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【基礎練習】

一.選擇題

1.世界上第一臺計算機正式誕生在

A英國 B美國 C法國 D德國B

2.世界上第一臺計算機誕生于

A1945年 B1946年 C1947年 D1948年B

3.促使世界上第一臺計算機發(fā)明的直接原因是

A科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)果 B工程建設計算的需要

C軍事和戰(zhàn)爭的需要 D航天事業(yè)發(fā)展的需要C

4.國際互聯(lián)網(wǎng)問世于

A1959年 B1969年 C1979年 D1989年B

5.世界上第一種轉(zhuǎn)基因食品投放市場的時間、地點是

A1993年日本 B1993年美國

C1999年德國 D1999年英國B

6.國際人類基因組計劃正式啟動于

A1990年 B1993年 C1999年 D2000年B

7.我國參加國際人類基因組的時間是

A1990年 B1993年 C1999年 D2000年C

8.克隆的意思是

A仿制 B人工誘導的無性繁殖

C自然條件下的無性繁殖 D動物的無性繁殖B

9.蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，創(chuàng)造了宇航事業(yè)偉大開端是在

A1945年 B1947年 C1957年 D1961年C

10.人類第一個飛上太空的人是

A蘇聯(lián)宇航員加加林 B美國航天員阿姆斯特朗

C美國宇航員奧爾德林 D蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫A

11.登月第一人指的是

A加加林 B阿姆斯特朗 C奧爾德林 D列昂諾夫B

12.中國自行研制的“神州”五號載人航天飛船成功發(fā)射并返回是在

A20000年 B2001年 C2002年 D2003年D

二.材料解析題

13.閱讀下列材料

材料一：世界航天發(fā)展年鑒

1883年：宇航之父齊奧爾科夫斯基發(fā)表了使用火箭發(fā)射太空船的偉大構(gòu)想.

1926年3月16日：美國科學家哥達德制造的世界第一枚液體燃料火箭試飛成功,飛行時間2.6秒.

1934年：德國火箭專家馮.布勞恩把液體燃料火箭A2號發(fā)射到兩公里的高度.

1942年10月3日：德國的V2液體燃料火箭在佩內(nèi)明德試驗場發(fā)射成功,是世界第一枚導彈的原型.

1957年6月：蘇聯(lián)成功地發(fā)射重80噸,射程達八千公里,世界第一枚洲際導彈T3號.

1957年10月4日：蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星"斯波尼克1號",標致航天時代的開始.

1958年1月31日：美國成功發(fā)射其第一顆衛(wèi)星"探險家1號",發(fā)現(xiàn)了范亞倫輻射帶.

1960年7月29日：美國太空總署發(fā)布人類登陸月球的"阿波羅計劃".

1961年2月16日：美國用世界上第一具固體燃料四級運載火箭發(fā)射"探險家9號"成功.

1961年4月12日：蘇聯(lián)宇航員加加林駕駛的"東方一號"發(fā)射成功,環(huán)繞地球一周后安全返回,這是人類首次載人航天飛行.

1965年11月26日：法國第一枚人造衛(wèi)星A-1升空.

1969年1月15日：蘇聯(lián)飛船"聯(lián)盟4號"和"聯(lián)盟5號"完成世界上首次載人飛船的相互對接.

1969年7月16日：美國用"土星5"運載火箭發(fā)射"阿波羅11號"成功;20日,宇航員阿姆斯特朗成功踏上月球.

1970年2月11日：日本在內(nèi)之浦發(fā)射其第一枚衛(wèi)星"大隅號"成功.

1970年4月21日：中國在酒泉用"長征1號"將第一顆人造地球衛(wèi)星"東方紅一號"成功送入太空.

1972年12月7日：美國"阿波羅17號"成功登陸月球,這是"阿波羅計劃"的最后一次任務.

1977年9月5日：美國發(fā)射了星際探測飛船"航海家1號".

1979年12月24日：歐洲空間局從法屬圭亞那,成功發(fā)射了第一枚阿里安運載火箭.

1981年4月12日：美國第一架航天飛機"哥倫比亞號"成功發(fā)射,并于14日乎安返回地球.

1999年11月20日：中國在酒泉發(fā)射成功"神州1號"無人飛船,繞地飛行14圈后安全返回.

