20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的芯片發熱，極大地影響了芯片的集成度，從而限制了計算機的運行速度。研究發現，能耗來源於計算過程中的不可逆操作。那麽，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經典計算機都可以找到壹種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每壹步操作都可以改造為可逆操作，那麽在量子力學中，它就可以用壹個幺正變換來表示。早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相幹性。在經典計算機中，基本信息單位為比特，運算對象是各種比特序列。與此類似，在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子並行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的幺正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是壹類特殊的量子計算。量子計算機對每壹個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按壹定的概率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子並行計算。除了進行並行計算外，量子計算機的另壹重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。
無論是量子並行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相幹性。遺憾的是，在實際系統中量子相幹性很難保持。在量子計算機中，量子比特不是壹個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相幹性的衰減，即消相幹。因此，要使量子計算成為現實，壹個核心問題就是克服消相幹。而量子編碼是迄今發現的克服消相幹最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的壹類編碼，其優點為適用範圍廣，缺點是效率不高。
迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋***振、量子點操縱、超導量子幹涉等。現在還很難說哪壹種方案更有前景，只是量子點方案和超導約瑟夫森結方案更適合集成化和小型化。將來也許現有的方案都派不上用場，最後脫穎而出的是壹種全新的設計，而這種新設計又是以某種新材料為基礎，就像半導體材料對於電子計算機壹樣。研究量子計算機的目的不是要用它來取代現有的計算機。量子計算機使計算的概念煥然壹新，這是量子計算機與其他計算機如光計算機和生物計算機等的不同之處。量子計算機的作用遠不止是解決壹些經典計算機無法解決的問題。
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生物計算機
美國國家科學基金會於1983年11月召開了壹次有近40名不同學科的科學家參加的學術會議，會議的主要議題是根據當時掌握的理論和實驗研究基礎，探討制造生物計算機的可能性。這次會議有如壹種催化劑，推動了生物計算機的研究進程。現在，美國已成立了許多跨學科的生物計算機研制小組。同時，日本、英國等國也開展了類似的研制工作。基因與蛋白質工程，重組脫氧核糖核酸（DNA）技術，聚合物化學，人造膜工藝等相鄰領域的平行發展，為生物計算機系統的創立提供了材料方法的保證。
現代電子計算機正朝著巨型化和微型化兩個方向發展，其運算速度已高達五億次以上。但是，不論哪種類型，其基本都相同，即只能處理0與1兩個數值。而且在用計算機解決某個問題之前，必須對問題進行描述，建立數學模型或給出計算公式，然後進行程序設計，也就是說人和計算機之間的相互“理解”是通過預先編制好的程序來實現的，這對外行人來說是十分復雜和困難的。再者，現代半導體超大規模集成電路的體積已經小到1微米，很難再縮小了，這意味著，提高集成度，以及與此相應的計算系統存儲容量和快速動作，都將遇到極大的障礙。在這種情況下，科學家們設想如果借助基因工程用蛋白質制造器件，那將為計算機的發展開辟壹條新的途徑。八十年代初，美國生化學家詹姆斯·麥克阿瑟第壹個用重組DNA技術制成了分子生物芯片，大大提高了電路的集成度，為研制分子生物計算機邁出了關鍵的壹步。此後，各國科學家相繼取得了許多新的成果，例如他們發現了壹種由嗜鹽細菌產生的有機色素——細菌紫紅質，這種色素與我們眼睛視網膜的視紫質極為相近，在受到紅色和綠色激光照射時會改變自己的電子光學性能。在液氮低溫條件下，細菌紫紅質分子可在大約10微微秒（1微微秒=10-12秒）時間內完成開關轉換動作，利用這種開關速度將會大大提高運算速度。
生物計算機除了具有集成密度更高，運算速度更快，外形體積更小，存貯容量更大，特性功能更強之外，它最大的特點，是生物芯片上的蛋白質成分能夠和人的大腦、神經系統有機地相互連接，使人—機界面自然吻合，免除了通常必不可少且繁瑣復雜的“人—機對話”。因此，分子生物計算機可以直接受人腦的統壹指揮，成為人腦的延伸和擴充部分。
