21世纪是怎样一个时代？

２１世纪将会是什么模样，许多学者已经为我们描述了不少

令人欣喜的未来美景，如果要问２１世纪将是什么时代，下面是

通过目前的科学研究成果及有关结合实际的设想，所能提供给读

者的一个大致景观。

２１世纪将是生物技术时代。伴随着生物技术发展而诞生的

生物化工产业雏形已经形成，并代表了现代化学工业的生物化工

将使化工原料结构出现显著变化，生物化学不仅可以为化学工业

提供大量廉价的原料和产品，而且有可能革新某些化工产品的传

统工艺，使传统化学工业产生巨大变革，将首先在有机酸等发酵

产品、开发生物固氮和蛋白质工程、开发基础化工新产品、精细

化工产品、生物农药、生物技术治理污染等多方面取得进展，逐

步发展成为跨领域的生物技术时代。

２１世纪将是海洋时代。目前人类正以每３５年加倍的速率

在增加，到２１世纪中后期，世界人口将达到２００亿，陆地空

间将无法满足人类生活的活动需要，只有向海洋发展。从生物进

化论的观点来看，世上生物包括人类均来自海洋，这从人的胚胎

早期发育时有鱼一样的鳃及人血与浩淼化学元素比例惊人地俱等

方面可以证明，回归海洋是现实可行的出路。海上城市已有成功

的典型，进一步将实现水电的自给自足；海底建筑也有了成功的

试验品，最重要的供电问题也随着利用压电塑料薄膜研制成海水

发电系统而使人振奋；海底交通将开辟两栖型的水下列车，成为

最安全的最时髦的交通工具；科学家在研究人工水肺方面也取得

了重大进展，２１世纪的人将如鱼戏水畅游海底。

２１世纪将是知识经济时代。知识已经越来越显示出其生命

力，生产力的提高起着比以往任何时候都重要的作用，下世纪知

识将成为经济的重要组成部分，发展经济越来越离不开知识，全

人类都将对知识重视而积极应用，进而进入知识经济的时代。

２１世纪将是智能交通时代。人类数量及地面建筑的增多，

使地面交通事故、交通堵塞和废气污染成为越来越严重的公害，

因此一些发达国家已研究出智能型交通管理系统，使道路交通实

现“铁路”（线路）化管理，从而大大提高行车的安全性和道路

的利用率。其主要特点：一是改进汽车的安全性，实行自动控制

，二是对交通实施智能化控制，如自动付费等，三是通过卫星定

位系统为地面行车提供最佳行车路线。２１世纪智能交通将遍地

皆是。

２１世纪将是电动汽车时代。现代交通工具总会产生对环境

的污染，而已研究成功的“零污染”的电动汽车，虽然在电瓶技

术、充电技术及加速性差、载重不足、爬坡力差等方面还存在一

些问题，但其几乎无废气、噪音小、废热少等优点最符合环境保

护要求，汽车界技术专家正在全力以赴努力攻克电动汽车的难题

，２１世纪许多问题会迎刃而解，电动汽车在市场上随之会风行

起来，成为交通工具的主流。

２１世纪将是非致死战争时代。目前的军事科学研究已经展

示出越来越多的非致命武器，如使用低能量的激光束的激光武器

、人工改变敌方气候状况的气象武器、智能性干扰或永久性毁坏

重要传感器的微波武器、利用低频率声波的次声武器、涉及量子

物理和分子化滨电磁脉冲武器、通过无线电等发送的电子病毒武

器等等，为使未来的战争不出现流血而取得胜利。

２１世纪将是毫微技术的时代。毫微技术是以毫微米（１毫

米等于十亿分一米）为测量单位的产品的技术，所制成的微型机

械非常微小，如目前最小的电磁电动机外径只有０．８毫米，重

量仅为４毫克，转速达每分钟１万转，工作电压１．７伏。毫微

技术将应用于人类各个领域，能在危险环境中排除故障，能用于

家电的自动调节，能充当医生进入人体医治疾病，能做军事杀手

攻其不备，等等，目前世界各国都投入巨资开发研究，下世纪必

成大气候。

２１世纪是心理疾病时代。医学科技的发展，使人类处于种

种疫苗的保护之下，机体的疾病会越来越少，也因技术发达而很

容易利用各种技术治愈，而与此同时，心理方面的疾病将占据主

要地位，成为影响人类健康的最主要因素，精神方法治疗疾病随

之大放光彩，逐步形成整套的医疗方法，取代目前药物及手术治

疗疾病为主的方式。

计算机发展历程

第一代：电子管计算机
1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机——埃尼克（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。ENIAC犹如一个庞然大物，它重达30吨，占地170平方米，内装18000个电子管，但其运算速度比当时最好的机电式计算机快1000倍。
1949年，第一台存储程序计算机——EDSAC在剑桥大学投入运行，ENIAC和EDSAC均属于第一代电子管计算机。
电子管计算机采用磁鼓作存储器。磁鼓是一种高速运转的鼓形圆筒，表面涂有磁性材料，根据每一点的磁化方向来确定该点的信息。第一代计算机由于采用电子管，因而体积大、耗电多、运算速度较低、故障率较高而且价格极贵。本阶段，计算机软件尚处于初始发展期，符号语言已经出现并被使用，主要用于科学计算方面。