材料二：載人航天

>人類駕駛和乘坐載人航天器在太空從事各種探測、試驗、研究、軍事和生產(chǎn)的往返飛行活動。載人航天的目的在于：突破地球大氣的屏障和克服地球引力，把人類活動范圍從陸地、海洋和大氣層擴展到太空，更廣泛和深入地認識地球及其周圍的環(huán)境，更好地認識整個宇宙;充分利用太空和載人航天器的特殊環(huán)境從事各種試驗和研究活動，開發(fā)太空及其豐富的資源。載人航天由載人航天系統(tǒng)實施，載人航天系統(tǒng)由載人航天器、運載器、航天器發(fā)射場和回收設施、航天測控網(wǎng)等組成，有時還包括其他地面保障系統(tǒng)(如地面模擬設備和航天員訓練設施)。

1961年4月12日蘇聯(lián)航天員加加林乘坐“東方”號飛船繞地球軌道飛行一圈，成為第一個進入太空的人。此后，載人航天大致經(jīng)歷了三個階段。

①主要解決把人送入地球軌道并安全返回的目的。

在此之前先發(fā)射了不載人飛船和生物衛(wèi)星，用以驗證載人航天系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保載人航天成功。接著發(fā)射載人飛船 ，航天員在飛行中完成了手控定向、姿態(tài)調(diào)整、觀測地球和對地攝影等活動，并進行了醫(yī)學、生物學等科學研究和廣泛的技術(shù)試驗。第一階段的載人航天證實了人在過載、失重、真空和強輻射等惡劣環(huán)境下不僅能夠生存，而且還能有效地工作。

②主要是發(fā)展載人航天的基本技術(shù)，如飛船的軌道機動飛行,兩艘飛船在空間交會和對接以及編隊飛行,考察航天員出艙活動的設備和能力，同時也進行其他科學研究工作。在這一階段，蘇聯(lián)航天員列昂諾夫和美國航天員E.H.懷特穿著航天服走出飛船，在太空進行了活動。1967年1月27日當“阿波羅”號飛船在肯尼迪角進行例行試驗時，因突然著火，美國3名航天員死亡。1967年4月23日蘇聯(lián)的“聯(lián)盟”1號飛船在返回時，由于降落傘故障航天員 . .科馬羅夫死亡,這些是載人航天所出現(xiàn)的重大事故。

③發(fā)展實驗性航天站，進一步考察人在太空環(huán)境條下長期生活和工作的能力，利用空間獨特環(huán)境從事多種學科研究和應用實驗，諸如生物學、醫(yī)學、天文學、材料和工藝試驗和地球資源勘測以及軍事活動等，同時也為建立實用航天站積累經(jīng)驗。參加這一階段活動的有供航天員長期生活和工作的航天站，有運送航天員并能返回地球的載人飛船，也有供應航天站燃料和航天員生活必需品的運貨飛船，如蘇聯(lián)的“進步”號貨船。

截至1984年4月共有221人次在太空中飛行，在太空連續(xù)生活和工作的最長時間是236天22小時50分鐘。共發(fā)射了87艘載人飛船和9個航天站。

載人航天器按飛行和工作方式可分為載人飛船、航天站和航天飛機。載人飛船按乘坐人員多少，又可分為單人式飛船和多人式飛船。按運行范圍，可分為衛(wèi)星式載人飛船和登月載人飛船。航天飛機既可作為載人飛船和航天站進行載人航天活動，又是一種重復使用的運載器。航天員是載人航天的主角，需要經(jīng)過嚴格的選拔和專門訓練。

材料三：載人飛船

能保障航天員在外層空間生活和工作以執(zhí)行航天任務并返回地面的航天器，又稱宇宙飛船。它是運行時間有限，僅能一次使用的返回型載人航天器。載人飛船一般包括衛(wèi)星式載人飛船和登月載人飛船。載人飛船可以獨立進行航天活動，也可作為往返于地面和航天站之間的“渡船”，還能與航天站或其他航天器對接后進行聯(lián)合飛行。載人飛船容積較小，受到所載消耗性物資數(shù)量的限制,不具備再補給的能力,而且不能重復使用。1961年蘇聯(lián)發(fā)射了第一艘東方號飛船，后來又發(fā)射了“上升”號飛船和“聯(lián)盟”號飛船。與此同期，美國也相繼研制成功“水星”號飛船、“雙子星座”號飛船和“阿波羅”號飛船等載人飛船。后者是登月載人飛船，把人送上了月球。

