目前計算機已經跟我們的生活密不可分了，上網購物，銀行轉賬，網路通訊等都有計算機來控制，如果哪一天沒有計算機，我們的生活真是不敢想象。計算機從開始到現在已有五、六十年的發展，可以說發展是相等的迅猛，讓我們看看計算機的發展簡史吧。

一、第一臺計算機 電子管計算機 （1946-1957年）

第一代計算機“ENIAC”

電子管

世界上第一臺電子計算機“ENIAC”於1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學誕生，是美國人莫克利（JohnW。Mauchly）和艾克特（J。PresperEckert）發明的，主要是有大量的電子管組成，主要用於科學計算。

主要特點：

1、它以電子管作為元器件，所以又被稱為電子管計算機。

2、它是個龐然大物，用了18000個電子管，佔地150平方米，足有兩間房子大，重達30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鐘可進行5000次運算。

3、由於它使用的電子管體積很大，耗電量大，易發熱，因而工作的時間不能太長。

4、使用機器語言，沒有系統軟體。

5、採用磁鼓、小磁芯作為儲存器，儲存空間有限。

6、輸入/輸出裝置簡單，採用穿孔紙帶或卡片。

7、主要用於科學計算，當時美國國防部用它來進行彈道計算。

馮。諾依曼與第一代計算機

第一代計算機

第一代計算機基於真空管技術，典型產品有1951生產的UNIVAC，由Mauchly and Eckert設計第一代機的特點：無作業系統，採用機器指令或組合語言

基本資訊

中文名

第一代計算機

外文名

The first generation of computer

別名

馮·諾伊曼機

產生背景

50年代是計算機研製的第一個高潮時期，那時的計算機中的主要元器件都是用電子管制成的，後人將用電子管制作的計算機稱為第一代計算機。這個時期的計算機發展有三個特點：即由軍用擴充套件至民用，由實驗室開發轉入工業化生產，同時由科學計算擴充套件到資料和事務處理。

以“埃尼亞克”為代表，一批計算機迅速推向市場，形成了第一代計算機族。在這一時期，美籍匈牙利科學家馮·諾伊曼提出了“程式儲存”的概念，其基本思想是把一些常用的基本操作都製成電路，每一個這樣的操作都用一個數代表，於是這個數就可以指令計算機執行某項操作。程式設計師根據解題的要求，用這些數來編制程式，並把程式同資料一起放在計算機的記憶體儲器裡。當計算機執行時，它可以依次以很高的速度從儲存器中取出程式裡的一條條指令，逐一予以執行，以完成全部計算的各項操作，它自動從一個程式指令進到下一個程式指令，作業順序透過“條件轉移”指令自動完成。“程式儲存”使全部計算成為真正的自動過程，它的出現被譽為電子計算機史上的里程碑，而這種型別的計算機被人們稱為“馮·諾伊曼機”。

特點

第一代計算機的主要特點是：

• 採用電子管作基礎元件；

• 使用汞延遲線作儲存裝置，後來逐漸過渡到用磁芯儲存器；

• 輸入、輸出裝置主要是用穿孔卡片，使用者使用起來很不方便；

• 系統軟體還非常原始，使用者必須掌握用類似於二進位制機器語言進行程式設計的方法。

二、第二代計算機 電晶體計算機 （1958-1964年）

第二代計算機

電晶體

第二代計算機採用的主要元件是電晶體，稱為電晶體計算機。計算機軟體有了較大發展，程式語言也出現了Fortran，Cobol計算機高階語言，採用了監控程式，這是作業系統的雛形。

