她们发现了放射性元素、新的星系、具有决定意义的核裂变、DNA的双螺旋结构……这些发现在人类发展史上具里程碑意义，然而她们却不一定为人所知，虽然她们的成就对于人类发展来说是决定性的。西班牙《趣味》月刊11月号发表文章，介绍了这些改变世界的女科学家的事迹。
卡罗琳·赫舍尔(1750年-1848年)
这位发现了8颗彗星及星云的伟大天文学家出生在德国汉诺威。她的父亲是一位自学成才的音乐家，精心于对子女的文化和音乐教育，但卡罗琳却是个例外。卡罗琳表现出对学习的极大兴趣，她曾与父亲一起观察星座和天体。
由于家庭中有爱好天文学的传统，加之哥哥威廉成为英国乔治三世的宫廷天文学家，并自己制作了一架望远镜，通过它曾观测到天王星。作为哥哥的助手，卡罗琳经常帮他磨制和抛光镜面，并为这些观测做记录。
在日积月累中，卡罗琳积累了丰富的数学和几何知识，甚至获得了国王颁发的作为天文学家助手的津贴。卡罗琳每晚都端坐在那架可以观测遥远天外星空的望远镜前。1786年8月的一个夜晚，卡罗琳独自观测到了第一颗彗星，在接下来的11年里她又陆续发现了7颗彗星。她的发现为后来天体学的研究提供了最可信赖的资料。1798年，卡罗琳将自己的所有发现制成弗拉姆斯蒂德星表呈交给英国皇家学会，并附上了一份《不列颠天图》中忽略的560颗星的目录以及该出版物的勘误表。
哥哥威廉去世后，卡罗琳又搬回到汉诺威继续研究，不久完成了2500个星云和许多星团的记录工作。
洛夫莱斯伯爵夫人(1815年-1852年)
1979年，美国国防部用埃达·洛夫莱斯伯爵夫人的名字命名了一种计算机程序语言，即Ada语言，以纪念这位150年前帮助英国发明家查理·巴贝奇研制出后来被认为历史上第一台计算机的女科学家。
埃达·拜伦1815年出生在英国伦敦，是著名诗人拜伦与夫人安娜贝拉·米尔班克的女儿。但在其出生后不久，父母便离婚，尽管拜伦苦苦请求，但米尔班克却禁止诗人看望女儿。
在严格的家庭教育中，埃达受到了文化和科学知识的熏陶，并得到了包括伦敦大学首席数学教授A·德·摩根在内的诸多优秀数学家的指点。摩根还向她引见了当时英国最著名的天文学家兼数学家玛丽·萨默维尔。
埃达准确地对分析机的作用和前景进行了分析和预见，例如制图和制作音乐，以及进行庞大的、重复的大型计算。于是，埃达担当起为分析机编制程序的任务。埃达首先为计算拟定了“算法”，然后拟定了“程序设计流程图”，这也被后人认定为“第一个计算机程序”。
居里夫人(1867年-1934年)
居里-斯克罗多夫斯卡并不是唯一发现“放射性”的科学家，与她的丈夫一起，他们为物理学革命开辟了一条崭新道路。
玛丽·斯克罗多夫斯卡出生在被俄罗斯帝国侵占时期华沙的一个教师家庭。年轻时的居里夫人曾当过家庭教师，在积攒了一些钱后，她便前往巴黎，跟随当时一些赫赫有名的教授学习，其中还包括曾获得过诺贝尔奖的人。
1893年，她首先获得物理学学士学位，并嫁给了皮埃尔·居里。在生下女儿伊雷娜后，居里夫人选择了一个当时全新的发现作为自己的博士研究课题，那就是法国物理学家贝克勒尔发现的后来被居里夫人称之为“放射性”的现象。居里夫人决定试验一下能否在其他金属中找到在铀中发现的性质。她很快发现，只有钍和铀才具有“放射性”。
随后，居里夫人发现沥青铀矿的放射性优于纯铀，在丈夫的协助下，发现了新元素钋(为纪念祖国波兰而命名)和镭。1903年，由于这一研究成果，居里夫人获得物理学博士学位，并在同年与丈夫居里和贝克勒尔一起因发现放射性而共获诺贝尔物理学奖。并在1911年因分解出纯镭而再度获得诺贝尔化学奖。
伊雷娜·约里奥-居里(1897年-1956年)
在居里夫人去世前，她欣慰地看到自己的女儿伊雷娜接过了继续研究放射性的接力棒，但她却没能看到女儿和她的丈夫弗雷德里克·约里奥在其去世一年后因发现新的人造放射性元素而双双获得诺贝尔化学奖。
伊雷娜曾是母亲的助手，并在工作中结识了弗雷德里克·约里奥，尽管两人性格不同，却结成了一个幸福美满的家庭。婚后，他们像居里夫妇一样开始了共同的科学研究。
伊雷娜同时还是一位受人尊敬的母亲，她坚信繁重的科研工作不能夺去她作为母亲的重要职责。在获得诺贝尔奖后，她还开始逐渐涉足政治，并担任过法国社会党莱昂·布卢姆政府的国务次长，负责科研工作。
48岁时，伊雷娜被任命为由其母亲创建的巴黎大学镭研究所所长。几年后，当世界政治陷入冷战时期后，约里奥夫妇先后被左派政治力量驱逐出法国原子能专署。但这却没能阻止伊雷娜参加各种和平运动。
伊雷娜的研究不仅可作为物理学的里程碑，还对医学和生物学产生了诸多重要影响。
利斯·迈特纳(1878年-1968年)
利斯·迈特纳，这位奥地利物理学家发现了具有决定意义的核裂变。但是，诺贝尔奖却只授给了她的合作者奥托·哈恩。
利斯出生在奥地利一个犹太家庭，她的父亲是当时有名的律师，对于各种知识都采取开放态度，并潜心于子女的教育。
在柏林获得博士学位后，利斯结识了与她同岁的爱因斯坦。当时，爱因斯坦经常光顾诺贝尔奖获得者、物理学家马克斯·普朗克的住所，普朗克弹奏钢琴，爱因斯坦演奏小提琴，他们共同组成了一个室内乐队，利斯经常受邀出席。
后来，在与哈恩合作研究放射性的过程中，两人共同发现了镤并予以命名。在侄子弗里施的帮助下，利斯发现铀原子核在受中子轰击后分解出氪和钡，并产生大量能量。利斯称这一过程为“核裂变”。这一成果最初由哈恩公布于众，并因此获得了诺贝尔奖，利斯拒绝出席颁奖仪式。
美国很快得知了这一研究成果，由于当时处于战争时期，美国开始了曼哈顿计划，并最终制造出原子弹。
多萝西·克劳福特·霍奇金(1910年-1994年)
运用新的X光技术和世界上第一批电脑，多萝西·克劳福特发现了胰岛素、青霉素和维生素B12的分子结构。
多萝西·克劳福特出生于开罗，父亲是一名考古学家，母亲则是杰出的植物学家。多萝西与姐姐在英国接受教育，并获得了牛津大学萨默维尔学院化学学士学位。在一次乘火车的旅行中，她结识了伯纳尔教授，并跟随他到剑桥大学进行研究工作。他们共同发现，蛋白质晶体必须在半湿润状态下，而不是干燥状态下加以研究，这一成果可谓大分子晶体学的里程碑，并为生物学及其在医药领域的运用开辟了光辉道路。
随后，她又返回牛津大学继续研究。她开始进行胆固醇及其他生物分子的鉴定工作，例如胰岛素。之后她便涉足令许多科学家为之着迷的青霉素的研究。1945年，多萝西发现了青霉素的分子结构。
她的又一重大发现是分析出了对白血球和红血球生成至关重要的维生素B12的结构。也是由于这一重大发现，多萝西在1964年被授予诺贝尔化学奖。
芭芭拉·麦克林托克(1902年-1992年)
20世纪四五十年代，芭芭拉发现了自发移动的遗传基因，但她的研究成果却迟迟未被人认识，直到1983年获得了诺贝尔生理学或医学奖之后才产生了巨大影响。
25岁时，芭芭拉与遗传学家罗林斯·埃默森和马库斯·罗兹组成了一个三人研究小组。她之后回忆说，这是对她未来职业生涯具有决定意义的事件之一。芭芭拉反复观察玉米粒颜色的变异，并进行试验后发现遗传信息并非固定不变。这是一项重大发现，但却一直没有被人认可。
随着现代分子生物技术的出现和发展，芭芭拉的这一研究终于走出了黑暗，并在30多年后得到了承认。根据芭芭拉的理论，遗传信息位置的变化不仅发生在植物上，而且在各种细菌和人类身上同样如此，因此对于研究抗菌方法具有重要意义。
罗莎琳德·富兰克林(1920年-1958年)
罗莎琳德·富兰克林18岁进入剑桥大学学习化学、物理和数学，后来又接触晶体学。她痴迷于用三维影像研究微小世界。二战期间，罗莎琳德获得了一笔研究碳元素的基金。战争结束后，她在巴黎学习了新的X光射线技术。当时，伦敦大学国王学院邀请她来研究DNA结构这一新技术。1952年，罗莎琳德拍摄下了那张著名的DNA分子X射线衍射图像，清晰地展现出双螺旋结构。但在1962年，这项研究成果在获得诺贝尔奖的
时候，罗莎琳德的名字并没有出现在获奖名单中，不仅是因为当时她已经去世，而且其中一名获奖者詹姆斯·沃森隐藏了罗莎琳德的贡献。
乔斯琳·贝尔-伯内尔(1943年-)
直到发现了脉冲星，乔斯琳才摆脱了“坏学生”的恶名。在获得物理学学士学位后，乔斯琳加入了剑桥大学安东尼·休伊什领导的科研小组。在经过漫长的观测之后，乔斯琳终于捕获了一些频率极快，并且有规律重复的信号。
在排除了这些信号来自于天外星球后，乔斯琳猜测可能出自一个巨大而特殊的星体，这个星体被称为脉冲星。这一天文学上里程碑式的发现在1974年获得了诺贝尔奖，但获奖者中却没有乔斯琳的名字。
星期四, 十二月 21, 2006
卫星史话：我国第一代同步通信卫星的通信系统
《卫星与网络》杂志
文：陈道明
序：在正式开始同步通信卫星研制的30周年之际，回忆二三事以事纪念。
一、诞生
1957年10月4日前苏联成功地发射了世界上的第一颗人造地球卫星。这个月，毛主席率中华人民共和国代表团到苏联，参加十月革命40周年纪念活动。期间于11月17日，在莫斯科大学接见中国留学生讲话时，谈到我们也要搞卫星，要搞大的。
1970年6月国防科委召开了一次全国性的会议，动员研制我国的通信卫星开展卫星通信工程工作，工程的代号为“706工程”。从此展开了卫星通信方案的可行性研究，即定义阶段，开展卫星、火箭、发射场、测控、通信等系统的规模和接口设计协调工作。但是在那个特殊的年代实质性进展不大。
1974年5月19日周总理批示，要：“计委、国防科委联合召开一个有关部门会议，先将卫星通信的制造、协作和使用方针定下，然后再按计划分工做出规划，督促进行。”这个批示成为中国卫星通信工程一个良好的转机。
随即，国家计委、国防科委、邮电部、国防部五院、广播电视局有关领导召开了的会议，对卫星通信工程的有关问题进行了会商。1974年9月30日，国家计委、国防科委联合起草了《关于发展我国通信卫星问题的报告》的讨论稿。1975年3月31日，中央军委召开第八次常委会，会议由军委副主席叶剑英主持，邓小平出席了会议。会议审查了这个讨论稿，并决定请示中央。请示报告全文如下：“国家计委和国防科委《关于发展我国通信卫星的报告》，经军委常委第八次会议讨论同意。现呈上，请批示。中央军委 1975.3.31。”第二天毛主席圈阅。从此将发射通信卫星工程称为331工程，中国通信卫星工程正式上马。
1976年6月，在北京召开了331工程第一次大总体会议(3311会议)，讨论工程各系统的状态，协调工程各系统之间的关系，以及第一代的两颗卫星的定点位置和覆盖范围等事项。会议确定第一代卫星为试验卫星，波束覆盖全球，其中一颗覆盖我国和太平洋地区，另一颗覆盖我国和印度洋地区。卫星命名为东方红-2。1977年3月，我们向国际电信联盟申报了两个卫星轨道位置，一个是东经125°，另一个是东经78°，申报的卫星名称为STW(试验通信卫星)。第一颗卫星发射成功后，决定将第二颗卫星的波束覆盖范围缩小到只覆盖我国疆土，以提高卫星的EIRP，为此我们又申报了东经103°轨道位置。
1977年3月完成方案设计。
1977年，张爱萍将军根据我国的国情，提出中国航天80年代前期三项任务，后称之为“三抓”任务，其中之一是发射地球同步通信卫星。后经国务院、中央军委批准，列为国家重点工程，从此加速了工程的研制进度。
1977年4月到1979年10月是卫星初样的研制阶段，期间研制了电性星、结构星、温控星、力学星、大回路星，用它们进行了通信系统的星地对接试验，测控系统的星地对接试验，星箭电磁兼容试验，以及温度、震动、冲击、噪声等一系列环境试验。
1979年11月到1983年8月是卫星正样生产阶段，生产了三颗正样星和一颗正样检验星。检验星用作力学、热真空等环境模拟检验，检验完成以后留作地面备份星。
经过多年会战，中国自行研制的第一代通信卫星终于横空出世。第一代通信卫星成功发射了两颗，1983年9月第一颗卫星(0B)运抵西昌卫星发射场，于1984年4月8日用新研制的长征-3
火箭发射， 4月20日卫星定点在东经125°的赤道上空；第二颗(0C)于1986年2月1日发射，2月19日定点在东经103°。
这一代全新卫星的发射用的是新研制的火箭、新建设的发射场、新装备的远洋测控船、新配置的测控系统和一支全新的发射团队。
二、需求和局限
70年代我国的电视广播完全依赖传统的地面无线传输方式(微波、差转、短波)，不但传输质量不高，地域也有极大的限制，不但边远地区看不到电视，连新疆、西藏等省市地区也不能实时观看中央电视台的节目，只能靠空运录像资料到当地重播。那时候我国对外广播电台多设置在边远地区，中央向这些电台用短波发送源节目，节目受电波衰落等因素影响，传输质量差，而且节目源信号常常会受到不友好电台的干扰，为此急需解决节目源的传输。当年在内地城市间虽然有了语音和数据长途通信，但是广大地区、边远地区却缺乏通信手段，或是通信不畅，或是根本不通。
外地
人民日报的出版靠当地印刷部门用空运的母版印制，急需解决母版传输问题。
当时海上通信试验对通信的要求不高，只需要进行岸站和舰艇之间简短报文的单方发信和收信，通信时间也不超过0.5秒，占据带宽不超过100kHz，但就是这样简单的海上通信依然十分困难。
其他产业和军事、外交等部门也都有他们各自对卫星通信的特殊需求。
各行各业都企盼着早日有我国的通信卫星，都企盼着用它能解决各自的通信困难。为应答各界的呼声，通信卫星的通信系统的任务增加了很多，而且有些需求很怪异。
运载火箭、卫星总体部门对卫星通信系统也有自己的接口要求，而且和国外的通信卫星不同，我们卫星的通信系统在起飞前的一刻起就需要将各关键部件的温度、电压、电流、开关状态等的遥测参数传回地面，也就是说卫星的通信系统必需全程开机。这意味着卫星通信系统要经受大气、低气压、真空环境工作的考验，增加了研制工作的难度。
当时对于卫星通信分系统的研制还有不少其他限制：
1、当然发射同步轨道通信卫星首先是采取一切手段保证卫星能发射成功，准确定点。研制工作的重点放在卫星星体，能保证卫星发射成功就好，在多次动员大会上都谈到能打上一个铁疙瘩就算成功，能传回一帧图片就给你们请功，这大概是331任务的底线，也说明卫星通信分系统的地位。能分配给的通信天线和转发器重量约为33kg，约占卫星重量的二十分之一；功率分配63W，远低于国外同类卫星的通信系统所占有的百分比。
2、为了节省卫星功率，卫星测控系统自身不设功率放大器，卫星测控系统和通讯系统要合用通信转发器的行波管放大器，卫星定点以前测控系统占用通信转发器的全部输出功率。
3、规定不准使用任何进口器材，包括材料、元器件、螺丝钉。要自力更生，不要崇洋媚外。
4、在那个不是开放是时代，很难找到国外通信卫星资料，能看到的只有英国‘天网’卫星的原理方框图和国际通信卫星组织Ⅱ和Ⅲ星的方框图和频率表，直到1978年以后，才逐渐看到一些资料，但是无论如何是看不到工业秘密资料的。
5、我们不了解太空环境条件，不太了解它们对卫星的影响，例如低温下的锡会不会升华？真空状态下两种金属会不会冷焊？粒子辐射对
半导体器件和采用的材料有什么影响？等等。
6、总体的安全系数设置得较高，给通信系统的环境试验条件过分苛刻。火箭给卫星的震动、冲击、噪声条件已经很高，卫星总体又加码了给通信系统的这些条件。
三、第一代通信卫星技术特点
第一代通信卫星选择双自旋稳定方式。自旋稳定卫星对安置在平台上的部件的摆放位置要求极严格。
地球同步卫星和低轨卫星不同，是长寿命卫星。卫星部件需要极高的可靠性。卫星的重量和功率是卫星有限的宝贵资源，能分配给通讯系统不多。
作为卫星通讯系统的设计师必需要在上面的约束条件下挖掘自身潜力尽可能满足各方面的需求，并减轻重量、降低和节约功耗，需要研制新器件、开展新工艺、上马元器件的筛选和老化技术。
因为要进行海上短报文收发试验，通信需要占用全部转发器输出功率，所以卫星通信天线采用喇叭式全球波束天线。通信转发器采用二次变频方案有两个原因：其一是，小站短报文信号占用微波带宽远小于1MHz，在微波频段滤出带宽这么小的信号进行单独处理是不可能的，只能采用中频滤波技术进行单独放大，再利用行波管放大器大信号压抑小信号的非线性特性特点，以此获得小站信号几乎占据全部转发器功率的目的。选用二次变频方案的另一个原因是，转发器增益高达109-118dB，若采用微波的一次变频方案，就需要另外加一个微波放大器来提供放大增益，按当时的条件是不允许另外研制高增益行波管放大器。当然这种方案对后继星的继承性差。
因为通信转发器要全程开机，要在大气压、低气压、真空环境下都能正常工作，而电压差高达2100V的行波管电源输出的高电压很容易发生低气压放电，为此采用了树脂灌封工艺。这种工艺就得考虑灌封后的树脂中的气泡，如何测试这些气泡，电源采用的元件、材料的“出气”等等。
为了缩小系统各部件的体积和减轻其重量，我们开展了微波集成工艺，除有衰减要求的微波部件仍然采用波导技术以外，其余所有部件都采用微波集成电路。值得提出的一点就是两块集成片之间电路的连接采用金丝还是金带都经过测试试验。抛物反射面天线采用炭纤维材料，它比铝合金强度高，重量轻。
地球的噪声温度约为300k，转发器低噪声放大器的噪声温度没有很低的必要，所以采用隧道二极管放大器作为接收机的低噪声放大器，这也是当时国外卫星普遍选用的部件。据我们了解，当时在我国还没有任何工程使用过这种放大器，我们的研制工作是从二极管的制造作起的。
为了解决通信、测控合用行波管放大器，转发器须设滤波分频器、合成器和微波开关。因为不明确低温冷焊问题，我们选用了无活动部件的铁氧体开关作微波开关。
在那个强调“要自力更生，不要崇洋媚外”时代不仅没有进口元器件，也不准使用任何进口材料和元器件，甚至进口的螺丝钉。因此，我们使用的材料和元器件是我国工业部门专门为卫星生产的七专产品，而后进行加严筛选，工业部门不生产的元器件由我们自己研制，其艰难可想而知。
卫星长年在外空环境运行，部件一旦出现故障不能更换或修复，因此系统所有部件的可靠性至关重要，需要特殊处理组成它们的元器件，提高它们的可靠性。为保证转发器质量和寿命，除严格筛选元器件外，还要对元器件进行老化处理。为累积长寿命设备资料，第一批转发器正样产品经环境试验以后，又对它们进行了三年不间断的加电试验。三年期间进行加电试验的产品未出现过任何故障，而陪伴试验的供电直流电源和微波信号发生器却有多台发生过故障。
全向天线用双盘缝隙天线，没有采用腰带式全向天线。
第一颗卫星完成试验后，不再需要再作海上试验了，为了不把信号能量再辐射到大洋，只聚焦在我国国土上，总体部决定第二颗卫星改用椭圆形国内波束。由于有储备的预先研究技术，我们仅用了一年的时间，就把喇叭式全球覆盖天线置换成抛物反射面式椭圆波束天线。这是一项很艰巨的任务，因为既有天线重量(质量)限制，还有重心(质心)位置的限制。
第一颗通信卫星定点以后，首先进行了卫星通信系统的在轨测试，而后进行通信试验，完成试验以后进行通信试用。卫星制造、通信、广播等部门联合进行在轨测试，以后使用部门开展北京对乌鲁木齐、拉萨、昆明的通信和电视转播业务，开通了地区之间如北京至乌鲁木齐、拉萨、昆明，兰州至乌鲁木齐、成都至昆明、成都至拉萨的通信线路，进行了数字电话传输试验、标准时间和频率发送试验、码分多址通信试验、长途程控交换机信号传输试验以及其他部门的通信试验。这一切完成之后，这颗星担负了传送广播电视节目和15路语音广播节目的任务，完成了建国30周年国庆阅兵、六届人大会议实况、西藏自治区成立20周年庆祝活动、新疆维吾尔自治区成立30周年庆祝活动以及春节、元旦庆祝活动的电视及广播传输任务。
因为是全部自行研制的通信卫星，它的成功发射，培养了一支同步轨道卫星的研制团队，积累了同步轨道卫星的研制经验，装备了同步卫星的测试设备和环境试验设备，配置了比较完善的同步卫星制造工艺，为设计制造下一代实用卫星创造了极为可贵的条件。
文：陈道明
序：在正式开始同步通信卫星研制的30周年之际，回忆二三事以事纪念。
一、诞生
1957年10月4日前苏联成功地发射了世界上的第一颗人造地球卫星。这个月，毛主席率中华人民共和国代表团到苏联，参加十月革命40周年纪念活动。期间于11月17日，在莫斯科大学接见中国留学生讲话时，谈到我们也要搞卫星，要搞大的。
1970年6月国防科委召开了一次全国性的会议，动员研制我国的通信卫星开展卫星通信工程工作，工程的代号为“706工程”。从此展开了卫星通信方案的可行性研究，即定义阶段，开展卫星、火箭、发射场、测控、通信等系统的规模和接口设计协调工作。但是在那个特殊的年代实质性进展不大。
1974年5月19日周总理批示，要：“计委、国防科委联合召开一个有关部门会议，先将卫星通信的制造、协作和使用方针定下，然后再按计划分工做出规划，督促进行。”这个批示成为中国卫星通信工程一个良好的转机。
随即，国家计委、国防科委、邮电部、国防部五院、广播电视局有关领导召开了的会议，对卫星通信工程的有关问题进行了会商。1974年9月30日，国家计委、国防科委联合起草了《关于发展我国通信卫星问题的报告》的讨论稿。1975年3月31日，中央军委召开第八次常委会，会议由军委副主席叶剑英主持，邓小平出席了会议。会议审查了这个讨论稿，并决定请示中央。请示报告全文如下：“国家计委和国防科委《关于发展我国通信卫星的报告》，经军委常委第八次会议讨论同意。现呈上，请批示。中央军委 1975.3.31。”第二天毛主席圈阅。从此将发射通信卫星工程称为331工程，中国通信卫星工程正式上马。
1976年6月，在北京召开了331工程第一次大总体会议(3311会议)，讨论工程各系统的状态，协调工程各系统之间的关系，以及第一代的两颗卫星的定点位置和覆盖范围等事项。会议确定第一代卫星为试验卫星，波束覆盖全球，其中一颗覆盖我国和太平洋地区，另一颗覆盖我国和印度洋地区。卫星命名为东方红-2。1977年3月，我们向国际电信联盟申报了两个卫星轨道位置，一个是东经125°，另一个是东经78°，申报的卫星名称为STW(试验通信卫星)。第一颗卫星发射成功后，决定将第二颗卫星的波束覆盖范围缩小到只覆盖我国疆土，以提高卫星的EIRP，为此我们又申报了东经103°轨道位置。
1977年3月完成方案设计。
1977年，张爱萍将军根据我国的国情，提出中国航天80年代前期三项任务，后称之为“三抓”任务，其中之一是发射地球同步通信卫星。后经国务院、中央军委批准，列为国家重点工程，从此加速了工程的研制进度。
1977年4月到1979年10月是卫星初样的研制阶段，期间研制了电性星、结构星、温控星、力学星、大回路星，用它们进行了通信系统的星地对接试验，测控系统的星地对接试验，星箭电磁兼容试验，以及温度、震动、冲击、噪声等一系列环境试验。
1979年11月到1983年8月是卫星正样生产阶段，生产了三颗正样星和一颗正样检验星。检验星用作力学、热真空等环境模拟检验，检验完成以后留作地面备份星。
经过多年会战，中国自行研制的第一代通信卫星终于横空出世。第一代通信卫星成功发射了两颗，1983年9月第一颗卫星(0B)运抵西昌卫星发射场，于1984年4月8日用新研制的长征-3
火箭发射， 4月20日卫星定点在东经125°的赤道上空；第二颗(0C)于1986年2月1日发射，2月19日定点在东经103°。
这一代全新卫星的发射用的是新研制的火箭、新建设的发射场、新装备的远洋测控船、新配置的测控系统和一支全新的发射团队。
二、需求和局限
70年代我国的电视广播完全依赖传统的地面无线传输方式(微波、差转、短波)，不但传输质量不高，地域也有极大的限制，不但边远地区看不到电视，连新疆、西藏等省市地区也不能实时观看中央电视台的节目，只能靠空运录像资料到当地重播。那时候我国对外广播电台多设置在边远地区，中央向这些电台用短波发送源节目，节目受电波衰落等因素影响，传输质量差，而且节目源信号常常会受到不友好电台的干扰，为此急需解决节目源的传输。当年在内地城市间虽然有了语音和数据长途通信，但是广大地区、边远地区却缺乏通信手段，或是通信不畅，或是根本不通。
外地
人民日报的出版靠当地印刷部门用空运的母版印制，急需解决母版传输问题。
当时海上通信试验对通信的要求不高，只需要进行岸站和舰艇之间简短报文的单方发信和收信，通信时间也不超过0.5秒，占据带宽不超过100kHz，但就是这样简单的海上通信依然十分困难。
其他产业和军事、外交等部门也都有他们各自对卫星通信的特殊需求。
各行各业都企盼着早日有我国的通信卫星，都企盼着用它能解决各自的通信困难。为应答各界的呼声，通信卫星的通信系统的任务增加了很多，而且有些需求很怪异。
运载火箭、卫星总体部门对卫星通信系统也有自己的接口要求，而且和国外的通信卫星不同，我们卫星的通信系统在起飞前的一刻起就需要将各关键部件的温度、电压、电流、开关状态等的遥测参数传回地面，也就是说卫星的通信系统必需全程开机。这意味着卫星通信系统要经受大气、低气压、真空环境工作的考验，增加了研制工作的难度。
当时对于卫星通信分系统的研制还有不少其他限制：
1、当然发射同步轨道通信卫星首先是采取一切手段保证卫星能发射成功，准确定点。研制工作的重点放在卫星星体，能保证卫星发射成功就好，在多次动员大会上都谈到能打上一个铁疙瘩就算成功，能传回一帧图片就给你们请功，这大概是331任务的底线，也说明卫星通信分系统的地位。能分配给的通信天线和转发器重量约为33kg，约占卫星重量的二十分之一；功率分配63W，远低于国外同类卫星的通信系统所占有的百分比。