載人飛船具有多種用途，主要是：①進行近地軌道飛行，試驗各種載人航天技術(shù)，如軌道交會和對接和航天員在軌道上出艙，進入太空活動等;②考察軌道上失重和空間輻射等因素對人體的影響，發(fā)展航天醫(yī)學;③進行載人登月飛行;④為航天站接送人員和運送物資;⑤進行軍事偵察和地球資源勘測;⑥進行臨時性的天文觀測。

載人飛船一般由乘員返回座艙、軌道艙、服務艙、對接艙和應急救生裝置等部分組成，登月飛船還具有登月艙。返回座艙是載人飛船的核心艙段，它是飛船上升和返回過程中航天員乘坐的艙段，也是整個飛船的控制中心，返回座艙不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運行階段的各種應力和環(huán)境條件，而且還要經(jīng)受再入大氣層和返回地面階段的減速過載和氣動加熱。

軌道艙是航天員在軌道上的工作場所，里面裝有各種實驗儀器和設備。服務艙通常安裝推進系統(tǒng)、電源和氣源等設備，對飛船起服務保障作用。對接艙是用來與航天站或其他航天器對接的艙段。對接艙除對接鎖緊機構(gòu)外，還有氣閘艙，航天員可由此出艙進入空間。應急救生裝置保障在應急情況下，使航天員安全返回地面，或轉(zhuǎn)移到其他航天器上。它也是載人飛船的重要組成部分。1234567下一頁

>

為了保證人員能夠進入太空和安全返回地面，載人飛船有以下主要分系統(tǒng)：①結(jié)構(gòu)系統(tǒng);②姿態(tài)控制系統(tǒng);③軌道控制系統(tǒng);④無線電測控系統(tǒng);⑤電源系統(tǒng);⑥返回著陸系統(tǒng);⑦生命保障系統(tǒng);⑧儀表照明系統(tǒng);⑨應急救生系統(tǒng)。與無人航天器相比，載人飛船因有人直接參與航天活動而在技術(shù)上有一些特殊的問題。①環(huán)境控制:乘員生活和工作的艙段在結(jié)構(gòu)上要求嚴格密封,艙內(nèi)需要采取環(huán)境控制措施。環(huán)境控制的主要作用是調(diào)節(jié)艙內(nèi)和航天服內(nèi)的溫度、濕度和壓力，吸收人體新陳代謝的產(chǎn)物(例如呼出的二氧化碳，代謝作用產(chǎn)生的熱量和水蒸氣等)，控制艙內(nèi)環(huán)境中含有的少量有害物質(zhì)和臭氣，提供航天員所需的氧氣量、通風量、用水并處理廢物。②應急救生：載人飛船的救生裝置有彈射座椅、救生塔、分離座艙和載人機動裝置等在航天器各個飛行階段采用各種不同的應急救生手段：上升段采用彈射座椅或救生塔;返回段采用彈射座椅或分離座艙;軌道上營救時，由另一載人飛船靠近出故障的飛船，并與之對接，把乘員營救出來，或航天員乘坐載人機動裝置飛到另一載人飛船上去。③人工控制：由人參與操縱和控制飛船，可提高系統(tǒng)的可靠性，處理預料不到的應急情況，為此載人飛船都設有手動控制裝置。因自動系統(tǒng)失靈而靠手動方式返回地面已有實例。此外，為便于航天員工作，載人飛船上還設有儀表照明、目視觀測和話音通信等設備。④安全返回：為確保乘員安全返回，除靠熱防護層和座艙溫度控制外，載人飛船或返回艙在返回過程中的制動過載，必須限制在人的耐受范圍內(nèi)，同時還要求較高的落點精度,以便及時發(fā)現(xiàn)。⑤高可靠性:為了保證高可靠性，載人飛船的各系統(tǒng)和設備均要進行可靠性設計，關(guān)鍵部件采用備份系統(tǒng)(雙備份或三備份)，飛船須在嚴格的環(huán)境條件下進行地面測試和模擬飛行試驗，以排除隱患。飛船的設計還要保證航天員在必要時能夠維修和置換有故障的設備。

