书城科普网络:共建地球村
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第12章

计算机的“本领”大小,主要决定于两个因素:一是计算机部件的运行速度;二是它们的排列紧密程度。从这两方面看,光比电优越得多。光子是宇宙中速度最快的东西,每秒达30万公里,并且光束可以相互穿越而不产生影响。电子就不行,它在半导体内的运动速度约每秒60~500公里,最高也达不到光速的十分之一。另外,超大型集成电路中,一些片状器件的线脚已达300多只,排列密度受到限制,而光束的这种互不干扰特性,使得科学家能够在极小的空间内开辟很多的信息通道。例如,贝尔实验室的光学转换器就可做得那么小,以致在不到2毫米直径的器件中,可装入2000多个通道。

从理论上讲,光脑的运算速度可提高到1万亿次,比现代的电脑还要快上千倍;其次,光学器件还有信息量大的优点,一束光可以同时传送数以千计的通道的信息。然而,光脑的制造在理论上和技术上还有许多问题没有解决。作为第一步,科学家利用光计算机驱动能量小的特点,把电子转换器同光结合起来,制造一种光与电“杂交”的计算机,然后再改变光脑的“配角”作用,使它成为信息技术革命的主力军。

电脑医生

近几年来,在我国一些大中城市里,出现了一批不穿白大褂的“医生”。他们有的在医院里值班,有的甚至在马路边为过路人诊断。他们思路敏捷,诊断准确,不知疲劳。他们就是令人惊奇的“电脑医生”。

那么,“电脑医生”为什么能给人看病呢?

原来,科学家们首先将名医的知识和临床经验总结出来,找出其中的规律,并以适当的形式输入电脑,建立知识库。尔后,编制合理的控制程序。这样,输入某一病人的各种身体检查结果后,电脑就能进行推理、判断,并开出诊断书。

“电脑医生”还颇有风度呢。通过旁边的显示屏,能有礼貌地发问,如“年龄”、“性别”、“有什么不舒服”、“个人病史”、“家族病史”等等。

由于“电脑医生”还刚起步,使用时难免会有局限。随着电脑软件的不断完善,其诊断的准确性会越来越高,诊病的范围越来越广泛。

大家知道,电子计算机能准确地、迅速地进行运算或处理各种信息,进行设计、研究、管理等工作。

可能你没听说过医生这一神圣的“白衣天使”的工作,也能由计算机来担任吧?

告诉你吧,电子计算机不仅能当好医生,快速、准确地诊断疾病,而且,还是不知疲劳的好医生哩。

到此,可能有的人如坠五里雾中,大惑不解,电子计算机怎么会看病呢?不是在开什么国际玩笑吧?

原来,人们事先把一些医术高明的医生的知识、经验、诊病方法和过程总结归纳起来,形成一种特定的规则,编成适当的程序,并把这种程序输入计算机储存起来。

之后,建立合理的控制程序,在诊病的时候,把病人身体的各种自诉症状、诊察症状及用医学仪器检查所得的各种数据输入计算机。

继而,电脑就会根据储存的医生诊病信息和程序来对病情进行推理、分析、判断和决定。计算机这一套工作程序就是“医疗专家系统软件”。这样,电子计算机就能成为一个相当出色的医生了。

你可知道,计算机医生有着独特的本领,能同时给好几位病人看病,迅速而准确地判断病情,并能开出药方、诊断意见或医疗方案。

例如,北京中医学院的“关幼波诊断肝炎系统”就是模拟着名的老中医关幼波对肝病诊断的程序、按照他的工作经验和思维方法、根据患者的不同病症、在200多种症状与化验指标和170种药物的基础上,让计算机从中选择合理的处方,对症下药。

