)算機(jī)完成我們所要求的任務(wù)。而計(jì)算器是不能進(jìn)行編程的，只能進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。今天我們的計(jì)算器可不僅僅是用來進(jìn)行加減乘除運(yùn)算喲，嚴(yán)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(jì)算器。</p><p class="ql-block"> ②計(jì)算機(jī)分為巨型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)（簡稱微機(jī)）。巨型計(jì)算機(jī)一般歸國家所有，由國家或特殊機(jī)構(gòu)掌控。</p> <p class="ql-block"> 圓周率是一個(gè)無限不循環(huán)小數(shù)，即是一個(gè)無理數(shù)。大家知道，在5世紀(jì)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(rèn)。國際上只承認(rèn)也是我國古代數(shù)學(xué)家劉徽計(jì)算出的3.14，并被命名為“徽率”。題外話：這個(gè)“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?yàn)橄乱晃皇?），所以工程計(jì)算上都使用3.14，甚至在天文運(yùn)算上很多時(shí)間都使用它。</p><p class="ql-block"> 那么現(xiàn)在圓周率計(jì)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(gè)數(shù)學(xué)來計(jì)算的話那可是1億5千7百萬公里，地球到月亮都要206個(gè)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(gè)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(shí)間，這數(shù)字夠大的吧！</p><p class="ql-block"> 當(dāng)然，這個(gè)結(jié)果只能通過超級計(jì)算機(jī)才能算出。資料表明，圓周率的62.8萬億位是用目前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用了三個(gè)多月的時(shí)間才計(jì)算出來的。那么，花這么大的功夫計(jì)算出來有什么作用呢？說起來有點(diǎn)好笑，這個(gè)作用就是體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。由于圓周率是無限不循環(huán)小數(shù)，永遠(yuǎn)也算不完，誰的計(jì)算機(jī)計(jì)算的數(shù)字長，誰的計(jì)算機(jī)就越先進(jìn)。</p> <p class="ql-block"> 不過現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)不用這種方法了，畢竟計(jì)算圓周率費(fèi)力費(fèi)時(shí)還不知其準(zhǔn)確性。現(xiàn)在體現(xiàn)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力是通過技術(shù)手段檢測計(jì)算機(jī)每秒計(jì)算次數(shù)。2020年的一次測試，最強(qiáng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力是每秒51.3億億次。</p> <p class="ql-block"> 我國的巨型計(jì)算機(jī)研制起步較晚，但其進(jìn)步是非常神速的。</p><p class="ql-block"> 1983年，我國巨型計(jì)算機(jī)“銀河一號機(jī)”研制成功，其計(jì)算為每秒1億次，它在石油地質(zhì)勘探、天氣預(yù)報(bào)和國防建設(shè)等方面發(fā)揮其作用。不過這臺計(jì)算機(jī)在當(dāng)時(shí)比起其他的國家的計(jì)算機(jī)還有不小差距，據(jù)說當(dāng)年日本最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力達(dá)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(jì)算機(jī)相繼研制成功，我國計(jì)算機(jī)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(gè)能夠研制巨型計(jì)算機(jī)的國家。</p><p class="ql-block"> 2016年，我國神威太湖之光在計(jì)算機(jī)500強(qiáng)中，以二倍于美國計(jì)算機(jī)計(jì)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(jì)算機(jī)排名雖然我國最強(qiáng)計(jì)算機(jī)沒有排名第一，但是也有兩個(gè)利好消息，一是我國正在研究每秒100億億次的超級計(jì)算機(jī)，有望在2021年研制成功。二是在世界500強(qiáng)中，我國的計(jì)算機(jī)占領(lǐng)227個(gè)席位，這也是一個(gè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”。這標(biāo)志著以量子計(jì)算為標(biāo)志的量子計(jì)算機(jī)走向計(jì)算機(jī)舞臺。目前，我國量子實(shí)驗(yàn)方面在世界上處于領(lǐng)先地位，我國是第一個(gè)發(fā)射量子衛(wèi)星進(jìn)行量子糾纏試驗(yàn)的國家。</p><p class="ql-block"> 量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。它的特點(diǎn)主要有運(yùn)行速度較快（可能為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)萬倍，甚至超億倍）、處置信息能力較強(qiáng)、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(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，使我國在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域成功實(shí)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(jì)算研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號”，實(shí)現(xiàn)了對“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解，比目前最快的超級計(jì)算機(jī)快一千萬倍，計(jì)算復(fù)雜度比谷歌的超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”高一百萬倍，使得我國首次在超導(dǎo)體系達(dá)到了“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑。</p><p class="ql-block"> 最最新消息。據(jù)新華社報(bào)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(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，近期成功構(gòu)建113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“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(jì)算機(jī)快10的24次方倍（億億億倍），在研制量子計(jì)算機(jī)之路上邁出重要一步。</p><p class="ql-block"> 量子計(jì)算機(jī)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(jì)算研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號”，處理特定問題的速度比超級計(jì)算機(jī)快億億億倍，并增強(qiáng)了光量子計(jì)算原型機(jī)的編程計(jì)算能力。</p> <p class="ql-block"> 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已經(jīng)深入到每一個(gè)人的生活，它在計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動控制、輔助設(shè)計(jì)、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(jìn)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(shí)間：2021年9月18日</p>