閱讀上述三則材料認識宇航有關(guān)知識。寫一篇相關(guān)的知識性介紹文章，或者相關(guān)的小論文。

13.答案略

【能力測試】

1.閱讀下列材料：

材料一：人類第一臺電子計算機的誕生

1946年2月15日，世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”(ENIAC)宣告研制成功�！鞍Ｄ岚⒖恕钡某晒Γ�是計算機發(fā)展史上的一座紀念碑，是人類在發(fā)展計算技術(shù)的歷程中，到達的一個新的起點�！鞍Ｄ岚⒖恕庇嬎銠C的最初設計方案，是由36歲的美國工程師莫奇利于1943年提出的，計算機的主要任務是分析炮彈軌道。美國軍械部撥款支持研制工作，并建立一個專門研究小組，由莫奇利負責。總工程師由年僅24歲的�？颂負�任，組員格爾斯坦是位數(shù)學家，另外還有邏輯學家勃克斯�！鞍Ｄ岚⒖恕惫彩褂昧�18000個電子管，另加1500個繼電器以及其它器件，其總體積約90立方米，重達30噸，占地170平方米，需要用一間30多米長的大房間才能存放，是個地地道道的龐然大物。

這臺耗電量為140千瓦的計算機，運算速度為每秒5000次加法，或者400次乘法，比機械式的繼電器計算機快1000倍。當“埃尼阿克”公開展出時，一條炮彈的軌道用20秒鐘就算出來，比炮彈本身的飛行速度還快。埃尼阿克的存儲器是電子裝置，而不是靠轉(zhuǎn)動的“鼓”。它能夠在一天內(nèi)完成幾千萬次乘法，大約相當于一個人用臺式計算機操作40年的工作量。它是按照十進制，而不是按照二進制來操作。但其中也用少量以二進制方式工作的電子管，因此機器在工作中不得不把十進制轉(zhuǎn)換為二進制，而在數(shù)據(jù)輸入、輸出時再變回十進制。

“埃尼阿克”最初是為了進行彈道計算而設計的專用計算機。但后來通過改變插入控制板里接線方式來解決各種不同的問題，而成為一臺通用機。它的一種改型機曾用于氫彈的研制�！鞍Ｄ岚⒖恕背绦虿捎猛獠坎迦胧�，每當進行軟件中心一項新的計算時，都要重新連接線路。有時幾分鐘或幾十分鐘的計算，要花幾小時或1-2天的時間進行線路連接準備，這是一個致命的弱點。它的另一個弱點是存儲量太小。

1996年2月15日，在“埃尼阿克”問世50周年之際，美國副總統(tǒng)戈爾在賓夕法尼亞大學舉行的隆重紀念儀式上，再次按動了這臺已沉睡了40年的龐大電子計算機的啟動電鈕。戈爾在向當年參加“埃尼阿克”的研制、如今仍健在科學家發(fā)表講話：“我謹向當年研制這臺計算機的先驅(qū)者們表示祝賀。”埃尼阿克上的兩排燈以準確的節(jié)閃爍到46，標志著它于1946年問世，然后又閃爍到96，標志計算機時代開始以來的50年。

——摘自互聯(lián)網(wǎng)

材料二：第二代電子計算機于20世紀50年代中斯問世，以晶體管代替電子管，并增加浮點運算

第二代電子計算機是用晶體管制造的計算機。在20世紀50年代之前，計算機都采用電子管作元件。電子管元件有許多明顯的缺點。例如，在運行時產(chǎn)生的熱量太多，可靠性較差，運算速度

不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發(fā)展受到限制。于是，晶體管開始被用來作計算機的元件。晶體管不僅能實現(xiàn)電子管的功能，又具有尺寸小，重量輕，壽命長，效率高，發(fā)熱少，功耗低等優(yōu)點。使用了晶體管以后，電子線路的結(jié)構(gòu)大大改觀，制造高速電子計算機的設想也就更容易實現(xiàn)了。