这种系统能同时填写病历卡、计算药价、填写病假条等,真是无所不能。

一般情况下,从将病人的诊断数据输入到计算机内到诊断结束、开出处方只需15秒钟左右,真是又快又正确,胜过华佗再世。

现在大家都熟悉的CT,含义就是计算机断层扫描技术,它大大提高了传统X线照相诊断的水平。

20世纪90年代初期,电脑家庭医生已进入日本住宅,可以24小时为主人服务。

电脑家庭医生与马桶相连,主人大小便后,就可知道便中是否有血,尿液里是否含糖,并能据此诊断出是否有心脏病、肝炎、循环系统疾病等。

主人将手放到血压计上,就可测出脉搏和血压,结果又可自动打印出来,也可存储在电脑中或传送给主治医生,进一步判断是否患有疾病,防患于未然。

微电脑技术的迅速发展,又“造就”了电脑美容师。

法国已研制出一种“电脑消皱器”。

它的工作原理是这样的:用一种比头发丝还细的针扎进皮肤,并输入一定量的电流,靠电脑的程序控制针扎入的深浅程度以及输入电流的大小。

这样,通过电流使皮肤重新绷紧,同时刺激细胞,从而使肌肉内部形成“扩充组织”,使皱纹变浅最后消失。

电脑消皱器操作十分简便,深受中老年人欢迎。一般只需做3~5次就可见效,而且效果持久,以后每隔一年半载再做一次保养治疗就可以了。

有人做过这样的设想:在未来的医院里,将出现越来越多的各种计算机医生、计算机护士、计算机司药……这样的医院就是名副其实的电子计算机“医院”了。

电子计算机能不能代替大夫替病人看病呢?北京中医医院治疗肝病专家关幼波大夫作了很好的尝试。关大夫治疗肝病中外着名,因此找关大夫看病的人也就非常多,为挂关大夫的号有时要排几天几夜的队。关大夫将自己多年积累的诊治肝病的经验和方法输入电子计算机,病人来看病时就不需要关大夫亲自诊断,医务人员只要将病的症状、化验结果输入计算机,只要很短时间,计算机就能完成对病情的诊断,开出药方,计算出医药费,如果需要的话还能开好病假条。根据对近300人的诊断试验,开处方的正确率是非常高的。

不久前,美国医学界完成了一件伟大的工作,被誉为是人类登上月球后的又一件大事。美国医生和电脑专家合作,为一名患下肢麻痹症的女中学生安上了电脑,由电脑代替人脑指挥她下肢活动获得成功!

这名女学生叫兰·波丝,她在中学毕业那天由于交通事故,造成下肢瘫痪。她一直靠坐轮椅生活。她下半身麻痹的主要原因是大脑与下肢联系的神经被切断,下肢已经不听大脑的命令了。电脑代替人脑去刺激下肢的神经,使下肢的肌肉活动起来,这样,兰·波丝的腿又可以走路了。这一伟大成就是由年轻的博士比特洛夫斯基完成的。他对用电子计算机代替人脑指挥躯体运动进行了13年的研究。在他当学生的时候,他就认为电子计算机的线路和人体的神经生理系统很相似,经过刻苦钻研,终于取得成功。美国每年约有20万人因各种原因下肢瘫痪,全世界患这种病的人就更多了。比特洛夫斯基博士相信,不久将发明一种微型电子计算机植入人体,使世界上成千上万的瘫痪病人重新走路!

最近美国政府决定投资人造心脏的研究计划,到2000年让全部人造的心脏投入临床试用。这个人造心脏内装有微型计算机,没有外接电源,戴着它患者能自由走动,还能驾驶汽车。人造心脏的能源是由植入患者皮下的便携式电池以无线电信号方式传给人造心脏的。

电脑画家、歌唱家

电脑为什么能作曲?这是因为电脑具有惊人的处理信息和进行逻辑运算的能力。如果想要让电脑作曲,只要先把谱曲的规则和示范曲的旋律输入机器,那么,它就会根据所输入的旋律进行组合,产生各种可能形成的旋律,尔后按照示范曲调的风格,谱出一首新曲。

过去,作曲家大都利用钢琴来作曲,现在则可以同时使用钢琴和电脑来谱曲。作曲家只要即兴弹上一曲,一首乐谱就会立即出现在电脑的显示屏上。与以往不同的是,作曲可以在电脑上反复演奏、试听,并随意进行修改,直到获得一支悦耳动听的乐曲为止。

由于电脑不但会唱歌、作曲,而且还擅长演奏,因此,人们称它为多才多艺的音乐家。

儿童都非常喜欢看动画片。但是,动画片的制作周期比较长。大型动画片从创作到完成,一般要花费几年时间。为了丰富小朋友的课余生活,科学家们决定请电脑来帮忙。

那么,电脑为什么能创作动画片呢?

