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第8章 电子仪器设备(2)

“飞毛腿”导弹是苏联制造的,它的飞行速度相当快,因此得名“飞毛腿”。

“爱国者”导弹是美国制造的反弹道导弹。

伊拉克在遭到多国部队的沉重打击后,使用“飞毛腿”予以反击。美国则派出了“爱国者”导弹进行拦截。短短10多天,伊拉克先后发射了25枚“飞毛腿”导弹,其中20枚被“爱国者”导弹拦截并摧毁。其后向以色列发射了10多枚,也大都被“爱国者”导弹拦截。整个战事“爱国者”导弹的拦截率达到了95%,因此荣获了“飞毛腿导弹克星”的光荣称号。

在这场反导弹的战事中,计算机起了决定性的作用。

“飞毛腿”导弹的射程有600千米,“爱国者”导弹的射程只有150千米,在“飞毛腿”导弹发射后3/4的飞行路程中,不能发射“爱国者”导弹。

这样,从发射“爱国者”导弹到击落“飞毛腿”导弹之间,仅有一分钟时间。

在短短的一分钟时间内,全靠计算机计算出“飞毛腿”导弹的飞行轨迹和控制“爱国者”导弹,在“飞毛腿”导弹逼到非常接近的时刻,才发出发射指令。在“爱国者”导弹发射后10秒的飞行中,导弹和目标的相对位置还要由计算机作出精确的确定,以保证拦截成功。

能在这短短的时间内,完成这么多的工作,靠的完全是有高度的可靠性、能高速运算的大型计算机。

所谓大型计算机不是指体积和质量很大,而是运算速度快、存储量大、功能强、可靠性好。实际上这种计算机已经微型化。比如装在“爱国者”导弹头部的计算机就是大型机的一种。

大型电子计算机又称巨型电脑,或超级电脑,是计算机家庭中运算速度最快的一种,每秒可运算亿次以上。比如我国生产的“银河”亿次计算机。

日本生产的巨型计算机每秒运算160亿次,更是快得吓人。最近德国也宣布研制成功了一种每秒运算为400亿次的超级电脑,它采用16,384个最新一代处理芯片,并且用新的方法把它们联接起来。

美国前总统布什1991年向国会提出的22项对美国至关重要的技术中,有一项就是高性能电脑,其中包括巨型电脑。美国的巨型机厂家已分别着手进行新的开发。其中克雷公司宣布将把巨型机运算速度再提高4倍,即达每秒2000多亿次。

巨型电子计算机主要用于空间技术、天气预报、宇宙空间研究、航空能力学分析计算、尖端工程的设计、国防等。

如果用过去的手摇计算机来运算今天的气象预报数据,那么几千人挥汗如雨地干几天也干不完,根本起不到对天气的预报作用。这些工作让今天的大型电子计算机来做,仅仅是几分钟的事,而且又准确,又可靠。

现代重大的科研项目,特别是航天技术方面,离了它更是不行。比如航天飞机的主要控制部件就是计算机。美国航天专家说:“没有计算机,航天飞机的上天是不可想象的。”

因此,大型电子计算机是当代一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志,体现了一个国家的实力。

现今在计算机大家庭中以大型机、中小型机、微机为主,将来的发展将倾向于微机和大型机。

计算机网络世界

1992年,美国总统克林顿在竞选时提出了“发展信息高速公路,振兴美国经济,恢复企业竞争活力”的竞选纲领,此后,副总统戈尔言必称信息高速公路。由此可见信息高速公路对美国国家建设的重要性。

那么,什么是信息高速公路呢?简单的说就是通信网络与计算机网络的结合。

当今,通信非常发达,当你拿起电话,可以拨通世界各地;当你投寄书信,可以到达天涯海角,这一切当归功于通信网络。同样,计算机的能耐很大,但拥有一台计算机的用户,只能使用它存取情报、数据和信息,而不能使用其他计算机用户存取的情报、数据、信息。同时,一台计算机不能存取大量的情报、数据和信息,不能做较大的事情,更不能利用大型计算机存储的资料。如果把不同地点、不同用途的计算机连接起来,形成网络系统,这样就可以使参加网络的用户,共同享用整个网络中的情报、数据、信息,计算机的用途就大大扩大了。这就像一句老话说的那样:团结就是力量。

现在,计算机网络一般是把各地的计算机和终端设备,利用现有通信线联接起来,将来可以通过通信卫星联结起来,远距离传输情报、数据和信息。

终端设备通常是一个键盘和一台显示器,你只需操纵键盘,将问题“告诉”计算机网络,答案会自动显示在屏幕上。

1993年10月,中国计算机专家访问美国,在东部城市波士顿,他们想了解一份会谈资料,可是波士顿没有这份材料,这些材料只有美国西部斯坦福大学保存着。求助于计算机网络,把终端与网络接通,用键盘打入命令调阅这份会谈资料,3分钟后,电传打字机上印出此次会谈目录,并询问要第几条,回答后,又过了3分钟,谈话记录全部打印出来。计算机网络的神速,由此可见不一般。