主要特點：

1、體積小，可靠性增強，壽命延長。

2、運算速度快。

3、提高了操縱系統適應性。

4、容量提高。

5、應用領域擴大。

第二代電子計算機

第二代電子計算機是電晶體電路電子計算機，時間大約為1958年～1964年。其基本特徵是邏輯元件逐步由電子管改為電晶體，記憶體所使用的器件大都使用鐵氧磁性材料製成的磁芯儲存器。外儲存器有了磁碟、磁帶，外設種類也有所增加。運算速度大到每秒幾十萬次，記憶體容量擴大到幾十KB。與此同時，計算機軟體也有了較大的發展，出現了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高階語言。與第一代計算機相比，電晶體電子計算機體積小、成本低、功能強、可靠性大大提高。除了科學計算外，還用於資料處理和事務處理。去代表機型有IBM7094、CDC7600。

基本資訊

中文名

第二代電子計算機

作用

實現電子管的功能

特點

尺寸小、重量輕

特點

採用電晶體

電晶體不僅能實現電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低等優點。

出現高階語言中央處理單元

第二代計算機語言仍然是“面向機器”的語言，但它已註定要成為機器語言向更高階語言進化的橋樑。

詳細

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，計算機都採用電子管作元件。電子管元件有許多明顯的缺點。例如，在執行時產生的熱量太多，可靠性較差，運算速度不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發展受到限制。於是，電晶體開始被用來作計算機的元件。電晶體不僅能實現電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低等優點。使用了電晶體以後，電子線路的結構大大改觀，製造高速電子計算機的設想也就更容易實現了。

1954年，美國貝爾實驗室研製成功第一臺使用電晶體線路的計算機，取名“催迪克”（TRADIC），裝有800個電晶體。1955年，美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以電晶體為主要元件的小型計算機。10年以後，在美國生產的同一型號的導彈中，由於改用積體電路元件，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公司製成了第一臺全部使用電晶體的計算機RCA501型。由於第二代計算機採用電晶體邏輯元件，及快速磁芯儲存器，計算機速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主儲存器的存貯量，從幾千提高到10萬以上。1959年，IBM公司又生產出全部電晶體化的的電子計算機IBM7090。1958-1964年，電晶體電子計算機經歷了大範圍的發展過程。從印刷電路板到單元電路和隨機儲存器，從運算理論到程式設計語言，不斷的革新使電晶體電子計算機日臻完善。1961年，世界上最大的電晶體電子計算機ATLAS安裝完畢。1964年，中國製成了第一臺全電晶體電子計算機441-B型。

電晶體計算機，積體電路發展 時間表

1947： Bell實驗室的William B。 Shockley、 John Bardeen和Walter H。 Brattain。發明了電晶體，開闢了電子時代新紀元。

1949： EDSAC：劍橋大學的Wilkes和他的小組建成了一臺儲存程式的計算機。輸入輸出裝置仍是紙帶。

1949： EDVAC （electronic discrete variable computer）：第一臺使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在其上儲存程式。這臺機器是John von Neumann提議建造的。

1949： “未來的計算機不會超過1。5噸。”這是當時科學雜誌的大膽預測。

1950： 軟磁碟由東京帝國大學的Yoshiro Nakamats發明。其銷售權由IBM公司獲得。開創儲存時代新紀元。

1950： 英國數學家和計算機先驅Alan Turing說：計算機將會具有人的智慧，如果一個人和一臺機器對話，對於提出和回答的問題，這個人不能區、別到底對話的是機器還是人，那麼這臺機器就具有了人的智慧。

1951： Grace Murray Hopper完成了高階語言編譯器。

1951： Whirlwind：美國空軍的第一個計算機控制實時防禦系統研製完成。

1951： UNIVAC-1：第一臺商用計算機系統。設計者：J。 Presper Eckert 和John Mauchly。被美國人口普查部門用於人口普查，標誌著計算機的應用進入了一個新的、商業應用的時代。

1952： EDVAC （Electronic Discrete Variable Computer）：由Von Neumann領導設計並完成。取名：電子離散變數計算機。 1953： 此時世界上大約有100臺計算機在運轉。