1954年，美國貝爾實驗室研制成功第一臺使用晶體管線路的計算機，取名“催迪克”(TRADIC)，裝有800個晶體管。1955年，美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機。10年以后，在美國生產(chǎn)的同一型號的導彈中，由于改用集成電路元件，重量只有原來的1/100，體積與功耗減少到原來的1/300。

1958年，美國的IBM公司制成了第一臺全部使用晶體管的計算機RCA501型。由于第二代計算機采用晶體管邏輯元件，及快速磁芯存儲器，計算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲器的存儲量，從幾千提高到10萬以上。1959年，IBM公司又生產(chǎn)出全部晶體管化的電子計算機IBM 7090。1958~1964年，晶體管電子計算機經(jīng)歷了大范圍的發(fā)展過程。從印刷電路板到單元電路和隨機存儲器，從運算理論到程序設計語言，不斷的革新使晶體管電子計算機日臻完善。1961年，世界上最大的晶體管電子計算機ATLAS安裝完畢。1964年，中國制成了第一臺全晶體管電子計算機441—B型。

第一代電子計算機使用的是“定點運算制”，參與運算的絕對值必須小于1;而第二代電子計算機則增加了浮點運算，使數(shù)據(jù)的絕對值可達到2的幾十次方或幾百次方，使電子計算機的計算能力實現(xiàn)了一次飛躍。同時，用晶體管取代了電子管使第二代電子計算機的體積大大減小，壽命延長，價格降低，為電子計算機的廣泛應用創(chuàng)造了條件。

——摘自互聯(lián)網(wǎng)

材料三1964年4月IBM360系統(tǒng)問世。它成為使用集成電路的第三代電子計算機的著名代表。

第三代電子計算機是使用了集成電路的計算機。1958年，世界上第一個集成電路誕生時，只包括一個晶體管，兩個電阻和一個電阻—電容網(wǎng)絡。后來集成電路工藝日趨完善，集成電路所包含的元件數(shù)量以每1~2年翻一番的速度增長著。發(fā)展到70年代初期，大部分電路元件都已經(jīng)以集成電路的形式出現(xiàn)。甚至，在想法拇指甲那樣大的約1平方厘米的芯片上，就可以集成上百萬個電子元件。因為它看起來只是一塊小小的硅片，因此人們常把它稱為芯片。與晶體管相比，集成電路的體積更小，功耗更低，而可靠性更高，造價更低廉，因此得到迅速發(fā)展。

1964年4月7日，美國IBM公司同時在14個國家，全美63個城市宣告，世界上第一個采用集成電路的通用計算機系列IBM 360系統(tǒng)研制成功，該系列有大，中，小，型計算機，共6個型號，它兼顧了科學計算和事務處理兩方面的應用，各種機器全都相互兼容，適用于各方面的用戶，具有全方位的特點，正如羅盤有360度刻度一樣，所以取名為360。它的研制開發(fā)經(jīng)費高達50億美元，是研制第一顆原子彈的曼哈頓計劃的2.5倍。

IBM 360系統(tǒng)是最早使用集成電路元件的通用計算機系列，它開創(chuàng)了民用計算機使用集成電路的先例，計算機從此進入了集成電路時代。IBM 360成為第三代計算機的里程碑。

隨著半導體集成技術(shù)的快速發(fā)展，美國開始研究軍用大規(guī)模集成電路計算機。1967年，美國無線電有限公司制成了領(lǐng)航用的機載計算機LIMAC，其邏輯部件采用雙極性大規(guī)模集成電路，緩沖存儲器用MOS大規(guī)模集成電路。1969年，美國自動化公司制成計算機D—200，采用了MOS場效應晶體管大規(guī)模集成電路，中央處理器由24塊大規(guī)模集成電路做成;得克薩斯儀器公司也制成機載大規(guī)模集成電路計算機。軍用機載大規(guī)模集成電路試驗的成功，為過渡到民用大規(guī)模集成電路通用機積累了豐富的經(jīng)驗。1971年，IBM公司開始生產(chǎn)IBM 370系列機，它采用大規(guī)模集成電路做存儲器，小規(guī)模集成電路做邏輯元件，被稱為“第三代半電子計算機”，與IBM 360一樣著名。

