自 2016 年起,担任 UOS 材料和设备表征代表。自 2001 年起,担任 UOS X 射线衍射和 X 射线反射率实验室负责人。从事微电子应用材料领域的研究。研究领域:微电子用氧化物和硫族化物材料、原子层沉积和 MOCVD 沉积、相变存储器、微电子机械系统 (MEMS)、热电材料、拓扑绝缘体。COST 行动 MP1402 HERALD(连接欧洲 ALD 研究)副协调员、LAB4MEMSII 项目(ENIAC 呼叫 2014)副协调员,参与不同的 H2020 和 FP7 项目。欧洲项目 Chemaph(FP7)协调员,负责 PRIN 项目的 CNR。意大利和法国双边项目的协调员,由法国-意大利大学支持。在与 Micron 和 STMicroelectronics 的商业合同竞争中,负责与存储设备和 MEMS 相关的不同活动。拥有美国专利。参与国际项目 VAMAS,旨在实现 X 射线反射率测量的标准化。参与计量项目:IND07,薄膜制造计量,欧洲计量研究计划 (EMRP) 联合研究项目,呼吁 2010 工业 (IND),
第 1 页 ______________________________________________________________________ 电子计算机历史:1940-2000 C. Piguet CSEM 瑞士电子和微技术中心 SA Maladière 71,2000 瑞士纳沙泰尔 摘要 本文的目的是介绍电子计算机的历史。 第一台电子计算机 ENIAC 于 1945 年问世。它是帕斯卡和巴贝奇提出的真空管电子版计算器。现代计算机组织归功于冯·诺依曼。多台计算机都是根据冯·诺依曼架构设计的,例如第一台商用机器 UNIVAC,随后是 IBM 701 和 702。下一步是用更可靠、更小、更快的晶体管取代真空管。提供了编程语言,例如 FORTRAN 和 COBOL。下一代计算机(如 IBM 360 系列)的基本架构和语言不会发生重大变化。只是实现方式完全不同,它基于使用集成电路的微程序和流水线架构。 1. 简介 六十年的电子计算机提供了一个非常有趣的故事。计算机的引入彻底改变了我们的生活方式。今天,每个工作场所都有一台计算机。每个家庭每天都会使用几台个人计算机。每笔财务交易都由计算机完成。 故事始于 1945 年第一台电子计算机。40 年代末,艾肯认为英国将需要 2 到 3 台计算机 [1] !三十年后,即 1975 年,第一批微处理器可用于个人计算机。今天,个人计算机网络能够通过互联网进行通信,以访问存储在数据库中的大量知识。迈向计算机的第一步是设计机械自动机,
近年来,我们目睹了量子技术的积极发展。如今,嘈杂的中等规模量子(NISQ)ERA中的技术[2],人们可以在其中构建中间尺度的量子设备并使用大量数据进行复杂的实验(例如,请参见[3])。在长期的未来中,我们预计将出现大规模,通用和耐断层的量子设备。量子技术与现有的经典数据科学和机器学习的结合可能使我们能够解决科学和行业中更具挑战性的问题。数据中心[4]是处理大规模数据的专用硬件的集合。除了从1940年代的大型计算机室(以ENIAC为代表)的悠久历史,数据中心还经历了互联网时代的复兴,以及云计算的兴起[5]。因此,我们期望应自然开发量子版本的数据中心,以满足即将到来的量子时代可能的大规模数据处理需求。我们的量子版本的数据中心需要在这种量子时代的信息科学中具有广泛的应用,包括量子计算[2],[6] - [8],量子通信[9] - [15]和量子传感[16] - [18]。这样的量子雅应该有哪种硬件形式?在这里,我们提出了量子数据中心(QDC)的概念[1]。我们指出,任何QDC都应包括两个自然部分:量子随机访问存储器(QRAM)[19] - [27]和量子网络[12],[14],[15],[15],[28] - [33]。我们认为QRAM的组合QRAM是一种量子记忆的特定类型,允许量子地址和输出的叠加,而量子网络则促进了量子量处理器之间跨物理距离之间的量子处理器之间的信息传输。