1953： 磁芯儲存器被開發出來。

1954： IBM的John Backus和他的研究小組開始開發 FORTRAN ，957年完成。是一種適合科學研究使用的計算機高階語言。

1956： 第一次有關人工智慧的會議在Dartmouth 學院召開。

1957： IBM開發成功第一臺點陣印表機。

1957： FORTRAN 高階語言開發成功。

1959： 1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。大量採用了電晶體和印刷電路。計算機體積不斷縮小，功能不斷增強，可以執行FORTRAN和COBOL ，接收英文字元命令。出現大量應用軟體。

1959： Grace Murray Hopper開始開發COBOL

三、第三代計算機 中小規模積體電路計算機 （1965-1969年）

第三代計算機-IBM 360

小規模積體電路

積體電路可在幾平方毫米的單晶矽片上整合十幾個甚至上百個電子元件。計算機開始採用中小規模的積體電路元件，這一代比上一代更小，耗電更少，功能更強，壽命更長，領域擴大，效能比上一代有很大提高。

主要特點：

1、體積更小，壽命更長。

2、執行計算速度更快。

3、外圍裝置考試出現多樣化。

4、有類似作業系統和應用程式，高階語言進一步發展。

5、應用範圍擴大到企業管理和輔助設計等領域。

第三代計算機

第三代計算機即第三代積體電路計算機 （1964-1971）。特徵是以中小規模積體電路（每片上整合一千個邏輯閘以內）（西文寫作SSI、MSI）來構成計算機的主要功能部件；主儲存器採用半導體儲存器。運算速度可達每秒幾十萬次至幾百萬次基本運算。在軟體方面，作業系統日趨完善。

基本資訊

中文名 第三代計算機

時間 1964-1971

過程 已逐步成為一個龐大的現代產業。

特徵

中小規模積體電路

簡介

1958年德州儀器的工程師Jack Kilby發明了積體電路（IC），將三種電子元件結合到一片小小的矽片上。更多的元件整合到單一的半導體晶片上，計算機變得更小，功耗更低，速度更快。這一時期的發展還包括使用了作業系統，使得計算機在中心程式的控制協調下可以同時執行許多不同的程式。

特徵

以小規模積體電路（每片上整合幾百到幾千個邏輯閘）LSI（Large-Scale Integration）來構成計算機的主要功能部件，積體電路是把多個電子元器件集中在幾平方毫米的基片上形成的邏輯電路。第三代計算機的基本電子元件是每個基片上整合幾個到十幾個電子元件（邏輯閘）的小規模積體電路和每片上幾十個元件的中規模積體電路。

計算機軟體技術的進一步發展，尤其是作業系統的逐步成熟是第三代計算機的顯著特點。多處理機、虛擬儲存器系統以及面向使用者的應用軟體的發展，大大豐富了計算機軟體資源。為了充分利用已有的軟體，解決軟體相容問題，出現了系列化的計算機。最有影響的是IBM公司研製的IBM-360計算機系列。

這個時期的另一個特點是小型計算機的應用。DEC公司研製的PDP-8機、PDP-11系列機以及後來的VAX-11系列機等，都曾對計算機的推廣起了極大的作用。其特徵是用電晶體代替了電子管；大量採用磁芯做記憶體儲器，採用磁碟、磁帶等作外儲存器；體積縮小、功耗降低、運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算，記憶體容量擴大到幾十萬字。

計算機語言發展到第三代時，就進入了“面向人類”的語言階段。第三代語言也被人們稱之為“高階語言”。高階語言是一種接近於人們使用習慣的程式設計語言。它允許用英文寫解題的計算程式，程式中所使用的運算子號和運算式子，都和我們日常用的數學式子差不多。高階語言容易學習，通用性強，書寫出的程式比較短，便於推廣和交流，是很理想的一種程式設計語言。高階語言發展於50年代中葉到70年代，有些流行的高階語言已經被大多數計算機廠家採用，固化在計算機的記憶體裡，如BASIC語言（已有不少於128種不同的BASIC語言在流行，當然其基本特徵是相同的）。除了BASIC語言外，還有FORTRAN（公式翻譯）語言、COBOL（通用商業語言）、C語言、DL/I語言、 PASCAC語言、ADA語言等250多種高階語言。