美國通用電子公司研究小組設想了壹種使生物計算機在人腦中活化和增殖的方法。將計算機的設計、結構的操作指令，完成後的處理說明等，按核苷酸的排列刻在基因中，然後將這個計算機基因編入到人的基因。於是，從雙親取得計算機基因的嬰兒從胎兒階段起，隨著腦神經組織的發育使生物計算機在腦中成長，生下時，生物計算機將作為自己的器官配備。還有壹種方法是將計算機基因載在病毒上帶進腦中。如果生物計算機果真能在人的大腦中***生，那麽人的智能便會不可估量。不管怎樣復雜的計算，只要人的大腦思考，連接大腦的計算機網絡就馬上會作出回答。如果將世界上的數據庫與大腦連接起來，壹個人就可掌握世界上正在工作的計算機的全部數據，並作為自己的記憶，可隨時取出。再者，如果腦內生物計算機用腦神經細胞活動控制器以壹定的方式輸送或接收信號，那麽至今尚被人懷疑的“心靈感應”也將成為人所***有的功能，不足為奇。
生物計算機為我們描繪了神話般的應用前景，科學的進步曾使許多神話成為現實，生物計算機的崛起將使人類的進步邁上新的臺階。
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網格計算是構築在互聯網上的壹組新興技術，致力於將高速互聯網、高性能計算機、大型數據庫、遠程設備等連通和“壹體化”，為科學技術人員和普通百姓提供更多資源的全面連通，包括計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源等，讓人們透明地使用該資源和功能。
網格計算壹般可分為3個邏輯部署級別。
部門級計算 部門級計算作為最簡單和最通用的網格形式，包含通過網絡互連的多個系統，提供最大限度的利用率和“基於優先級”資源分配。可以包含分布式工作站和服務器以及數據中心環境中的集中化資源。壹般由單個項目或部門所有和使用，可以支持高吞吐量和高性能作業。
企業級計算 企業級計算隨著容量需求的增加，可以把多個部門級網格形式組合成壹個企業網格形式，使多個管理域的資源壹般占據同壹地理位置。企業網格除優先級之外還利用“策略”，以確保多個組或部門公平地按需訪問企業資源。
互聯網級計算 互聯網級計算代表壹個由多個企業網格組成的集合，所有企業網格都遵守全球***用策略和協議，但不必具有同樣的實施方法。
網格計算環境壹般可分為網格節點、中間件、開發環境和工具層及應用層。
網格節點由分布在Internet上的各類資源組成，包括各類主機、工作站甚至PC機。它們是異構的，可運行在Unix、Windows等各種操作系統上。網格節點也可以是上述機型的集群系統、大型存儲設備、數據庫和其他設備。
中間件是網格計算的核心，負責提供遠程進程管理、資源分配、存儲訪問、登錄和認證、安全性和服務質量等。
開發環境和工具層提供用戶二次開發環境和工具，以便更好地利用網絡資源。
應用層提供系統能接受的語言，如HP C++和MPI等，可配置其他壹些支持工程應用、數據庫訪問的軟件，還可提供Web服務接口，使用戶可以使用Web方式提交其作業並取得計算結果。
網格計算近幾年來發展速度較快，各家標準也不盡相同，出現了網格計算沒有世界標準的局面。目前最大的任務就是制定壹套標準，即所謂的開放網格服務接口和網格計算的開放標準。業界認為，今年會出現第壹個網格計算標準，這對於網格計算來說預示著壹個大規模的爆炸發展時期的到來。
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首先我介紹壹下機器人產生的背景，機器人技術的發展，它應該說是壹個科學技術發展***同的壹個綜合性的結果，也同時，為社會經濟發展產生了壹個重大影響的壹門科學技術，它的發展歸功於在第二次世界大戰中，各國加強了經濟的投入，就加強了本國的經濟的發展。
另壹方面它也是生產力發展的需求的必然結果，也是人類自身發展的必然結果，那麽人類的發展隨著人們這種社會發展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發展過程中的壹個客觀需要。
那麽什麽是機器人呢？人們壹般的理解來看，機器人是具有壹些類似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機器，它有三個特點，壹個是有類人的功能，比如說作業功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有壹個特點是根據人的編程能自動的工作，這裏壹個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的壹些要求，它是人造的機器或機械電子裝置。但從完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調機器人智能，所以人們又提出來機器人的定義是能夠感知環境，能夠有學習、情感和對外界壹種邏輯判斷思維的這種機器。那麽這給機器人提出來更高層次的要求，展望21世紀，機器人將是壹個與20世紀計算機的普及壹樣，會深入地應用到各個領域，在21世紀的前20年是機器人從制造業走向非制造業的發展壹個重要時期，也是智能機器人發展的壹個關鍵時期。
剛才我們用了短暫的時間，講了機器人的發展以及我們對機器人的看法，進行了簡單地介紹，相信大家在今後的學習中，能夠加入到我們研究機器人這個行列中。
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數字地球