人工智能 (AI) 与计算机一样古老,可以追溯到 1945 年的 ENIAC (电子数字积分计算机)。“人工智能之父”约翰·麦卡锡在 1956 年他召集的达特茅斯会议上对人工智能进行了定义,他指出“学习的每个方面或智能的任何其他特征原则上都可以得到如此精确的描述,以至于可以让机器对其进行模拟。” 1958 年,他专门为人工智能开发了 LISP 语言。20 世纪 60 年代、70 年代和 80 年代见证了专家系统和一些自然语言系统的发展。20 世纪 90 年代,机器学习得到了发展。21 世纪的特色是大数据;2010 年代和 2020 年代是神经网络。神经网络理论是在 20 世纪 40 年代发展起来的,第一个神经网络是在 20 世纪 50 年代、60 年代和 70 年代设计的。反向传播训练是在 20 世纪 80 年代发展起来的,循环神经网络和卷积神经网络是在 20 世纪 90 年代和 21 世纪发展起来的,而生成对抗神经网络是在 2014 年发展起来的。2017 年,Vaswani 等人 1 提出了一种新的网络架构 Transformer,它使用了注意力机制,省去了循环和卷积机制,所需的计算量大大减少。这被称为自注意力神经网络。它允许将语句的分析分成几个部分,然后并行分析它们。这是自神经网络诞生以来唯一真正重大的创新,因为它显著减少了推理和训练的计算负荷。神经网络的功能与人脑相同,使用大脑神经元、树突、轴突和突触的数学等价物。计算机和大脑都使用电信号,但神经脉冲是通过电化学方式传输的,这比计算机中的纯电流慢得多。轴突被髓鞘隔离,髓鞘可以大大加快传输速度,大量髓鞘化可以使速度提高 100 倍。2 GPT-3 系统中的人工智能神经网络在 2023 年就已经拥有爱因斯坦的智商,到现在可能已经是人类的 1000 倍。3 神经网络的心理层面在 1993 年由 K. Anders Ericsson 等人在一部被广泛称为“10,000 小时参考”的作品中描述。这适用于任何类型的技能——演奏乐器、做数学、参加体育比赛。当然,那些出类拔萃的人确实练习了很多,但更重要的是深度思考。爱立信并不了解其中的机制。2005 年,R. Douglas Fields 提出了
计算机键盘的演变可以追溯到1868年克里斯托弗·拉瑟姆·肖尔斯(Christopher Latham Sholes)的打字机发明。雷明顿公司从1877年开始的打字机大众营销在其广泛采用中发挥了重要作用。几个技术进步,包括电视机和打孔卡系统,有助于早期计算机键盘的开发。1946年,ENIAC计算机在1946年使用了打孔器读取器,1948年BINAC计算机的机电控制打字机进一步巩固了这一连接。在1960年代引入视频显示终端(VDT)彻底改变了用户界面,使用户可以看到他们在屏幕上键入的内容。此启用了更快的数据输入,编辑和编程。通过电键盘传输的VDT的直接电子冲动可显着减少处理时间。到1970年代末和1980年代初,所有计算机都使用了电子键盘和VDT,而Qwerty布局今天从sholes的发明中继承下来,今天仍然很突出。雷明顿公司开创了打字机的质量生产,导致标准计算机键盘的发展。根据传说,Qwerty布局是由Sholes和James Densmore开发的,以克服机械局限性。原始设计通过分开通用字母组合来最大程度地减少钥匙。尽管已经发明了其他布局,例如DVorak键盘,但由于其效率和熟悉程度,Qwerty仍然是最受欢迎的。新兴的电动打字机进一步合并打字机和计算机技术。皇家伯爵之家和埃米尔·鲍多特(Emile Baudot)等发明家改进了电视机机器,是键盘技术的突破。在1930年代,新键盘结合了打字机和电报技术,从而导致了关键系统的开发,这成为了早期添加机器的基础。关键技术被纳入ENIAC等早期计算机,而后来的设计具有电力打字机和磁带输入。到1964年,麻省理工学院,贝尔实验室和通用电气之间的合作导致了Multics的开发,Multics是一个分布的计算机系统,鼓励创建用于用户界面的视频显示终端(VDTS)。