过去,高速公路系统和电力网为工业经济提供了发展基础,而现今的信息网络将是新经济的高速公路。如果整个国家没有先进的电子基础设施,社会就不可能取得进步。未来的计算机业、电信业和各种信息业正在殊途同归,比方说,不久之后,电话、电视机和计算机将是同一设备。

目前,大的计算机网络像巨大的蜘蛛网,跨越国界。它把世界所有的计算机连接起来组成一个巨大的计算机。计算机网络的建立,可以使拥有小型电脑的部门,通过网络来查找大型电脑的信息,不仅为使用者提供了经济的手段,而且使电脑的应用能跨越地理位置所造成的障碍。更有意思的是,还可以利用由于地理位置不同所造成的时差。例如,在一般情况下,在白天工作时间里,电脑是处于忙碌状态的,机器时间比较紧张。相比之下,在夜间电脑较为空闲。正是利用这样一点,欧洲一些国家在白天通过计算机网络,可以利用正处夜间的美国电脑。

计算机网络的建立,大大促进了电脑应用的社会化。

据国外报道,1994年英国有几百万个家庭加入计算机情报系统,这个系统保存的消息比一个星期出版的全部报刊还要全面。每个使用者只要打一个电话,就可以把相当于7000页原文的资料从电脑存贮器中提取出来,呈现在家用电视机屏幕上,供人选择和查阅。

通过计算机网络还可以查询电话号码、旅行时刻表、大气预报、订购火车、轮船和飞机票等等。那时一位在巴黎的旅客,就可以在他的旅馆里通过电脑订购下周从英国伦敦飞往美国纽约的飞机票。前后只需一两分钟的时间,就可以知道他所预订的机票的班次和座位的号码。

计算机网络应用于商业更是前景无限光明。

以制鞋工业为例,有可能使制鞋厂在大量生产的情况下使每件产品都能适合消费者的需要。现在通常流行的做法是,人们选购几种少数型号和尺码的鞋子,而穿起来并不完全合适,这也是产生脚病的原因之一。但是,如果将来制鞋机是用电脑控制的,制造出来的鞋子就能按人的脚形千变万化。当人们利用微型电脑详细地测出每个人的脚形,然后把这些信息输送给制鞋厂,即可按大量生产的成基,制造出每个人所需要的、并且穿起来合适的鞋子。

顾客可以通过商业情报网把自己的需要告诉商店,并且可以在指定的地点提取所需要的货物。商业情报网的建立,可以使产销部门建立起崭新的关系,根据顾客的客观需要来组织货源和制定生产计划,从而大大避免和减少了产品的脱销或大量积压。同时也加快了货币的回笼和周转,活跃了商品市场。

现在很多人通过计算机网络出广告、设立电子商店、全面介绍自己的产品,并询问各地的物价、物资供应情况,适时调整经营的对策。

一个美国小孩可以在十几秒内得到地中海的气象图,然后又迅速转到几千英里之外的伦敦图书馆、法国巴黎的博物院溜一圈,这就是应用计算机网络的神奇结果。

计算机网络是计算机今后的发展方向。

人工智能时代

1983年世界上出现了集成两万个电路的超大规模集成电路。从此科研人员开始将目光放在了第五代计算机——人工智能计算机的研制开发上。

第五代电子计算机比前四代都要优越,因为它采用并行式工作方法,而第一至第四代计算机是采用串行式工作方法。

什么是串行式和并行式呢?举个例子来说,如果有许多人要通过某一地段,是排成一路纵队“串行”通过快呢,还是排成一排,一路横队“并行”

通过快呢?答案当然是后者。这种排成一路横队的方式叫并行式,而排成一路纵队,一个个走的叫串行式。

由于第五代电子计算机采用并行式的工作方法,它接受任务后,把任务分解成几个部分,同时对这几部分进行处理。因此,第五代电子计算机的处理速度要比前四代电子计算机快得多,每秒钟可运行1000亿次,比目前的高速计算机高1000~2000倍,所以,它比前四代电子计算机更先进。

第一代电子计算机到第四代电子计算机的工作原理是由美籍匈牙利人、大数学家冯·诺伊曼提出并创立的。诺伊曼工作原理是把事先编好的程序和数据存储在计算机中,然后计算机能自动地按照程序执行一条条指令。这样的工作只能完全禁锢在人的思想范围之内,如果程序不正确,不周全,计算机也就跟着犯错,难怪人们有时候把计算机称为“伟大的傻瓜”。这在很大程度上限制了计算机作为人的助手的作用。