2、为了节省卫星功率，卫星测控系统自身不设功率放大器，卫星测控系统和通讯系统要合用通信转发器的行波管放大器，卫星定点以前测控系统占用通信转发器的全部输出功率。
3、规定不准使用任何进口器材，包括材料、元器件、螺丝钉。要自力更生，不要崇洋媚外。
4、在那个不是开放是时代，很难找到国外通信卫星资料，能看到的只有英国‘天网’卫星的原理方框图和国际通信卫星组织Ⅱ和Ⅲ星的方框图和频率表，直到1978年以后，才逐渐看到一些资料，但是无论如何是看不到工业秘密资料的。
5、我们不了解太空环境条件，不太了解它们对卫星的影响，例如低温下的锡会不会升华？真空状态下两种金属会不会冷焊？粒子辐射对
半导体器件和采用的材料有什么影响？等等。
6、总体的安全系数设置得较高，给通信系统的环境试验条件过分苛刻。火箭给卫星的震动、冲击、噪声条件已经很高，卫星总体又加码了给通信系统的这些条件。
三、第一代通信卫星技术特点
第一代通信卫星选择双自旋稳定方式。自旋稳定卫星对安置在平台上的部件的摆放位置要求极严格。
地球同步卫星和低轨卫星不同，是长寿命卫星。卫星部件需要极高的可靠性。卫星的重量和功率是卫星有限的宝贵资源，能分配给通讯系统不多。
作为卫星通讯系统的设计师必需要在上面的约束条件下挖掘自身潜力尽可能满足各方面的需求，并减轻重量、降低和节约功耗，需要研制新器件、开展新工艺、上马元器件的筛选和老化技术。
因为要进行海上短报文收发试验，通信需要占用全部转发器输出功率，所以卫星通信天线采用喇叭式全球波束天线。通信转发器采用二次变频方案有两个原因：其一是，小站短报文信号占用微波带宽远小于1MHz，在微波频段滤出带宽这么小的信号进行单独处理是不可能的，只能采用中频滤波技术进行单独放大，再利用行波管放大器大信号压抑小信号的非线性特性特点，以此获得小站信号几乎占据全部转发器功率的目的。选用二次变频方案的另一个原因是，转发器增益高达109-118dB，若采用微波的一次变频方案，就需要另外加一个微波放大器来提供放大增益，按当时的条件是不允许另外研制高增益行波管放大器。当然这种方案对后继星的继承性差。
因为通信转发器要全程开机，要在大气压、低气压、真空环境下都能正常工作，而电压差高达2100V的行波管电源输出的高电压很容易发生低气压放电，为此采用了树脂灌封工艺。这种工艺就得考虑灌封后的树脂中的气泡，如何测试这些气泡，电源采用的元件、材料的“出气”等等。
为了缩小系统各部件的体积和减轻其重量，我们开展了微波集成工艺，除有衰减要求的微波部件仍然采用波导技术以外，其余所有部件都采用微波集成电路。值得提出的一点就是两块集成片之间电路的连接采用金丝还是金带都经过测试试验。抛物反射面天线采用炭纤维材料，它比铝合金强度高，重量轻。
地球的噪声温度约为300k，转发器低噪声放大器的噪声温度没有很低的必要，所以采用隧道二极管放大器作为接收机的低噪声放大器，这也是当时国外卫星普遍选用的部件。据我们了解，当时在我国还没有任何工程使用过这种放大器，我们的研制工作是从二极管的制造作起的。
为了解决通信、测控合用行波管放大器，转发器须设滤波分频器、合成器和微波开关。因为不明确低温冷焊问题，我们选用了无活动部件的铁氧体开关作微波开关。
在那个强调“要自力更生，不要崇洋媚外”时代不仅没有进口元器件，也不准使用任何进口材料和元器件，甚至进口的螺丝钉。因此，我们使用的材料和元器件是我国工业部门专门为卫星生产的七专产品，而后进行加严筛选，工业部门不生产的元器件由我们自己研制，其艰难可想而知。
卫星长年在外空环境运行，部件一旦出现故障不能更换或修复，因此系统所有部件的可靠性至关重要，需要特殊处理组成它们的元器件，提高它们的可靠性。为保证转发器质量和寿命，除严格筛选元器件外，还要对元器件进行老化处理。为累积长寿命设备资料，第一批转发器正样产品经环境试验以后，又对它们进行了三年不间断的加电试验。三年期间进行加电试验的产品未出现过任何故障，而陪伴试验的供电直流电源和微波信号发生器却有多台发生过故障。
全向天线用双盘缝隙天线，没有采用腰带式全向天线。
第一颗卫星完成试验后，不再需要再作海上试验了，为了不把信号能量再辐射到大洋，只聚焦在我国国土上，总体部决定第二颗卫星改用椭圆形国内波束。由于有储备的预先研究技术，我们仅用了一年的时间，就把喇叭式全球覆盖天线置换成抛物反射面式椭圆波束天线。这是一项很艰巨的任务，因为既有天线重量(质量)限制，还有重心(质心)位置的限制。
第一颗通信卫星定点以后，首先进行了卫星通信系统的在轨测试，而后进行通信试验，完成试验以后进行通信试用。卫星制造、通信、广播等部门联合进行在轨测试，以后使用部门开展北京对乌鲁木齐、拉萨、昆明的通信和电视转播业务，开通了地区之间如北京至乌鲁木齐、拉萨、昆明，兰州至乌鲁木齐、成都至昆明、成都至拉萨的通信线路，进行了数字电话传输试验、标准时间和频率发送试验、码分多址通信试验、长途程控交换机信号传输试验以及其他部门的通信试验。这一切完成之后，这颗星担负了传送广播电视节目和15路语音广播节目的任务，完成了建国30周年国庆阅兵、六届人大会议实况、西藏自治区成立20周年庆祝活动、新疆维吾尔自治区成立30周年庆祝活动以及春节、元旦庆祝活动的电视及广播传输任务。
因为是全部自行研制的通信卫星，它的成功发射，培养了一支同步轨道卫星的研制团队，积累了同步轨道卫星的研制经验，装备了同步卫星的测试设备和环境试验设备，配置了比较完善的同步卫星制造工艺，为设计制造下一代实用卫星创造了极为可贵的条件。
科学家观测到宇宙诞生初期的星体图像
据美国有关媒体12月19日报道，美国航空航天局(NASA)的科学家称，他们最近利用Spitzer太空望远镜成功观测到宇宙诞生初期的星体图像。这些星体距离地球137亿光年，它们既非类似于太阳的恒星，也不是具有巨大引力的神秘黑洞。
美国航空航天局戈达德(Goddard )太空飞行中心专家亚历山大-卡什林斯基称，利用美国航空航天局的Spitzer太空望远镜，科学家们成功地观测到宇宙诞生初期星体反射的红外图像。这些星体集束是在宇宙诞生初期形成的，目前距离地球大约有137亿光年。科学家们对图像进行分析后认为，这些星体的质量大约为太阳的1000倍，但它们却并不是类似于太阳的恒星，也不是具有吞噬一切物质和能量的巨大黑洞。如果该星体集束中的每一颗星体均为恒星，那么它就非常类似于一个小型银河系。但不同的是，银河系中大约有1000亿颗太阳大小的恒星，而该星体集束中却只有100万颗太阳大小的星体。
亚历山大-卡什林斯基说，“我们将太空望远镜的观测能力调节到最大极限，然后清晰地观测到宇宙诞生初期星体反射的红外图像。尽管目前尚未最终弄清这些星体的性质，但无论它们属于何种星体，其红外图像都是令人难以置信的明亮清晰，与此前观测到的其它任何星体都存在很大的不同。这些星体距离地球137亿光年，诞生于宇宙大爆炸的初期。我们目前正在继续收集和分析这些星体的观测数据，以便尽快查清它们的属性。我们已经找准了观测和研究的方向，就像是已经站在山顶上来观测山脚下的村庄，下一步的速度将会更加迅速。”
科学家们表示，这些遥远星体散发出来的光线已经十分微弱，Spitzer太空望远镜此次观测到的红外光线其实是它们的“背景”。它们主要是由来自不同辐射源但具有相同频率的大量光线堆积而成的。科学家们表示，目前所知的与此类似的信号是“背景无线电辐射”--它们来自不同的天体，包括恒星和星系。到目前为止，这种背景辐射一直被认为是获取早期宇宙信息的唯一来源。天文学家们目前已得出了有关这些辐射源的首批结论，它们中的大多数几乎都是宇宙诞生的同一时刻形成的，此前在天文学上一直被称为“超级簇”。这是一种密度低于星系、缺乏明显组织结构的特殊物质形态。这些“超级簇”也正是促使天文学家们利用Spitzer太空望远镜进行观测的主要动力。
据悉，在Spitzer太空望远镜之后，美国航空航天局计划将再发射一部新型的红外线太空望远镜。这部名为“詹姆斯-维伯”的太空望远镜主镜面直径长达6.5米，将会于2011年正式发射升空。届时，科学家们将有望利用这一新型望远镜获得有关宇宙诞生早期更为详细的信息。
美国航空航天局戈达德(Goddard )太空飞行中心专家亚历山大-卡什林斯基称，利用美国航空航天局的Spitzer太空望远镜，科学家们成功地观测到宇宙诞生初期星体反射的红外图像。这些星体集束是在宇宙诞生初期形成的，目前距离地球大约有137亿光年。科学家们对图像进行分析后认为，这些星体的质量大约为太阳的1000倍，但它们却并不是类似于太阳的恒星，也不是具有吞噬一切物质和能量的巨大黑洞。如果该星体集束中的每一颗星体均为恒星，那么它就非常类似于一个小型银河系。但不同的是，银河系中大约有1000亿颗太阳大小的恒星，而该星体集束中却只有100万颗太阳大小的星体。
亚历山大-卡什林斯基说，“我们将太空望远镜的观测能力调节到最大极限，然后清晰地观测到宇宙诞生初期星体反射的红外图像。尽管目前尚未最终弄清这些星体的性质，但无论它们属于何种星体，其红外图像都是令人难以置信的明亮清晰，与此前观测到的其它任何星体都存在很大的不同。这些星体距离地球137亿光年，诞生于宇宙大爆炸的初期。我们目前正在继续收集和分析这些星体的观测数据，以便尽快查清它们的属性。我们已经找准了观测和研究的方向，就像是已经站在山顶上来观测山脚下的村庄，下一步的速度将会更加迅速。”
科学家们表示，这些遥远星体散发出来的光线已经十分微弱，Spitzer太空望远镜此次观测到的红外光线其实是它们的“背景”。它们主要是由来自不同辐射源但具有相同频率的大量光线堆积而成的。科学家们表示，目前所知的与此类似的信号是“背景无线电辐射”--它们来自不同的天体，包括恒星和星系。到目前为止，这种背景辐射一直被认为是获取早期宇宙信息的唯一来源。天文学家们目前已得出了有关这些辐射源的首批结论，它们中的大多数几乎都是宇宙诞生的同一时刻形成的，此前在天文学上一直被称为“超级簇”。这是一种密度低于星系、缺乏明显组织结构的特殊物质形态。这些“超级簇”也正是促使天文学家们利用Spitzer太空望远镜进行观测的主要动力。
据悉，在Spitzer太空望远镜之后，美国航空航天局计划将再发射一部新型的红外线太空望远镜。这部名为“詹姆斯-维伯”的太空望远镜主镜面直径长达6.5米，将会于2011年正式发射升空。届时，科学家们将有望利用这一新型望远镜获得有关宇宙诞生早期更为详细的信息。
俄罗斯战略火箭兵2006年回顾及未来发展计划
星岛环球网 www.singtaonet.com特稿
俄罗斯战略火箭兵司令索洛夫佐夫日前介绍了俄罗斯战略火箭兵2006主要情况及未来发展计划。在充分肯定俄罗斯战略火箭兵在2006年的成绩之余，还对俄罗斯战略火箭兵的未来发展很有信心。
2006训练年战略火箭兵基本情况
俄罗斯《红星报》引述索洛夫佐夫的话称，通过对战略火箭兵各级部队的检查，表明俄罗斯战略导弹部队时刻准备着，并且有能力在任何条件下完成赋予的各项任务；所有部队和武器处于可靠的指挥之中；所有导弹师和部队都合格。在即将结束的训练年里共进行了两次导弹集团军训练演习，九次火箭师首长司令部演习，31次导弹团战术演习。
在战术训练中，80%以上的内容是在装备自动发射装置的导弹团巡逻过程中完成的。与去年相比这一指标增加了20%。
2006年共进行了五次战略导弹的发射，其中两次是延长导弹装备服役期，三次是按“第聂伯”计划进行的试验发射，即以将航天器送入绕地球轨道的方式销毁导弹。通过发射导弹肯定了战略火箭兵完成赋予其任务的能力。
此外，战略火箭兵军官队伍保持在应有的水平上。约有5500名军官晋升到期更高级的职务上。75名军官提前晋升高一级军衔，101名军官晋升到比现任军衔高一级的军衔。135名战略火箭兵军官受到国家级奖励。
战略火箭兵未来武器装备
新型导弹武器装备部队是保持战略火箭兵进攻性力量的必要前提。根据战略火箭兵未来建设和发展计划，该方面主要任务之一是部署井式发射和公路机动发射的“白杨-M”（SS-27）导弹。该型导弹从作战性能和使用性能上来说目前在世界上是独一无二的。
井式发射的“白杨-M”于1998年列装。目前战略火箭兵的编成中，部署在塔吉谢沃的火箭师编有五个“白杨-M”导弹团。根据2010年战略火箭兵发展计划，还将在该师装备一个井式发射的“白杨-M”导弹团。
建立战略火箭兵未来进攻性力量的关键是装备作战和操作性能都有提高的公路机动型“白杨-M”洲际弹道导弹。该型导弹的装备部队将与其前一代的公路机动型“白杨”（SS-25）撤出现役同步进行。.与此同时该型导弹完全符合包括战略进攻性条约在内的各种条约对洲际弹道的限制规定。
根据俄罗斯2007-2015年武器计划“白杨-M”装备部队的速度将加快，在计划结束时将完成机动导弹系统的部署，恢复进攻性力量。
新旧导弹更替对战略火箭兵的影响
至2016年目前战略火箭兵编成中的90%的导弹都退出现役。为补充进攻性力量，达到实施战略威慑的要求，战略火兵继续部署井式和公路机动发射的“白杨-M”导弹。
根据美俄《削减战略武器条约》至2012年俄罗斯战略核力量中核弹头数应该保持在2200枚以下，之后应该保持在1700至220枚的水平上。至2016年俄罗斯将根据条约规定减少核弹头数量。在这种情况下战略火箭兵的作战编成中不仅有新型导弹的列装，还有导弹数量的锐减。因此，俄罗斯战略火箭兵依靠以质量和技术取胜，而不是以数量取胜。
在部署新型导弹的同时，战略火箭兵还积极因素与工业部门和科研部署协作，根据2020年后战略火箭兵进攻性力量的基本要求，研制未来型第六代战略导弹。改进现有武器装备的同时，还将对现有的保障俄罗斯战略核力量运用的指挥系统和通信系统进行有效的改进。
战略火箭兵2007训练年的主要特点
战略火箭兵2007训练年的开始时间是12月1日，战略火箭兵已经迎来了开门红。 12月10日在塔吉谢沃火箭师装备了公路机动型“白杨-M”导弹的导弹团开始担负战斗值班任务。战略火箭兵以未来型机动型“白杨-M”，替换公路机动型“白杨”导弹的改装行动拉开了序幕。
为保持保障不降低战略火箭兵完成任务的准备性，计划在2007年对指挥机构和部队进行一系列各种演习、检查和其它战役、战斗和机动性训练活动。计划进行12次战略导弹作战训练和试验发射，其中包括直接从雅斯涅恩斯克火箭师的阵地区将有效负载送入太空轨道。该方面的训练内容要超过2006年。
与此同时，2007年战略火箭兵还将从总体建设资金中拨款购买武器装备，继续改装战略火箭兵进攻性核力量，并继续延现役武器的服役期限。首要任务是部队改装井式发射和公路机动发射的“白杨-M”导弹。
俄罗斯战略火箭兵司令索洛夫佐夫日前介绍了俄罗斯战略火箭兵2006主要情况及未来发展计划。在充分肯定俄罗斯战略火箭兵在2006年的成绩之余，还对俄罗斯战略火箭兵的未来发展很有信心。
2006训练年战略火箭兵基本情况
俄罗斯《红星报》引述索洛夫佐夫的话称，通过对战略火箭兵各级部队的检查，表明俄罗斯战略导弹部队时刻准备着，并且有能力在任何条件下完成赋予的各项任务；所有部队和武器处于可靠的指挥之中；所有导弹师和部队都合格。在即将结束的训练年里共进行了两次导弹集团军训练演习，九次火箭师首长司令部演习，31次导弹团战术演习。
在战术训练中，80%以上的内容是在装备自动发射装置的导弹团巡逻过程中完成的。与去年相比这一指标增加了20%。
2006年共进行了五次战略导弹的发射，其中两次是延长导弹装备服役期，三次是按“第聂伯”计划进行的试验发射，即以将航天器送入绕地球轨道的方式销毁导弹。通过发射导弹肯定了战略火箭兵完成赋予其任务的能力。
此外，战略火箭兵军官队伍保持在应有的水平上。约有5500名军官晋升到期更高级的职务上。75名军官提前晋升高一级军衔，101名军官晋升到比现任军衔高一级的军衔。135名战略火箭兵军官受到国家级奖励。
战略火箭兵未来武器装备
新型导弹武器装备部队是保持战略火箭兵进攻性力量的必要前提。根据战略火箭兵未来建设和发展计划，该方面主要任务之一是部署井式发射和公路机动发射的“白杨-M”（SS-27）导弹。该型导弹从作战性能和使用性能上来说目前在世界上是独一无二的。
井式发射的“白杨-M”于1998年列装。目前战略火箭兵的编成中，部署在塔吉谢沃的火箭师编有五个“白杨-M”导弹团。根据2010年战略火箭兵发展计划，还将在该师装备一个井式发射的“白杨-M”导弹团。
建立战略火箭兵未来进攻性力量的关键是装备作战和操作性能都有提高的公路机动型“白杨-M”洲际弹道导弹。该型导弹的装备部队将与其前一代的公路机动型“白杨”（SS-25）撤出现役同步进行。.与此同时该型导弹完全符合包括战略进攻性条约在内的各种条约对洲际弹道的限制规定。
根据俄罗斯2007-2015年武器计划“白杨-M”装备部队的速度将加快，在计划结束时将完成机动导弹系统的部署，恢复进攻性力量。
新旧导弹更替对战略火箭兵的影响
至2016年目前战略火箭兵编成中的90%的导弹都退出现役。为补充进攻性力量，达到实施战略威慑的要求，战略火兵继续部署井式和公路机动发射的“白杨-M”导弹。
根据美俄《削减战略武器条约》至2012年俄罗斯战略核力量中核弹头数应该保持在2200枚以下，之后应该保持在1700至220枚的水平上。至2016年俄罗斯将根据条约规定减少核弹头数量。在这种情况下战略火箭兵的作战编成中不仅有新型导弹的列装，还有导弹数量的锐减。因此，俄罗斯战略火箭兵依靠以质量和技术取胜，而不是以数量取胜。
在部署新型导弹的同时，战略火箭兵还积极因素与工业部门和科研部署协作，根据2020年后战略火箭兵进攻性力量的基本要求，研制未来型第六代战略导弹。改进现有武器装备的同时，还将对现有的保障俄罗斯战略核力量运用的指挥系统和通信系统进行有效的改进。
战略火箭兵2007训练年的主要特点
战略火箭兵2007训练年的开始时间是12月1日，战略火箭兵已经迎来了开门红。 12月10日在塔吉谢沃火箭师装备了公路机动型“白杨-M”导弹的导弹团开始担负战斗值班任务。战略火箭兵以未来型机动型“白杨-M”，替换公路机动型“白杨”导弹的改装行动拉开了序幕。
为保持保障不降低战略火箭兵完成任务的准备性，计划在2007年对指挥机构和部队进行一系列各种演习、检查和其它战役、战斗和机动性训练活动。计划进行12次战略导弹作战训练和试验发射，其中包括直接从雅斯涅恩斯克火箭师的阵地区将有效负载送入太空轨道。该方面的训练内容要超过2006年。
与此同时，2007年战略火箭兵还将从总体建设资金中拨款购买武器装备，继续改装战略火箭兵进攻性核力量，并继续延现役武器的服役期限。首要任务是部队改装井式发射和公路机动发射的“白杨-M”导弹。
星期日, 十二月 17, 2006
科学家发现比太阳老的彗星尘埃
拖着一条长长尾巴的彗星是太阳系中最原始、最古老的天体之一，科学家们认为，彗星的尾巴里藏着一些秘密。美国航空航天局(NASA)的“星尘”号从一颗彗星尘埃中带回的样本就是开启秘密的钥匙，科学家在其中发现了比太阳还要老的尘埃，这为探索太阳系起源的基础性问题提供了线索。
据英国《泰晤士报》12月15日报道，这些来自“维尔德2”号(Wild2)彗星的尘埃样本是“星尘”号在今年1月带回地球的。经过近一年的研究，科学家发现其中一颗仅有1微米宽并富含氧元素的尘埃年龄超过了太阳系。
由于这颗“原始尘埃”太小，科学家只能挑选其它较大的尘埃分析其矿物成分。结果，科学家从其中发现了不少有机物和水的组成元素。这被认为是形成生命的重要条件。科学家由此推论，太阳系早期比此前所认为的更加不稳定。一直以来的主流理论认为，太阳系行星具有不同组成成分是因为它们处在太阳系的不同位置，而不同位置所包含的矿物成分也不同，但这些彗星尘埃在一定程度上说明，太阳系各个区域的成分并非完全分开，而是有很大的重合和交叉。
科学家还发现尘埃样本中有10%的成分是在有热能的情况下才能形成的，这说明“维尔德2”号中的一部分在形成时所处的位置比现在要更靠近太阳，整个彗星的形成是分阶段的。
小知识 “维尔德2”号彗星
太阳系的形成开始于45.7亿年前，而“维尔德2”号彗星被认为出现在此后1000万年内，是被认为是一颗非常古老的星体。它曾长期孤独地游离于太阳系的边缘，直到受到木星的引力吸引才向太阳靠近了一点。由于长期在外围游荡，因此它的成分没有因太阳热能而改变，也没有受行星和小行星带脱落的碎片的影响，被认为是研究原始太阳系的最佳样本。
相关链接
人类的彗星探索之旅
人类第一次近距离观测彗星，由1985年NASA的探测器“国际彗星探险者号”完成。这个探测器原本打算对太阳进行观测，后来才改道考察彗星。
1986年，欧洲航天局(ESA)“乔托”号探测器成功接近了哈雷彗星。这个探测器飞到了距离哈雷彗星彗核不到600公里的地方，冒着被彗星散发出的尘埃粒子击毁的危险，成功地拍下了哈雷彗星花生形状般彗核的照片。
1999年2月，NASA发射了“星尘”号彗星探测器。2004年1月初，“星尘”号成功地在距离“维尔德2”号(Wild-2)彗星150公里的地方收集到彗核发出的物质，并于2006年1月带着采集到的样品返回地面。
2004年3月2日，ESA发射了“罗塞特”彗星探测器，对67P/楚留莫夫·格拉西门克彗星进行观测，并计划于2014年发射着陆器“菲莱”到达该彗星表面。
据英国《泰晤士报》12月15日报道，这些来自“维尔德2”号(Wild2)彗星的尘埃样本是“星尘”号在今年1月带回地球的。经过近一年的研究，科学家发现其中一颗仅有1微米宽并富含氧元素的尘埃年龄超过了太阳系。
由于这颗“原始尘埃”太小，科学家只能挑选其它较大的尘埃分析其矿物成分。结果，科学家从其中发现了不少有机物和水的组成元素。这被认为是形成生命的重要条件。科学家由此推论，太阳系早期比此前所认为的更加不稳定。一直以来的主流理论认为，太阳系行星具有不同组成成分是因为它们处在太阳系的不同位置，而不同位置所包含的矿物成分也不同，但这些彗星尘埃在一定程度上说明，太阳系各个区域的成分并非完全分开，而是有很大的重合和交叉。
科学家还发现尘埃样本中有10%的成分是在有热能的情况下才能形成的，这说明“维尔德2”号中的一部分在形成时所处的位置比现在要更靠近太阳，整个彗星的形成是分阶段的。
小知识 “维尔德2”号彗星
太阳系的形成开始于45.7亿年前，而“维尔德2”号彗星被认为出现在此后1000万年内，是被认为是一颗非常古老的星体。它曾长期孤独地游离于太阳系的边缘，直到受到木星的引力吸引才向太阳靠近了一点。由于长期在外围游荡，因此它的成分没有因太阳热能而改变，也没有受行星和小行星带脱落的碎片的影响，被认为是研究原始太阳系的最佳样本。
相关链接
人类的彗星探索之旅
人类第一次近距离观测彗星，由1985年NASA的探测器“国际彗星探险者号”完成。这个探测器原本打算对太阳进行观测，后来才改道考察彗星。
1986年，欧洲航天局(ESA)“乔托”号探测器成功接近了哈雷彗星。这个探测器飞到了距离哈雷彗星彗核不到600公里的地方，冒着被彗星散发出的尘埃粒子击毁的危险，成功地拍下了哈雷彗星花生形状般彗核的照片。
1999年2月，NASA发射了“星尘”号彗星探测器。2004年1月初，“星尘”号成功地在距离“维尔德2”号(Wild-2)彗星150公里的地方收集到彗核发出的物质，并于2006年1月带着采集到的样品返回地面。
2004年3月2日，ESA发射了“罗塞特”彗星探测器，对67P/楚留莫夫·格拉西门克彗星进行观测，并计划于2014年发射着陆器“菲莱”到达该彗星表面。
星期一, 十二月 11, 2006
俄罗斯5日成功试射1枚A-135反导系统拦截导弹
俄罗斯航天兵部队、战略火箭兵部队作战人员和国防工业综合体企业代表5日在哈萨克斯坦“萨雷-沙甘”靶场成功试射了1枚反导系统拦截导弹。
俄罗斯航天兵新闻处负责人阿列克谢·库兹涅佐夫5日表示，莫斯科时间12月5日上午11时(北京时间5日16时)，俄罗斯试射了这枚A-135反导系统拦截导弹。
库兹涅佐夫指出，此次试射主要目的是检验导弹的工作能力并延长其使用期限，试验中导弹完全证明了具有的性能。据悉，井下发射式的A135反导系统拦截导弹上一次发射是在2004年11月进行的。而现场观摩此次试射的俄航天兵部队主管武器装备的副司令亚历山大·罗巴金祝贺作战人员成功完成预定任务。
A-135反导系统用于保护莫斯科和邻近地区免受敌方使用洲际弹道导弹的核打击，该系统始建于上世纪80年代，1995年完全投入使用，上世纪90年代末和本世纪初该系统进行了改进。
A-135反导系统装备了两种导弹系统：一种是代号为53T6的高超音速大气层内导弹拦截弹，类似于美国的斯普林特，另一种是代号为51T6的大气层外导弹拦截弹型，类似于美国的斯帕坦。西方情报部门一开始将51T6导弹称SH-11，后改称ABM-3戈耳工。51T6是一种大型两级导弹，装任标准的运输一发射筒内，像洲际弹道导弹一样从地下井中发射。导弹的一级发动机装有固体推进剂，用于导弹的快速加速。二级是液体火箭主发动机，有一个单推力室和4台微调发动机。这种固/液配置可使二级发动机更容易控制，既保证了拦截末段有很高的能量，又可使推力有很好的可控性，从而提高了导弹的机动能力。
53T6大气层内拦截弹与S-300V系统使用的9M82反战术弹道导弹相似。西方一开始称其为SH-08，后改称ABM-3瞪羚。它是一种锥形单级导弹，带有固体助推发动机，通过气动控制进行机动。53T6的最大飞行速度达10马赫以上，可承受的横向过载和轴向过载是常规地空导弹的数倍，可达30G以上。53T6导弹也可放置在运输一发射筒中，从地下井发射。发射后，导弹一经飞离发射井，立即通过气动控制转弯在最短距离上迎击再入的来袭目标。