20多年的实践证明,电脑之所以能担当起这一“角色”,是因为在制作动画片的过程中,颜色的涂抹和画片的连续变化,几乎全部可以利用电脑的自动配色组合功能来加以完成。由于电脑具有自动绘图的功能,因此,只要将形式、画面和特征确定下来,并存入电脑中,就随时能把所需要的图形和画像重视出来。由于电脑能瞬间完成运算,所以能很快改变画面的尺寸和色彩,并自动画出所需要的各种动态图形。

由于电脑有如此大的本领,因此大大节约了动画片绘制人员的时间和精力,加快了动画片的制作过程。

有一次,一名罪犯在美国加利福尼亚抢劫了一家商店,还杀死一名警察。警察局对目击者进行了调查,根据在场人提供的罪犯眼睛。鼻子、嘴、眉毛、耳朵、脸型等特征,由电子计算机绘出罪犯的头像。再根据目击者的意见进行修改,最后合成出大家都认可的罪犯头像。罪犯的头像通过计算机网络传到全国各地的警察局,一张捉捕罪犯的大网悄悄张开了。三天之后,在远离作案地点千里之外的一个机场,警察根据电子汁算机所绘的照片,将罪犯抓获。

计算机绘画,只要把画好的图像输入计算机,它就可以按你的要求填上颜色。如果要表现唐老鸭从左走到右,不需要把中间每一个动作都画出来。只要把开始的动作和结束的动作画出来输进计算机,计算机会自动绘出中间所有的过程,省时又省力。

晚上看电视,你会发现“中央电视台“这几个字的片头画,很有立体感。这种立体效应是一般动画片达不到的,它是电子计算机三维立体绘画,而一般动画片是二维绘画,二维绘画只表现平面图形,缺乏立体感。计算机三维绘画比二维绘画要复杂多了,它要将数十万种色彩与多边形巧妙地结合,是计算机色彩学的最新成就。

计算机三维绘画用途非常广泛,已在电影、广告、工程设计、科学研究中大显身手。什么是“电子书刊”

一种使用小型光盘代替纸张的“电子书”已经问世。“电子书”是将转换成电信号的文字、图像、声音输入作为记忆装置的小型光盘,阅读时使用电脑读出内容。直径12厘米的光盘可记忆1年的报纸内容。人类有史以来所有的图书报刊、档案文献都录制成光盘,也只要一辆面包车就可以塞满拉走。

要看光盘里面录制的内容,只要把光盘塞进驱动器,即像录像机那样的装置里,再在旁边连结的微机键盘上按几下,微机的屏幕上就会显现出你要看的内容。其使用很方便,几分钟就能学会。

光盘的信息容量虽然很大,但是要检索提取里面的信息也极其快速简便。一个光盘含有二三十万页的文字信息,你可以任意查里面的一篇文章、一句话甚至一个字,只要手指按几下键盘的功夫,一二秒钟就能找到。如果你要统计中国历史上一共打过大小多少次拓边战争,一套二十四史你翻上一个多月,也不能保证没有疏漏,但是二十四史如果被录制成光盘,那么键盘按下去后,只要1秒钟,出处和统计数字就出来了。

UPS是一把锁

电脑的核心部件是中央处理器——CPU,它的功能是高速、准确地执行人们预先安排的指令。CPU执行的指令、用于计算的原始数据、计算时的中间结果和计算的最终答案都需要以CPU能够接受的形式存放在计算机中。CPU本身包含有少量存放这些数据的机构,称为寄存器,只用于存放当前的瞬间正在被使用的数据,其余的大量数据,则被存放在称为存贮器的部件中。

电脑的内存贮器目前一般用半导体器件组成,通过电路与CPU相连,CPU可以向其中存入数据,也可以从中取得数据。内存中有一小部分用于永久存放特殊的专用数据,CPU对它们只取不存,这一部分称为只读存贮器,简称ROM,其余部分可存可取,称为随机存贮器,简称RAM。内存的大部分由RAM组成,在计算机工作时,它能稳定准确地保存数据,但这种保存功能需要电源的支持,一旦切断电脑的电源(关机或事故),其中的所有数据立刻完全丢失。所以许多电脑都配备一台“不间断电源——UPS”。在电网电源停电的瞬间,能够立即自动将电瓶中的直流电逆变成220伏的交流电,供电脑应急使用。这样就能防止资料的丢失。

第一台电子游戏机

世界上第一台电子游戏机,是1962年由美国马萨诸塞理工学院研制成功的,起名叫“宇宙战争”。这台电子游戏机一问世,立即让许多美国大学生着迷。

美国大学的学生布什纳尔也迷上了“宇宙战争”。他想,如果在游戏机上开个投币的槽口,用投币的方式来启动游戏机,不就可以放到商店里让青少年来玩吗?并且商店也可以得到不小的利润。布什纳尔毕业后到了美国加利福尼亚的硅谷工作,他一直想做一台商业用的电子游戏机。随着微型电子计算机技术的发展,集成电路芯片的价格又大幅度下降,1971年布什纳尔终于制造出第一台电子游戏机。他给这台游戏机起名“计算机宇宙”。