第五代电子计算机改变了这样的工作模式,它不仅存储人们编制的程序,而且能在一定程度上给自己编制程序。到那时,人只要发出指令,或写出方程式,或提出要求,计算机就能自动完成所需程序,给人提供结果。也就是说,只要按人的需要,在计算机的功能范围内向计算机提出“做什么”,无需告诉它“怎样做”,它就可以给出人所需要的结果。所以,第五代电子计算机是有知识、会学习、能进行推理的计算机,是一种更接近于人脑的计算机。它具有能够很好地理解自然语言、声音、文字、图像的能力,并且具有说话的能力,以达到人机直接用自然语言对话的水平;它具有利用已有的知识和不断学习到的知识,进行思维、联想、推理,以达到解决复杂问题、得出结论的能力;它具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。

1958年,科学家预先把下棋的规律编成程序存在计算机中,设计成功了世界第一台能下棋的电子计算机。但是,它下棋的水平一般,跟普通业余爱好者不相上下,别人的棋艺通过不断学习有了提高,可是它却不能,而且经常下出莫名其妙的臭棋来。

一次计算机棋手锦标赛中,两台电脑狭路相逢,激烈厮杀,走了一二十个回合,其中一台电脑不知何故,突然走出了一步人们意想不到的乱棋。

可是对方电脑却搞不清了,这一招似乎棋谱上没见过呀?

不知如何应对,“想”了一会儿,干脆一不做二不休,一个“杀”招使出:

遗憾地是杀向自己——走了一步自杀棋的电脑的程序员已经惭愧地低下了脑袋,因为他的电脑丧失了大好形势,对方电脑只要不出太大的漏洞,已经稳操胜券了。这时候还在“思考”,说不定是在想如何痛快地向自己的电脑“开刀”呢。可是观众却突然哄堂大笑:原来这台电脑在“痛苦”地思考了5分钟后,做出了决定——投降!

第五代电子计算机“棋手”已经不会再出现这种笑话了,它会向对方棋手学习,把别人的长处记下来,不断提高自己的下棋水平。

1988年,美国卡内基—梅隆大学的四位研究生研制出专用的下棋机,称为D·T。在1990年2月,这台专用电脑与1990年世界冠军的挑战者、前世界冠军卡尔波夫进行比赛,在开始50招内电脑棋手一度占上风。后来,卡尔波夫放出诱招,D·T贪吃,遭致失败。

D·T电脑每秒运算达200万次,并且考虑棋步已不是采用“蛮干”算法了,而是采用一种优化分析法。所谓“蛮干”是指对所有各种走棋法都加以考虑,从中选出最优走法。国际象棋有可能出现10120种走法,用目前的电脑是无法一一加以分析比较的。

但有的专家还是预测说,2000年之前肯定有人能编制出更高级的下棋程序,使电脑战胜人。国际象棋第一高手、世界冠军卡斯帕罗夫却不以为然,他傲气地指出,在2000年前电脑绝不会战胜特级象棋大师,如果谁在与电脑对弈中遇到麻烦,他可以帮忙出主意。

话音没落多久,1995年电脑主动找上了卡斯帕罗夫,一场人机7局大较量开始了。整整7场比赛,我们从电视直播中看出卡斯帕罗夫下得并不轻松,每一场都是双手抱头,眼睛直视,面部表情严肃沉重。虽然卡斯帕罗夫获得了最后总比分的胜利,但首场比赛就被电脑棋手杀得大败,也让人们知道了电脑的厉害。不知有点自顾不暇的卡斯帕罗夫现在还有没有胆量再出来替人打抱不平了,毕竟电脑还可以再作大幅度的改进啊。

第五代电子计算机总的说来有三大特点:一是超人的记忆力,能存储上万条常用知识和经验;二是会思考,能根据输入的问题,通过记忆和积累的知识,进行推理,最后作出判断;三是能理解我们日常说话的语言,甚至能听懂人们说话的声音,自己也能输出声音“说话”,这样人与计算机可以有真正的对话了。

日本是最早开始研制第五代电脑的国家,为了推动电脑的研制,组织了富士通、三菱电机、日本电气、日立、东芝、松下电器、夏普等八大公司共同进行开发。共筹资1000亿日元,制定了10年的研究计划,在80年代末期取得了可喜的进展。1988年11月,在召开的第五代电脑第三次国际会议上,用所研究的第五代电脑作了表演,对日本小学教科书中一篇课文作了处理,很好地回答了代表们提出的问题。

但是,人工智能问题确实是非常复杂,不易解决的,第五代电脑研制目前处于停滞不前的状态。日本在1992年也正式宣布,终止第五代电脑的研制。日本著名的专家承认,在10年内完成这样的高智能系统是不可能的。现在功能最强的电脑“智力”仅相当于三、四岁的幼儿。

如果第五代电子计算机诞生,将会在社会生活各个方面引起深刻变化,将创造无法预料的技术奇迹。

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