是人類以數字的形式再現的地球信息場，是信息化的地球。它包括地球信息的獲取、處理、傳輸、存儲管理、檢索、決策分析和表達等內容。它外在表現為超大型並行、互連和智能的計算機管理信息系統。空間、地下和地面的各種傳感器，計算機網絡，計算機數據處理中心，生物和非生物的信息前端、終端及載體等是數字地球的基礎設施。（壹解） 從狹義的地學技術面來看，數字地球技術主要包括地理信息系統（GIS）、遙感（RS）和全球定位系統（GPS）等技術。美國副總統戈爾認為，數字地球是指以地球坐標為依據的、具多分辨率的、由海量數據組成的、能立體表達的虛擬地球。（二解）
什麽是智能化社區？
在智能建築行業，目前主要存在兩個大的分支，壹個是智能大廈，另壹個就是智能社區。智能社區的發展，起源於智能建築，所以要想了解智能化社區，就應該對智能大廈進行壹些了解。 智能大廈是指通過將建築物的結構、系統、服務和管理四項基本要求以及它們之間的內在關系進行最優化，來提供壹個投資合理的、具有高效、舒適、便利的環境的建築物。如果把建築物的結構和裝修比成壹個人具有健康的身體和俊美的外表，那麽通過各種現代化技術所構建的智能化系統，則使建築物具備了聰明的腦子和敏銳的視覺、感覺、聽覺，它可對建築物內外的信息進行收集、處理，並通過智能化系統做出適當的反應，為建築物的管理者和使用者提供各種信息，營造壹個安全、舒適、高效、便利的環境。
智能社區是在智能建築的基礎上進行升化而成，由於智能社區是人們生活、休閑、娛樂的場所，因此除了具有和上述智能大廈具有同樣的要求之外，更加強調的是通過智能化系統，實現對其住戶更加周道而及時的服務，以及對整個社區更加人性化的管理，同也可大大提高開發商和物業管理公司的經濟效益。
讓我們相象壹個真正的智能化社區，是壹種什麽樣的感覺。您如果想了解某個智能化社區，不管您在何處，都可通過網絡連上社區的計算機信息系統，對社區的環境、設施、服務進行了解，可以看到社區環境、建築等的實時圖像，以使您足不出戶即可對社區有壹個深入的了解。您在壹個智能化社區中購置了壹個物業後，您更能感受到智能化社區給您帶來的便利。您每天在離家去上班時，家中的空調、電力等均會調至節能狀態，安防系統自動啟動，您家中則立即成為了安全的保壘，不論是誰要試圖闖入您家中，防盜裝置都會立即啟動，立刻給物業管理中心、保衛處等發出報警信息，並可給110等公安系統報警，同時可撥打妳的電話，將報警信息傳送到您的手機上。而當妳下班回家時，您可在路上通過電話將空調、照明系統喚醒，將房間內溫、濕度調至妳想要狀態，甚至可以讓自動化的廚具為您煮好咖啡。您用的個人卡打開您的家門後，您就進入了壹個舒適的環境，同時音響系統中播出妳喜歡的音樂，高清晰度電視中可播放出您喜歡的頻道中的電視節目或者留言、日程安排等。如果妳需要在家中辦公，妳可通過小區的寬帶網和您辦公室的電腦連接，方便的調用辦公室的資料、使您在家中辦公和在辦公室壹樣方便。如果您想要看您想看的電視節目，您可通過小區的視頻點播系統任意選擇您想要的電視節目。如果想要購物而又不願出門，可通過網絡進行網上購物。壹會兒就有人送上門來，而您只需用您的卡進行結算。而這張卡同時也是進門，進出自動化車庫的卡。如果想休息，空調、照明系統進行休息狀態，把溫度、照度調到最適合睡眠的狀態，而煤氣報警、火災報警則在隨時監視著各種不安全因素。如果出現了緊急或意外情況，妳可馬上按動床邊、衛生間等處的緊急按鈕，保衛處接到報警信號則馬上派人在第壹時間前來處理。而在室外、社區周邊，電視監控系統、周邊報警系統等緊密的監視著出入口、圍墻，防止的任何的非法闖入行為。而保安員則在電子巡更系統的規定下進行定時定點的巡邏，確保小區的安全。
在這樣的智能化社區中，您還可以足不出戶就可以去網上圖書館看書、去網上大學受教育、去網上醫院醫療、去網上遊戲室娛樂，而且這樣種種的便利還將隨著技術的發展而進步，將使人們有更多的時間來進行工作和休息，大大提高生活的質量。
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1.什麽是虛擬現實技術
所謂虛擬現實，就是把壹個場景或壹個物體的前後左右壹覽無余地推到觀者的眼前，虛擬現實技術就是居於這樣壹種構想而研發的數字化、網絡化技術。隨著數字影像技術和Internet技術的不斷發展，可以用壹個專用的播放軟件在互聯網上播放全景圖像或展示壹個產（物）品，也可以虛擬壹個人在某個自然環境或場合中來環視現實生活的三維立體空間，用戶通過使用鼠標和鍵盤控制觀察景物的方向，可左可右可近可遠，使您感到就在真實的環境當中瀏覽大好風光。
2.虛擬現實技術的主要應用有哪些
虛擬現實技術的應用目前大致分為三類，分別是虛擬場景、虛擬漫遊和虛擬物體。
3.什麽是虛擬場景
虛擬場景就是人在壹個固定的點來環視四周的環境，通地前後左或移動鼠標來模擬人眼的視角，可以足不出戶就把虛擬環境中的很多細節壹覽無余地盡收眼底。
4.什麽是虛擬漫遊
虛擬漫遊是把若幹個虛擬場景中的景象通過電子地圖或建築方位圖有機地結合在壹起，用戶可以壹個空間或視角跳轉到另人個空間或視角，就好像在壹個大的地域範圍內實現漫遊壹樣，這在大型商場、酒店、樓市或房產戶型、以及旅遊的行業應用相當廣泛。
5.什麽是虛擬物體
虛擬物體，就是對壹個產（物）品進行360度全方位立體式的展示和觀察，小到壹個茶杯，大到壹輛小汽車，只要是便於旋轉的物體都可以放到虛擬的環境中來做展示。
6.虛擬現實技術的行業應用
技術只有應用服務，同樣