在计算机中打字技术的演变始于引入电动打字机,这使用户能够在视觉上看到他们正在键入的字符,从而使文本编辑和删除更加容易。这项创新还简化了编程,并使计算机更容易访问。早期键盘是基于电视机或关键的基础,但由于电力机械步骤减慢了数据传输的速度而有局限性。VDT技术和电子键盘的出现通过允许直接电子脉冲传输并节省时间来彻底改变计算。到1970年代末和1980年代初,所有计算机都使用了电子键盘和VDT。1990年代看到了手持设备的出现,从HP95LX开始,该设备开创了移动计算。最初,手持设备具有小的Qwerty键盘,使触摸键入不切实际。随着PDA的演变为包括Web访问,电子邮件和文字处理,引入了笔输入。但是,一开始,手写识别技术还不够强大。键盘产生机器可读文本(ASCII),这对于索引和搜索至关重要。手写可生产“数字墨水”,它适用于某些应用程序,但需要更多的内存,并且不如数字键盘准确。早期PDA在商业上不可行。苹果公司于1993年发布的牛顿项目很昂贵,其笔迹认可也很差。研究人员Goldberg和Richardson开发了一种简化的系统,称为“ Unistrokes”,将字母转换为单笔票进行输入。1996年发布的棕榈飞行员引入了涂鸦技术,使用户能够输入资本和小写字符。其他非钥匙板输入包括MDTIM和JOT,但由于数据捕获的记忆力更多,而与数字键盘相比,它们具有相似的限制。计算机键盘的演变是一段漫长而有趣的旅程,跨越了近两个世纪。从带有电报机的不起眼的开端到我们今天使用的时尚,多功能设备,键盘进行了重大的转换以满足不断变化的用户需求。####早期的早期开发,电报机中使用了物理钥匙和开关来编码信息。这项技术为现代键盘奠定了基础。1800年代看到打字机和电报的进步,进一步完善了键盘设计。键盘布局继续随着发短信的兴起而继续发展,通常会利用Qwerty风格的软键盘。#### Qwerty和Qwerty布局以外的标准成为具有软键盘的标准,但是其他布局(例如Fitaly,Cubon和Opti)也存在。随着语音识别技术的提高,其功能已添加到小型设备中,但没有取代软键盘。####键盘的未来随着数据输入对于发短信和其他应用程序越来越重要,键盘设计正在调整。像KALQ键盘一样的创新,Android设备上可用的分屏布局,旨在改善拇指型体验。键盘的演变可以追溯到1868年,托马斯·休斯(Thomas Hughes)发明了用于电报的钢琴风格的键盘。早期的计算机终端出现在20世纪初期,加州海军研究人员和Konrad Zuse的可编程计算机使用旧打字机进行了修改。20世纪中叶锯键板成为计算中的主食,带有打孔机器是前体。创新在20世纪后期加速,包括IBM的Selectric打字机启发键盘设计和DEC的VT50终端,其中包含集成的键盘和屏幕。关键里程碑包括IBM PC普及了F键盘,苹果的Lisa引入了GUI和鼠标减少键盘依赖性,Microsoft的天然键盘会引发符合人体工程学设计的变化。21世纪带来了更多的多功能性和连接性,无线键盘超过了销售中的有线模型。在整个旅程中,打字仍然是输入命令和数据的有效和直观的方式,在20世纪后期推动了键盘无处不在。第一个大众市场打字机于1874年发布,将Qwerty布局固定为打字的标准。后来,IBM的Selectric(1936)引入了一种可以旋转和倾斜以打印字母的类型球,从而可以轻松更改字体。当计算机出现时,他们采用了打字机的打字机制,这些机制最终演变成专用的计算机键盘。在1950年代,打孔器被用于输入ENIAC等早期计算机的数据,这些计算机读取了用代表数据和程序说明的孔读取卡片。IBM 1050终端(1964)将打字机机制与桌子和调制解调器相结合,创建了一个集成的系统。DEC VT50(1967)带有键盘和CRT显示屏的视频终端,使用户可以在输出时看到输出。Xerox Alto(1970)介绍了图形用户界面(GUI),使用鼠标进行交互而不是文本命令,从而降低了键盘依赖性。尽管如此,键盘在个人计算中仍然很重要,尤其是在1970年代和1980年代PC进入房屋和办公室时。