俄罗斯航天兵新闻处负责人阿列克谢·库兹涅佐夫5日表示，莫斯科时间12月5日上午11时(北京时间5日16时)，俄罗斯试射了这枚A-135反导系统拦截导弹。
库兹涅佐夫指出，此次试射主要目的是检验导弹的工作能力并延长其使用期限，试验中导弹完全证明了具有的性能。据悉，井下发射式的A135反导系统拦截导弹上一次发射是在2004年11月进行的。而现场观摩此次试射的俄航天兵部队主管武器装备的副司令亚历山大·罗巴金祝贺作战人员成功完成预定任务。
A-135反导系统用于保护莫斯科和邻近地区免受敌方使用洲际弹道导弹的核打击，该系统始建于上世纪80年代，1995年完全投入使用，上世纪90年代末和本世纪初该系统进行了改进。
A-135反导系统装备了两种导弹系统：一种是代号为53T6的高超音速大气层内导弹拦截弹，类似于美国的斯普林特，另一种是代号为51T6的大气层外导弹拦截弹型，类似于美国的斯帕坦。西方情报部门一开始将51T6导弹称SH-11，后改称ABM-3戈耳工。51T6是一种大型两级导弹，装任标准的运输一发射筒内，像洲际弹道导弹一样从地下井中发射。导弹的一级发动机装有固体推进剂，用于导弹的快速加速。二级是液体火箭主发动机，有一个单推力室和4台微调发动机。这种固/液配置可使二级发动机更容易控制，既保证了拦截末段有很高的能量，又可使推力有很好的可控性，从而提高了导弹的机动能力。
53T6大气层内拦截弹与S-300V系统使用的9M82反战术弹道导弹相似。西方一开始称其为SH-08，后改称ABM-3瞪羚。它是一种锥形单级导弹，带有固体助推发动机，通过气动控制进行机动。53T6的最大飞行速度达10马赫以上，可承受的横向过载和轴向过载是常规地空导弹的数倍，可达30G以上。53T6导弹也可放置在运输一发射筒中，从地下井发射。发射后，导弹一经飞离发射井，立即通过气动控制转弯在最短距离上迎击再入的来袭目标。
英国坚持建先进潜艇放弃旧核武 削减20%核弹头
英国首相布莱尔4日公布了英国核武库的调整方案。据美国《防务新闻》报道，该方案不仅把目前英国核潜艇数量从4艘削减为3艘，还将英国现有核弹头削减20％，从200枚减少到160枚，从而换取议会同意建造可运载新一代核导弹的核潜艇。
英国核武库没有独立性
1998年3月，英国战略核打击部队过渡到单一的海基核力量——4艘“前卫”级核潜艇，它们自身可携带160枚核弹头，另有40枚备用核弹头储存在陆地仓库里。由于前卫级核潜艇使用的是美国提供的“三叉戟”II D-5潜射洲际导弹，按照美英共同防务协定，供英国核潜艇使用的全部核弹头现在都由美国佐治亚州的金湾基地负责保管。而且，英国自购买“三叉戟”II D-5导弹之日起就与美国达成了如下协议：没有美政府的同意，英国皇家海军不得擅自使用核导弹。因此，英国的核威慑力量还是受制于人。
最初，英政府打算拨出250亿英镑，兴建4艘更先进的“机敏”级核潜艇，用于取代2024年退役的“前卫”级核潜艇，并采购58枚新的“三叉戟”II D-5洲际导弹及350枚“战利品-EG”巡航导弹，它们均能携带核弹头。但该计划遭到英国反核人士激烈反对：首先，维护核潜艇的费用太高，英国《战略防务评估》估计，“前卫”级核潜艇每年的运行费用就达到2.77亿英镑。其次，英国也没必要拥有这么多可搭载核弹头的导弹，因为美国卫星知道其所有核潜艇的方位，要是美国拒绝提供目标坐标和远程通信服务，英国核潜艇想要发射导弹几乎是不可能的。
为了安抚反对势力，布莱尔选择了折衷策略，一方面坚持建造新型“机敏”级核潜艇，更新“三叉戟”II D-5洲际导弹；一方面主动把核潜艇建造数目从4艘减为3艘，连核弹头数量也考虑减到160枚。不过，英国皇家联合军种研究所所长李·威莱特对英国削减核武器的举动提出了警告：“我们不知道将来会发生什么。在其他国家拥有核武器的时候，唯一能阻止核武器的就是核武器本身。”
把维护费用降到最低
按照“兵贵精而不在多”的原则，全球被事实承认的有核国家均不同程度地缩减了自己的核武库。美国NTI网站提供的最新数据显示，到2006年8月底，全球共部署了13470枚核弹头（另有1.4万枚处于贮存状况)，这个数字较2004年的16033枚减少了2500多枚。
由于爆发全面核战争的可能性已微乎其微，美俄两国从战略考虑开始大幅度削减核弹头储备，虽然它们的削减幅度很大，但并不影响其实际军事地位，因为两国各自保留的核弹头数量也能够保证将地球毁灭几十次，况且被销毁的核弹头大多是在30年前制造的，随着时间推移正变得越来越不可靠。
不过，各国在削减现有核武器的同时，也在把节约下来的维护费用转用于新式核弹头的开发。据美国《防务新闻》报道，美国将开发新一代核弹头，用于取代所有在2040年退役的现有核弹头，未来核弹头的寿命可能超过100年。
核武器离常规战争越来越近
在“后冷战时代”，不少核国家都重新调整了核打击力量。美国在继续有限度削减核弹头数量的同时，加快了研制新型核武器运载工具的进度，力图将核武器逐步渗透到常规战争的使用中。据美国《科学家联盟》网站披露，洛斯阿拉莫斯国家实验室正试图发展爆炸威力低于100万吨TNT当量的新式核钻地弹，它可攻击地下15-20米深处的坚固掩体，而现役常规钻地武器仅能达到10米以内的水平。而俄罗斯战略核力量的发展趋势是减少数量、提高质量、延长服役寿命等。核武器有可能成为俄最“经济”的战略平衡工具。
英法等中等核国家则因安全环境得到改善，干脆只保留隐蔽性最高的海基导弹核潜艇。据专家计算，一个中等军事强国对有反导防御系统保护的大城市进行核攻击，需要30枚以上的核弹头就能奏效，英法现有核武库早已超过这一标准。（环球时报）
英国核武库没有独立性
1998年3月，英国战略核打击部队过渡到单一的海基核力量——4艘“前卫”级核潜艇，它们自身可携带160枚核弹头，另有40枚备用核弹头储存在陆地仓库里。由于前卫级核潜艇使用的是美国提供的“三叉戟”II D-5潜射洲际导弹，按照美英共同防务协定，供英国核潜艇使用的全部核弹头现在都由美国佐治亚州的金湾基地负责保管。而且，英国自购买“三叉戟”II D-5导弹之日起就与美国达成了如下协议：没有美政府的同意，英国皇家海军不得擅自使用核导弹。因此，英国的核威慑力量还是受制于人。
最初，英政府打算拨出250亿英镑，兴建4艘更先进的“机敏”级核潜艇，用于取代2024年退役的“前卫”级核潜艇，并采购58枚新的“三叉戟”II D-5洲际导弹及350枚“战利品-EG”巡航导弹，它们均能携带核弹头。但该计划遭到英国反核人士激烈反对：首先，维护核潜艇的费用太高，英国《战略防务评估》估计，“前卫”级核潜艇每年的运行费用就达到2.77亿英镑。其次，英国也没必要拥有这么多可搭载核弹头的导弹，因为美国卫星知道其所有核潜艇的方位，要是美国拒绝提供目标坐标和远程通信服务，英国核潜艇想要发射导弹几乎是不可能的。
为了安抚反对势力，布莱尔选择了折衷策略，一方面坚持建造新型“机敏”级核潜艇，更新“三叉戟”II D-5洲际导弹；一方面主动把核潜艇建造数目从4艘减为3艘，连核弹头数量也考虑减到160枚。不过，英国皇家联合军种研究所所长李·威莱特对英国削减核武器的举动提出了警告：“我们不知道将来会发生什么。在其他国家拥有核武器的时候，唯一能阻止核武器的就是核武器本身。”
把维护费用降到最低
按照“兵贵精而不在多”的原则，全球被事实承认的有核国家均不同程度地缩减了自己的核武库。美国NTI网站提供的最新数据显示，到2006年8月底，全球共部署了13470枚核弹头（另有1.4万枚处于贮存状况)，这个数字较2004年的16033枚减少了2500多枚。
由于爆发全面核战争的可能性已微乎其微，美俄两国从战略考虑开始大幅度削减核弹头储备，虽然它们的削减幅度很大，但并不影响其实际军事地位，因为两国各自保留的核弹头数量也能够保证将地球毁灭几十次，况且被销毁的核弹头大多是在30年前制造的，随着时间推移正变得越来越不可靠。
不过，各国在削减现有核武器的同时，也在把节约下来的维护费用转用于新式核弹头的开发。据美国《防务新闻》报道，美国将开发新一代核弹头，用于取代所有在2040年退役的现有核弹头，未来核弹头的寿命可能超过100年。
核武器离常规战争越来越近
在“后冷战时代”，不少核国家都重新调整了核打击力量。美国在继续有限度削减核弹头数量的同时，加快了研制新型核武器运载工具的进度，力图将核武器逐步渗透到常规战争的使用中。据美国《科学家联盟》网站披露，洛斯阿拉莫斯国家实验室正试图发展爆炸威力低于100万吨TNT当量的新式核钻地弹，它可攻击地下15-20米深处的坚固掩体，而现役常规钻地武器仅能达到10米以内的水平。而俄罗斯战略核力量的发展趋势是减少数量、提高质量、延长服役寿命等。核武器有可能成为俄最“经济”的战略平衡工具。
英法等中等核国家则因安全环境得到改善，干脆只保留隐蔽性最高的海基导弹核潜艇。据专家计算，一个中等军事强国对有反导防御系统保护的大城市进行核攻击，需要30枚以上的核弹头就能奏效，英法现有核武库早已超过这一标准。（环球时报）
星期五, 十二月 08, 2006
新地平线号探测器发回首批冥王星照片
据俄罗斯有关媒体12月5日报道，美国宇航局的“新地平线”号冥王星探测器首次发回了自己的主要探测目标--冥王星的照片。
据来自美国宇航局的消息称，这些照片是2006年9月21-24日“新地平线”号在试验其光学导航系统时借助其随机携带的远程观测成像仪(LORRI)拍摄的。
美国宇航局的专家们表示，目前“新地平线”号探测器与目标冥王星之间的距离还有42亿公里，因此从其拍摄的照片上专家们只能勉强将冥王星和其它星体区分开来。“新地平线”号本次拍摄的这些照片显示，其远程观测成像仪能够发现并跟踪超远距离的天体--天文学家们可以毫不费力地从大量星体中区分出冥王星就说明了这一点，这对探测器方向定位是极其重要的。
科学家们之所以能从诸多星体中轻易地区分出冥王星来，是因为他们采用的是冥王星的最初发现者--克莱德-汤伯所使用的方法，而并非现代研究人员所广泛使用的数码照片区分办法。也就是说，在“新地平线”号拍摄的照片上，其它星体都是静止的，而只有目标冥王星是移动的。这样只要拍摄多张这一天空区域的照片就可以轻易找出哪颗星才是冥王星。
美国宇航局的“新地平线”号探测器于今年1月19日从卡纳维拉尔角航天发射场发射升空。预计到2015年抵达目标冥王星。它随机携带的各类探测仪器将帮助科学家们深入了解冥王星的结构特点、大气压、表面成份以及大气温度等各项参数。冥王星不久前刚刚被天文学家们排除在太阳系九大行星之外，目前它的地位只是一颗矮行星。
据来自美国宇航局的消息称，这些照片是2006年9月21-24日“新地平线”号在试验其光学导航系统时借助其随机携带的远程观测成像仪(LORRI)拍摄的。
美国宇航局的专家们表示，目前“新地平线”号探测器与目标冥王星之间的距离还有42亿公里，因此从其拍摄的照片上专家们只能勉强将冥王星和其它星体区分开来。“新地平线”号本次拍摄的这些照片显示，其远程观测成像仪能够发现并跟踪超远距离的天体--天文学家们可以毫不费力地从大量星体中区分出冥王星就说明了这一点，这对探测器方向定位是极其重要的。
科学家们之所以能从诸多星体中轻易地区分出冥王星来，是因为他们采用的是冥王星的最初发现者--克莱德-汤伯所使用的方法，而并非现代研究人员所广泛使用的数码照片区分办法。也就是说，在“新地平线”号拍摄的照片上，其它星体都是静止的，而只有目标冥王星是移动的。这样只要拍摄多张这一天空区域的照片就可以轻易找出哪颗星才是冥王星。
美国宇航局的“新地平线”号探测器于今年1月19日从卡纳维拉尔角航天发射场发射升空。预计到2015年抵达目标冥王星。它随机携带的各类探测仪器将帮助科学家们深入了解冥王星的结构特点、大气压、表面成份以及大气温度等各项参数。冥王星不久前刚刚被天文学家们排除在太阳系九大行星之外，目前它的地位只是一颗矮行星。
巨大黑洞吞噬恒星
星系演化探测器，世界唯一的紫外线太空望远镜，能观测到离地球70~80亿光年以上高温星体发出的紫外线。
美国国家航空和航天局（NASA）研究人员5日说，他们通过太空望远镜首次观测到恒星被宇宙黑洞吞噬的过程。
加利福尼亚理工学院研究人员苏维·格扎里说，美宇航局一架太空望远镜2004年意外捕捉到两束来自牧夫星座的紫外线光波。由于如此强烈的紫外线光只在黑洞吞噬恒星时才会产生，科学家据此在随后两年内跟踪观测到位于牧夫星座中心的黑洞撕裂并逐渐吞噬一颗恒星的过程。
格扎里解释说，每个星系中心都存在一个黑洞，拥有巨大引力，能吞噬其附近包括光在内的任何物体。牧夫星座是一个椭圆形星系，距离地球大约40亿光年。
格扎里解释说，每个星系中心都存在一个黑洞，拥有巨大引力，能吞噬其附近包括光在内的任何物体。牧夫星座是一个椭圆形星系，距离地球大约40亿光年。
美宇航局科学家说，这颗属于牧夫星座的恒星在运行过程中逐渐靠近黑洞，被引力“撕裂”成几部分。被分裂的星体残片先是在黑洞附近盘旋，最终被吸进黑洞。这个过程释放出紫外线，被太空望远镜探测到。
科学家说，目前太空望远镜探测到紫外线强度已减弱，说明黑洞吞噬恒星的过程几近结束。 格扎里说，这是人类首次详细观测到这样的奇观，因为“每1万年才会有一颗恒星运行到黑洞附近，被撕裂吞噬”。
这一发现刊登在美国《天体物理学杂志通讯》上。
黑洞是由大量浓缩物质构成的，引力非常大，就连光线也无法逃脱它们的“魔爪”。黑洞能将周围的物质吸入自己体内，被吸入的物质将被加热并放射出光和热。
月球鲜为人知的事实同样让人震惊
▲月球从地球偷能量
地球上的潮汐现象多数是由月亮引起的(太阳的作用稍小一点)，潮汐的秘密是这样的：由于月亮绕着地球旋转，地球上的海洋受到月球的引力牵引作用，面对月亮的那一面就出现高潮，这恐怕人人都知道。而与此同时，地球上远离月球的另一面也出现另一个高潮，这是因为月球对地球本身的引力牵引作用大于对其水体的作用，从而使另一面的海水向外“鼓”而造成的。
在满月和新月时，太阳、月亮和地球都在一条线上，这时形成的潮异乎寻常的大，我们称之为朔望大潮。而当月亮在最初的和最后的四分之一月牙时，较小的小潮就形成了。月球以29.5天的周期环绕地球的轨道并不是一个规则的圆形，当月亮到达离地球最近处(我们称之为近地点)时，朔望大潮就比平时还要更大，这时的大潮被称为近地点朔望大潮。
所有这些牵引现象还产生了另外一个有趣的作用：通过牵引，地球的自转能量被月球一点点地“偷”走了，因此每一百年我们的星球自转周期就要减慢1.5毫秒。
▲月亮每年逃离3.8厘米
当你读着这篇文章时，月亮正在悄悄地从地球身边溜走。每一年，月球都从地球上吸取一点自转能量，并利用这能量来使自己在轨道上向外偏离3.8厘米。天文学家告诉我们，当月亮形成的时候，它与地球的距离仅仅是22530公里，而现在的距离已经拉大到了450000公里，而且随着时间的推移，月亮会走得越来越远。
▲月亮是鸡蛋形的
月亮并不是圆的(或说球形的)。它的形状更像是个鸡蛋。当你在夜空中举头望月时，它那鸡蛋形的两个尖端之一就正对着你。另外，月球的质量中心并不在其几何中心，它偏离中心大约有两公里。
▲另外的月亮叫“克鲁特尼”
月亮是地球唯一的天然卫星，对吗？或许不是这样的。1999年，科学家们发现了处在地球引力控制范围内的另外一颗小行星，其宽度为5英里，它成了地球的另一颗卫星。
这颗小行星被称为克鲁特尼，它沿着一条马蹄形的轨道行进，绕地球一周大约要花770年的时间。科学家们认为，它像这样在地球的上方悬吊的状态还能够保持至少5000年。
▲环形山未受侵蚀
月亮上坑坑洼洼的表面是在距今38到41亿年前受到宇宙中岩石的强烈撞击而形成的。
这一通强烈的岩石冲击远远胜过拳击沙袋所承受的频频打击，留给月亮的是遍体的坑洞，我们称之为环形山。但是这些环形山并没有受到多大的侵蚀，这主要有两个原因：其一，月亮的地质活动不太活跃，因此这里无法像地球上那样由地震、火山爆发和造山运动而形成千变万化的地形地貌；其二，由于月球几乎没有大气层，也就没有风和雨，因此表面侵蚀作用就很少发生。 ▲地球400棵树来自月球
在地球上，有超过400棵树是从月亮上来的。更准确地说，它们来自月球轨道。其实事情是这样的：1971年，阿波罗14号的宇航员斯图尔特鲁萨在出发时随身带上了一包种子，当他的同伴阿兰谢帕德和埃德加米切尔忙着在月亮表面漫步行走时，鲁萨却小心看护着他的种子。
后来，这些种子在地球上发了芽，它们被种在美国国内许多不同的地点，并被人们称为月亮树。它们中大多数都长得很好。
▲为何总是同一张“月脸”
也许最有趣的，是月亮总以相同的一面对着地球。既然地球和月亮都在自转并且沿各自的轨道行进，这又怎么可能呢？
很久以前，地球的引力作用使月亮的自转逐渐减慢。当月亮的自转周期慢到和它的轨道周期(也就是它绕地球一周的时间)相吻合时，这种引力作用达到了平衡，月亮从此就以一面朝着地球了。太阳系其他行星周围的月亮也有着相似的特点。
月相又是怎样形成的呢？原来，当月亮绕地球旋转时，它部分的时间处于我们和太阳之间，它被太阳照亮的那一半远离我们，这时我们称之为新月。由此说来，根本就没有什么月亮的暗面一说，只是我们看不到它而已。
当月亮转到轨道的另外一侧时，从地球上看去，它所反射的一小条太阳光从地球上看去就成了弯弯的月牙。而当月亮来到正对太阳之处时，它在我们眼里就完全被照亮了，这就是满月。 ▲月亮的形成之谜
目前，关于月亮形成的最重要的学说认为，月亮是在大约45亿年前，由于一颗大小近似火星的星体强烈碰撞并划过地球形成的。当时的碰撞形成的大量熔化的岩石碎片和尘埃被甩到地球周围轨道之内，经过一段时间的相互碰撞和聚集而形成了今天的月亮。
对这种学说的有力支持，来自阿波罗登月计划的发现。宇航员们从月球上采集的土壤标本表明，月亮上的矿物质和地球上的是相似的，这使得科学家们确信，地球和月亮有着共同的起源。 有些学者对碰撞学说持不同的看法，他们认为月亮和地球是在同一时期，由同一团岩石和尘埃分别独立形成的。但是我们已经从“月球勘探者”的发现知道，月球的核心只占其质量的2%到4%，远远小于地球核心所占的30%，如果它们来自同一起源，至少两者核心所占的比例应当相近。所以这种说法并不太成立。
更合理的解释是，由于45亿年前的那次碰撞发生在地球外层，地球的铁核并没有被触及，而外层含铁较少、密度较小的岩石部分脱离出去形成了月亮。这样，月亮所形成的核心所占质量当然比不上地球的核心了。
地球上的潮汐现象多数是由月亮引起的(太阳的作用稍小一点)，潮汐的秘密是这样的：由于月亮绕着地球旋转，地球上的海洋受到月球的引力牵引作用，面对月亮的那一面就出现高潮，这恐怕人人都知道。而与此同时，地球上远离月球的另一面也出现另一个高潮，这是因为月球对地球本身的引力牵引作用大于对其水体的作用，从而使另一面的海水向外“鼓”而造成的。
在满月和新月时，太阳、月亮和地球都在一条线上，这时形成的潮异乎寻常的大，我们称之为朔望大潮。而当月亮在最初的和最后的四分之一月牙时，较小的小潮就形成了。月球以29.5天的周期环绕地球的轨道并不是一个规则的圆形，当月亮到达离地球最近处(我们称之为近地点)时，朔望大潮就比平时还要更大，这时的大潮被称为近地点朔望大潮。
所有这些牵引现象还产生了另外一个有趣的作用：通过牵引，地球的自转能量被月球一点点地“偷”走了，因此每一百年我们的星球自转周期就要减慢1.5毫秒。
▲月亮每年逃离3.8厘米
当你读着这篇文章时，月亮正在悄悄地从地球身边溜走。每一年，月球都从地球上吸取一点自转能量，并利用这能量来使自己在轨道上向外偏离3.8厘米。天文学家告诉我们，当月亮形成的时候，它与地球的距离仅仅是22530公里，而现在的距离已经拉大到了450000公里，而且随着时间的推移，月亮会走得越来越远。
▲月亮是鸡蛋形的
月亮并不是圆的(或说球形的)。它的形状更像是个鸡蛋。当你在夜空中举头望月时，它那鸡蛋形的两个尖端之一就正对着你。另外，月球的质量中心并不在其几何中心，它偏离中心大约有两公里。
▲另外的月亮叫“克鲁特尼”
月亮是地球唯一的天然卫星，对吗？或许不是这样的。1999年，科学家们发现了处在地球引力控制范围内的另外一颗小行星，其宽度为5英里，它成了地球的另一颗卫星。
这颗小行星被称为克鲁特尼，它沿着一条马蹄形的轨道行进，绕地球一周大约要花770年的时间。科学家们认为，它像这样在地球的上方悬吊的状态还能够保持至少5000年。
▲环形山未受侵蚀
月亮上坑坑洼洼的表面是在距今38到41亿年前受到宇宙中岩石的强烈撞击而形成的。
这一通强烈的岩石冲击远远胜过拳击沙袋所承受的频频打击，留给月亮的是遍体的坑洞，我们称之为环形山。但是这些环形山并没有受到多大的侵蚀，这主要有两个原因：其一，月亮的地质活动不太活跃，因此这里无法像地球上那样由地震、火山爆发和造山运动而形成千变万化的地形地貌；其二，由于月球几乎没有大气层，也就没有风和雨，因此表面侵蚀作用就很少发生。 ▲地球400棵树来自月球
在地球上，有超过400棵树是从月亮上来的。更准确地说，它们来自月球轨道。其实事情是这样的：1971年，阿波罗14号的宇航员斯图尔特鲁萨在出发时随身带上了一包种子，当他的同伴阿兰谢帕德和埃德加米切尔忙着在月亮表面漫步行走时，鲁萨却小心看护着他的种子。
后来，这些种子在地球上发了芽，它们被种在美国国内许多不同的地点，并被人们称为月亮树。它们中大多数都长得很好。
▲为何总是同一张“月脸”
也许最有趣的，是月亮总以相同的一面对着地球。既然地球和月亮都在自转并且沿各自的轨道行进，这又怎么可能呢？
很久以前，地球的引力作用使月亮的自转逐渐减慢。当月亮的自转周期慢到和它的轨道周期(也就是它绕地球一周的时间)相吻合时，这种引力作用达到了平衡，月亮从此就以一面朝着地球了。太阳系其他行星周围的月亮也有着相似的特点。
月相又是怎样形成的呢？原来，当月亮绕地球旋转时，它部分的时间处于我们和太阳之间，它被太阳照亮的那一半远离我们，这时我们称之为新月。由此说来，根本就没有什么月亮的暗面一说，只是我们看不到它而已。
当月亮转到轨道的另外一侧时，从地球上看去，它所反射的一小条太阳光从地球上看去就成了弯弯的月牙。而当月亮来到正对太阳之处时，它在我们眼里就完全被照亮了，这就是满月。 ▲月亮的形成之谜
目前，关于月亮形成的最重要的学说认为，月亮是在大约45亿年前，由于一颗大小近似火星的星体强烈碰撞并划过地球形成的。当时的碰撞形成的大量熔化的岩石碎片和尘埃被甩到地球周围轨道之内，经过一段时间的相互碰撞和聚集而形成了今天的月亮。
对这种学说的有力支持，来自阿波罗登月计划的发现。宇航员们从月球上采集的土壤标本表明，月亮上的矿物质和地球上的是相似的，这使得科学家们确信，地球和月亮有着共同的起源。 有些学者对碰撞学说持不同的看法，他们认为月亮和地球是在同一时期，由同一团岩石和尘埃分别独立形成的。但是我们已经从“月球勘探者”的发现知道，月球的核心只占其质量的2%到4%，远远小于地球核心所占的30%，如果它们来自同一起源，至少两者核心所占的比例应当相近。所以这种说法并不太成立。
更合理的解释是，由于45亿年前的那次碰撞发生在地球外层，地球的铁核并没有被触及，而外层含铁较少、密度较小的岩石部分脱离出去形成了月亮。这样，月亮所形成的核心所占质量当然比不上地球的核心了。
星期二, 十二月 05, 2006
美实战型导弹防御系统成功进行分布式地面试验
美国导弹防御局20日宣布，成功进行了分布式地面试验-01。这是弹道导弹防御系统模拟对抗导弹威胁的硬件、软件及通信界面的一次重要试验。
这次综合地面试验首次利用实战型BMDS系统及通信设备，评估系统功能性及协同作战能力。试验是2006年10月23日至11月9日间，在位于科罗拉多州的导弹防御局综合武力试验地面试验中心进行的。这次试验涉及17个分布式站点，包括两艘军舰、数颗卫星及分布在美国7个州和日本的长达5600千米的通信及网络基础设施。
此次试验的最主要目的是评估弹道导弹防御系统交战序列群的任务执行能力和功能性。交战序列群是指协同侦察、跟踪及拦截敌方导弹的武器与传感器组合。将多种部件适当组合可将侦察与交战区域扩大到单个系统之外。
这次试验成功验证了前向AN/TPY-2便携式X波段雷达向弹道导弹防御系统指挥、控制、作战管理和通信(C2BMC)单元提供数据的能力。C2BMC单元将信息发送至陆基中段防御单元，其中远程拦截器单元将保护美国不受远程弹道导弹的袭击。
这次为期三个星期的试验也对BMDS使用实战型BMDS通信设施，同时执行多交战序列群抵御多重袭击的能力进行了评估，包括使用陆基拦截器与美国海军巡洋舰及驱逐舰载的“标准”-3导弹进行协同作战的能力。
参加弹道导弹实战联盟的包括作战试验机构、美国北方司令部、美军太平洋司令部及美国战略司令部。这次试验为各军种的作战人员，尤其是美国陆军第94军团和导弹防御司令部，提供了使用精确的战术、技术和规程以保卫美国本土的重要机会。
试验系统包括AN/TPY-2雷达、陆基中段防御及联合预警雷达、C2BMC、“宙斯盾”弹道导弹防御系统，以及天基红外系统(新型卫星预警系统，目前正在研制中)。试验利用导弹防御系统训练器(MDSE)联接和控制弹道导弹防御系统的各个单元。在全国范围内的半实物实验室还进行了资源部署的实战构型试验和补充。