第四代計算機

超大規模積體電路

這時期的計算機的體積、重量、功耗進一步減少，運算速度、儲存容量、可靠性都有很大提高。

主要特點：

1、採用了大規模和超大規模積體電路邏輯元件，體積與第三代相比進一步縮小，可靠性更高，壽命更長。

2、運算速度加快，每秒可達集千萬次到幾十億次。

3、系統軟體和應用軟體獲得了巨大的發展，軟體配置豐富，程式設計部分自動化。

4、計算機網路技術、多媒體技術、分散式處理技術有了很大的發展，微型計算機大量進入家庭，產品更新速度加快。

5、計算機在辦公自動化、資料庫管理、影象處理、語言設別和專家系統等各個領域得到應用，電子商務已開始進入家庭，出現個人電腦（PC），計算機的發展進入到了一個新的歷史時期。

第四代電子計算機

1967年和1977年分別出現了大規模和超大規模

積體電路

。由大規模和超大規模積體電路組裝成的計算機，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模積體電路作為邏輯元件和儲存器的計算機，它標誌著計算機的發展已到了第四代。1975年，美國阿姆爾公司研製成470V/6型計算機，隨後日本

富士通公司

生產出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年開始研製第四代機。1974年研製成功ICL2900計算機，1976年研製成功DAP系列機。1973年，德國西門子公司、法國國際資訊公司與荷蘭飛利浦公司聯合成立了統一資料公司。共同研製出Unidata7710系列機。

基本資訊

中文名

第四代電子計算機

時間

1967年和1977年

效能

大規模和超大規模積體電路

第一臺

ILLIAC-IV計算機

百科目錄

簡介

電子元件

四代特點

四個階段

出現與發展

計算機

關閉

電子元件

第四代電子計算機以大規模、超 大規模積體電路作為基本電子元件。

四代特點

第四代計算機是指從1970年以後採用大規模積體電路（LSI）和超大規模積體電路（VLSI）為主要電子器件製成的計算機。例如80386微處理器，在面積約為10mm X l0mm的單個晶片上，可以整合大約32萬個電晶體。

第四代計算機的另一個重要分支是以大規模、超大規模積體電路為基礎發展起來的微處理器和微型計算機。

四個階段

第一階段是1971～1973年，微處理器有4004、4040、8008。 1971年Intel公司研製出MCS4微型計算機（CPU為4040，四位機）。後來又推出以8008為核心的MCS-8型。

第二階段是1973～1977年，微型計算機的發展和改進階段。微處理器有8080、8085、M6800、Z80。初期產品有Intel公司的MCS一80型（CPU為8080，八位機）。後期有TRS-80型（CPU為Z80）和APPLE-II型（CPU為6502），在八十年代初期曾一度風靡世界。

第三階段是1978～1983年，十六位微型計算機的發展階段，微處理器有

8086

、8088、80186、80286、M68000、Z8000。微型計算機代表產品是IBM-PC（CPU為8086）。本階段的頂峰產品是APPLE公司的Macintosh（1984年）和IBM公司的PC/AT286（1986年）微型計算機。

第四階段便是從1983年開始為32位微型計算機的發展階段。微處理器相繼推出80386、80486。386、486微型計算機是初期產品。 1993年， Intel公司推出了Pentium或稱P5（中文譯名為“奔騰”）的微處理器，它具有64位的內部資料通道。Pentium III（也有人稱P7）微處理器己成為了主流產品，預計Pentium IV 將在2000年10月推出。

由此可見，微型計算機的效能主要取決於它的核心器件——微處理器（CPU）的效能。

出現與發展

將CPU濃縮在一塊晶片上的微型機的出現與發展，掀起了計算機大普及的浪潮。1969年，英特爾（Intel）公司受託設計一種計算器所用的整套電路，公司的一名年輕工程師費金（Federico Fagin）成功地在4。2×3。2的矽片上，集成了2250個電晶體。這就是第一個微處理器——Intel 4004。它是4位的。在它之後，1972年初又誕生了8位微處理器Intel 8008。1973年出現了第二代微處理器（8位），如Intel 8080（1973）、M6800（1975，M代表