材料四：使用超大規(guī)模集成電路的第四代計算機

進入20世紀60年代后，微電子技術(shù)發(fā)展迅猛。在1967年和1977年，分別出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，并立即在電子計算機上得到了應用。由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組裝成的計算機，就被稱為第四代電子計算機。

美國ILLIAC-IV計算機，是第一臺全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲器的計算機，它標志著計算機的發(fā)展已到了第四代。1975年，美國阿姆爾公司研制成470V/6型計算機，隨后日本富士通公司生產(chǎn)出M-190機，是比較有代表性的第四代計算機。英國曼徹斯特大學1968年開始研制第四代機。1974年研制成功DAP系列機。1973年，德國西

門子公司，法國國際信息公司與荷蘭飛利浦公司聯(lián)合成立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)公司，研制出Unidata 7710系列機。

材料五：第五代電子計算機被稱為“智能計算機”

第五代電子計算機是智能電子計算機，它是一種有知識，會學習，能推理的計算機，具有能理解自然語言，聲音，文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維，聯(lián)想，推理，并得出結(jié)論，能解決復雜問題，具有匯集，記憶，檢索有關(guān)知識的能力。智能計算機突破了傳統(tǒng)的諾伊曼式機器的概念，舍棄了二進制結(jié)構(gòu)，把許多處理機并聯(lián)起來，并行處理信息，速度大大提高。它的智能化人機接口使人們不必編寫程序，只需發(fā)出命令或提出要求，電腦就會完成推理和判斷，并且給出解釋。1988年，世界上召開了第五代電腦國際會議。1991年，美國加州理工學院推出了一種大容量并行處理系統(tǒng)，用528臺處理器并行進行工作，其運算速度可達到每秒320億次浮點運算。

材料六：模仿人類大腦功能的神經(jīng)計算機已經(jīng)開發(fā)成功，它標志著電子計算機的發(fā)展進入第六代

第六代電子計算機是模仿人的大腦判斷能力和適應能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡計算機。與以邏輯處理為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應的行動，而且它可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理條理清晰，經(jīng)絡分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦卻具有能處理支離破碎，含糊不清信息的靈活性，第六代電子計算機將類似人腦的智慧和靈活性。(圖)電子計算機的發(fā)展已經(jīng)進入了第六代，這種發(fā)展可能僅僅是剛起步，前途沒有止境

人腦有140億神經(jīng)元及10億多神經(jīng)鍵，每個神經(jīng)元都與數(shù)千個神經(jīng)元交叉相聯(lián)，它的作用都相當于一臺微型電腦。人腦總體運行速度相當于每秒1000萬億次的電腦功能。用許多微處理機模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡就構(gòu)成了神經(jīng)電腦。神經(jīng)電腦除有許多處理器外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點，每個節(jié)點與許多點相連。若把每一步運算分配給每臺微處理器，它們同時運算，其信息處理速度和智能會大大提高。

神經(jīng)電子計算機的信息不是存在存儲器中，而是存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡網(wǎng)中。若有節(jié)點斷裂，電腦仍有重建資料的能力，它還具有聯(lián)想記憶，視覺和聲音識別能力。日本科學家已開發(fā)出神經(jīng)電子計算機的大規(guī)模集成電路芯片，在1.5厘米正方的硅片上可設備400個神經(jīng)元和40000個神經(jīng)鍵，這種芯片能實現(xiàn)每秒2億次的運算速度。1990年，日本理光公司宣布研制出一種具有學習功能的大規(guī)模集成電路“神經(jīng)LST”。這是依照人腦的神經(jīng)細胞研制成功的一種芯片。它利用生物的神經(jīng)信息傳送方式，在一塊芯片上載有一個神經(jīng)元，然后把所有芯片連接起來，形成神經(jīng)網(wǎng)絡。它處理信息的速度為每秒90億次。富士通研究所開發(fā)的神經(jīng)電子計算機，每秒更新數(shù)據(jù)速度近千億次。日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡聲音識別系統(tǒng)，能夠識別出任何人的聲音，正確率達99.8%。美國研究出左腦和右腦兩個神經(jīng)塊連接而成的神經(jīng)電子計算機。右腦為經(jīng)驗功能部分，有1萬多個神經(jīng)元，適于圖像識別：左腦為識別功能部分，含有100萬個神經(jīng)元，用于存儲單詞和語法規(guī)則�，F(xiàn)在，紐約，邁阿密和倫敦的飛機場已經(jīng)用神經(jīng)電腦來檢查爆炸物，每小時可查600—700件行李，檢出率為95%，誤差率為2%。神經(jīng)電子計算機將會廣泛應用于各領(lǐng)域。它能識別文字，符號，圖形，語言以及聲納和雷達收到的信號，判讀支票，對市場進行估計，分析新產(chǎn)品，進行醫(yī)學診斷，控制智能機器人，實現(xiàn)汽車和飛行器的自動駕駛，發(fā)展，識別軍事目標，進行智能決策和智能指揮等。