地面试验向计划办公室提供硬件与软件系统状态的详细信息，降低了通过拓展飞行试验计划提供这些性能数据的成本和计划需求，在新的导弹防御能力开发中起到了重要作用。地面试验能够模拟真实的威胁环境，同时引入地理分布式作战传感器与武器系统。作战系统通过各自作战通信联接实时相应，使每个独立的BMDS系统在没有目标和拦截器发射的情况下处于实战环境。
这次综合地面试验首次利用实战型BMDS系统及通信设备，评估系统功能性及协同作战能力。试验是2006年10月23日至11月9日间，在位于科罗拉多州的导弹防御局综合武力试验地面试验中心进行的。这次试验涉及17个分布式站点，包括两艘军舰、数颗卫星及分布在美国7个州和日本的长达5600千米的通信及网络基础设施。
此次试验的最主要目的是评估弹道导弹防御系统交战序列群的任务执行能力和功能性。交战序列群是指协同侦察、跟踪及拦截敌方导弹的武器与传感器组合。将多种部件适当组合可将侦察与交战区域扩大到单个系统之外。
这次试验成功验证了前向AN/TPY-2便携式X波段雷达向弹道导弹防御系统指挥、控制、作战管理和通信(C2BMC)单元提供数据的能力。C2BMC单元将信息发送至陆基中段防御单元，其中远程拦截器单元将保护美国不受远程弹道导弹的袭击。
这次为期三个星期的试验也对BMDS使用实战型BMDS通信设施，同时执行多交战序列群抵御多重袭击的能力进行了评估，包括使用陆基拦截器与美国海军巡洋舰及驱逐舰载的“标准”-3导弹进行协同作战的能力。
参加弹道导弹实战联盟的包括作战试验机构、美国北方司令部、美军太平洋司令部及美国战略司令部。这次试验为各军种的作战人员，尤其是美国陆军第94军团和导弹防御司令部，提供了使用精确的战术、技术和规程以保卫美国本土的重要机会。
试验系统包括AN/TPY-2雷达、陆基中段防御及联合预警雷达、C2BMC、“宙斯盾”弹道导弹防御系统，以及天基红外系统(新型卫星预警系统，目前正在研制中)。试验利用导弹防御系统训练器(MDSE)联接和控制弹道导弹防御系统的各个单元。在全国范围内的半实物实验室还进行了资源部署的实战构型试验和补充。
地面试验向计划办公室提供硬件与软件系统状态的详细信息，降低了通过拓展飞行试验计划提供这些性能数据的成本和计划需求，在新的导弹防御能力开发中起到了重要作用。地面试验能够模拟真实的威胁环境，同时引入地理分布式作战传感器与武器系统。作战系统通过各自作战通信联接实时相应，使每个独立的BMDS系统在没有目标和拦截器发射的情况下处于实战环境。
星期日, 十二月 03, 2006
12月天象
江苏、天津两地天文学会通报，12月公众可赏双子座流星雨、火星伴弯月和44号小行星冲日等三大天象。
今年适宜观测的七大流星雨中的谢幕之作——双子座流星雨将于12月14日达到极盛，届时每小时的理论天顶流星数在120颗左右。双子座流星雨是每年都会出现的流星数量较大的流星雨之一。它的“演出”将从12月7日拉开帷幕，14日晚间18时45分达到极盛期。其显著特点是流星的星体亮度大、速度中等、色彩丰富，非常适合观测。
12月19日黎明时分，苍穹将上演火星伴弯月的天象，届时火星和月亮的距离最近，公众将可见红色火星与呈弯月状的月亮相互辉映、齐放光芒的景象，加之附近的天空没有太明亮的星体，这一天象清晰度颇高。
十天后，如果天气作美的话，天文爱好者还可以观测到44号小行星（Nysa）冲日的景象。冲日期间，44号小行星、地球与太阳将呈一条直线，地球位于两者之间。此时，小行星与地球的距离最近，其亮度会达到最高值，是观测的最佳时机。借助于小型天文望远镜和详细星图，公众有可能观测到这颗平日里难得一见的小行星。
今年适宜观测的七大流星雨中的谢幕之作——双子座流星雨将于12月14日达到极盛，届时每小时的理论天顶流星数在120颗左右。双子座流星雨是每年都会出现的流星数量较大的流星雨之一。它的“演出”将从12月7日拉开帷幕，14日晚间18时45分达到极盛期。其显著特点是流星的星体亮度大、速度中等、色彩丰富，非常适合观测。
12月19日黎明时分，苍穹将上演火星伴弯月的天象，届时火星和月亮的距离最近，公众将可见红色火星与呈弯月状的月亮相互辉映、齐放光芒的景象，加之附近的天空没有太明亮的星体，这一天象清晰度颇高。
十天后，如果天气作美的话，天文爱好者还可以观测到44号小行星（Nysa）冲日的景象。冲日期间，44号小行星、地球与太阳将呈一条直线，地球位于两者之间。此时，小行星与地球的距离最近，其亮度会达到最高值，是观测的最佳时机。借助于小型天文望远镜和详细星图，公众有可能观测到这颗平日里难得一见的小行星。
“机遇”号接收信号失败 欧火星快车参与拯救
据《新科学家》28日报道，在数日前动用的“机遇”号没能成功接收到“火星环球勘测者(MGS)”的信号之后，美国航空航天局(NASA)希望欧洲空间局火星快车能全力协助寻找与地面失去联系多日的“火星环球勘测者”。
11月2日，十年前发射的“火星环球勘测者”轨道器通知地球，它在调整自身携带的两个太阳电池板的一个的位置时遇到了麻烦。接下来连续两天都悄无声息。11月5日，地面人员接收到一个非常微弱的信号。自那以后，就没了音信。
11月17日和20日，欧洲空间局火星快车全力协助美国宇航局捕捉“火星环球勘测者(MGS)”的图片，但以失败告终，据科学家分析这可能是由于“火星环球勘测者”远离了原先的运行轨道。
拯救计划
“火星侦察轨道器(MRO)”之前也曾试图捕捉“火星环球勘测者”的照片，但没能成功确定它的位置。在11月21日和22日，科学家动用的“机遇”号也未能接收“火星环球勘测者”上的一个无线电塔发出来的信号。
NASA喷射推进实验室太空飞船项目主任托马斯-索普(Thomas Thorpe)称，目前该项拯救计划的失败并不意味着“火星环球勘测者”已经“死了”。它用来传输信号的天线只是在“火星环球勘测者”的一边，因此并不能确定无线电塔法出来的信号能否传输到火星探测器上。“火星环球勘测者”发出的电波呈现60度角的相位，也就是说火星探测器接受到其信号只有六分之一的可能性。
同时，“机遇”号的同胞兄弟“勇气”号也将参与了“火星环球勘测者”拯救计划中，但是“勇气”号开始出现冬眠状态，因此不能提供足够多的能量完成今后的拯救任务。
火星快车援助
欧洲空间局火星快车正在参与到NASA的拯救计划中，托马斯-索普称，欧洲空间局火星快车将协助我们捕捉“火星环球勘测者”的照片。并且NASA与火星快车高分辨率立体彩色成像器(HRSC)小组已经就此达成了共识。但是执行任务日期还未确定下来，最早估计定在今年12月7日。托马斯-索普介绍到，虽然“火星环球勘测者”的具体位置不能被确定，但欧洲空间局火星快车高分辨率立体彩色成像器能有足够的广角拍摄到“火星环球勘测者”的照片。如果火星快车成功捕捉到“火星环球勘测者”的照片，那么它还可以为我们捕捉“火星侦察轨道器”的照片。
这些照片提供的信息将帮助科学家们分析“火星环球勘测者”与地面失去联系的原因。
照片亮点
“火星侦察轨道器”在11月17日和20日捕捉“火星环球勘测者”的照片上显示出两个亮点。有科学家猜测这两个亮点是“火星环球勘测者”的两个零件的图像，可能是飞船的主体和损坏的太阳电池板。
但托马斯-索普称这种推测是没有根据的，“如果正如他们所说的话，那么它们的位置应该在不同的轨道上。而这两个亮点是“火星环球勘测者”两个零件的说法是不可能的。但是不能排除其中一个亮点是飞船一部分的可能性。这两个点实在太模糊了，也许它们是由于仪器噪音或者宇宙射线打在摄像机所至也绝非不可能。”
11月2日，十年前发射的“火星环球勘测者”轨道器通知地球，它在调整自身携带的两个太阳电池板的一个的位置时遇到了麻烦。接下来连续两天都悄无声息。11月5日，地面人员接收到一个非常微弱的信号。自那以后，就没了音信。
11月17日和20日，欧洲空间局火星快车全力协助美国宇航局捕捉“火星环球勘测者(MGS)”的图片，但以失败告终，据科学家分析这可能是由于“火星环球勘测者”远离了原先的运行轨道。
拯救计划
“火星侦察轨道器(MRO)”之前也曾试图捕捉“火星环球勘测者”的照片，但没能成功确定它的位置。在11月21日和22日，科学家动用的“机遇”号也未能接收“火星环球勘测者”上的一个无线电塔发出来的信号。
NASA喷射推进实验室太空飞船项目主任托马斯-索普(Thomas Thorpe)称，目前该项拯救计划的失败并不意味着“火星环球勘测者”已经“死了”。它用来传输信号的天线只是在“火星环球勘测者”的一边，因此并不能确定无线电塔法出来的信号能否传输到火星探测器上。“火星环球勘测者”发出的电波呈现60度角的相位，也就是说火星探测器接受到其信号只有六分之一的可能性。
同时，“机遇”号的同胞兄弟“勇气”号也将参与了“火星环球勘测者”拯救计划中，但是“勇气”号开始出现冬眠状态，因此不能提供足够多的能量完成今后的拯救任务。
火星快车援助
欧洲空间局火星快车正在参与到NASA的拯救计划中，托马斯-索普称，欧洲空间局火星快车将协助我们捕捉“火星环球勘测者”的照片。并且NASA与火星快车高分辨率立体彩色成像器(HRSC)小组已经就此达成了共识。但是执行任务日期还未确定下来，最早估计定在今年12月7日。托马斯-索普介绍到，虽然“火星环球勘测者”的具体位置不能被确定，但欧洲空间局火星快车高分辨率立体彩色成像器能有足够的广角拍摄到“火星环球勘测者”的照片。如果火星快车成功捕捉到“火星环球勘测者”的照片，那么它还可以为我们捕捉“火星侦察轨道器”的照片。
这些照片提供的信息将帮助科学家们分析“火星环球勘测者”与地面失去联系的原因。
照片亮点
“火星侦察轨道器”在11月17日和20日捕捉“火星环球勘测者”的照片上显示出两个亮点。有科学家猜测这两个亮点是“火星环球勘测者”的两个零件的图像，可能是飞船的主体和损坏的太阳电池板。
但托马斯-索普称这种推测是没有根据的，“如果正如他们所说的话，那么它们的位置应该在不同的轨道上。而这两个亮点是“火星环球勘测者”两个零件的说法是不可能的。但是不能排除其中一个亮点是飞船一部分的可能性。这两个点实在太模糊了，也许它们是由于仪器噪音或者宇宙射线打在摄像机所至也绝非不可能。”
哈勃太空望远镜16年间"十佳照片"
《每日邮报》23日报道，天文学家已经从哈勃太空望远镜16年间拍摄的宇宙照片中评选出10幅最佳照片。
1990年，这架耗资15亿美元的哈勃太空望远镜被送入太空轨道，开辟了地球上首个轨道天文台，服役16年后，该望远镜巨大的镜头出现了故障。但在一次大胆的航天飞机修复任务中，哈勃望远镜被戴上一幅眼镜，视力得到矫正，随后哈勃发回一些极为漂亮的照片。
纽约锡拉丘兹大学（Syracuse University）教授亨利-兰布赖特称正是哈勃传回的这些照片清楚的告诉我们宇宙是多么神秘而又美丽。《每日邮报》援引兰布赖特的话说：“我们每个人眼球一看到的哈勃发回来的精美照片都会被深深吸引。它们展示了太空的神秘魅力，这种魅力无法用语言表达出来。”
哈勃的体积有一辆公共汽车那么大，自从被送入370英里高的太空后，它已经为科学家提供了大量的照片和数据。它每周能够发送大约1200亿比特的信息，相当于一个书架中摆放了大约3600英尺高的书的内容。通过将望远镜送入太空，从而可以不用穿过地球上密集、有浓雾的大气获取离地球较远星体的信息。在云层和大气之上的数百英里，哈勃能提供清晰度无与伦比的照片。在服役的这些年中，哈勃拍到了包括月球和最远的星系在内的多个不同的目标，帮助科学家们更好地了解宇宙的奥秘。
哈勃已经为人类服务多年，直到最近，其各种机械装置出现的故障似乎将宣告它的终结。但最近美国宇航局宣布，将在接下来的两年里完成一项高达9亿美元的修理任务，让它继续工作。当修理任务完成后，哈勃有望将继续服务更长的时间，或许还会发回更棒的照片。
十大照片依次分别是：
1、 距地球两千八百万光年的宽边帽星系
2、 被命名为蚂蚁星云的Mz3
3、 被称为爱斯基摩星云的NGC 2392
4、 猫眼星云
5、 距地球八千光年的沙漏星云
6、 锥形星云
7、 距地球五千五百光年的天鹅星云中的完美风暴
8、 以凡高作品《星夜》命名的星夜图
9、 遥远的大犬星座的两个螺旋形星系相互碰撞
10、距地球九千光年的人马座的三裂星云
1990年，这架耗资15亿美元的哈勃太空望远镜被送入太空轨道，开辟了地球上首个轨道天文台，服役16年后，该望远镜巨大的镜头出现了故障。但在一次大胆的航天飞机修复任务中，哈勃望远镜被戴上一幅眼镜，视力得到矫正，随后哈勃发回一些极为漂亮的照片。
纽约锡拉丘兹大学（Syracuse University）教授亨利-兰布赖特称正是哈勃传回的这些照片清楚的告诉我们宇宙是多么神秘而又美丽。《每日邮报》援引兰布赖特的话说：“我们每个人眼球一看到的哈勃发回来的精美照片都会被深深吸引。它们展示了太空的神秘魅力，这种魅力无法用语言表达出来。”
哈勃的体积有一辆公共汽车那么大，自从被送入370英里高的太空后，它已经为科学家提供了大量的照片和数据。它每周能够发送大约1200亿比特的信息，相当于一个书架中摆放了大约3600英尺高的书的内容。通过将望远镜送入太空，从而可以不用穿过地球上密集、有浓雾的大气获取离地球较远星体的信息。在云层和大气之上的数百英里，哈勃能提供清晰度无与伦比的照片。在服役的这些年中，哈勃拍到了包括月球和最远的星系在内的多个不同的目标，帮助科学家们更好地了解宇宙的奥秘。
哈勃已经为人类服务多年，直到最近，其各种机械装置出现的故障似乎将宣告它的终结。但最近美国宇航局宣布，将在接下来的两年里完成一项高达9亿美元的修理任务，让它继续工作。当修理任务完成后，哈勃有望将继续服务更长的时间，或许还会发回更棒的照片。
十大照片依次分别是：
1、 距地球两千八百万光年的宽边帽星系
2、 被命名为蚂蚁星云的Mz3
3、 被称为爱斯基摩星云的NGC 2392
4、 猫眼星云
5、 距地球八千光年的沙漏星云
6、 锥形星云
7、 距地球五千五百光年的天鹅星云中的完美风暴
8、 以凡高作品《星夜》命名的星夜图
9、 遥远的大犬星座的两个螺旋形星系相互碰撞
10、距地球九千光年的人马座的三裂星云
中国导弹历史进程：潜地导弹增强战略核威慑力量
中新网11月25日电 今年10月8日，是中国国防导弹事业创建的纪念日，整整走过了50年的历程。《中国国情国力》刊载文章讲述了中国的导弹事业的重要历史进程。
两弹结合试验成功 确立了中国的导弹核大国地位
文章称，中国液体燃料火箭技术的发展，走的是从仿制到独立研制的道路。仿制的目的是使中国火箭技术队伍尽快掌握独立进行自行研制的技术，具有独立自主开发导弹航天技术的能力，以利于尽快地建立具有中国特色的火箭研究、试制和试验的科研体系。
文章介绍说，1960年，中国导弹研制工作进入了自行设计阶段。结合中国国情，组织专家反复论证，最终确定以“东风二号”中近程导弹作为我国独立研制的第一个型号。自行设计与仿制有着本质上的区别，自行设计需要大量的原始设计资料。但是，当时国内仅有P-2导弹资料和为数不多的情报资料，远远不能满足自行设计的需求，中国航天开拓者们在这种条件下迈出自行研制弹道导弹的第一步。
1964年10月，中国原子弹爆炸成功，但是，帝国主义大国不以为然，他们说：中国只有原子弹，没有导弹；有了导弹也打不远，打不准。1964年6月29日，中国自行研制的“东风二号”导弹已经在酒泉发射场点火升空，试验成功。1966年10月27日，在中国本土西部地区预定的弹着区准确地进行了导弹核武器的联合试验，取得圆满成功。同年12月，中国东风二号导弹武器系统通过国家特种武器定型委员会的鉴定，定型投入批量生产，正式装备了部队。中国两弹结合试验的成功，东风二号导弹武器系统正式装备部队，不仅开创了世界导弹核武器在国家本土进行联合试验的先河，打破了超级大国的核垄断，而且使中国成为名副其实的导弹核大国。目前，中国已拥有多种型号近程、中程、远程、洲际弹道导弹，以及各种类型的战术导弹，为中国人民解放军的装备现代化建设做出了重要贡献。
洲际火箭飞向太平洋
文章说，1965年，按照中国火箭技术发展规划，运载火箭研究院在各有关部门的协同和支援下，开始研制中远程、远程和洲际火箭，中国火箭技术进入了新的发展阶段。1971年9月，在中国酒泉发射场进行了第一次洲际火箭的飞行试验，获得基本成功。这是中国继原子弹、氢弹、导弹核武器试验和人造地球卫星发射成功之后，在尖端科学技术领域里取得的又一重大成就。它表明我国液体火箭技术又登上了一个新的台阶，并为发射重型卫星奠定了坚实的技术基础。
文章称，根据洲际导弹研制与定型工作的需要，中国决定向太平洋海域发射远程运载火箭。向太平洋发射火箭，要求火箭试验区要小、试验区封锁时间要短、回收舱落点要精确，而且发射的时间要准确无误，因此，技术要求很高。在国防科工委的统一组织下，经过有关单位的共同努力和艰苦奋战，终于在1979年底，完成了中国远程火箭太平洋试验前的一切准备工作。1980年5月9日，新华社向全世界发布公告：中华人民共和国将于1980年5月12日至6月10日，由中国本土向南太平洋南纬7°0′、东经171°33′为中心，半径70海里圆形海域内发射运载火箭。
1980年5月18日，中国向南太平洋海域发射的远程火箭准确地击中预定海域，试验任务圆满完成。正如钱学森1975年就指出的“洲际火箭全程试验是我国建国以来最大规模的科学试验，具有重大政治、军事和科学意义，是一次打破美苏两霸核垄断的实际行动。”这一试验在世界范围内产生强烈反响：美国人评论说“它将是中国第一次进行洲际弹道式导弹的正式试验，它可以发射到苏联各地，并达到美国西部……这是朝制造同美苏相同的洲际核武器迈出的重要一步(美联社)。”德国人指出“由于中国有了洲际导弹，中国就在大国的力量游戏中打出了新牌……北京实际上对两个超级大国有了免疫力，无论谁进攻中国，就必须估计到中国核导弹打击给自己力量造成的削弱(前联邦德国《总汇报》)”。中共中央、国务院、中央军委对这次试验和中国火箭技术的发展也作了高度评价。
弹道导弹蛟龙出海
文章介绍说，潜艇水下发射导弹武器系统隐蔽性好、生存能力强，极具突击能力，是现代导弹武器系统中最具战略威慑能力的进攻性导弹武器系统之一。潜地弹道导弹武器系统的研制涉及到核潜艇、固体推进剂弹道导弹、专用计算机、航海、导弹水下发射等多学科科学技术，研制难度大。上个世纪50年代，只有美苏两个超级大国进行了潜地弹道导弹武器系统的研制。但是，为了保卫国家安全，维护世界和平，在上个世纪50年代末，中国下决心研制潜艇水下发射的导弹武器系统。
考虑到潜地弹道导弹武器系统对国家长远安全战略的重大意义，毛泽东主席曾坚定地指出“核潜艇一万年也要搞出来”。在中国太平洋远程火箭试验之后，在党中央的正确领导下，自1982年起，中国在东海进行了一系列潜地弹道导弹水下发射试验，并取得成功。
文章称，1982年10月12日，中国潜地弹道导弹首次在水下常规潜艇上发射成功，同年10月12日，连续发射成功，标志着中国已经具有水下机动发射的固体战略导弹武器系统。1988年9月15日，在中国东海海域，中国又成功地从中国研制的核潜艇上，在水下成功地发射了潜地导弹，同年9月27日又连续发射成功……这一成就不仅使中国一举成为世界上第五个拥有独立研制和装备潜艇水下发射导弹能力的国家，使中国战略核导弹具有了前所未有的生存能力，使中国弹道导弹研制和部队装备建设进入了新阶段，从而大大地增强了中国的战略核威慑力量。
文章强调，更重要地的是通过潜地弹道导弹—核潜艇的研制，造就了一支导弹—核潜艇的科研、试验、生产的专业队伍，建成了中国比较完整的导弹—核潜艇科研、试验、生产体系，推进了中国一大批相关高新技术的发展和产业化的进程，为研制和发展新一代导弹—核潜艇打下了坚实的基础，中国战略导弹研制实现了重大的突破。
两弹结合试验成功 确立了中国的导弹核大国地位
文章称，中国液体燃料火箭技术的发展，走的是从仿制到独立研制的道路。仿制的目的是使中国火箭技术队伍尽快掌握独立进行自行研制的技术，具有独立自主开发导弹航天技术的能力，以利于尽快地建立具有中国特色的火箭研究、试制和试验的科研体系。
文章介绍说，1960年，中国导弹研制工作进入了自行设计阶段。结合中国国情，组织专家反复论证，最终确定以“东风二号”中近程导弹作为我国独立研制的第一个型号。自行设计与仿制有着本质上的区别，自行设计需要大量的原始设计资料。但是，当时国内仅有P-2导弹资料和为数不多的情报资料，远远不能满足自行设计的需求，中国航天开拓者们在这种条件下迈出自行研制弹道导弹的第一步。
1964年10月，中国原子弹爆炸成功，但是，帝国主义大国不以为然，他们说：中国只有原子弹，没有导弹；有了导弹也打不远，打不准。1964年6月29日，中国自行研制的“东风二号”导弹已经在酒泉发射场点火升空，试验成功。1966年10月27日，在中国本土西部地区预定的弹着区准确地进行了导弹核武器的联合试验，取得圆满成功。同年12月，中国东风二号导弹武器系统通过国家特种武器定型委员会的鉴定，定型投入批量生产，正式装备了部队。中国两弹结合试验的成功，东风二号导弹武器系统正式装备部队，不仅开创了世界导弹核武器在国家本土进行联合试验的先河，打破了超级大国的核垄断，而且使中国成为名副其实的导弹核大国。目前，中国已拥有多种型号近程、中程、远程、洲际弹道导弹，以及各种类型的战术导弹，为中国人民解放军的装备现代化建设做出了重要贡献。
洲际火箭飞向太平洋
文章说，1965年，按照中国火箭技术发展规划，运载火箭研究院在各有关部门的协同和支援下，开始研制中远程、远程和洲际火箭，中国火箭技术进入了新的发展阶段。1971年9月，在中国酒泉发射场进行了第一次洲际火箭的飞行试验，获得基本成功。这是中国继原子弹、氢弹、导弹核武器试验和人造地球卫星发射成功之后，在尖端科学技术领域里取得的又一重大成就。它表明我国液体火箭技术又登上了一个新的台阶，并为发射重型卫星奠定了坚实的技术基础。
文章称，根据洲际导弹研制与定型工作的需要，中国决定向太平洋海域发射远程运载火箭。向太平洋发射火箭，要求火箭试验区要小、试验区封锁时间要短、回收舱落点要精确，而且发射的时间要准确无误，因此，技术要求很高。在国防科工委的统一组织下，经过有关单位的共同努力和艰苦奋战，终于在1979年底，完成了中国远程火箭太平洋试验前的一切准备工作。1980年5月9日，新华社向全世界发布公告：中华人民共和国将于1980年5月12日至6月10日，由中国本土向南太平洋南纬7°0′、东经171°33′为中心，半径70海里圆形海域内发射运载火箭。
1980年5月18日，中国向南太平洋海域发射的远程火箭准确地击中预定海域，试验任务圆满完成。正如钱学森1975年就指出的“洲际火箭全程试验是我国建国以来最大规模的科学试验，具有重大政治、军事和科学意义，是一次打破美苏两霸核垄断的实际行动。”这一试验在世界范围内产生强烈反响：美国人评论说“它将是中国第一次进行洲际弹道式导弹的正式试验，它可以发射到苏联各地，并达到美国西部……这是朝制造同美苏相同的洲际核武器迈出的重要一步(美联社)。”德国人指出“由于中国有了洲际导弹，中国就在大国的力量游戏中打出了新牌……北京实际上对两个超级大国有了免疫力，无论谁进攻中国，就必须估计到中国核导弹打击给自己力量造成的削弱(前联邦德国《总汇报》)”。中共中央、国务院、中央军委对这次试验和中国火箭技术的发展也作了高度评价。
弹道导弹蛟龙出海
文章介绍说，潜艇水下发射导弹武器系统隐蔽性好、生存能力强，极具突击能力，是现代导弹武器系统中最具战略威慑能力的进攻性导弹武器系统之一。潜地弹道导弹武器系统的研制涉及到核潜艇、固体推进剂弹道导弹、专用计算机、航海、导弹水下发射等多学科科学技术，研制难度大。上个世纪50年代，只有美苏两个超级大国进行了潜地弹道导弹武器系统的研制。但是，为了保卫国家安全，维护世界和平，在上个世纪50年代末，中国下决心研制潜艇水下发射的导弹武器系统。
考虑到潜地弹道导弹武器系统对国家长远安全战略的重大意义，毛泽东主席曾坚定地指出“核潜艇一万年也要搞出来”。在中国太平洋远程火箭试验之后，在党中央的正确领导下，自1982年起，中国在东海进行了一系列潜地弹道导弹水下发射试验，并取得成功。
文章称，1982年10月12日，中国潜地弹道导弹首次在水下常规潜艇上发射成功，同年10月12日，连续发射成功，标志着中国已经具有水下机动发射的固体战略导弹武器系统。1988年9月15日，在中国东海海域，中国又成功地从中国研制的核潜艇上，在水下成功地发射了潜地导弹，同年9月27日又连续发射成功……这一成就不仅使中国一举成为世界上第五个拥有独立研制和装备潜艇水下发射导弹能力的国家，使中国战略核导弹具有了前所未有的生存能力，使中国弹道导弹研制和部队装备建设进入了新阶段，从而大大地增强了中国的战略核威慑力量。
文章强调，更重要地的是通过潜地弹道导弹—核潜艇的研制，造就了一支导弹—核潜艇的科研、试验、生产的专业队伍，建成了中国比较完整的导弹—核潜艇科研、试验、生产体系，推进了中国一大批相关高新技术的发展和产业化的进程，为研制和发展新一代导弹—核潜艇打下了坚实的基础，中国战略导弹研制实现了重大的突破。
日本将具备三重导弹防御系统 称可击落瞄日导弹
日本防卫厅长官久间章生21日说，日本导弹防御系统可以击落瞄准日本领土的导弹。据报道，日本已计划在东京附近部署“爱国者”-3导弹防御系统，加上之前已投入使用的“标准”SM-3海基反导系统，以及正在研发的机载激光武器，日本将很快具备三重导弹防御系统。