摩托羅拉公司

）、

Z80

（1976，Z代表齊洛格公司）等。1978年出現了第三代微處理器（16位），如Intel 8086、Z8000、M68000等。1981年出現了第四代微處理器（32位），如iAPX432、i80386、MAC-32、NS-16032、Z80000、HP-32等。它們的效能都與七十年代大中型計算機大致相匹敵。微處理器的兩三年就換一代的速度，是任何技術也不能比擬的。

計算機

最早的個人計算機之一是美國蘋果（Apple）公司的AppleⅡ型計算機，於1977年開始在市場上出售。繼之出現了TRS－80（Radio Shack公司）和PET－2001（Commodore公司）。從此以後，各種個人計算機如雨後春筍一般紛紛出現。當時的個人計算機一般以8位或16位的微處理器晶片為基礎，儲存容量為64KB以上，具有鍵盤、顯示器等輸入輸出裝置，並可配置小型印表機、

軟盤

、盒式磁碟等外圍裝置，且可以使用各種高階語言自程式設計序。

隨著PC機的不斷普及，IBM公司於1979年8月也組織了個人計算機研製小組。兩年後宣佈了IBM－PC，1983年又推出了擴充機型IBM－PC/XT，引起計算機工業界極大震動。在當時，IBM個人計算機具有一系列特點：設計先進（使用Intel8088微處理器）、軟體豐富（有八百多家公司以它為標準編制軟體）、功能齊全（通訊能力強，可與大型機相連）、價格便宜（生產高度自動化，成本很低）。到1983年，IBM－PC迅速佔領市場，取代了號稱美國微型機之王的蘋果公司

五、新一代計算機

下一代計算機可能是超導計算機、奈米計算機、光計算機、DNA計算機、量子計算機和神經網路計算機等，體積更小，運算速度更快，更加智慧化，耗電量更小。

第五代電子計算機

第五代計算機，又稱新一代計算機，是把資訊採集、儲存、處理、通訊同人工智慧結合在一起的智慧計算機系統。

基本資訊

基本結構

求解與推理、知識庫管理

作用

資訊採集、儲存、處理

研究程序

1981年10月，日本首先向世界宣告開始研製第五代計算機，並於1982年4月制訂為期10年的“第五代計算機技術開發計劃”，總投資為1000億日元，目前已順利完成第五代計算機第一階段規定的任務。

第五代計算機是為適應未來社會資訊化的要求而提出的，與前四代計算機有著本質的區別，是計算機發展史上的一次重要變革。

當前電子計算機存在的主要不足有

首先，目前的電子計算機雖然已具有一些相當幼稚的“智慧”，但它不能進行聯想（即根據某一資訊，從記憶中取出其他有關資訊的功能）、推論（針對所給的資訊，利用已記憶的資訊對未知問題進行推理得出結論的功能）、學習（將對應新問題的內容，以能夠高度靈活地加以運用的方式進行記憶的功能）等人類頭腦的最普通的思維活動。

其次，目前電子計算機雖然已能在一定程度上配合、輔助人類的腦力勞動，但是，它還不能真正聽懂人的說話，讀懂人的文章，還需要由專家用電子計算機懂得的特殊的“程式語言”同它進行“對話”。這就大大限制了電子計算機的應用、普及及大眾化。