材料七：對光計算機的研制已取得進展，它比普通電子計算機快1000倍

光計算機是利用光作為載體進行信息處理的計算機。1990年，美國的貝爾實驗室推出了一臺由激光器，透鏡，反射鏡等組成的計算機。這就是光計算機的雛形。隨后，英，法，比，德，意等國的70多名科學家研制成功了一臺光計算機，其運算速度比普通的電子計算機快1000倍。光計算機又叫光腦。電腦是靠電荷在線路中的流動來處理信息的，而光腦則是靠激光束進入由反射鏡和透鏡組成的陣列中來對信息進行處理的。與電腦相似之處是，光腦也靠產(chǎn)生一系列邏輯操作來處理和解決問題。計算機的功率取決于其組成部件的運行速度和排列密度，光在這兩個方面都很理想。光子的速度即光速，為每秒30萬千米，是宇宙中最快的速度。激光束對信息的處理速度可達現(xiàn)有半導體硅器件的1000倍。光子不像電子那樣需要在導線中傳播，即使在光線相交時，它們之間也不會相互影響，并且在不滿足干涉的條件下也互不干擾。光束的這種互不干擾的特性，使得光腦能夠在極小的空間內(nèi)開辟很多平行的信息通道，密度大得驚人。一塊截面為5分

硬幣大小的棱鏡，其通過能力超過全球現(xiàn)有全部電話電纜的許多倍。貝爾實驗室研制成功的光學轉(zhuǎn)換器，在字母O中可以裝入2000個信息通道。因此科學家們早就設想使用光子了。

材料八：開發(fā)中的DNA電腦

科學家研究發(fā)現(xiàn)，脫氧核糖核酸(DNA)有一種特性，能夠攜帶生物體各種細胞擁有的大量基因物質(zhì)。數(shù)學家，生物學家，化學家以及計算機專家從中得到啟迪，正在合作研制未來的液體DNA電腦。這種DNA電腦的工作原理是以瞬間發(fā)生的化學反應為基礎，通過和酶的相互作用，將反應過程進行分子編碼，對問題以新的DNA編碼形式加以解答。

和普通的電腦相比，DNA電腦的優(yōu)點首先是體積小，但存儲的信息量卻超過現(xiàn)代世界上所有的電腦。它用于存儲信息的空間僅為普通計算機的幾兆分之一。其信息可存儲在數(shù)以兆計的DNA鏈中，一升的DNA溶液可包含信息量高達10。其次，這種電腦運算速度極快。據(jù)估計，一臺DNA電腦只需幾天時間，就可以完成迄今為止所有計算機曾經(jīng)進行過的運算。第三是最大限量的減少能耗，DNA電腦的能耗，僅為普通電腦的十億分之一。1995年，科學家首次報道用“編程”DNA鏈解數(shù)學難題取得突破。

DNA計算機的功能之所以強大，就在于每個鏈本身就是一個微型處理器�？茖W家能夠把10億億個鏈安排在1000克的水里，而每個鏈各干各的事情。它們各自進行計算。這意味著，DAN計算機能同時“試用”巨大數(shù)量的可能的解決方案。與此形成對照的是，電子計算機對每個解決方案必須自始至終進行計算，直到試用下一個方案為止。

所以，電子計算機和DNA計算機是截然不同的。電子計算機一小時能進行許多次運算，但是一次只能進行一次運算，而DNA計算機進行一次運算需要大約一小時，但是一次能進行10億億次運算。