那么，这个被称为“三保险”的反导系统如何分工，又是怎样运作的呢？
“标准”-3一马当先
一直以来，日本都借口朝鲜导弹威胁，谋求发展导弹防御技术，并逐步建立了海基、陆基相结合的防御系统。
日本设想，万一有敌国导弹袭击东京，将首先从“宙斯盾”驱逐舰发射“标准”-3导弹进行拦截。当无法将其击落时，便立即发射“爱国者”-3二次拦截。由此可见，“标准”-3充当了“先锋”作用。
“标准”-3的拦截程序是这样的：日方的预警卫星探知敌方发射导弹的信息后，将所获的信息传到地面站，经处理后大致判断导弹的发射点与落点，然后将其传送给“宙斯盾”舰上的作战管理系统。该系统随即引导舰载SPY-1雷达搜索、捕获和跟踪目标，并将探测到的信息反馈给作战管理系统，由其为标准-3导弹确定目标数据和下达拦截命令。
拦截命令下达后，标准-3导弹垂直发射升空，利用两级火箭助推到大气层外，并达到预定的速度。然后，第三级火箭工作，经两次脉冲点火后，LEAP动能弹头抛掉头锤，用红外感应跟踪识别目标，确定瞄准点。在制导系统的控制下，自行接近目标，借助其高速飞行时所产生的巨大动能，通过直接碰撞拦截并摧毁目标。
“爱国者”-3紧随其后
若“标准”-3没能拦截下导弹，日本陆上自卫队将发射“爱国者”-3，实施二次拦截。据披露，“爱国者”-3预警雷达具有360度全向扫描能力，最远探测距离达400公里，能同时捕捉攻击多个目标，且具有对抗饱和空袭的强大火力。
它的作战程序是这样的：预警卫星探测到敌方发射导弹，立即跟踪其红外辐射信号，并引导地基MPQ-53相控阵雷达跟踪目标。雷达将所获信息传送给交战控制车，以确定目标是弹道导弹、巡航导弹、飞机或无人机。然后，作战管理与指挥控制中心依据MPQ-53雷达提供的数据，确定威胁重点，指挥系统各个组成部分工作，并下达发射拦截弹的命令。
一旦收到发射命令，拦截弹就腾空而起，其携带的红外探测器盯上来袭导弹后，将竭尽全力与它相撞，与敌方导弹同归于尽。
激光战机随时上阵
若“标准”-3、“爱国者”-3都出师不利，日本也并非就无计可施。据报道，日本已参与美军激光战机研制计划，并提供了一定的资金支持，在未来两三年，将可能与美国一道装备这种空基反导系统。
激光武器具有反应速度快、命中精度高、抗干扰能力强等优点，在拦截导弹上具有无可比拟的优势。所谓激光战机，就是一种机载激光武器，它是美国导弹防御计划的一部分。美军设想，在波音747那样的大型飞机上装备大功率激光炮，将其改造成一座空中激光炮台，用以摧毁发射后不久尚处于助推阶段的弹道导弹。
日本设想的激光战机拦截导弹程序是这样的：激光战机在距离敌导弹发射区300到400公里远的高空巡逻，待侦察卫星或预警卫星发现敌方导弹发射后，立即将相关数据传给它。飞机接到数据后，立即对敌导弹进行高精度实时跟踪，并在短时间内算出该导弹的发射位置、测出它的未来空中走势。
这一切完成之后，安装在机头转塔内直径为1.5米的反射镜将强力激光束集中照射敌导弹。就这样，敌导弹发射出去仅几秒钟时间，就被激光战机发出的“死光”锁定并摧毁，全部过程只是一眨眼的工夫。
那么，这个被称为“三保险”的反导系统如何分工，又是怎样运作的呢？
“标准”-3一马当先
一直以来，日本都借口朝鲜导弹威胁，谋求发展导弹防御技术，并逐步建立了海基、陆基相结合的防御系统。
日本设想，万一有敌国导弹袭击东京，将首先从“宙斯盾”驱逐舰发射“标准”-3导弹进行拦截。当无法将其击落时，便立即发射“爱国者”-3二次拦截。由此可见，“标准”-3充当了“先锋”作用。
“标准”-3的拦截程序是这样的：日方的预警卫星探知敌方发射导弹的信息后，将所获的信息传到地面站，经处理后大致判断导弹的发射点与落点，然后将其传送给“宙斯盾”舰上的作战管理系统。该系统随即引导舰载SPY-1雷达搜索、捕获和跟踪目标，并将探测到的信息反馈给作战管理系统，由其为标准-3导弹确定目标数据和下达拦截命令。
拦截命令下达后，标准-3导弹垂直发射升空，利用两级火箭助推到大气层外，并达到预定的速度。然后，第三级火箭工作，经两次脉冲点火后，LEAP动能弹头抛掉头锤，用红外感应跟踪识别目标，确定瞄准点。在制导系统的控制下，自行接近目标，借助其高速飞行时所产生的巨大动能，通过直接碰撞拦截并摧毁目标。
“爱国者”-3紧随其后
若“标准”-3没能拦截下导弹，日本陆上自卫队将发射“爱国者”-3，实施二次拦截。据披露，“爱国者”-3预警雷达具有360度全向扫描能力，最远探测距离达400公里，能同时捕捉攻击多个目标，且具有对抗饱和空袭的强大火力。
它的作战程序是这样的：预警卫星探测到敌方发射导弹，立即跟踪其红外辐射信号，并引导地基MPQ-53相控阵雷达跟踪目标。雷达将所获信息传送给交战控制车，以确定目标是弹道导弹、巡航导弹、飞机或无人机。然后，作战管理与指挥控制中心依据MPQ-53雷达提供的数据，确定威胁重点，指挥系统各个组成部分工作，并下达发射拦截弹的命令。
一旦收到发射命令，拦截弹就腾空而起，其携带的红外探测器盯上来袭导弹后，将竭尽全力与它相撞，与敌方导弹同归于尽。
激光战机随时上阵
若“标准”-3、“爱国者”-3都出师不利，日本也并非就无计可施。据报道，日本已参与美军激光战机研制计划，并提供了一定的资金支持，在未来两三年，将可能与美国一道装备这种空基反导系统。
激光武器具有反应速度快、命中精度高、抗干扰能力强等优点，在拦截导弹上具有无可比拟的优势。所谓激光战机，就是一种机载激光武器，它是美国导弹防御计划的一部分。美军设想，在波音747那样的大型飞机上装备大功率激光炮，将其改造成一座空中激光炮台，用以摧毁发射后不久尚处于助推阶段的弹道导弹。
日本设想的激光战机拦截导弹程序是这样的：激光战机在距离敌导弹发射区300到400公里远的高空巡逻，待侦察卫星或预警卫星发现敌方导弹发射后，立即将相关数据传给它。飞机接到数据后，立即对敌导弹进行高精度实时跟踪，并在短时间内算出该导弹的发射位置、测出它的未来空中走势。
这一切完成之后，安装在机头转塔内直径为1.5米的反射镜将强力激光束集中照射敌导弹。就这样，敌导弹发射出去仅几秒钟时间，就被激光战机发出的“死光”锁定并摧毁，全部过程只是一眨眼的工夫。
星期五, 十一月 24, 2006
阿波罗13号遇险揭秘：胶带纸板内衣裤救了3条命
据英国《每日邮报》报道，1970年4月13日，美国“阿波罗13号”飞船前往月球途中，服务舱2号液氧箱发生爆炸，导致飞船严重受损，登月任务立即取消。3名宇航员乘坐受损的飞船九死一生返回了地球，他们的生还故事后来被拍成了好莱坞电影《阿波罗13号》。日前，两名仍然在世的“阿波罗13号”宇航员和其他地面控制人员，终于获得NASA（美国国家航空航天局）许可接受了一部纪录片的采访，首次公开披露了“阿波罗13号”宇航员绝境求生的内幕。“阿波罗13号”宇航员之所以能够生还，竟得归功于胶带、纸板和他们身穿的内衣裤！
1 指挥官妻子曾担忧“13号”不祥
1970年4月11日，“阿波罗13号”载着3名美国宇航员升空，踏上了飞往月球的旅程。飞船上的3名宇航员中，42岁的吉姆·洛威尔是任务指挥官，38岁的杰克·斯威格特是指令舱、服务舱的驾驶员，36岁的弗莱德·海斯是登月舱驾驶员。洛威尔已经执行过3次太空任务，而斯威格特和海斯却是第一次前往月球。
洛威尔本来是被安排在“阿波罗14号”任务中充当指挥官的，但因为“阿波罗13号”的原定指挥官艾伦·谢帕德耳朵严重感染，所以洛威尔便顶替了他。在洛威尔执行“阿波罗13号”任务前，他的妻子玛丽莲心中充满了焦虑，因为“13”在西方是个不祥的数字。洛威尔回忆说，“妻子对我讲：‘为什么偏偏是13号？’我说：‘这是一次科学任务，我们都是工程师、技术员和科学家，我们不能迷信。’”当宇航员乘坐飞船升空时，他们甚至还开玩笑，说要收养一只黑猫当做吉祥物。
“阿波罗13号”经过两天多的飞行，飞到了离地球30多万公里的地方，尽管这次任务距尼尔·阿姆斯特朗1969年7月首次登月仅仅过去9个月，但美国电视网已经将太空旅行当成了老新闻，没有多少电视台愿花大篇幅关注“阿波罗13号”的月球之旅。然而不久后发生的事件，却让这趟宿命的飞船之旅成了全世界媒体的爆炸新闻。
2 爆炸发生时，以为是宇航员恶作剧
4月13日深夜，当“阿波罗13号”离地球32万公里时，3名宇航员正在指令舱中进行一系列的检修工作，突然飞船外传来巨大的爆炸声。地面控制中心不知道飞船出了什么事，过了好一会儿，他们才听到洛威尔说了太空史上最著名的一句话：“休斯顿，我们遇到了麻烦。”
据洛威尔回忆说，当巨大的爆炸声在飞船内回荡时，他和斯威格特还以为是海斯在恶作剧。因为早些时候，海斯曾经突然释放过一个减压阀，也引发了巨大的响声，将洛威尔和斯威格特都吓了一跳。然而这一回，洛威尔知道事情不对头，因为爆炸声发生后，飞船燃料电池开始停止工作，电力系统逐渐失灵，3名宇航员焦灼地试图重新控制住飞船。这时洛威尔朝窗外瞥了一眼，终于看到飞船后部正迅速渗漏着一些气状物质，那是他们赖以生存的宝贵氧气！原来“阿波罗13号”服务舱的2号液氧箱发生了爆炸，摧毁了指令舱中的生命支持系统、导航和电力系统，并在飞船的外壳上炸出了一个洞！
“阿波罗13号”地面控制中心飞行主任吉尼·克朗兹回忆说：“我们清楚，这回他们再也去不成月球了，即使让他们安全返回，也将成为一项不可能的任务。”
3 输错一个数字，就意味着死亡
爆炸发生25分钟后，“阿波罗13号”指令舱内的氧气只能再供应15分钟，3名宇航员惟一生还的希望，就是逃进“宝瓶座”登月舱，尽管登月舱的外壳薄得几乎用拳头就可以砸一个洞，但它却成了他们生还的救命稻草。
然而，“阿波罗13号”升空前根本就没有安排应急的B计划，所以宇航员也根本没有学习如何在紧急情况下启动登月舱上的维生设施。随着氧气量迅速下降，宇航员在地面控制中心专家的指导下，一步步往登月舱的计算机中输入复杂的数字，他们知道，哪怕输错一个数字，对他们来说也意味着死亡。
最后，就在指令舱中的氧气含量只剩5分钟可用时，登月舱的功能终于被激活。接下来，如何让宇航员在飞船剩余的氧气耗光前安全返回地球，成了NASA专家面临的头号难题。由于飞船已接近月球，月球引力很强，如果他们迅速掉头，不仅将耗光所有燃料，而且可能被月球的重力拉扯住，坠毁在月球表面。
NASA最后决定，逃生的第一步应该让“阿波罗13号”飞船继续朝月球飞行，绕月球转一个大圈，飞到月球黑暗的另一面，等飞船再次出现时，再立即启动登月舱发动机，将飞船投掷进返回轨道。
当洛威尔在登月舱中操纵飞船时，却发现飞船开始不停地翻滚和旋转，洛威尔意识到，“宝瓶座”登月舱是用来登月的，它并没有被设计用来带着沉重的服务舱绕月球轨道飞行，所以它必须重新学会如何控制登月舱。两小时后，飞船总算重新进入了原定轨道，消失在月球的另一面。
4 面临死亡 仍狂拍月球照片
据洛威尔回忆称，当他操纵飞船飞到月球另一面时，他看到海斯和斯威格特正趴在“宝瓶座”登月舱的窗户上，像旅游者一样激动地朝外面拍摄月球的照片。洛威尔说：“我怀疑地盯着他们，说：‘如果我们下一步操纵错了，你们的照片永远都没机会洗出来！’可他们却说：‘你以前已经来过这儿，可我们是第一次来！’”
当“阿波罗13号”从月球的另一边重新露面时，地面控制中心一片沉默，因为登月舱上的燃料只够一次启动尝试，如果失败，他们将永远不会活着返回地球。不过，宇航员们总算一次性成功，飞船以每小时5400英里的速度飞离月球，驶向地球的方向。
5 胶带、纸板、内衣裤救了他们命
为了节省电力，宇航员们作出了一个危险的决定，关掉飞船上的计算机、导航系统和其他电力设备，让飞船的电流消耗量降低到12安培——只相当于一个家庭搅拌机使用的电量。当加热设备关闭后，登月舱中的温度急剧下降，尽管他们穿上了宇航靴和剩余的内衣裤，仍然冻得无法入睡。
没多久，他们又遇上了另一个致命的危险，登月舱中的小型空气过滤器无法处理3名宇航员排出的大量二氧化碳气体，他们面临中毒身亡的危险。就像“阿波罗11号”登月舱在月球上无法启动、阿姆斯特朗和布兹·阿尔德林将一根圆珠笔塞进断路器启动了发动机一样，“阿波罗13号”宇航员也靠一些匪夷所思的应急方法救了自己。他们在NASA科学家的指导下，用一些黏性胶带、一块从飞行手册后面撕下的纸板以及从他们太空内衣裤上扯下的一些塑料片，做成了一个帮助空气过滤器更有效工作的粗糙适配器，登月舱的空气最后终于从毒性状态回到了清洁状态。
6 宇航员手工导航返回地球
由于登月舱中的自动导航系统已被关闭，宇航员可说是通过手工导航返回地球的，包括将光学仪器上的十字标记手工对准地球。飞抵地球轨道时，宇航员们抛弃了服务舱和救了他们性命的登月舱，准备通过狭小的指令舱穿越大气层。事实上，他们甚至不知道指令舱外壳有没有受损，如果指令舱的防热盾受损，那么他们在进入大气层时，将会在5000摄氏度的高温中被融化得无影无踪。宇航员知道他们可能会死，斯威格特甚至向地面控制中心留下了遗言：“我们所有人都感谢你们为我们所做的一切。”
幸运之神再次眷顾了3名宇航员，他们安全地穿越了大气层，3个红白降落伞带着指令舱安全降落在了太平洋中。
3名宇航员后来再也没有重返过月球，斯威格特1973年从NASA退役，竞选当上了一名共和党国会议员，他在1982年走马上任前死于癌症，而洛威尔和海斯现在仍活在世上。
1 指挥官妻子曾担忧“13号”不祥
1970年4月11日，“阿波罗13号”载着3名美国宇航员升空，踏上了飞往月球的旅程。飞船上的3名宇航员中，42岁的吉姆·洛威尔是任务指挥官，38岁的杰克·斯威格特是指令舱、服务舱的驾驶员，36岁的弗莱德·海斯是登月舱驾驶员。洛威尔已经执行过3次太空任务，而斯威格特和海斯却是第一次前往月球。
洛威尔本来是被安排在“阿波罗14号”任务中充当指挥官的，但因为“阿波罗13号”的原定指挥官艾伦·谢帕德耳朵严重感染，所以洛威尔便顶替了他。在洛威尔执行“阿波罗13号”任务前，他的妻子玛丽莲心中充满了焦虑，因为“13”在西方是个不祥的数字。洛威尔回忆说，“妻子对我讲：‘为什么偏偏是13号？’我说：‘这是一次科学任务，我们都是工程师、技术员和科学家，我们不能迷信。’”当宇航员乘坐飞船升空时，他们甚至还开玩笑，说要收养一只黑猫当做吉祥物。
“阿波罗13号”经过两天多的飞行，飞到了离地球30多万公里的地方，尽管这次任务距尼尔·阿姆斯特朗1969年7月首次登月仅仅过去9个月，但美国电视网已经将太空旅行当成了老新闻，没有多少电视台愿花大篇幅关注“阿波罗13号”的月球之旅。然而不久后发生的事件，却让这趟宿命的飞船之旅成了全世界媒体的爆炸新闻。
2 爆炸发生时，以为是宇航员恶作剧
4月13日深夜，当“阿波罗13号”离地球32万公里时，3名宇航员正在指令舱中进行一系列的检修工作，突然飞船外传来巨大的爆炸声。地面控制中心不知道飞船出了什么事，过了好一会儿，他们才听到洛威尔说了太空史上最著名的一句话：“休斯顿，我们遇到了麻烦。”
据洛威尔回忆说，当巨大的爆炸声在飞船内回荡时，他和斯威格特还以为是海斯在恶作剧。因为早些时候，海斯曾经突然释放过一个减压阀，也引发了巨大的响声，将洛威尔和斯威格特都吓了一跳。然而这一回，洛威尔知道事情不对头，因为爆炸声发生后，飞船燃料电池开始停止工作，电力系统逐渐失灵，3名宇航员焦灼地试图重新控制住飞船。这时洛威尔朝窗外瞥了一眼，终于看到飞船后部正迅速渗漏着一些气状物质，那是他们赖以生存的宝贵氧气！原来“阿波罗13号”服务舱的2号液氧箱发生了爆炸，摧毁了指令舱中的生命支持系统、导航和电力系统，并在飞船的外壳上炸出了一个洞！
“阿波罗13号”地面控制中心飞行主任吉尼·克朗兹回忆说：“我们清楚，这回他们再也去不成月球了，即使让他们安全返回，也将成为一项不可能的任务。”
3 输错一个数字，就意味着死亡
爆炸发生25分钟后，“阿波罗13号”指令舱内的氧气只能再供应15分钟，3名宇航员惟一生还的希望，就是逃进“宝瓶座”登月舱，尽管登月舱的外壳薄得几乎用拳头就可以砸一个洞，但它却成了他们生还的救命稻草。
然而，“阿波罗13号”升空前根本就没有安排应急的B计划，所以宇航员也根本没有学习如何在紧急情况下启动登月舱上的维生设施。随着氧气量迅速下降，宇航员在地面控制中心专家的指导下，一步步往登月舱的计算机中输入复杂的数字，他们知道，哪怕输错一个数字，对他们来说也意味着死亡。
最后，就在指令舱中的氧气含量只剩5分钟可用时，登月舱的功能终于被激活。接下来，如何让宇航员在飞船剩余的氧气耗光前安全返回地球，成了NASA专家面临的头号难题。由于飞船已接近月球，月球引力很强，如果他们迅速掉头，不仅将耗光所有燃料，而且可能被月球的重力拉扯住，坠毁在月球表面。
NASA最后决定，逃生的第一步应该让“阿波罗13号”飞船继续朝月球飞行，绕月球转一个大圈，飞到月球黑暗的另一面，等飞船再次出现时，再立即启动登月舱发动机，将飞船投掷进返回轨道。
当洛威尔在登月舱中操纵飞船时，却发现飞船开始不停地翻滚和旋转，洛威尔意识到，“宝瓶座”登月舱是用来登月的，它并没有被设计用来带着沉重的服务舱绕月球轨道飞行，所以它必须重新学会如何控制登月舱。两小时后，飞船总算重新进入了原定轨道，消失在月球的另一面。
4 面临死亡 仍狂拍月球照片
据洛威尔回忆称，当他操纵飞船飞到月球另一面时，他看到海斯和斯威格特正趴在“宝瓶座”登月舱的窗户上，像旅游者一样激动地朝外面拍摄月球的照片。洛威尔说：“我怀疑地盯着他们，说：‘如果我们下一步操纵错了，你们的照片永远都没机会洗出来！’可他们却说：‘你以前已经来过这儿，可我们是第一次来！’”
当“阿波罗13号”从月球的另一边重新露面时，地面控制中心一片沉默，因为登月舱上的燃料只够一次启动尝试，如果失败，他们将永远不会活着返回地球。不过，宇航员们总算一次性成功，飞船以每小时5400英里的速度飞离月球，驶向地球的方向。
5 胶带、纸板、内衣裤救了他们命
为了节省电力，宇航员们作出了一个危险的决定，关掉飞船上的计算机、导航系统和其他电力设备，让飞船的电流消耗量降低到12安培——只相当于一个家庭搅拌机使用的电量。当加热设备关闭后，登月舱中的温度急剧下降，尽管他们穿上了宇航靴和剩余的内衣裤，仍然冻得无法入睡。
没多久，他们又遇上了另一个致命的危险，登月舱中的小型空气过滤器无法处理3名宇航员排出的大量二氧化碳气体，他们面临中毒身亡的危险。就像“阿波罗11号”登月舱在月球上无法启动、阿姆斯特朗和布兹·阿尔德林将一根圆珠笔塞进断路器启动了发动机一样，“阿波罗13号”宇航员也靠一些匪夷所思的应急方法救了自己。他们在NASA科学家的指导下，用一些黏性胶带、一块从飞行手册后面撕下的纸板以及从他们太空内衣裤上扯下的一些塑料片，做成了一个帮助空气过滤器更有效工作的粗糙适配器，登月舱的空气最后终于从毒性状态回到了清洁状态。
6 宇航员手工导航返回地球
由于登月舱中的自动导航系统已被关闭，宇航员可说是通过手工导航返回地球的，包括将光学仪器上的十字标记手工对准地球。飞抵地球轨道时，宇航员们抛弃了服务舱和救了他们性命的登月舱，准备通过狭小的指令舱穿越大气层。事实上，他们甚至不知道指令舱外壳有没有受损，如果指令舱的防热盾受损，那么他们在进入大气层时，将会在5000摄氏度的高温中被融化得无影无踪。宇航员知道他们可能会死，斯威格特甚至向地面控制中心留下了遗言：“我们所有人都感谢你们为我们所做的一切。”
幸运之神再次眷顾了3名宇航员，他们安全地穿越了大气层，3个红白降落伞带着指令舱安全降落在了太平洋中。
3名宇航员后来再也没有重返过月球，斯威格特1973年从NASA退役，竞选当上了一名共和党国会议员，他在1982年走马上任前死于癌症，而洛威尔和海斯现在仍活在世上。
科学家发现旋转速度达到理论极限的黑洞
在爱因斯坦的广义相对论中，宇宙中存在黑洞很可能是最为令人着迷的一个预测。美国的天文学家们最近宣布，他们发现了一个非常奇异的黑洞，该黑洞的旋转速度每秒钟高达950次，已经达到了天体自转的极限速度。
在11月17日出版的《天体物理学》杂志上，美国天体物理研究中心(CFA)领导的一个科研小组公布了他们的这项最近发现。该研究小组是由来自美国天体物理研究中心、哈佛大学、加利福尼亚大学以及德国天体物理研究所的专家组成的。科学家们通过卫星提供的数据发现，一个编号为GRS1915+105黑洞旋转速度非常快，每秒钟高达950次，这已经达到了物理学家们普遍预测的自转极限。
美国天体物理研究中心负责人杰弗瑞-麦克林托克说，“通过美国航空航天局提供的卫星数据，我们获得了三个黑洞旋转时的精确速度。最让人激动的是，一个编号为 GRS1915+105的黑洞，它在旋转时的速度已经达到理论极限速度的82%至100%。这一新发现将有助于解释为什么黑洞会喷射气体、粒子流以及引起伽马射线等。在天文学界，人们通常用两个指标来界定一个黑洞，那就是黑洞质量和旋转速度。尽管天文学家们此前已经成功地测量出了黑洞的质量，但要准确地测量它们旋转速度却要困难得多。事实上，在今年之前，天文学家们从来没有准确地测量过黑洞旋转的速度。”
杰弗瑞-麦克林托克进一步解释说，黑洞在旋转时也会带动周围物质的旋转，这就会与周围静止物质形成一条分界线，这在天文学上被称作黑洞的“静止界限”。包括光线在内的物质越过静止界限后，并不会立即被黑洞吞食，而且围绕黑洞高速旋转，因而具有巨大的旋转能。再往里，当到达一定位置后，围绕黑洞旋转的所有物质都会被黑洞吞食。科学家们从那里往里面什么也看不见，这就形成了黑洞的“视界”。在静止界限与视界之间有“贮能区”或“能层”。天文学家们普遍认为，旋转黑洞有内外两个视界，中心奇点也会变为“奇异环”。
黑洞靠强大的旋转引力也会不断地吸收周围星体的气体。在此过程中，气体开始脱离原本的运行方向并向黑洞偏离，由此形成“角动量”，也就是说黑洞可以由此源源不断地吸收能量。被改变方向的气体使黑洞周围逐渐形成一个个越来越大、被称作“加速区”的圆环。在“加速区”里，大量炽热气体绕着黑洞旋转。随着气体越吸越多，黑洞必须分流已有的“角动量”，以便为持续涌进的能量提供空间。打个比方说，就像一个巨大的水车，为了保持旋转，它必须在装入水的同时释放出等量的水。黑洞也是如此，它必须在吸收角动量的同时释放出同等的能量。
在11月17日出版的《天体物理学》杂志上，美国天体物理研究中心(CFA)领导的一个科研小组公布了他们的这项最近发现。该研究小组是由来自美国天体物理研究中心、哈佛大学、加利福尼亚大学以及德国天体物理研究所的专家组成的。科学家们通过卫星提供的数据发现，一个编号为GRS1915+105黑洞旋转速度非常快，每秒钟高达950次，这已经达到了物理学家们普遍预测的自转极限。
美国天体物理研究中心负责人杰弗瑞-麦克林托克说，“通过美国航空航天局提供的卫星数据，我们获得了三个黑洞旋转时的精确速度。最让人激动的是，一个编号为 GRS1915+105的黑洞，它在旋转时的速度已经达到理论极限速度的82%至100%。这一新发现将有助于解释为什么黑洞会喷射气体、粒子流以及引起伽马射线等。在天文学界，人们通常用两个指标来界定一个黑洞，那就是黑洞质量和旋转速度。尽管天文学家们此前已经成功地测量出了黑洞的质量，但要准确地测量它们旋转速度却要困难得多。事实上，在今年之前，天文学家们从来没有准确地测量过黑洞旋转的速度。”
杰弗瑞-麦克林托克进一步解释说，黑洞在旋转时也会带动周围物质的旋转，这就会与周围静止物质形成一条分界线，这在天文学上被称作黑洞的“静止界限”。包括光线在内的物质越过静止界限后，并不会立即被黑洞吞食，而且围绕黑洞高速旋转，因而具有巨大的旋转能。再往里，当到达一定位置后，围绕黑洞旋转的所有物质都会被黑洞吞食。科学家们从那里往里面什么也看不见，这就形成了黑洞的“视界”。在静止界限与视界之间有“贮能区”或“能层”。天文学家们普遍认为，旋转黑洞有内外两个视界，中心奇点也会变为“奇异环”。
黑洞靠强大的旋转引力也会不断地吸收周围星体的气体。在此过程中，气体开始脱离原本的运行方向并向黑洞偏离，由此形成“角动量”，也就是说黑洞可以由此源源不断地吸收能量。被改变方向的气体使黑洞周围逐渐形成一个个越来越大、被称作“加速区”的圆环。在“加速区”里，大量炽热气体绕着黑洞旋转。随着气体越吸越多，黑洞必须分流已有的“角动量”，以便为持续涌进的能量提供空间。打个比方说，就像一个巨大的水车，为了保持旋转，它必须在装入水的同时释放出等量的水。黑洞也是如此，它必须在吸收角动量的同时释放出同等的能量。
卡西尼号首次拍摄土星南极超强风暴
据俄罗斯有关媒体11月13日报道，美国宇航局日前宣布，“卡西尼号”土星探测器在土星南极地区观测到伴有巨大漩涡的超强风暴。据悉，这是科学家们首次在土星南极地区观测到如此大规模的外星风暴。
根据“卡西尼号”探测器发回的照片天文学家们推算，这场风暴中形成的漩涡的直径高达1.2万公里，几乎为地球直径的三分之二，其中心最高风速可达550公里/小时。
美国宇航局的科学家们指出，太阳系中两颗最大的行星--木星和土星上均存在着巨型风暴现象，它们的强度经常会超过地球上同类现象的一百倍。科学家们同时还表示，虽然著名的木星“大红斑”在尺寸上远远超过土星上此次出现的漩涡，但其运动速度却要小的多。
专家们解释称，在地球上，这样的“眼睛状”漩涡常常出现在海洋表面，而且只有当湿热的空气在经过距离海洋风暴较近的洋面时才会出现，此后这类漩涡会骤然上升形成强降水。但是土星是一颗气态行星，它是如何形成这类强风暴的科学家们尚需要进一步研究。专家们还表示，土星风暴不仅涉及范围比地球上的大，而且“个头”也比地球上的高许多。