最後，目前的電子計算機雖然能以驚人的資訊處理來完成人類無法完成的工作（例如遙控已發射的火箭），但是它仍不能滿足某些科技領域的高速、大量的計算任務的要求。例如，在進行超高層建築的耐震設計時，為解析一種立柱模型受到搖動時的三維振動情況，用目前的超大型電子計算機算上100年也難以完成。又如，原子反應堆事故和核聚變反應的模擬實驗、資源探測衛星發回的圖象資料的實時解析、飛行器的風洞實驗、天氣預報、地震預測等要求極高的計算速度和精度，都遠遠超出目前電子計算機的能力極限。由此可見，當今的電子計算機已不能適應資訊社會的需要，必須在嶄新的理論和技術基礎上創制新一代計算機。

第五代計算機基本結構

第五代計算機基本結構通常由問題求解與推理、知識庫管理和智慧化人機介面三個基本子系統組成。

問題求解與推理子系統相當於傳統計算機中的中央處理器。與該子系統打交道的程式語言稱為核心語言，國際上都以邏輯型語言或函式型語言為基礎進行這方面的研究，它是構成第五代計算機系統結構和各種超級軟體的基礎。

知識庫管理子系統相當於傳統計算機主儲存器、虛擬儲存器和文體系統結合。與該子系統打交道的程式語言稱為高階查詢語言，用於知識的表達、儲存、獲取和更新等。這個子系統的通用知識庫軟體是第五代計算機系統基本軟體的核心。通用知識庫包含有：日用詞法、語法、語言字典和基本字型檔常識的一般知識庫；用於描述系統本身技術規範的系統知識庫；以及把某一應用領域。如超大規模

積體電路

設計的技術知識集中在一起的應用知識庫。

智慧化人—機介面子系統是使人能透過說話、文字、圖形和圖象等與計算機對話，用人類習慣的各種可能方式交流資訊。這裡，自然語言是最高階的使用者語言，它使非專業人員操作計算機，併為從中獲取所需的知識資訊提供可能。

當前第五代計算機的研究領域

當前第五代計算機的研究領域大體包括人工智慧，系統結構，軟工程和支援裝置，以及對社會的影響等。

人工智慧的應用將是未來資訊處理的主流，因此，第五代計算機的發展，必將與人工智慧、知識工程和專家系統等的研究緊密相聯，併為其發展提供新基礎。目前的電子計算機的基本工作原理是先將程式存入儲存器中，然後按照程式逐次進行運算。這種計算機是由美國物理學家諾伊曼首先提出理論和設計思想的，因此又稱諾伊曼機器。第五代計算機系統結構將突破傳統的諾伊曼機器的概念。這方面的研究課題應包括邏輯程式設計機、函式機、相關代數機、抽象資料型支援機、資料流機、關係資料庫機、分散式資料庫系統、分散式資訊通訊網路等。

第五代計算機的發展意義

第五代計算機的發展必然引起新一代軟體工程的發展，極大地提高軟體的生產率和可靠性。為改善軟體和軟體系統的設計環境，將研製各種智慧化的支援系統，包括智慧程式設計系統、知識庫設計系統、智慧超大規模積體電路輸助設計系統、以及各種智慧應用系統和整合專家系統等。在硬體方面，將出現一系列新技術，如先進的微細加工和封裝測試技術、砷化鎵器件、約瑟夫森器件、光學器件、光纖通訊技術以及智慧輔助設計系統等。另外，第五代計算機將推動計算機通訊技術發展，促進綜合業務數字網絡的發展和通訊業務的多樣化，並使多種多樣的通訊業務集中於統一的系統之中，有力地促進了社會資訊化。

大腦晶片

大腦晶片，是能夠實時模擬人類大腦處理資訊的新奇的晶片。IBM打造世界首個大腦晶片，研製出兩個晶片原型，在模擬人腦的道路上又向前邁出一步。

基本資訊

中文名

大腦晶片

開發商

IBM

特性

晶片

簡介

幾十年來，科學家一直“訓練”電腦，使其能夠像人腦一樣思考。這種挑戰考驗著科學的極限。IBM公司的研究人員18日表示，在將電腦與人腦結合在一起的研究道路上，他們取得了一項重大進展。