第二代：晶体管计算机
1947年，肖克利、巴丁、布拉顿三人发明的晶体管，比电子管功耗少、体积小、质量轻、工作电压低、工作可靠性好。1954年，贝尔实验室制成了第一台晶体管计算机——TRADIC，使计算机体积大大缩小。
1957年，美国研制成功了全部使用晶体管的计算机，第二代计算机诞生了。第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍。
第二代计算机的主要逻辑部件采用晶体管，内存储器主要采用磁芯，外存储器主要采用磁盘，输入和输出方面有了很大的改进，价格大幅度下降。在程序设计方面，研制出了一些通用的算法和语言，其中影响最大的是FORTRAN语言。ALGOL和COBO语言随后也相继出现，操作系统的雏形开始形成。

第三代：集成电路计算机
60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计革命。随后，集成电路的集成度以每3-4年提高一个数量级的速度增长。
1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。 DEC公司（现并入 COMP叫公司）交付了数千台PDP小型计算机。
第三代计算机用集成电路作为逻辑元件，使用范围更广，尤其是一些小型计算机在程序设计技术方面形成了三个独立的系统：操作系统、编译系统和应用程序，总称为软件。值得一提的是，操作系统中“多道程序”和“分时系统”等概念的提出，结合计算机终端设备的广泛使用，使得用户可以在自己的办公室或家中使用远程计算机。

第四代：大规模集成电路计算机
1971年发布的 INTEL4004，是微处理器（CPU）的开端，也是大规模集成电路发展的一大成果。INTEL4004用大规模集成电路把运算器和控制器做在一块芯片上，虽然字长只有4位、且功能很弱，但它是第四代计算机在微型机方面的先锋。
1972-1973年，8位微处理器相继问世，最先出现的是INTEL8008。尽管它的性能还不完善，仅展示了无限的生命力，驱使众多厂家技人竞争，微处理器得到了蓬勃的发展。后来出现了INTEL8080、MOTOROLA6800和ZILOG公司的Z-80。
1978年以后，16位微处理器相继出现，微型计算机达到一个新的高峰，典型的代表有INTEL8086．ZILOG公司的Z-8000和MOTOROLA公司的MC68000。
INTEL公司不断推进着微处理器的革新。紧随8086之后，又研制成功了80286。80386、80486、奔腾（PEN－TIUM）、奔腾二代（PENTIUMⅡ）和奔腾三代（PENIUMⅢ)。
个人电脑（PC）不断更新换代，日益风靡世界（图3-1、图3-2）。第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器，使计算机向着微型化和巨型化两个方向发展。
从第一代到第四代，计算机的体系结构都是相同的，即都由控制器，存储器，运算器和输入输出设备组成，称为冯·诺依曼体系结构.

第五代智能计算机
1981年,日本东京召开了一次第五代计算机---智能计算机研讨会,随后制定出研制第五代计算机的长期计划.第五代计算机的系统设计中考虑了编制知识库管理软件和推理机,机器本身能根据存储的知识进行判断和推理.同时,多媒体技术得到广泛应用,使人们能用语音,图像,视频等更自然的方式与计算机进行信息交互。
智能计算机的主要特征是具备人工智能，能像人一样思维，并且运算速度极快，其硬件系统支持高度并行和快速推理，其软件系统能够处理知识信息。神经网络计算机（也称神经计算机）是智能计算机的重要代表。

第六代：生物计算机
半导体硅晶片的电路密集，散热问题难以彻底解决，大大影响了计算机性能的进一步发挥与突破。研究人员发现，遗传基因——脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构能容纳巨量信息，其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。一个蛋白质分子就是一个存储体，而且阻抗低、能耗少、发热量极小。
基于此，利用蛋白质分子制造出基因芯片，研制生物计算机（也称分子计算机、基因计算机），已成为当今计算机技术的最前沿。生物计算机比硅晶片计算机在速度、性能上有质的飞跃，被视为极具发展潜力的“第六代计算机”。