据美国宇航局的研究员迈克尔-弗莱扎尔表示，这类风暴非常像倒入浴盆中的水形成的漩涡，只不过大小有差异罢了。他称，在此之前，科学家们还从来未发现过如此令人震撼的风暴景象。
“卡西尼号”探测器于2004年7月1日进入环土星轨道，2005年它还曾向土星最大的一颗卫星--土卫六抛下一只叫“惠更斯”的探测器。今年10月11日，它在约40万公里的高度上途经土星南极地区时花费了近三个小时拍摄下了14张显现土星南极超强风暴的照片。
根据“卡西尼号”探测器发回的照片天文学家们推算，这场风暴中形成的漩涡的直径高达1.2万公里，几乎为地球直径的三分之二，其中心最高风速可达550公里/小时。
美国宇航局的科学家们指出，太阳系中两颗最大的行星--木星和土星上均存在着巨型风暴现象，它们的强度经常会超过地球上同类现象的一百倍。科学家们同时还表示，虽然著名的木星“大红斑”在尺寸上远远超过土星上此次出现的漩涡，但其运动速度却要小的多。
专家们解释称，在地球上，这样的“眼睛状”漩涡常常出现在海洋表面，而且只有当湿热的空气在经过距离海洋风暴较近的洋面时才会出现，此后这类漩涡会骤然上升形成强降水。但是土星是一颗气态行星，它是如何形成这类强风暴的科学家们尚需要进一步研究。专家们还表示，土星风暴不仅涉及范围比地球上的大，而且“个头”也比地球上的高许多。
据美国宇航局的研究员迈克尔-弗莱扎尔表示，这类风暴非常像倒入浴盆中的水形成的漩涡，只不过大小有差异罢了。他称，在此之前，科学家们还从来未发现过如此令人震撼的风暴景象。
“卡西尼号”探测器于2004年7月1日进入环土星轨道，2005年它还曾向土星最大的一颗卫星--土卫六抛下一只叫“惠更斯”的探测器。今年10月11日，它在约40万公里的高度上途经土星南极地区时花费了近三个小时拍摄下了14张显现土星南极超强风暴的照片。
宇宙最亮的类星体被证实 黑洞之谜有望被揭开
据国外媒体报道，类星体是宇宙中最明亮的物体，也是证实黑洞存在的最主要的证据。天文学家们日前首次成功的对类星体的内部结构进行了观测，研究的结果证实了人们此前对类星体内部结构的猜测，类星体是由质量超大的黑洞和其它的高温物质组成的，其内部呈螺旋状结构。
负责这项研究工作是的来自美国俄亥俄州大学的天文学家戴星宇（音），他在日前于旧金山召开的美国天文学会高能天体物理研究会上称，“此前，科学家们已经建立了许多的模型希望能够证实类星体的内部结构，但是这些模型中没有一个可以完全的完成这项任务。我们汲取的前人的理论成果，建立了全新的类星体模型，终于成功的证实了类星体的内部结构与我们预测的完全一致，这一发现成果对于提高我们对黑洞的认识具有非常重要的意义。”
从地球上看，类星体与恒星的样子差不多，但它们都非常明亮，这也是为什么尽管它们距离地球都非常遥远而我们也能看到它们的原因。天文学家们对类星体的研究已经持续了几十年，此前对类星体的总体认识就是它包含着质量超大的黑洞，形成于数十亿前之前。
宇宙中的黑洞并不能被直接的观测到，因为它的质量太太了，光线都无法从黑洞中跑出来。换句话说，任何落入黑洞中的物质都会变得非常明亮，我们目前可以使用的各种探测射线都会被黑洞吞噬。
戴星宇秘人的同事天文学家克里斯波尔·克奇耐克（音）称他们对两个类星体中的光散射情况进行了研究。由于类星体距离地球十分遥远，所以他们使用了最行进的太空望远镜，通过太空望远镜，类星体看上去就象是一个小小的白点。只有当一个星系正好运动到了地球与类星体之间的时候，才能够看到类星体的真实面貌。因为此时，星系中的光线就相当于一个透镜可以提高隐藏在其背后的星体散发光线的强度，帮助天文学家们扩大探测的距离，这种方法在天文学中被称为重力透镜化。克奇耐克称，“我们非常幸运，我们抓住了每一个可能探测到类星体的机会。目前，我们已经扩大了观测的范围，不仅仅局限于类星体的外表，我们需要了解类星体的内部结构，进而判断出黑洞的具体位置。”
天文学家们观测的这两颗类星体分另为“RXJ1131-1231”和“Q2237+0305”，这是两个非常普通的类星体。这项观测计划是俄亥俄州大学和佩恩国立大学合作项目的一部分，这一合作项目的目标是探测宇宙中黑洞的秘密。
负责这项研究工作是的来自美国俄亥俄州大学的天文学家戴星宇（音），他在日前于旧金山召开的美国天文学会高能天体物理研究会上称，“此前，科学家们已经建立了许多的模型希望能够证实类星体的内部结构，但是这些模型中没有一个可以完全的完成这项任务。我们汲取的前人的理论成果，建立了全新的类星体模型，终于成功的证实了类星体的内部结构与我们预测的完全一致，这一发现成果对于提高我们对黑洞的认识具有非常重要的意义。”
从地球上看，类星体与恒星的样子差不多，但它们都非常明亮，这也是为什么尽管它们距离地球都非常遥远而我们也能看到它们的原因。天文学家们对类星体的研究已经持续了几十年，此前对类星体的总体认识就是它包含着质量超大的黑洞，形成于数十亿前之前。
宇宙中的黑洞并不能被直接的观测到，因为它的质量太太了，光线都无法从黑洞中跑出来。换句话说，任何落入黑洞中的物质都会变得非常明亮，我们目前可以使用的各种探测射线都会被黑洞吞噬。
戴星宇秘人的同事天文学家克里斯波尔·克奇耐克（音）称他们对两个类星体中的光散射情况进行了研究。由于类星体距离地球十分遥远，所以他们使用了最行进的太空望远镜，通过太空望远镜，类星体看上去就象是一个小小的白点。只有当一个星系正好运动到了地球与类星体之间的时候，才能够看到类星体的真实面貌。因为此时，星系中的光线就相当于一个透镜可以提高隐藏在其背后的星体散发光线的强度，帮助天文学家们扩大探测的距离，这种方法在天文学中被称为重力透镜化。克奇耐克称，“我们非常幸运，我们抓住了每一个可能探测到类星体的机会。目前，我们已经扩大了观测的范围，不仅仅局限于类星体的外表，我们需要了解类星体的内部结构，进而判断出黑洞的具体位置。”
天文学家们观测的这两颗类星体分另为“RXJ1131-1231”和“Q2237+0305”，这是两个非常普通的类星体。这项观测计划是俄亥俄州大学和佩恩国立大学合作项目的一部分，这一合作项目的目标是探测宇宙中黑洞的秘密。
《环球科学》：引爆恒星
撰文 沃尔夫冈·希勒布兰特(Wolfgang Hillebrandt)
汉斯-托马斯·扬卡(Hans-Thomas Janka)
埃瓦尔德·米勒(Ewald Müller)
翻译 谢懿
在1572年11月11日这一天，丹麦天文学家、贵族第谷·布拉赫(Tycho Brahe)在仙后座看到一颗新的星星，它和木星一样明亮。从许多方面来说，这宣告了现代天文学的诞生——这是一个漂亮的反证，证明天空并不是固定和一成不变的。这些“新星”给人们带来的惊奇还不止于此。大约400年后，天文学家意识到它们的光芒足以让数十亿颗普通恒星黯然失色——这些必定是极为壮观的爆发。1934年，美国加州理工学院的弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)将它们命名为“超新星”(supernova)。不同于科学界其他引人注目的事件，超新星在宇宙中扮演了特殊的角色，也在天文学家的工作中起到了不同寻常的作用。它们为宇宙空间提供重元素(译注：天文学上，除了氢和氦，其他元素都归为重元素)、干预星系的形成和演化，甚至还能被用作测量宇宙膨胀的标尺。
兹威基和他的同事沃尔特·巴德(Walter Baade)推测，爆发的能量来自引力。他们认为，一颗普通恒星的核心达到与原子核相当的密度时，就会发生内爆。就像水晶花瓶掉落在水泥地板上会摔个粉碎一样，坍缩物质释放的引力势能也足以把恒星的其他部分炸飞。1960年，另一个理论浮出水面，英国剑桥大学的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)和美国加州理工学院的威利·福勒(Willy Fowler)把这些爆发想像成巨大的核弹。当一颗与太阳类似的恒星耗尽了氢和氦之后，就转而燃烧碳和氧。这些元素的聚变不仅可以在瞬间释放出巨大的能量，还会产生放射性的镍56。镍56的逐渐衰变，就能解释超新星爆发后持续数周的余辉。
人们已经证明这两种观点都是正确的。
光谱中不含氢元素谱线的超新星被归为I型，其中绝大多数(Ⅰa型)似乎是由热核爆炸引起的，其余的(即Ⅰb和Ⅰc型)则源于恒星坍缩。在这些恒星坍缩以前，它们外部的氢元素包层就已经被剥离了(因此光谱上没有氢元素的痕迹)。光谱中含有氢元素谱线的超新星(归为Ⅱ型)也被认为是由坍缩引起的。这两种机制都会让整颗恒星爆炸，只剩下一团气体残骸，不过，引力坍缩机制还会留下一颗密度极高的中子星，在极端情况下甚至会留下一个黑洞。天文学家的观测，尤其是对超新星1987A(一次Ⅱ型超新星爆发事件)的观测，已经证实了这个理论的基本框架[参见《科学美国人》1989年8月号斯坦·伍斯利和汤姆·韦弗所著《伟大的1987超新星》一文]。
即便如此，对天体物理学家而言，解释超新星仍然是一个巨大的挑战。计算机在模拟超新星爆发方面还存在困难，更别提重现爆发的种种细节了。实际上，你很难引爆一颗恒星。它们能自我调节，数十亿年来一直非常稳定。即便是死亡的或垂死的恒星，都有办法让自己渐渐衰亡，也不至于发生爆炸。这些稳定机制是怎么失效的呢？要弄清这一点，我们需要进行多维数值模拟(multidimensional simulation)，这已经触及甚至超过了计算机运算能力的极限。直到最近，情况才有所改善。
爆炸难为
有关超新星爆发的过程，仍然笼罩着层层迷雾，相对而言，计算机模拟是比较可行的方法。可是完成一次复杂的模拟，竟然需要60年。
讽刺的是，人们以为会爆发成Ⅰa型超新星的恒星，却是稳定的楷模——白矮星(white dwarf)。白矮星是一颗与太阳类似的恒星演化的最终产物。如果不受干扰，白矮星基本可以维持形成时的状态，并逐渐冷却变暗。但是霍伊尔和福勒认为，如果白矮星处在一条紧密围绕另一颗恒星运行的轨道上，它也许就会从伴星那里吸积物质，使自己的质量逐渐增大，令核心越压越紧。一旦核心达到足够高的密度和温度，就会引发爆炸性的碳氧核聚变，制造出重元素。
热核反应与普通的燃烧十分类似。燃烧锋面扫过整颗恒星，所经之地只留下一片核灰烬(主要成分是镍)。任何时候，聚变反应都只在狭窄的空间内发生，核灰烬在白矮星内部深处聚集成泡，它们的表面就是聚变反应最可能发生的地方。这些泡的密度较低，所以具有浮力，会努力地从白矮星的内部浮向表面——很像一壶沸水中的蒸汽气泡。
这个物理图景的问题在于，热核反应燃烧本该半途而废，因为燃烧释放的能量会使星体膨胀，进而冷却下来，燃烧就无法继续下去。恒星与普通的炸弹不同，它们没有外壳的束缚，不会像炸弹那样自我毁灭。
除了这个理论上的障碍，我们在实验上也一筹莫展。没有哪个实验室能够创造出超新星爆发时的极端条件，天文观测又要屈从于观测自身的局限。天体物理学家能利用的最佳方法，就是在计算机中模拟这些爆发。这是一项颇为浩大的工程。目前最精确的模拟，是我们小组使用IBM p690超级计算机完成的。我们将恒星切分为一个立体网格，每一边都等分成1,024个小格，捕捉跨度仅有几千米的细节变化。每一次运行大约需要1020次运算，对这样一个复杂的问题，超级计算机每秒钟能运算1011次。合计下来，一次模拟就要花费60年时间！在其他科学领域可用于简化模拟的计算技巧，却无法移植到超新星身上，因为超新星涉及高度不对称的流动、极端的物理条件，还有巨大的空间和时间尺度。粒子物理、核物理、流体力学和广义相对论，本身就已经够复杂了，超新星模拟却要把所有这些学科综合到一起。
汽车引擎的灵感
是慢慢地燃烧殆尽，还是在激波的推动下轰然爆炸？湍流在其中是否扮演了一个重要的角色？直到建立起三维模型，科学家才发现超新星爆发的过程比想象的更复杂。
解决这个问题的灵感来自一个意想不到的领域——汽车引擎的原理。在引擎中混合汽油和氧气，点燃后就会产生湍流。然后，通过翻腾和拉伸，湍流增加了燃烧的表面积。燃料利用率与燃烧的表面积成正比，也会随之上升。恒星也同样被湍流左右。气体以极高的速度运动，所以即使是微小的扰动，也会迅速把平稳的气流搅成湍流。在超新星中，上升的高温泡会搅动物质，造成核燃烧高速传播，使恒星根本没时间作出反应。
在正常工作的内燃机中，受到热量在物质中扩散速度的限制，燃烧只能以亚音速传播——这个过程叫做爆燃(deflagration)；对于一个饱受爆震(knocking)之苦的引擎来说，从燃料和氧化剂的混合物中一扫而过的激波驱使火焰以超音速传播，同时对混合物加以压缩——这个过程叫做爆轰(detonation)。热核燃烧也能以这两种方式传播。更为剧烈的爆轰会让整个恒星化为灰烬，只留下高度聚合的元素，例如镍和铁。然而，天文学家观测发现，这些爆发中包含着更为多样的元素，包括硅、硫和钙等。这说明，至少刚开始的时候，热核燃烧是以爆燃形式传播的。
在过去几年里，我们的研究组、美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的小组，和美国芝加哥大学的小组最终建立起了令人信服的爆燃模型。我们的计算机程序借鉴了为化学燃烧，甚至为天气模拟而研发的方法。湍流本质上是一个3维的过程。在湍动的流体坍缩过程中，动能从大尺度结构流向小尺度结构，最终以热量的形式释放。换句话说，这些流动构成了越来越精细的结构。因此，模拟也必须是3维的——这也是为什么这些模拟直到最近才变得切实可行的原因。
包含所有维度的超新星模拟揭示了复杂的蘑菇状结构——高温泡在分层的流体中不断上涌，在湍流的作用下翻腾拉伸。湍流提高了核聚变速率，使白矮星在几秒钟内土崩瓦解。白矮星的碎片会以1万千米/秒的速度向外飞出，这与观测结果相吻合。
仍有很多问题悬而未决。目前根本不清楚最初是什么机制点燃了白矮星。另一个问题是爆燃机制应该会抛射出大量未经改变的白矮星碎片，但观测显示，仅有少量的星体残骸没有发生变化。因此，超新星爆发不可能完全是爆燃过程，必然还涉及一部分爆轰过程，理论学家还必须解释为什么会发生这两个过程。这两个燃烧过程也无法解释人们观测到的、变化多端的爆发现象。还有可能，白矮星吸积并不是引爆Ia型超新星的唯一途径，两颗白矮星的并合也是一种可能。
汉斯-托马斯·扬卡(Hans-Thomas Janka)
埃瓦尔德·米勒(Ewald Müller)
翻译 谢懿
在1572年11月11日这一天，丹麦天文学家、贵族第谷·布拉赫(Tycho Brahe)在仙后座看到一颗新的星星，它和木星一样明亮。从许多方面来说，这宣告了现代天文学的诞生——这是一个漂亮的反证，证明天空并不是固定和一成不变的。这些“新星”给人们带来的惊奇还不止于此。大约400年后，天文学家意识到它们的光芒足以让数十亿颗普通恒星黯然失色——这些必定是极为壮观的爆发。1934年，美国加州理工学院的弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)将它们命名为“超新星”(supernova)。不同于科学界其他引人注目的事件，超新星在宇宙中扮演了特殊的角色，也在天文学家的工作中起到了不同寻常的作用。它们为宇宙空间提供重元素(译注：天文学上，除了氢和氦，其他元素都归为重元素)、干预星系的形成和演化，甚至还能被用作测量宇宙膨胀的标尺。
兹威基和他的同事沃尔特·巴德(Walter Baade)推测，爆发的能量来自引力。他们认为，一颗普通恒星的核心达到与原子核相当的密度时，就会发生内爆。就像水晶花瓶掉落在水泥地板上会摔个粉碎一样，坍缩物质释放的引力势能也足以把恒星的其他部分炸飞。1960年，另一个理论浮出水面，英国剑桥大学的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)和美国加州理工学院的威利·福勒(Willy Fowler)把这些爆发想像成巨大的核弹。当一颗与太阳类似的恒星耗尽了氢和氦之后，就转而燃烧碳和氧。这些元素的聚变不仅可以在瞬间释放出巨大的能量，还会产生放射性的镍56。镍56的逐渐衰变，就能解释超新星爆发后持续数周的余辉。
人们已经证明这两种观点都是正确的。
光谱中不含氢元素谱线的超新星被归为I型，其中绝大多数(Ⅰa型)似乎是由热核爆炸引起的，其余的(即Ⅰb和Ⅰc型)则源于恒星坍缩。在这些恒星坍缩以前，它们外部的氢元素包层就已经被剥离了(因此光谱上没有氢元素的痕迹)。光谱中含有氢元素谱线的超新星(归为Ⅱ型)也被认为是由坍缩引起的。这两种机制都会让整颗恒星爆炸，只剩下一团气体残骸，不过，引力坍缩机制还会留下一颗密度极高的中子星，在极端情况下甚至会留下一个黑洞。天文学家的观测，尤其是对超新星1987A(一次Ⅱ型超新星爆发事件)的观测，已经证实了这个理论的基本框架[参见《科学美国人》1989年8月号斯坦·伍斯利和汤姆·韦弗所著《伟大的1987超新星》一文]。
即便如此，对天体物理学家而言，解释超新星仍然是一个巨大的挑战。计算机在模拟超新星爆发方面还存在困难，更别提重现爆发的种种细节了。实际上，你很难引爆一颗恒星。它们能自我调节，数十亿年来一直非常稳定。即便是死亡的或垂死的恒星，都有办法让自己渐渐衰亡，也不至于发生爆炸。这些稳定机制是怎么失效的呢？要弄清这一点，我们需要进行多维数值模拟(multidimensional simulation)，这已经触及甚至超过了计算机运算能力的极限。直到最近，情况才有所改善。
爆炸难为
有关超新星爆发的过程，仍然笼罩着层层迷雾，相对而言，计算机模拟是比较可行的方法。可是完成一次复杂的模拟，竟然需要60年。
讽刺的是，人们以为会爆发成Ⅰa型超新星的恒星，却是稳定的楷模——白矮星(white dwarf)。白矮星是一颗与太阳类似的恒星演化的最终产物。如果不受干扰，白矮星基本可以维持形成时的状态，并逐渐冷却变暗。但是霍伊尔和福勒认为，如果白矮星处在一条紧密围绕另一颗恒星运行的轨道上，它也许就会从伴星那里吸积物质，使自己的质量逐渐增大，令核心越压越紧。一旦核心达到足够高的密度和温度，就会引发爆炸性的碳氧核聚变，制造出重元素。
热核反应与普通的燃烧十分类似。燃烧锋面扫过整颗恒星，所经之地只留下一片核灰烬(主要成分是镍)。任何时候，聚变反应都只在狭窄的空间内发生，核灰烬在白矮星内部深处聚集成泡，它们的表面就是聚变反应最可能发生的地方。这些泡的密度较低，所以具有浮力，会努力地从白矮星的内部浮向表面——很像一壶沸水中的蒸汽气泡。
这个物理图景的问题在于，热核反应燃烧本该半途而废，因为燃烧释放的能量会使星体膨胀，进而冷却下来，燃烧就无法继续下去。恒星与普通的炸弹不同，它们没有外壳的束缚，不会像炸弹那样自我毁灭。
除了这个理论上的障碍，我们在实验上也一筹莫展。没有哪个实验室能够创造出超新星爆发时的极端条件，天文观测又要屈从于观测自身的局限。天体物理学家能利用的最佳方法，就是在计算机中模拟这些爆发。这是一项颇为浩大的工程。目前最精确的模拟，是我们小组使用IBM p690超级计算机完成的。我们将恒星切分为一个立体网格，每一边都等分成1,024个小格，捕捉跨度仅有几千米的细节变化。每一次运行大约需要1020次运算，对这样一个复杂的问题，超级计算机每秒钟能运算1011次。合计下来，一次模拟就要花费60年时间！在其他科学领域可用于简化模拟的计算技巧，却无法移植到超新星身上，因为超新星涉及高度不对称的流动、极端的物理条件，还有巨大的空间和时间尺度。粒子物理、核物理、流体力学和广义相对论，本身就已经够复杂了，超新星模拟却要把所有这些学科综合到一起。
汽车引擎的灵感
是慢慢地燃烧殆尽，还是在激波的推动下轰然爆炸？湍流在其中是否扮演了一个重要的角色？直到建立起三维模型，科学家才发现超新星爆发的过程比想象的更复杂。
解决这个问题的灵感来自一个意想不到的领域——汽车引擎的原理。在引擎中混合汽油和氧气，点燃后就会产生湍流。然后，通过翻腾和拉伸，湍流增加了燃烧的表面积。燃料利用率与燃烧的表面积成正比，也会随之上升。恒星也同样被湍流左右。气体以极高的速度运动，所以即使是微小的扰动，也会迅速把平稳的气流搅成湍流。在超新星中，上升的高温泡会搅动物质，造成核燃烧高速传播，使恒星根本没时间作出反应。
在正常工作的内燃机中，受到热量在物质中扩散速度的限制，燃烧只能以亚音速传播——这个过程叫做爆燃(deflagration)；对于一个饱受爆震(knocking)之苦的引擎来说，从燃料和氧化剂的混合物中一扫而过的激波驱使火焰以超音速传播，同时对混合物加以压缩——这个过程叫做爆轰(detonation)。热核燃烧也能以这两种方式传播。更为剧烈的爆轰会让整个恒星化为灰烬，只留下高度聚合的元素，例如镍和铁。然而，天文学家观测发现，这些爆发中包含着更为多样的元素，包括硅、硫和钙等。这说明，至少刚开始的时候，热核燃烧是以爆燃形式传播的。
在过去几年里，我们的研究组、美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的小组，和美国芝加哥大学的小组最终建立起了令人信服的爆燃模型。我们的计算机程序借鉴了为化学燃烧，甚至为天气模拟而研发的方法。湍流本质上是一个3维的过程。在湍动的流体坍缩过程中，动能从大尺度结构流向小尺度结构，最终以热量的形式释放。换句话说，这些流动构成了越来越精细的结构。因此，模拟也必须是3维的——这也是为什么这些模拟直到最近才变得切实可行的原因。
包含所有维度的超新星模拟揭示了复杂的蘑菇状结构——高温泡在分层的流体中不断上涌，在湍流的作用下翻腾拉伸。湍流提高了核聚变速率，使白矮星在几秒钟内土崩瓦解。白矮星的碎片会以1万千米/秒的速度向外飞出，这与观测结果相吻合。
仍有很多问题悬而未决。目前根本不清楚最初是什么机制点燃了白矮星。另一个问题是爆燃机制应该会抛射出大量未经改变的白矮星碎片，但观测显示，仅有少量的星体残骸没有发生变化。因此，超新星爆发不可能完全是爆燃过程，必然还涉及一部分爆轰过程，理论学家还必须解释为什么会发生这两个过程。这两个燃烧过程也无法解释人们观测到的、变化多端的爆发现象。还有可能，白矮星吸积并不是引爆Ia型超新星的唯一途径，两颗白矮星的并合也是一种可能。
卡西尼号任务延长2年 最终可能撞向土星
“卡西尼” 号探测器环绕土星星系的旅程已进行了一半，它仍继续传送回这个有光环的星球及其卫星的数据。然而，任何旅程都会有终结的一天，现在科学家正在讨论它的最终命运。美国宇航局该项目的主管罗伯特·米切尔说：“当前计划是将其任务延期2年至2010年7月1日，考虑到探测器运行良好,施行这一方案是完全可能的。
2012年的某个时候，“卡西尼号”就会像老旧的远航轮船一样需要退役了。然而，正如我们无法把老旧的轮船拖曳到附近的岸边拆卸一样，要么让它离开土星系，要么让它被土星系吞噬。米切尔说：“也许最可能的方案是：让“卡西尼号”继续留在它长期处在的轨道上，这条轨道十分安全，受撞击的可能性很小。另一方案是像“伽利略”撞击木星一样让它去撞击土星，不过这样做存在一定困难。”困难来自于极薄的土星环，它可能使探测器在穿越过程中失去控制。
米切尔说：“另一选择是让其撞击土星多个卫星中的一个。”这样做也存在一定危险，因为“卡西尼” 号上有三个作为电源的钚原料放射性同位素温差发电器(Radioisotope Thermoelectric Generator,RTG)。该发电器产生的热量会融化撞击点处的冰层，这有可能会形成一个有利探测器上可能携带有的地球生命的生存环境。该任务的规划人员努力使这个外星世界不免受地球生命的污染。
第三个选择：起锚，让其逃离土星系，这需要使探测器多飞掠土星最大的卫星——土卫六。最终将其弹射出土星系。如果“卡西尼” 号以这种方式脱离了土星，那么它的控制人员还可以有两种选择：或者让它飞向太阳或者让它飞向太阳系外层。其它选择：米切尔说：“如果“卡西尼” 号直接飞向太阳系的内部，那么它的最终归宿可能是木星。其中一个可能性是让它逃离土星系，然后让“卡西尼” 号撞击木星。这看似可行，但飞行时间太长。“卡西尼” 号的目的地并不是木星，木星的巨大引力会有可能把它送入与水星撞击的轨道。这一撞击将为研究水星表面的成份提供宝贵的数据，撞击有可能发生在2021年左右，届时，水星探测器“BepiColombo”号将可以观测到这一过程。或者，如果“卡西尼”号飞向太阳系的外层区域，那么在它飞掠太阳系外层行星或柯伊伯带星体(Kuiper belt objects)时，就不太可能为科学家提供进一步有价值的科学数据。
米切尔说：“一些初步的分析表明，这是可行的。但所需要的飞行时间和探测器届时的状况都使这一方案不太可行。”美国宇航局将开会决定“卡西尼”号的最终命运。
2012年的某个时候，“卡西尼号”就会像老旧的远航轮船一样需要退役了。然而，正如我们无法把老旧的轮船拖曳到附近的岸边拆卸一样，要么让它离开土星系，要么让它被土星系吞噬。米切尔说：“也许最可能的方案是：让“卡西尼号”继续留在它长期处在的轨道上，这条轨道十分安全，受撞击的可能性很小。另一方案是像“伽利略”撞击木星一样让它去撞击土星，不过这样做存在一定困难。”困难来自于极薄的土星环，它可能使探测器在穿越过程中失去控制。