這家美國科技公司研製出兩個晶片原型，與此前的PC和超級計算機採用的晶片相比，這些晶片處理資料的方式與人腦處理資訊的方式更為接近。這兩個晶片是一項為期6年的專案取得的一項具有里程碑意義的重大成就。共有100名研究人員參與這一專案，美國政府的國防高階研究計劃局（DARPA）提供了4100萬美元資金。IBM的投資數額並未對外公佈。

兩個晶片原型提供了進一步證據，證明“平行處理”日益提高的重要性。平行處理具體是指電腦同時處理多個任務。多工處理對渲染圖片和處理大量資料非常重要。迄今為止，這兩個晶片僅用於處理一些非常簡單的任務，例如操控一輛模擬車穿過迷宮或者玩《Pong》。它們最終走出實驗室並應用於實際產品可能需要10年或者更長時間。

研製

技術人員便希望研製能夠像人腦一樣學習的電腦。iPhone或者谷歌伺服器程式設計後能夠根據以往的事件預測確定行為。IBM和其他公司及大學實驗室研發的技術圍繞“認知計算”展開，提高晶片處理意想不到的資訊的能力。IBM之所以研發這種晶片是因為它們能夠潛在地幫助處理現實世界的訊號，例如溫度、聲音或者運動，用以提高電腦的功能。

在將發電站或者交通訊號燈等實體基礎設施與伺服器或者軟體等資訊科技結合，幫助管理它們的功能方面，總部設於紐約的IBM扮演著領導者角色。類似這樣的研究計劃能夠研製出效能更為出色的工具，用於監視存在於這些環境下的無數模擬訊號。IBM晶片研製專案領導人達曼德拉·摩德哈表示，新型晶片的元件就像是數字神經細胞和數字突觸，因此有別於其他晶片。每一個核或者處理器引擎都擁有計算、通訊和儲存功能。他說：“我們不得不拋棄自己瞭解的有關晶片設計的所有東西。關鍵的差異是儲存器和處理器，它們非常緊密地結合在一起。這些晶片平行計算的規模可以用‘龐大’形容。”

2009年，IBM宣佈他們成功利用一臺超級計算機模擬貓的大腦皮層。大腦皮層是進行思考和邏輯推理的部位。模擬貓的大腦皮層和研製新型晶片屬於同一項研究計劃。藉助於效能更卓越的超級計算機，IBM曾於2006年成功模擬老鼠大腦40%的區域，2007年成功模擬整個老鼠大腦，2009年成功模擬人腦大腦皮層1%的區域。

動物實驗

美國生物學家吉爾˙阿特馬（Jelle Atema）於2006年完成了一項令人瞠目結舌的實驗——將一條角鯊腦中植入一個電子元件，以影響鯊魚的行為。

當吉爾˙阿特馬操縱遙控器時，鯊魚彷彿聞到了某種根本不存在的氣味。例如，按下“右”鍵，鯊魚大腦中通常處理右鼻孔嗅覺資訊的區域就會受到電流刺激，鯊魚就像真的聞到右邊有誘人的食物一樣，其大腦灰質細胞開始運作，並向自己發出吃飯的指令。於是鯊魚便真的向右邊游去。但吉爾˙阿特馬也指出，目前自己還不能完全控制鯊魚的大腦，只能控制鯊魚的左右轉。

約翰˙查平（John Chapin）也在老鼠身上完成了類似的實驗。

1920年，生物學家沃特˙ 赫斯（Walter Hess）用電流刺激貓的大腦，成功地將一隻原本溫順的貓變得兇狠好鬥。

1950年，大腦專家胡塞 ˙德爾加多（Jose Delgado）依靠一部記錄他自己鬥牛場面的影片一舉成名。在片中，一頭公牛奮力向他衝去，在幾乎被牛頂翻之際，他啟動遙控器……公牛突然出現一副恐懼的樣子，掉頭而去。