人腦的功能介于兩者之間：一小時進行大約10萬次運算，一次進行大約1萬億次運算。DNA計算機把二進制數(shù)翻譯成遺傳密碼的片段，每個片段就是著名的雙螺旋的一個鏈。科學家們希望把一切可能模式的DNA分解出來，并把它放在試管里。然后，他們將制造互補數(shù)字鏈�；パa數(shù)字鏈不會解決某一個方程式，但是將會從一個解決方案中把互補數(shù)字鏈提取出來。

材料九：利用蛋白質(zhì)的開關(guān)特性開發(fā)出生物計算機

生物計算機主要是以生物電子元件構(gòu)建的計算機。由于半導體硅芯片電路密集引起的散熱問題難以解決，科學家便投入了生物計算機的研究與開發(fā)。生物電腦的性能是由元件與元件之間電流啟閉的開關(guān)速度來決定的。科學家發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)有開關(guān)特性，用蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路，稱為生物芯片。使用生物芯片的計算機稱為蛋白質(zhì)電腦，或稱為生物電腦。已經(jīng)研制出利用蛋白質(zhì)團來制造的開關(guān)裝置有：合成蛋白芯片，遺傳生成芯片，紅血素芯片等。

用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，在1平方毫米的面積上即可容納數(shù)億個電路。因為它的一個存儲點只有一個分子大小，所以它的存儲量可以達到普通電腦的10億倍。由蛋白質(zhì)構(gòu)成的集成電路，其大小只相當于硅片集成電路的十萬分之一，而且運轉(zhuǎn)速度更快，只有10-11秒，大大超過人腦的思維速度。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

生物芯片傳遞信息時阻抗小，耗能低，且具有生物的特點，具有自我組織自我修復的功能。它可以與人體及人及結(jié)合起來，聽從人腦指揮，從人體中吸收營養(yǎng)。把生物電腦植入人的腦內(nèi)，可以使盲人復明，使人腦的記憶力成千萬倍地提高;若是植入血管中，則可以監(jiān)視人體內(nèi)的化學變化，使人的體質(zhì)增強，使殘疾人重新站立起來。

美國的科技人員已研究出可以用于生物電腦的分子電路。它由有機物質(zhì)的分子組成，由分子導線組成的顯微電路，只有現(xiàn)代計算機電路的千分之一大小。

材料十：研究中的量子計算機

1996年初，美國的科學家說，他們發(fā)現(xiàn)在某種條件下，光子能夠發(fā)生相互作用，這個發(fā)現(xiàn)能夠被用來制造新的信息處理器件，從而導致世界上性能最好的超級計算機的出現(xiàn)。

加利福尼亞理工學院的物理學家已經(jīng)證明，個體光子通常不相互作用，但是當它們與光學諧振腔內(nèi)的原子聚在一起時，它們相互之間會產(chǎn)生強烈影響。光子的這種相互作用，能用于改進利用量子力學效應的信息處理器件的性能。這些器件轉(zhuǎn)而能形成建造“量子計算機”的基礎，量子計算機的性能能夠超過基于常規(guī)技術(shù)的任何處理器件的性能。量子計算于1994提躍居科學前沿，當時研究人員發(fā)現(xiàn)了在量子計算機上分解大數(shù)因子的一種數(shù)學技術(shù)。這種數(shù)學技術(shù)意味著，在理論上，量子計算機的性能能夠超過任何可以想象的標準計算機。

量子計算機潛在的用途將涉及人類生活的每一個方面，從工業(yè)生產(chǎn)線到公司的辦公室，從軍用裝備到學生課桌，從國家安全到自動柜員機�？茖W家們在實驗中

已經(jīng)證明，光子和光學諧振腔內(nèi)的原子之間的相互作用，能為建造光學量子邏輯門奠定基礎。

——以上材料均摘自互聯(lián)網(wǎng)

請回答：(1)依據(jù)材料一至六，并可查閱相關(guān)資料，了解至今已經(jīng)開發(fā)成功的六代計算機的性能及特點。

(2)依據(jù)材料七至十，查閱相關(guān)資料，談談你對計算發(fā)展前景的展望與設想。

2.答案略。