米切尔说：“另一选择是让其撞击土星多个卫星中的一个。”这样做也存在一定危险，因为“卡西尼” 号上有三个作为电源的钚原料放射性同位素温差发电器(Radioisotope Thermoelectric Generator,RTG)。该发电器产生的热量会融化撞击点处的冰层，这有可能会形成一个有利探测器上可能携带有的地球生命的生存环境。该任务的规划人员努力使这个外星世界不免受地球生命的污染。
第三个选择：起锚，让其逃离土星系，这需要使探测器多飞掠土星最大的卫星——土卫六。最终将其弹射出土星系。如果“卡西尼” 号以这种方式脱离了土星，那么它的控制人员还可以有两种选择：或者让它飞向太阳或者让它飞向太阳系外层。其它选择：米切尔说：“如果“卡西尼” 号直接飞向太阳系的内部，那么它的最终归宿可能是木星。其中一个可能性是让它逃离土星系，然后让“卡西尼” 号撞击木星。这看似可行，但飞行时间太长。“卡西尼” 号的目的地并不是木星，木星的巨大引力会有可能把它送入与水星撞击的轨道。这一撞击将为研究水星表面的成份提供宝贵的数据，撞击有可能发生在2021年左右，届时，水星探测器“BepiColombo”号将可以观测到这一过程。或者，如果“卡西尼”号飞向太阳系的外层区域，那么在它飞掠太阳系外层行星或柯伊伯带星体(Kuiper belt objects)时，就不太可能为科学家提供进一步有价值的科学数据。
米切尔说：“一些初步的分析表明，这是可行的。但所需要的飞行时间和探测器届时的状况都使这一方案不太可行。”美国宇航局将开会决定“卡西尼”号的最终命运。
水星凌日
2006年11月9日晨7时，在广州东郊，一名记者架起1040MM的长焦镜头(400/2.8镜头+2倍增距镜+APS-H画幅1.3×)，拍摄到“水星凌日”的珍贵镜头(太阳正下方的小黑点就是水星)。这次水星凌日出现在11月9日凌晨3时12分3.9秒至上午8时10分8.3秒(北京时间)，全过程历时4小时58分4.4秒。
水星是地球的内行星。水星凌日是由于太阳、水星和地球排成一条直线而出现的天象，它发生的原理与日食相似。这次水星凌日，水星的视直径只有9.96角秒，即只有太阳视直径的195分之1(即：195个)，即要195个水星排列在一起，才等于太阳的视直径。通常，肉眼的最小分辨率为60角秒，而水星的视直径不到10角秒，因此，肉眼不可能看到水星凌日。
“水星凌日”天象平均每100年发生13.4次。
银河系邻近星系与银河系具有不同的构成历史
科学家用欧南天文台（ESO）的“超巨大望远镜”（VLT）对银河系进行了观测，发现银河系和周围临近星系有着不同的形成历史。在对距离银河系最近的四个矮星系中超过2000颗恒星的化学成分进行了分析后，天文学家发现了它们的成分与银河系有着巨大的差别。这使科学家有理由怀疑这些小型星系是构成银河系形成块的说法。
荷兰的一位科学家指出：对这些矮星系中的恒星观测到的化学成分和目前的宇宙论学模型并不一致，这意味着对于我们所居住的银河系，还有很多的天文知识需要去探索和验证。银河系由一系列的矮星系所围绕，在本星系群的40个星系中，就有20多个是椭圆矮星系，可见其数目之多。这种星系光度弱，在5万秒差距之外是看不到的，比银河系的光要弱几千倍，是目前发现的所有星系中最不明亮的星系。
现代宇宙论模型推测小星系形成了银河系这类大星系中最原始的组成部分，并逐渐集成为大星系。由于宇宙最初只包含了氢和氦这些合成恒星内部其他物质的化学元素，那么，矮星系的组成元素的种类应该是极少的，但是，天文学家发现并非如此。从观测的数据中发现矮星系中的恒星的化学成分和银河系光晕的成分有显著的区别，科学家不得不对所谓的聚类理论产生了怀疑。尤其是矮星系缺少银河系常见的贫金属星，这与先前的宇宙论预测是不一致的。因此，可见这些矮星系和银河系并非属于同一“血统”。
荷兰的一位科学家指出：对这些矮星系中的恒星观测到的化学成分和目前的宇宙论学模型并不一致，这意味着对于我们所居住的银河系，还有很多的天文知识需要去探索和验证。银河系由一系列的矮星系所围绕，在本星系群的40个星系中，就有20多个是椭圆矮星系，可见其数目之多。这种星系光度弱，在5万秒差距之外是看不到的，比银河系的光要弱几千倍，是目前发现的所有星系中最不明亮的星系。
现代宇宙论模型推测小星系形成了银河系这类大星系中最原始的组成部分，并逐渐集成为大星系。由于宇宙最初只包含了氢和氦这些合成恒星内部其他物质的化学元素，那么，矮星系的组成元素的种类应该是极少的，但是，天文学家发现并非如此。从观测的数据中发现矮星系中的恒星的化学成分和银河系光晕的成分有显著的区别，科学家不得不对所谓的聚类理论产生了怀疑。尤其是矮星系缺少银河系常见的贫金属星，这与先前的宇宙论预测是不一致的。因此，可见这些矮星系和银河系并非属于同一“血统”。
最猛烈的恒星爆炸 威力相当于5千亿亿颗核弹
美国国家航空航天局日前宣布，“雨燕”空间望远镜拍摄到了一次有史以来最为猛烈的天体喷发现象。这次空前强烈的爆炸发生在太阳系附近的一颗恒星表面。天文学家们表示，太阳也会周期性地发生喷发，期间会抛洒出大量的高温气体和带电粒子。太阳的这种喷发现象不但会对地球磁场产生明显影响，而且还会使人体感到不适。然而，“雨燕”望远镜此次观测到的喷发要远远超过太阳的任何一次喷发。科学家们计算出的结果显示，这颗位于飞马座的恒星在爆发过程中释放出的能量居然相当于五千亿亿颗中等当量的核弹！专家们指出，如果这种威力的喷发出现在太阳上，那么太阳系中包括地球在内的所有行星都将被摧毁。天文学家们表示，以前在其他一些恒星系统中也曾观测到过强烈爆发的现象，但由于它们极其罕见且与我们相距甚远，因此长期以来一直未能掌握有关这类“超级爆炸”的详细数据。来自马里兰州立大学的研究人员介绍说，这类现象其实在宇宙中时常会发生。假如太阳发生类似强度的喷发，那么地球将会被轻易地撕成碎片。今后，天文学家们还计划发射一系列新型的X射线空间望远镜，以便对这类恒星喷发现象进行更为详细的研究。目前，科学家们正在尝试着对飞马座中这颗恒星发生喷发的原因进行分析，以确定太阳今后是否也会发生类似的爆发。据介绍，发生喷发的恒星距离地球约1.35亿光年，并且其还与另一颗恒星组成了双星系统。这两颗恒星之间相距约两亿公里，绕共同轴心旋转一周的时间略微超过28天。
历史的黑暗面：牛顿的霸权与胡克的冤屈
胡克是一个全才式的人物，他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献，因此被誉为“英国的达芬奇”。
一、科学史上最被低估的科学家之一
胡克是17世纪后半期著名的科学家之一，在英国皇家学会创立早期扮演过重要角色，他从1662年起直到逝世一直担任皇家学会实验管理员。
在理论方面，胡克在光学和力学领域创下了多个“第一”：他是第一个意识到光是由光波组成的物理学家，是早期探索万有引力的科学家之一，并发现了让其留名的弹性定律；他也是第一个通过观测木星上的红斑移动发现木星星体自转的人；而现在已经为人们耳熟能详的“细胞”一词，据称就是由胡克最先使用的，因为他也是第一个通过显微镜来研究植物细胞的人。
在科学研究界有句老话：理论加技术，谁也挡不住。有着丰富学识的胡克，动手能力也极强。他亲手发明和制造的仪器，如复式显微镜、格雷高利望远镜、发条摆轮、轮形气压表等，在当时都是性能最为优良的。在他“出道”早期，给著名科学家波义耳当助手的时候，波义耳所用的几乎所有科学仪器都是胡克制造或设计的。
其中最有名的一个故事是围绕着抽气机展开的。那时，波义耳热衷于对空气的研究，特别是对于真空和燃烧现象的研究，但这方面的研究必须拥有性能优良的抽气机作为硬件保证。为此，波义耳请当时最著名的抽气机制造工程师拉尔夫·格雷托雷为他制造一个设备，要求是比冯·格里克的抽气机更好用。冯·格里克曾是马德堡市长，他利用自己发明的抽气机在马德堡半球内制造真空环境，两队马反方向拉金属球也拉不开，这就是马德堡半球实验——科学史上著名的段子。冯·格里克因此名噪一时，可遗憾的是格雷托雷失败了。
但是，胡克最终帮波义耳如愿以偿，他用灵巧的双手造出了当时最好的抽气机。为感谢胡克做出的贡献，波义耳在正式出版的论文中亲切地将胡克制造的设备称为“我们的抽气机”。
令人称奇的是，除了在自然学科上取得成果外，胡克在人文艺术领域也留下了大名。科学家出身的胡克也是一位建筑大师，虽然人们以前就知道1666年伦敦大火后他担任测量员及伦敦市政检查官，参加了伦敦重建工作，但通过胡克的日记和朋友间的通信，才发现许多原先以为是雷恩设计的建筑，很可能是出自胡克之手，其中就包括著名的格林尼治皇家天文台以及为纪念1666年伦敦大火而建造的纪念碑。胡克在美术方面同样有不俗造诣，他13岁的时候就师从当时著名的画师彼得·莱利爵士学习绘画，后来这一特长也在其科研中发挥了作用——在奠定胡克学术地位的《显微制图》一书中，胡克绘画的天分得到充分展现，在没有照相机的当时，书中配上的58幅图画都是胡克亲手描绘的在显微镜下看到的情景。
胡克是一个全才式的人物，他的贡献是多方面的，他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献，因此被誉为“英国的达芬奇”。可以说，多才多艺的胡克是科学史上最被低估的科学家之一，在之后三百多年的时间里，胡克之所以逐渐变得默默无闻，这多半是和他留下来的书面成果太少有关，当然，还有一个被世人遗忘的深层原因——这是由胡克本人的性格悲剧造成的。
胡克脾气暴躁，他的好斗性和其学术成就在当时一样有名。
出于种种原因，胡克和当时很多人交恶，其中包括大名鼎鼎的科学家惠更斯和牛顿，而当这些人一旦无限风光之后，难免不有些小动作来联合封杀得罪过他们的老胡克。
二、成就
在格林尼治天文台成立前后，荷兰物理学家惠更斯1675年宣布，自己发明了一种可以精确计时的钟表，它能通过细小的弹簧装置来校正调节时间。这种标在测量经线长度的时候是不可或缺的。当听到惠更斯的发明后，胡克勃然大怒，他拿出了5年前提交给皇家学会的他设计的同类钟表。他当时就已经发现，一根螺旋式弹簧丝的振荡是等时的，所以使用这种弹簧丝可以用来调节计时器，胡克怀疑，有“内鬼”把他的设计泄露给了惠更斯，于是开始调查这起“卑鄙无耻”的泄密行为。那段时间，他翻阅了皇家学会的每一页记录，但最终却没有找到任何真凭实据。
也许是功夫不负有心人，他终于发现1670年6月23日的记录有些瑕疵。当时胡克的前任亨利·奥登博格在记录中写道：“胡克利用钟摆的等摆原理独立设计制造出一种钟表。”可能是出于某种失误，奥登博格接下来再没有就胡克的这项发明作进一步的记录，而其后这项设计可能因故被泄露。
具有讽刺意味的是，胡克从奥登博格的记录中撕下了这一页，并把它贴在了自己的手稿中，而这样一来，可害苦了后世的科技史家，因为他们在见到这页记录前，一直没有证据来证实胡克在发明测经线钟表上到底是吹了牛，还是真的颇有建树。
三、在牛顿强大话语霸权压力下，胡克至死也没有得到应有的承认。
胡克甚至连一幅画像也没留下来，据称正是牛顿利用职权毁弃了胡克的遗物，作为最后的报复。
万有引力定律作为经典的三大定律之一，早已被牢牢地归在牛顿名下，以至于那个苹果掉下来砸到头的故事，几乎被每本教科书广泛引用，使果园变成了不亚于图书馆的读书好去处。但有些“疑古”的科学史家却毫不信邪，他们始终认为引力定律就是胡克的发现。
其实，关于这个物理学上最重要发现的归属权问题并非滥觞于今世，早在胡克和牛顿都在世的时候，这两位心胸都不怎么宽广的大师，就为这个名分“针尖对麦芒式”地争斗得不可开交了。 胡克在力学和行星运动方面花过许多心血，早在1661年，虽然没有和任何苹果有过亲密接触，胡克还是凭借在科学上敏锐的洞察力，觉察到引力和地球上物体的重力有着某种的本质联系。1662年和1666年，他曾分别在山顶上和矿井下用测定摆槌周期的方法做实验，试图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系。
1674年胡克根据修正的惯性原理，提出了行星运动的理论。在发表的《试证地球的运动》中，他详细阐述了研究行星运动理论的成果：一切天体都具有倾向其中心的吸引力或重力；天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变；离吸引中心越近，吸引力越大；行星的运动是惯性、外在引力和自身引力共同作用的结果。简而言之，胡克认为，地球和地球上的物体之间肯定有某种吸引力，如果没有这种引力的话，那么地球在自转的时候，这些物体就会像雨伞上的水珠一样，因旋转而向四周飞散。
1679年，胡克找到了引力的平方反比定律。虽然以前他和牛顿在光的波粒问题上存在一些争论，但他还是写信给在力学方面有着不俗造诣的牛顿，提出了自己的研究设想，想交流切磋一下。在1680年1月6日寄给牛顿的信中，胡克讲到了引力大小与距离的平方成反比这个概念，但是当时他在信中说得比较模糊，并未将这一理论加以量化。
事实上，看到胡克这一信件的时候，牛顿在引力方面也有了很深入的研究，他只是没有发表自己的研究成果罢了——虽然他当时把引力看做是不随距离而变化的常量，行星运动是在向心力和离心力这两个平衡力同时作用下进行的。胡克与牛顿的这次通信在科学史上是极为重要的一节。牛顿后来虽然从不肯承认从胡克那里得到了一些启发，但明察秋毫的科学史家则认为胡克的信件给了牛顿关键性的帮助。
但是，胡克直言不讳地纠正了牛顿的错误，自认为胜出一筹的他在得意之下还把牛顿的错误在皇家学会大肆宣扬，而这有些过火的行为令牛顿十分恼怒，他认定胡克此举是存心炫耀，并有意让他在大庭广众下出丑。1684年，胡克和牛顿之间的科学“战争”再次升级，他们分别试图证明平方反比的引力导致椭圆轨道(即ISL定律)。他们争相宣布了自己的胜利：胡克骄傲地宣称他证明了这一点，但未拿出结果，还说要等别人的努力都失败后才肯把自己的证明公布出来，人们习惯性地认为这可能是“大话王”的又一次表演。牛顿也说他早就证明过这个定律，虽然当下同样没拿出任何证据，可几个月后，牛顿发表了著名的《论运动》，这成为后来《自然哲学的数学原理》的前奏。 1686年，牛顿完成扛鼎之作《自然哲学的数学原理》，并于4月把原稿交给皇家学会。他在书中公布了万有引力定律，因此在和胡克的“口水战”中赢得了压倒性胜利。虽然由于经费问题以及牛顿和胡克关于万有引力定律发明权的争执，皇家学会未能安排该书付印。但牛顿的朋友哈雷深知该书的价值，于是决定出钱替牛顿出版这一巨著。
《自然哲学的数学原理》发表后，直拗的胡克还是要求牛顿承认，是他优先发现平方反比定律的，起码要在书的前言里将他对牛顿启发的“功绩”提及一下。由于没有得到牛顿的有效回应，胡克在1693年的皇家学会会议上再次正式提出他发现万有引力的优先权。面对胡克如此接二连三“不识相”的行为，牛顿暴跳如雷，他一直认为万有引力完全是个人的发现，所以一气之下把《自然哲学的数学原理》里大部分涉及对胡克的引用都通通删掉，剩下少数实在无法避免的，用词也从“非常尊敬的胡克先生”变成不顾基本礼仪的“胡克”两字。
得益于《自然哲学的数学原理》出版，在牛顿强大话语霸权的压力下，可怜的胡克至死也没有得到应有的承认，1703年3月3日，胡克在落寞中去世。在他死后不久，由于在科学上的成就卓著，声名显赫的牛顿登上了英国皇家学会主席宝座，这也导致了胡克在后来的科学史上更没有可能得到应有的地位和承认。因为随后，或许是出于大权在握的原因，英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆都先后被解散，胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材也被分散或者被销毁。没多久，这些属于胡克的成果就全都消失在历史深处了。胡克死后甚至连一幅画像也没有留下来，据说是因为他长得“太丑了”，但也有学者言之凿凿地声称，正是精通权术的牛顿利用职权有意毁弃了他的“敌人”胡克的遗物，作为对他最后的报复。
一、科学史上最被低估的科学家之一
胡克是17世纪后半期著名的科学家之一，在英国皇家学会创立早期扮演过重要角色，他从1662年起直到逝世一直担任皇家学会实验管理员。
在理论方面，胡克在光学和力学领域创下了多个“第一”：他是第一个意识到光是由光波组成的物理学家，是早期探索万有引力的科学家之一，并发现了让其留名的弹性定律；他也是第一个通过观测木星上的红斑移动发现木星星体自转的人；而现在已经为人们耳熟能详的“细胞”一词，据称就是由胡克最先使用的，因为他也是第一个通过显微镜来研究植物细胞的人。
在科学研究界有句老话：理论加技术，谁也挡不住。有着丰富学识的胡克，动手能力也极强。他亲手发明和制造的仪器，如复式显微镜、格雷高利望远镜、发条摆轮、轮形气压表等，在当时都是性能最为优良的。在他“出道”早期，给著名科学家波义耳当助手的时候，波义耳所用的几乎所有科学仪器都是胡克制造或设计的。
其中最有名的一个故事是围绕着抽气机展开的。那时，波义耳热衷于对空气的研究，特别是对于真空和燃烧现象的研究，但这方面的研究必须拥有性能优良的抽气机作为硬件保证。为此，波义耳请当时最著名的抽气机制造工程师拉尔夫·格雷托雷为他制造一个设备，要求是比冯·格里克的抽气机更好用。冯·格里克曾是马德堡市长，他利用自己发明的抽气机在马德堡半球内制造真空环境，两队马反方向拉金属球也拉不开，这就是马德堡半球实验——科学史上著名的段子。冯·格里克因此名噪一时，可遗憾的是格雷托雷失败了。
但是，胡克最终帮波义耳如愿以偿，他用灵巧的双手造出了当时最好的抽气机。为感谢胡克做出的贡献，波义耳在正式出版的论文中亲切地将胡克制造的设备称为“我们的抽气机”。
令人称奇的是，除了在自然学科上取得成果外，胡克在人文艺术领域也留下了大名。科学家出身的胡克也是一位建筑大师，虽然人们以前就知道1666年伦敦大火后他担任测量员及伦敦市政检查官，参加了伦敦重建工作，但通过胡克的日记和朋友间的通信，才发现许多原先以为是雷恩设计的建筑，很可能是出自胡克之手，其中就包括著名的格林尼治皇家天文台以及为纪念1666年伦敦大火而建造的纪念碑。胡克在美术方面同样有不俗造诣，他13岁的时候就师从当时著名的画师彼得·莱利爵士学习绘画，后来这一特长也在其科研中发挥了作用——在奠定胡克学术地位的《显微制图》一书中，胡克绘画的天分得到充分展现，在没有照相机的当时，书中配上的58幅图画都是胡克亲手描绘的在显微镜下看到的情景。
胡克是一个全才式的人物，他的贡献是多方面的，他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献，因此被誉为“英国的达芬奇”。可以说，多才多艺的胡克是科学史上最被低估的科学家之一，在之后三百多年的时间里，胡克之所以逐渐变得默默无闻，这多半是和他留下来的书面成果太少有关，当然，还有一个被世人遗忘的深层原因——这是由胡克本人的性格悲剧造成的。
胡克脾气暴躁，他的好斗性和其学术成就在当时一样有名。
出于种种原因，胡克和当时很多人交恶，其中包括大名鼎鼎的科学家惠更斯和牛顿，而当这些人一旦无限风光之后，难免不有些小动作来联合封杀得罪过他们的老胡克。
二、成就
在格林尼治天文台成立前后，荷兰物理学家惠更斯1675年宣布，自己发明了一种可以精确计时的钟表，它能通过细小的弹簧装置来校正调节时间。这种标在测量经线长度的时候是不可或缺的。当听到惠更斯的发明后，胡克勃然大怒，他拿出了5年前提交给皇家学会的他设计的同类钟表。他当时就已经发现，一根螺旋式弹簧丝的振荡是等时的，所以使用这种弹簧丝可以用来调节计时器，胡克怀疑，有“内鬼”把他的设计泄露给了惠更斯，于是开始调查这起“卑鄙无耻”的泄密行为。那段时间，他翻阅了皇家学会的每一页记录，但最终却没有找到任何真凭实据。
也许是功夫不负有心人，他终于发现1670年6月23日的记录有些瑕疵。当时胡克的前任亨利·奥登博格在记录中写道：“胡克利用钟摆的等摆原理独立设计制造出一种钟表。”可能是出于某种失误，奥登博格接下来再没有就胡克的这项发明作进一步的记录，而其后这项设计可能因故被泄露。
具有讽刺意味的是，胡克从奥登博格的记录中撕下了这一页，并把它贴在了自己的手稿中，而这样一来，可害苦了后世的科技史家，因为他们在见到这页记录前，一直没有证据来证实胡克在发明测经线钟表上到底是吹了牛，还是真的颇有建树。
三、在牛顿强大话语霸权压力下，胡克至死也没有得到应有的承认。
胡克甚至连一幅画像也没留下来，据称正是牛顿利用职权毁弃了胡克的遗物，作为最后的报复。
万有引力定律作为经典的三大定律之一，早已被牢牢地归在牛顿名下，以至于那个苹果掉下来砸到头的故事，几乎被每本教科书广泛引用，使果园变成了不亚于图书馆的读书好去处。但有些“疑古”的科学史家却毫不信邪，他们始终认为引力定律就是胡克的发现。
其实，关于这个物理学上最重要发现的归属权问题并非滥觞于今世，早在胡克和牛顿都在世的时候，这两位心胸都不怎么宽广的大师，就为这个名分“针尖对麦芒式”地争斗得不可开交了。 胡克在力学和行星运动方面花过许多心血，早在1661年，虽然没有和任何苹果有过亲密接触，胡克还是凭借在科学上敏锐的洞察力，觉察到引力和地球上物体的重力有着某种的本质联系。1662年和1666年，他曾分别在山顶上和矿井下用测定摆槌周期的方法做实验，试图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系。
1674年胡克根据修正的惯性原理，提出了行星运动的理论。在发表的《试证地球的运动》中，他详细阐述了研究行星运动理论的成果：一切天体都具有倾向其中心的吸引力或重力；天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变；离吸引中心越近，吸引力越大；行星的运动是惯性、外在引力和自身引力共同作用的结果。简而言之，胡克认为，地球和地球上的物体之间肯定有某种吸引力，如果没有这种引力的话，那么地球在自转的时候，这些物体就会像雨伞上的水珠一样，因旋转而向四周飞散。
1679年，胡克找到了引力的平方反比定律。虽然以前他和牛顿在光的波粒问题上存在一些争论，但他还是写信给在力学方面有着不俗造诣的牛顿，提出了自己的研究设想，想交流切磋一下。在1680年1月6日寄给牛顿的信中，胡克讲到了引力大小与距离的平方成反比这个概念，但是当时他在信中说得比较模糊，并未将这一理论加以量化。
事实上，看到胡克这一信件的时候，牛顿在引力方面也有了很深入的研究，他只是没有发表自己的研究成果罢了——虽然他当时把引力看做是不随距离而变化的常量，行星运动是在向心力和离心力这两个平衡力同时作用下进行的。胡克与牛顿的这次通信在科学史上是极为重要的一节。牛顿后来虽然从不肯承认从胡克那里得到了一些启发，但明察秋毫的科学史家则认为胡克的信件给了牛顿关键性的帮助。
但是，胡克直言不讳地纠正了牛顿的错误，自认为胜出一筹的他在得意之下还把牛顿的错误在皇家学会大肆宣扬，而这有些过火的行为令牛顿十分恼怒，他认定胡克此举是存心炫耀，并有意让他在大庭广众下出丑。1684年，胡克和牛顿之间的科学“战争”再次升级，他们分别试图证明平方反比的引力导致椭圆轨道(即ISL定律)。他们争相宣布了自己的胜利：胡克骄傲地宣称他证明了这一点，但未拿出结果，还说要等别人的努力都失败后才肯把自己的证明公布出来，人们习惯性地认为这可能是“大话王”的又一次表演。牛顿也说他早就证明过这个定律，虽然当下同样没拿出任何证据，可几个月后，牛顿发表了著名的《论运动》，这成为后来《自然哲学的数学原理》的前奏。 1686年，牛顿完成扛鼎之作《自然哲学的数学原理》，并于4月把原稿交给皇家学会。他在书中公布了万有引力定律，因此在和胡克的“口水战”中赢得了压倒性胜利。虽然由于经费问题以及牛顿和胡克关于万有引力定律发明权的争执，皇家学会未能安排该书付印。但牛顿的朋友哈雷深知该书的价值，于是决定出钱替牛顿出版这一巨著。
《自然哲学的数学原理》发表后，直拗的胡克还是要求牛顿承认，是他优先发现平方反比定律的，起码要在书的前言里将他对牛顿启发的“功绩”提及一下。由于没有得到牛顿的有效回应，胡克在1693年的皇家学会会议上再次正式提出他发现万有引力的优先权。面对胡克如此接二连三“不识相”的行为，牛顿暴跳如雷，他一直认为万有引力完全是个人的发现，所以一气之下把《自然哲学的数学原理》里大部分涉及对胡克的引用都通通删掉，剩下少数实在无法避免的，用词也从“非常尊敬的胡克先生”变成不顾基本礼仪的“胡克”两字。
得益于《自然哲学的数学原理》出版，在牛顿强大话语霸权的压力下，可怜的胡克至死也没有得到应有的承认，1703年3月3日，胡克在落寞中去世。在他死后不久，由于在科学上的成就卓著，声名显赫的牛顿登上了英国皇家学会主席宝座，这也导致了胡克在后来的科学史上更没有可能得到应有的地位和承认。因为随后，或许是出于大权在握的原因，英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆都先后被解散，胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材也被分散或者被销毁。没多久，这些属于胡克的成果就全都消失在历史深处了。胡克死后甚至连一幅画像也没有留下来，据说是因为他长得“太丑了”，但也有学者言之凿凿地声称，正是精通权术的牛顿利用职权有意毁弃了他的“敌人”胡克的遗物，作为对他最后的报复。
科学家观测到史上最强烈恒星耀斑