标准是由IBM PC的模型F键盘(1981)和Apple Lisa(1983)等有影响力的模型设定的,该模型集成了鼠标以进行图形相互作用。IBM模型M(1984)完善了PC键盘,确保了IBM PC和克隆的一致性。后来,微软引入了天然键盘(1994年),引发了人体工程学的设计趋势,而苹果简化了其iMac(1999)的简化键盘,开始向没有单独的光标垫或功能键的简约设计转变。开关测试人员有助于识别首选的机械开关。现代键盘不断发展,基于具有新功能的原始Qwerty布局。现代键盘的关键特征包括无线连接,专业,自定义,可移植性,RGB照明,集成输入和增强的键入功能。今天的键盘生态系统提供了针对特定用例的各种设计。喜欢重音字符,专门的软件从上下文定制中受益,以提高生产率。键盘配件增强了多功能性,人体工程学和样式:腕部休息会减轻压力,钥匙开关O形圈噪声噪音和自定义键盘个性化美学。人体工程学因素通过促进适当的姿势来减少键入应变:将键盘定位在肘部水平,避免弯曲手腕,将垫片用于笔记本电脑,并在长时间的课程后休息。遵循基本的人体工程学原理可以使计算机键盘长期安全使用。现在,让我们凝视着令人兴奋的键盘可能性:增强现实键盘,脑部计算机接口,智能手套键盘,触觉娱乐,灵活的电子墨水显示器,上下文自动版,无线功率和神经反馈。激进的新设计将与传统模型共存,因为核心机制已被证明是永恒的。由于其触觉效率,持久的键盘仍然是一个积分的计算机接口。我们可以以其他输入机制不切实际地将思想转变为命令和内容。早期计算机缺乏显示和鼠标,而键盘是唯一可行的界面。但是,即使出现了新的选项,键盘的生产力也会执行许多任务。计算机键盘由于其众多优势而仍然是计算中必不可少的一部分:由于它们在大多数计算机中的广泛可用性,它们熟悉,响应,多功能,生产力和无处不在。虽然语音或笔迹(如语音或笔迹)在某些情况下已成为可行的替代方案,但在键盘上打字的速度和准确性继续使其成为生产力的核心组成部分。人类与键盘之间的这种共生关系持续了近两个世纪,键盘适应和发展以适应不断变化的人类行为和技术进步。因此,键盘的设计反映了人类需求与技术能力之间正在进行的相互作用,这是无情驱动创新的缩影。
早期计算历史跨越数千年,算盘是最早用于计算的设备之一。巴比伦人在公元前 300 年创造了早期版本,而后来的版本则在公元 1200 年左右出现在中国和日本。在 17 世纪,布莱斯·帕斯卡和威廉·莱布尼茨等发明家开发了机械计算器,包括帕斯卡的齿轮式机器。查尔斯·巴贝奇于 1822 年设计了第一台机械计算机差分机。虽然他的设计由于资金问题而从未完成,但它为更复杂的设计奠定了基础。算法和编程的概念在这一时期开始形成。洛夫莱斯伯爵夫人奥古斯塔·艾达·金(拜伦)通常被认为是第一位程序员,她在 1843 年开发了一种名为 Ada 的计算机语言。她写了关于查尔斯·巴贝奇的分析机的笔记,该机旨在使用打孔卡进行计算。随着技术的进步,计算设备也在不断发展。第一台电子计算机出现于 20 世纪中叶,ENIAC(电子数字积分计算器)是 1946 年开发的第一台大型数字计算机。真空管最初用作电子开关,但后来被晶体管取代。晶体管的发明导致了集成电路的发展,集成电路涉及在单个硅片上放置多个晶体管设备。微处理器通过将中央处理器 (CPU) 封装到单个芯片上,彻底改变了计算方式。这标志着第四代计算机的开始,并为我们今天使用的现代计算系统铺平了道路。计算的历史丰富多彩,跨越了几个世纪和大洲。从算盘等古老设备到现在主宰我们生活的复杂机器,每一项创新都建立在上一项创新的基础上,从而带来了我们在现代技术中看到的令人难以置信的进步。英特尔公司推出了第一款微处理器芯片 Intel 4004,其工作频率为 108 kHz,包含大约 2300 个晶体管,相当于 15 台 IBM 个人电脑。 1981 年 8 月 12 日,IBM 发布了其新计算机 IBM PC。2004 年,IBM 将其 PC 业务出售给联想。苹果电脑公司由史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克于 1975 年创立,并于 1984 年推出了带有图形用户界面 (GUI) 的 Macintosh。