發展程序

首例人腦晶片出現在1950年，胡塞 ˙戴爾卡多嘗試在人類身上進行此項操作：透過輕微刺激人腦的某一部分而改變人的情緒，甚至控制人的一條胳膊或腿。最終這項實驗因為有悖倫理而終止。

但從此之後，用電流刺激大腦的方法被證實可以用來治療某些疾病。例如，始於30多年前的人工耳蝸植入術可以令一些失聰的人恢復部分聽力。

目前，這一領域的研究又重新成為熱點。有些科學家甚至設想透過一些裝置，使人得以依靠思維控制機器的執行。已經有一些癱瘓病人利用植入腦中的電極，成功地做到這點。

最新進展

日前，由瑞士、德國和美國的科學家組成的研究小組首次成功研發出一種新奇的微晶片，能夠實時模擬人類大腦處理資訊的過程。這項新成果將有助於科學家們製造出能同周圍環境實時互動的認知系統，為神經網路計算機和高智慧機器人的研製提供強有力的技術支撐。

以前的類似研究都侷限於在傳統計算機上研製神經網路模型或在超級計算機上模擬複雜的神經網路，而新研究的思路是：研發在大小、處理速度和能耗方面都可與真實大腦相媲美的電路。研究小組成員基爾克莫·因迪韋裡表示：“我們的目標是直接在微晶片上模擬生物神經元和突觸的屬性。”

做到這一點面臨的主要挑戰，是配置由人造神經元組成的網路，讓其能執行特定的任務。研究小組現在已經成功地攻克了這一“碉堡”，他們研發出一種被稱為“神經形態晶片”（neuromorphic chips）的裝置，能夠實時執行復雜的感覺運動任務，並藉助這一裝置，演示了一個需要短期記憶力和依賴語境的決策能力的任務，這是認知測試所必需的典型特徵。

研究小組把神經形態神經元與利用神經處理模組——相當於所謂“有限自動機”的網路相結合。有限自動機是一個用來描述邏輯過程和計算機程式的數學概念。行為可以表示為有限自動機，由此以自動化的方式轉給神經形態硬體。因迪韋裡說：“網路連線模式非常類似於在大腦中發現的結構。”

由於神經形態晶片可以實時處理輸入的資訊並作出迴應，有關專家認為這項技術將有望走向實用化，從而允許機器人在複雜環境中，在不受人類遠端遙控的情況下實現自動作業。

這項技術的採用還將有望在未來讓計算機能夠在有部件損壞的情況下繼續運作，就像人類的大腦那樣，每天損失數以百萬計的腦細胞，但是其整體的思維能力卻仍然繼續正常運轉。

歐盟、美國和瑞士目前正在緊鑼密鼓地研製模擬大腦處理資訊的神經網路計算機，希望透過模擬生物神經元複製人工智慧系統。這種新型計算機的“大腦晶片”迥異於傳統計算機的“大腦晶片”。它能運用類似人腦的神經計算法，低能耗和容錯性強是其最大優點，較之傳統數字計算機，它的智慧性會更強，在認知學習、自動組織、對模糊資訊的綜合處理等方面也將前進一大步。

不過也有人表示了擔憂：裝上這種晶片的機器人將來是否會在智慧上超越人類，甚至會對人類造成威脅？

不少科學家認為，這類擔心是完全沒有必要的。就智慧而言，目前機器人的智商相當於4歲兒童的智商，而機器人的“常識”比起正常成年人就差得更遠了。美國科學家羅伯特·斯隆日前說：“我們距離能夠以8歲兒童的能力回答複雜問題的、具有常識的人工智慧程式仍然很遙遠。”日本科學家廣瀨茂男也認為：即使機器人將來具有常識並能進行自我複製，也不可能對人類造成威脅。值得一提的是，中國科學家周海中在1990年發表的《論機器人》一文中指出：機器人並非無所不能；它在工作強度、運算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識、推理等方面不可能超越人類。另外，機器人會越來越“聰明”，但只能按照制定的原則綱領行動，服務人類、造福人類。（作者恢菜［憨笑］）