笔记本电脑从 1981 年亚当·奥斯本的 Osborne 1 发展到 1988 年康柏的彩屏笔记本电脑,随后是 2008 年最薄的笔记本电脑 MacBook Air 和 2011 年戴尔 XPS 15Z。微软继续更新 Windows,推出其最新版本“Windows 8”。Linux 操作系统作为 MS Windows 的开源替代品而广受欢迎。最大的 PC 制造商惠普计划出售其 PC 部门,而苹果仍然是个人电脑的主要参与者,尤其是在创意市场。谷歌成为互联网解决方案的重要参与者。从 1990 年到今天,计算机的发展趋势是速度更快、体积更小、更可靠、更便宜、更易于使用。第五代计算设备专注于人工智能、并行处理以及开发响应自然语言输入并具有学习和自我组织的设备。计算机是一种数字设备,可以对其进行编程以将信息从一种形式转换为另一种形式,并且只理解两种状态(开/关或 0/1)。传统计算机包括 NASA 等组织使用的超级计算机和 20 世纪 50 年代为大型企业推出的大型计算机。个人计算机是小型、独立的设备,使用微处理器拥有自己的 CPU。硬件是指计算机的物理组件,而软件则由告诉计算机做什么的程序(指令)组成,存储在硬盘、CD-ROM、软盘或磁带等介质上。处理器是计算机的大脑,包括系统板、接口板和扩展槽。计算机的大脑是 CPU(中央处理器),这是一个或多个集成电路上的复杂电子电路,用于执行软件指令并与其他系统部件(尤其是 RAM 和输入设备)通信。CPU 是计算机的心脏。RAM(随机存取存储器)是一种临时存储器,以电子方式存储 ON 和 OFF 位,但断电时,RAM 中的所有内容都会丢失。它是易失性的,用于存储软件和数据。ROM(只读存储器)是用于永久存储启动指令和其他关键信息的集成电路。用户无法更改或删除此信息;它由制造商固定。ROM 也称为 ROM BIOS(基本输入输出系统软件)。ROM 包含启动指令和输入输出设备的低级处理,例如与键盘和显示器的通信。计算机经历了几代:第一代(1940-1956 年)使用真空管作为电路,使用磁鼓作为存储器。UNIVAC 和 ENIAC 是第一代计算机的代表。第二代计算机(1956-1963 年)使用晶体管,允许使用符号或汇编语言以文字指定指令。在此期间开发了 COBOL、FORTRAN、ALGOL 和 SNOBOL 等高级编程语言。与第一代计算机相比,第二代计算机的优势包括耗电量更少、体积更小、硬件故障更少、编程更简单。第四代计算机的性能和效率比前代计算机更高。这些系统使用微处理器,将数千个集成电路封装在单个硅片上,从而提高了处理速度。半导体存储器的集成实现了更快的数据传输速率,使硬盘更小、更便宜、更宽敞。此外,软盘和磁带的使用促进了计算机之间的数据移植,而图形用户界面 (GUI)、鼠标和手持设备的开发进一步提升了用户体验。在此期间,出现了 MS-DOS、MS-Windows、UNIX 和 Apple 专有系统等新操作系统,并辅以文字处理软件包、电子表格软件和图形工具。计算机的发展导致了更快、更大的主存储器和辅助存储器的发展。这使得可以在各种环境中使用的通用计算机得以创建。图形用户界面 (GUI) 简化了计算机的使用,使其可供更广泛的受众使用。因此,计算机成为办公室和家庭环境中日常生活中不可或缺的一部分。网络功能进一步推动了计算机的广泛采用,这促进了资源共享和硬件和软件的有效利用。第五代计算机正在以人工智能为核心进行开发。虽然仍处于开发阶段,但语音识别等应用程序已经在今天使用。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格,计算机大致可分为四类。这些分类包括:1. 主存储器:接受数据或指令 2. 二级存储器:存储数据 3. 处理:处理数据 4. 输出:显示结果 5. 控制单元:控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制,从而实现高效的处理和输出。