据美国太空新闻网11月7日报道，恒星耀斑指的是宇宙恒星最猛烈的磁爆发，其所产生的巨大能量超乎人们的想象。美国航空航天局(NASA)的科学家称，他们此前观测到了一次有史以来最猛烈的恒星耀斑，其爆发时产生的能量相当于5000万亿颗原子弹。
美国航空航天局的科学家在7日提交的一份研究报告中称，2005年12月，科学家们通过“SWIFT”号人造卫星观测到了这一史无前例的恒星耀斑。这颗恒星的体积比太阳略小，位于飞马座附近。与典型的太阳耀斑相比，这次爆发的恒星耀斑其强度要超出约1亿倍，相等于5000万亿颗原子能同时爆炸时产生的能量之和。如果这次耀斑发生在太阳表面，将会导致地球上的所有生物全部灭绝。通过此次观测，科学家们还发现其它星体在爆发恒星耀斑同样会产生粒子加速度，这一点与太阳耀斑极其相似，也是科学家们首次得到类似的直接证据。
美国科学家表示，恒星耀斑是宇宙恒星最猛烈的磁爆发，可以使得包括地球在内的许多星体受到高速亚原子粒子的轰击。地球的大气层和磁场可以阻挡普通耀斑潜在的致命影响，一些看上去非常普通、与太阳相似的恒星，耀斑的瞬间亮度相当于太阳耀斑亮度的数十倍乃至上亿倍。虽然有充分的证据表明我们的太阳不会出现这样的超级耀斑，但是科学家们目前尚不清楚宇宙中为何会出现超级耀斑。许多与太阳相似的恒星都要经历一个延长的休眠期，其亮度在休眠期内减少约1%，这个比例听起来并不大，但却会使地球进入另一个冰期。地球近1万年来出现的19次主要寒冷期，有17次是因为太阳活动减弱造成的。
美国航空航天局戈达德太空飞行中心负责人、该研究项目负责人雷切尔-奥斯顿说，“让我们感到幸运的是，太阳目前是一颗非常稳定的星体，暂时不会爆发如此强烈的耀斑。而飞马座中的这颗恒星距离地球约有135光年，这使得我们免于遭受到巨大能量的冲击。这次爆发的恒星耀班能量如此强大，以至于我们最初认为是一颗恒星发生了爆炸。对于太阳耀斑，我们已经了解的比较详细，但对于其它恒星的耀斑，我们却知之甚少，这次观测到的耀斑是一个很好的样本。”
当恒星耀斑剧烈活动时，它们可以向地球空间抛射几十亿到几百亿吨的高温
等离子体，这些被抛射的物质可以压缩地球的磁层，使得原本处于磁层保护下的地球完全暴露在高能粒子的直接轰击下。这些高能电子和质子会使地球生物、卫星等受到致命的损害。2000年7月曾爆发一次恒星耀斑，这是几十年来发生的能量最大的一次恒星耀斑，整个地球的物理效应非常明显，地球的电离层受到强烈的干扰，通信中断。在这次耀斑爆发中，国际上有一颗科学卫星因此失去控制，其它还有许多卫星暂时都无法正常工作。
美国航空航天局的科学家在7日提交的一份研究报告中称，2005年12月，科学家们通过“SWIFT”号人造卫星观测到了这一史无前例的恒星耀斑。这颗恒星的体积比太阳略小，位于飞马座附近。与典型的太阳耀斑相比，这次爆发的恒星耀斑其强度要超出约1亿倍，相等于5000万亿颗原子能同时爆炸时产生的能量之和。如果这次耀斑发生在太阳表面，将会导致地球上的所有生物全部灭绝。通过此次观测，科学家们还发现其它星体在爆发恒星耀斑同样会产生粒子加速度，这一点与太阳耀斑极其相似，也是科学家们首次得到类似的直接证据。
美国科学家表示，恒星耀斑是宇宙恒星最猛烈的磁爆发，可以使得包括地球在内的许多星体受到高速亚原子粒子的轰击。地球的大气层和磁场可以阻挡普通耀斑潜在的致命影响，一些看上去非常普通、与太阳相似的恒星，耀斑的瞬间亮度相当于太阳耀斑亮度的数十倍乃至上亿倍。虽然有充分的证据表明我们的太阳不会出现这样的超级耀斑，但是科学家们目前尚不清楚宇宙中为何会出现超级耀斑。许多与太阳相似的恒星都要经历一个延长的休眠期，其亮度在休眠期内减少约1%，这个比例听起来并不大，但却会使地球进入另一个冰期。地球近1万年来出现的19次主要寒冷期，有17次是因为太阳活动减弱造成的。
美国航空航天局戈达德太空飞行中心负责人、该研究项目负责人雷切尔-奥斯顿说，“让我们感到幸运的是，太阳目前是一颗非常稳定的星体，暂时不会爆发如此强烈的耀斑。而飞马座中的这颗恒星距离地球约有135光年，这使得我们免于遭受到巨大能量的冲击。这次爆发的恒星耀班能量如此强大，以至于我们最初认为是一颗恒星发生了爆炸。对于太阳耀斑，我们已经了解的比较详细，但对于其它恒星的耀斑，我们却知之甚少，这次观测到的耀斑是一个很好的样本。”
当恒星耀斑剧烈活动时，它们可以向地球空间抛射几十亿到几百亿吨的高温
等离子体，这些被抛射的物质可以压缩地球的磁层，使得原本处于磁层保护下的地球完全暴露在高能粒子的直接轰击下。这些高能电子和质子会使地球生物、卫星等受到致命的损害。2000年7月曾爆发一次恒星耀斑，这是几十年来发生的能量最大的一次恒星耀斑，整个地球的物理效应非常明显，地球的电离层受到强烈的干扰，通信中断。在这次耀斑爆发中，国际上有一颗科学卫星因此失去控制，其它还有许多卫星暂时都无法正常工作。
美太空总署将建过山车 用于航天员紧急逃生
游乐场过山车从天而降的刺激快感让许多人着迷。但令人惊讶的是，美国太空总署（NASA）日前做出匪夷所思的决定——在佛州的肯尼迪太空中心宇宙飞船发射台旁，也兴建一套大型过山车！不过，NASA的过山车并非用来玩乐，而是一套紧急逃生系统。
一旦发射宇宙飞船出现事故，航天员可在最短时间内由发射台顶端的船舱跳上过山车，在短短18秒内极速逃至地面。这套堪称全世界最刺激、但也是最昂贵的NASA“逃生过山车”总造价将高达800万美元，有望在2年内开始动工。
一旦发射宇宙飞船出现事故，航天员可在最短时间内由发射台顶端的船舱跳上过山车，在短短18秒内极速逃至地面。这套堪称全世界最刺激、但也是最昂贵的NASA“逃生过山车”总造价将高达800万美元，有望在2年内开始动工。
争夺太空制高点:美俄围绕卫星隐形展开较量
据俄罗斯国际文传电讯社报道,俄罗斯国防部目前正在研制纳米卫星,其因为体积很小,就连航天技术先进的美、法等国也无法探测到。同时,为防止卫星数据泄密,美空军也在研制可隐形的卫星。当前,由于美俄双方拥有先进的卫星探测网和反卫星技术,为备战未来太空战,双方打响了一场卫星隐形战。
美曝光间谍卫星机密数据触动俄军神经
2003年3月日本发射两颗间谍卫星不久,美国NASA就利用卫星探测网获得了这两颗卫星的在轨数据,并将其公布在网站上。对此,日本政府十分恼火,对美国NASA提出强烈抗议。随后,NASA被迫将日本间谍卫星的信息迅速从网站上撤下。
据悉,美国NASA已建立了一个卫星数据库。它包含了目前800颗各国在轨卫星的数据,如卫星的高度、倾度、在轨期限等。通常,卫星在轨数据是绝对保密的,因为根据这些数据,被侦察方可获知卫星经过的时间,中断在卫星侦察范围内的军事活动,从而让侦察卫星睁眼如同闭眼。
此外,在今年3月21日,美国“忧思科学家联盟”(UCS)与哈佛大学史密森天体物理中心又将日本这两颗间谍卫星的可靠数据公布到了UCS的网站上。打开“忧思科学家联盟”的卫星数据库,日本两颗间谍卫星详细、精确的数据,诸如高度、倾度、在轨期限一目了然。此前,UCS网站上还公布过美国军事卫星的信息,并揭示美国有些在轨军事卫星伪装成空间碎片。该网站认为太空是公用资产,有权公布其有关信息。
在美国NASA和UCS相继曝光日本间谍卫星后,俄罗斯感到十分忧心。因为一旦俄罗斯的卫星数据被公开,那么俄国侦察卫星不但无法获取美国和其他国家的情报,同时,这些机密数据还为美国和其他国家攻击或干扰卫星提供了条件。
此外,UCS网站公开日本间谍卫星数据也让美国人不安,它表明美国的卫星绝密数据也可能会泄密。
美曝光间谍卫星机密数据触动俄军神经
2003年3月日本发射两颗间谍卫星不久,美国NASA就利用卫星探测网获得了这两颗卫星的在轨数据,并将其公布在网站上。对此,日本政府十分恼火,对美国NASA提出强烈抗议。随后,NASA被迫将日本间谍卫星的信息迅速从网站上撤下。
据悉,美国NASA已建立了一个卫星数据库。它包含了目前800颗各国在轨卫星的数据,如卫星的高度、倾度、在轨期限等。通常,卫星在轨数据是绝对保密的,因为根据这些数据,被侦察方可获知卫星经过的时间,中断在卫星侦察范围内的军事活动,从而让侦察卫星睁眼如同闭眼。
此外,在今年3月21日,美国“忧思科学家联盟”(UCS)与哈佛大学史密森天体物理中心又将日本这两颗间谍卫星的可靠数据公布到了UCS的网站上。打开“忧思科学家联盟”的卫星数据库,日本两颗间谍卫星详细、精确的数据,诸如高度、倾度、在轨期限一目了然。此前,UCS网站上还公布过美国军事卫星的信息,并揭示美国有些在轨军事卫星伪装成空间碎片。该网站认为太空是公用资产,有权公布其有关信息。
在美国NASA和UCS相继曝光日本间谍卫星后,俄罗斯感到十分忧心。因为一旦俄罗斯的卫星数据被公开,那么俄国侦察卫星不但无法获取美国和其他国家的情报,同时,这些机密数据还为美国和其他国家攻击或干扰卫星提供了条件。
此外,UCS网站公开日本间谍卫星数据也让美国人不安,它表明美国的卫星绝密数据也可能会泄密。
星期四, 十一月 02, 2006
世界空对空导弹发展历程
在未来的现代高科技局部战争中夺取制空权的问题越来越显得重要；根据最近几年世界上发生的局部战争，对空战模式分析推演可能形成四轮“冲击波”：
第一轮：攻方在防区外由空中或海上远距离发射巡航导弹，精确打击守方地面重要目标，守方对巡航导弹实施空中或地面拦截；
第二轮：攻方飞机突防，守方飞机迎战，双方发射中程拦射空对空导弹，相互拦截对方机群；
第三轮：双方飞机距离比较接近时采用近距格斗空对空导弹，进行格斗；
第四轮：倘若攻方飞机突破守方空中防线，向重要目标发射空对地导弹进行轰炸，守方损失惨重；由上述假设战例可以得出如下结论：
（1）交战双方首先争夺制空权；先进的空对空导弹对于夺取制空权将起到举足轻重的作用。
（2）中程拦射空对空导弹用于中距离拦截空中目标；
（3）近距格斗空对空导弹在近距离空战中使用，也可以用来摧毁巡航导弹。
（4）近距离格斗空对空导弹与中程拦射空对空导弹具有不同的作战任务，目前尚不能相互替代。
目前近距离格斗空对空导弹几乎都采用红外寻的导弹，简称红外空对空导弹，它能够自动寻的，具有发射后不管，很高的机动能力，使用操作简单，成本比较低廉等特点，因而得到广泛的应用。中程拦射空对空导弹几乎都属于雷达制导空对空导弹，采用雷达主动或被动寻的方式，为了增加射程，中程拦射空对空导弹的尺寸和体积都比较大些，当然重量也比红外空对空导弹重得多；同时，它们还可以移植改型为其他用途的导弹如地空导弹和舰空导弹等，可以说空对空导弹的技术水准代表着一个国家的战术导弹水准，在现代局部战争中空对空导弹具有十分重要的地位。
第一代空对空导弹
最早的空对空导弹是在二战期间德国研制的X-4空对空导弹，采用无线电指令制导方式，它已经具备空对空导弹的主要技术特征，如能够由飞机进行发射，能够自动导引，采用固体火箭发动机等，当时这些都属于高难度技术，该导弹1944年投入使用，当时X-4空对空导弹和V-2地地弹道式导弹同属于世界最先进的武器，它们都没有能够挽救德国法西斯灭亡的命运。纵观半个多世纪以来，空对空导弹由第一代发展到第四代，世界各国研制、退役与在役的空对空导弹已经有上百种型号，累计生产量大约20多万枚，是战术导弹的庞大家族。
第一代红外空对空导弹典型产品是美国的AIM-9B“响尾蛇”、俄罗斯的K-13等导弹。20世纪５０年代中期开始装备部队，这种导弹采用鸭式气动布局，3通道控制，单元非致冷硫化铅红外探测器，红外波段为1～3μm，用超小型电子管放大器进行信号处理，尾后探测距离小于10km，攻击包线处于目标尾后2－3公里很小的范围。值得一提的是：它的倾斜稳定控制采用陀螺舵，简单实用，“响尾蛇”的代号由此得名；这种生活在美洲沙漠里的毒蛇，它的头部具有对热能十分敏感的器官，容易发现目标，当它发起攻击时，能够把尾巴竖起，抖动作响；故把这种导弹冠名为“响尾蛇”真乃名符其实，体现了西方人的幽默感；以当时的工业和科技水准来看，这种航空武器确实是导弹工程的经典之作。
第一代雷达空对空导弹典型产品是美国的 “麻雀1”空对空导弹，它们采用雷达波束制导、飞行控制等方面的技术，只能在尾后以三点瞄准方式攻击目标，攻击范围很小。
第一代空对空导弹攻击能力比较差，仅比航炮略为强些，所以，当时国内流传"导弹不如炮弹，空中还靠拼刺刀"的说法。
第二代空对空导弹
其中第二代红外空对空导弹代表产品有美国的AIM-9D“响尾蛇”、法国的马特拉R530、俄罗斯的R-60T等；最早于20世纪60年代开始装备部队。仍然采用鸭式气动布局，采用致冷型硫化铅探测器，提高了探测灵敏度，采用电晶体电路进行信号处理，使得导弹重量减小，可靠性和寿命大为提高，引信则采用红外近炸引信。典型的雷达制导空对空导弹有美国的 “麻雀3A”(AIM-7E)导弹，英国的“火光”导弹，它们采用转动翼的气动布局、连续波半主动雷达制导，虽然这类导弹的攻击包线有所扩大，但是仍然只能在后半球或者迎头拦截小机动目标，而涉及到的基本技术已经奠定了发展中程拦射空对空导弹的基础。
由于导弹系统的可靠性差，在越南战场上使用时，美国空军共发射麻雀3导弹589枚，仅有55枚命中目标，成功概率仅10％，同时，仅有一半数量的导弹能够正常战斗执勤，此事震惊美军高层，经过专家的分析研究，认定美国的武器装备存在严重的可靠性问题，后来美国当局致力于提高武器装备的品质，编撰了系列军用标准，并强制推行，对提高武器作战效能取得了很好的效果。
第三代空对空导弹
第三代红外空对空导弹典型产品有美国AIM-9L"响尾蛇"、以色列的“怪蛇”3等导弹。于20世纪80年代初开始装备；采用鸭式气动布局，陀螺舵作为倾斜稳定，采用锑化铟致冷探测器，这种探测器具有更高的灵敏度，工作波段为3－5微米，能够探测目标尾气流的红外辐射；同时它可以采用镭射或无线电等主动近炸引信，能够实现全向攻击，虽然它的攻击区扩展到前半球，但是前向攻击距离仅2－3公里，实战使用意义不大，而侧向攻击能力确实有很大提高；第三代红外制导空对空导弹主要用于歼击机的空战格斗，在多次局部战争中显示了它们的作战威力。
上世纪90年代，改进的红外空对空导弹（俗称“三代半”）相继被开发出来，如美国的 “响尾蛇”AIM-9M导弹和俄罗斯的P－73导弹，它们采用扫描探测技术或红外多元探测技术，数位处理技术、镭射主动近炸引信或无线电主动引信，实现了对目标的全向攻击，同时具有抗红外干扰的能力；其中值得一提的是俄罗斯的R－73空对空导弹，它采用二元锑化铟致冷探测技术，大离轴角跟踪技术，总体方面综合了多项技术， 包括5通道控制，采用可控扰流碗实现推力向量控制，变结构飞行控制技术等；在九十年代，改进后的第三代红外空对空导弹已经广泛投入使用，近几年，虽然发达国家已经推出第四代红外空对空导弹，但由于“三代半”导弹的价格比第四代红外型空对空导弹便宜很多，能够抗住红外诱饵干扰弹，制导精度高，对目标的毁伤能力相当强，性价比很高，所以，“三代半”红外空对空导弹目前仍然是各国空军的主战武器。
典型的第三代雷达型空对空导弹有美国的“麻雀3B”(AIM-7F)英国的“天空闪光”，俄罗斯的R－27等雷达制导空对空导弹，采用单脉冲半主动雷达导引头，具有前向拦截能力、一定的抗干扰能力和下视下射能力。
第四代空对空导弹
进入新世纪初期新一代空对空导弹开始陆续投入使用，典型的第四代红外空对空导弹产品有美国AIM-9X、欧洲的ASRAAM和IRIS-T、以色列的怪蛇4/5等导弹。这类导弹由于采用了红外成像探测、发射后截获和推力向量控制等方面的技术，因而具有良好的跟踪性能、较高的抗干扰性能、很高的机动性和灵巧的发射方式，攻击区域有很大扩展，具有对付第四代歼击机的格斗能力。
典型的第四代雷达型空对空导弹有美国的AIM－120导弹、欧洲的AMRAAM导弹（先进中距导弹）、以色列的DERBY导弹、俄罗斯的R77导弹和法国的MICA导弹；这类导弹外形为正常式气动布局，采用了指令、惯性制导和雷达主动末制导的复合制导方式，嵌入式弹载电脑中装定了复杂的软体系统，具有发射后不管能力，能够超视距全向攻击目标，并且具有多种抗干扰措施和灵活的发射方式；具有对付多种飞机的拦截能力，是今后一段时期的空战"杀手锏"；然而，这类武器系统在使用时也必须提高飞机的敌我识别能力，弄不好便可能误伤自己的飞机；在海湾战争中，美国的一名飞行员过于紧张，尚未判明敌我识别应答信号，便超视距发射AIM－120空对空导弹，结果击落了同伴的飞机，肇事者被送上军事法庭。
第一轮：攻方在防区外由空中或海上远距离发射巡航导弹，精确打击守方地面重要目标，守方对巡航导弹实施空中或地面拦截；
第二轮：攻方飞机突防，守方飞机迎战，双方发射中程拦射空对空导弹，相互拦截对方机群；
第三轮：双方飞机距离比较接近时采用近距格斗空对空导弹，进行格斗；
第四轮：倘若攻方飞机突破守方空中防线，向重要目标发射空对地导弹进行轰炸，守方损失惨重；由上述假设战例可以得出如下结论：
（1）交战双方首先争夺制空权；先进的空对空导弹对于夺取制空权将起到举足轻重的作用。
（2）中程拦射空对空导弹用于中距离拦截空中目标；
（3）近距格斗空对空导弹在近距离空战中使用，也可以用来摧毁巡航导弹。
（4）近距离格斗空对空导弹与中程拦射空对空导弹具有不同的作战任务，目前尚不能相互替代。
目前近距离格斗空对空导弹几乎都采用红外寻的导弹，简称红外空对空导弹，它能够自动寻的，具有发射后不管，很高的机动能力，使用操作简单，成本比较低廉等特点，因而得到广泛的应用。中程拦射空对空导弹几乎都属于雷达制导空对空导弹，采用雷达主动或被动寻的方式，为了增加射程，中程拦射空对空导弹的尺寸和体积都比较大些，当然重量也比红外空对空导弹重得多；同时，它们还可以移植改型为其他用途的导弹如地空导弹和舰空导弹等，可以说空对空导弹的技术水准代表着一个国家的战术导弹水准，在现代局部战争中空对空导弹具有十分重要的地位。
第一代空对空导弹
最早的空对空导弹是在二战期间德国研制的X-4空对空导弹，采用无线电指令制导方式，它已经具备空对空导弹的主要技术特征，如能够由飞机进行发射，能够自动导引，采用固体火箭发动机等，当时这些都属于高难度技术，该导弹1944年投入使用，当时X-4空对空导弹和V-2地地弹道式导弹同属于世界最先进的武器，它们都没有能够挽救德国法西斯灭亡的命运。纵观半个多世纪以来，空对空导弹由第一代发展到第四代，世界各国研制、退役与在役的空对空导弹已经有上百种型号，累计生产量大约20多万枚，是战术导弹的庞大家族。
第一代红外空对空导弹典型产品是美国的AIM-9B“响尾蛇”、俄罗斯的K-13等导弹。20世纪５０年代中期开始装备部队，这种导弹采用鸭式气动布局，3通道控制，单元非致冷硫化铅红外探测器，红外波段为1～3μm，用超小型电子管放大器进行信号处理，尾后探测距离小于10km，攻击包线处于目标尾后2－3公里很小的范围。值得一提的是：它的倾斜稳定控制采用陀螺舵，简单实用，“响尾蛇”的代号由此得名；这种生活在美洲沙漠里的毒蛇，它的头部具有对热能十分敏感的器官，容易发现目标，当它发起攻击时，能够把尾巴竖起，抖动作响；故把这种导弹冠名为“响尾蛇”真乃名符其实，体现了西方人的幽默感；以当时的工业和科技水准来看，这种航空武器确实是导弹工程的经典之作。
第一代雷达空对空导弹典型产品是美国的 “麻雀1”空对空导弹，它们采用雷达波束制导、飞行控制等方面的技术，只能在尾后以三点瞄准方式攻击目标，攻击范围很小。
第一代空对空导弹攻击能力比较差，仅比航炮略为强些，所以，当时国内流传"导弹不如炮弹，空中还靠拼刺刀"的说法。
第二代空对空导弹
其中第二代红外空对空导弹代表产品有美国的AIM-9D“响尾蛇”、法国的马特拉R530、俄罗斯的R-60T等；最早于20世纪60年代开始装备部队。仍然采用鸭式气动布局，采用致冷型硫化铅探测器，提高了探测灵敏度，采用电晶体电路进行信号处理，使得导弹重量减小，可靠性和寿命大为提高，引信则采用红外近炸引信。典型的雷达制导空对空导弹有美国的 “麻雀3A”(AIM-7E)导弹，英国的“火光”导弹，它们采用转动翼的气动布局、连续波半主动雷达制导，虽然这类导弹的攻击包线有所扩大，但是仍然只能在后半球或者迎头拦截小机动目标，而涉及到的基本技术已经奠定了发展中程拦射空对空导弹的基础。
由于导弹系统的可靠性差，在越南战场上使用时，美国空军共发射麻雀3导弹589枚，仅有55枚命中目标，成功概率仅10％，同时，仅有一半数量的导弹能够正常战斗执勤，此事震惊美军高层，经过专家的分析研究，认定美国的武器装备存在严重的可靠性问题，后来美国当局致力于提高武器装备的品质，编撰了系列军用标准，并强制推行，对提高武器作战效能取得了很好的效果。
第三代空对空导弹
第三代红外空对空导弹典型产品有美国AIM-9L"响尾蛇"、以色列的“怪蛇”3等导弹。于20世纪80年代初开始装备；采用鸭式气动布局，陀螺舵作为倾斜稳定，采用锑化铟致冷探测器，这种探测器具有更高的灵敏度，工作波段为3－5微米，能够探测目标尾气流的红外辐射；同时它可以采用镭射或无线电等主动近炸引信，能够实现全向攻击，虽然它的攻击区扩展到前半球，但是前向攻击距离仅2－3公里，实战使用意义不大，而侧向攻击能力确实有很大提高；第三代红外制导空对空导弹主要用于歼击机的空战格斗，在多次局部战争中显示了它们的作战威力。
上世纪90年代，改进的红外空对空导弹（俗称“三代半”）相继被开发出来，如美国的 “响尾蛇”AIM-9M导弹和俄罗斯的P－73导弹，它们采用扫描探测技术或红外多元探测技术，数位处理技术、镭射主动近炸引信或无线电主动引信，实现了对目标的全向攻击，同时具有抗红外干扰的能力；其中值得一提的是俄罗斯的R－73空对空导弹，它采用二元锑化铟致冷探测技术，大离轴角跟踪技术，总体方面综合了多项技术， 包括5通道控制，采用可控扰流碗实现推力向量控制，变结构飞行控制技术等；在九十年代，改进后的第三代红外空对空导弹已经广泛投入使用，近几年，虽然发达国家已经推出第四代红外空对空导弹，但由于“三代半”导弹的价格比第四代红外型空对空导弹便宜很多，能够抗住红外诱饵干扰弹，制导精度高，对目标的毁伤能力相当强，性价比很高，所以，“三代半”红外空对空导弹目前仍然是各国空军的主战武器。
典型的第三代雷达型空对空导弹有美国的“麻雀3B”(AIM-7F)英国的“天空闪光”，俄罗斯的R－27等雷达制导空对空导弹，采用单脉冲半主动雷达导引头，具有前向拦截能力、一定的抗干扰能力和下视下射能力。
第四代空对空导弹
进入新世纪初期新一代空对空导弹开始陆续投入使用，典型的第四代红外空对空导弹产品有美国AIM-9X、欧洲的ASRAAM和IRIS-T、以色列的怪蛇4/5等导弹。这类导弹由于采用了红外成像探测、发射后截获和推力向量控制等方面的技术，因而具有良好的跟踪性能、较高的抗干扰性能、很高的机动性和灵巧的发射方式，攻击区域有很大扩展，具有对付第四代歼击机的格斗能力。
典型的第四代雷达型空对空导弹有美国的AIM－120导弹、欧洲的AMRAAM导弹（先进中距导弹）、以色列的DERBY导弹、俄罗斯的R77导弹和法国的MICA导弹；这类导弹外形为正常式气动布局，采用了指令、惯性制导和雷达主动末制导的复合制导方式，嵌入式弹载电脑中装定了复杂的软体系统，具有发射后不管能力，能够超视距全向攻击目标，并且具有多种抗干扰措施和灵活的发射方式；具有对付多种飞机的拦截能力，是今后一段时期的空战"杀手锏"；然而，这类武器系统在使用时也必须提高飞机的敌我识别能力，弄不好便可能误伤自己的飞机；在海湾战争中，美国的一名飞行员过于紧张，尚未判明敌我识别应答信号，便超视距发射AIM－120空对空导弹，结果击落了同伴的飞机，肇事者被送上军事法庭。
天文学家发现宇宙中的“巨蛇”
据美国宇航局网站27日报道，美国宇航局的斯皮策太空望远镜最近拍摄到了一幅被天文学家称之为"蛇"的太空天体的红外线图像（图中左上），这个蛇形天体距离射手座约11000光年的距离。实际上它是一个厚厚的、漆黑的云团核心部分，它十分的巨大，几乎可以吞噬掉几十个太阳系。事实上，天文学家说可能在这条"蛇的腹部"许多巨大的星球正在形成当中。
美国宇航局的斯皮策科学中心的肖恩-凯里博士，也是大家熟知的肖凯里博士说：“此蛇是搜寻巨大恒星形成的理想之地，因为这些恒星没有时间加热和摧毁孕育着它们的云团。” 肖凯里博士正在主持此项研究，也负责研究先前来自斯皮策的万圣节图像，曾展示过一幅“巨大银河盗尸者”的图像。
而在这条巨蛇右边的那个黑色星系"爬行怪兽"则是另外一个厚厚的云核。天文学家认为，在这个星系爬行怪兽里面可能躲藏着许多正在迅速增大的巨大星球。
在这两个云核下面那块色彩鲜艳的区域则是相对于两个云核密度要更小一点的云团物质。图像当中那些黄色和橘色的斑点都是些正在发展着的巨大星球。在这条巨蛇腹部的那个红色亮点是一颗比我们的太阳大20到50倍的红色星球。那些布满图像的蓝色斑点则是许许多多的前景星（在同一视场内处在观测者和观测对象之间的恒星）。
在左侧中间的那个红球则是一个"超新星的尸体"，也就是在大爆炸中死去的巨大星球的尸体。天文学家推测，在这个星球死亡之前，伴随着它爆炸时产生的巨大冲击波而来的辐射和风暴可能为上面这条宇宙巨蛇的形成起到了重要的作用。
斯皮策太空望远镜使用它的追热红外线呈像装置拍摄到了两个黑色云核的图像。这些天体都躲藏在我们银河系的宇宙尘埃后面，光学望远镜根本看不到它们。不过因为它们的热和紫外线可以透过厚厚的宇宙尘埃，我们就可以捕捉到它们的紫外线图像。而我们在图像中看到的那两个云核特别的厚，如果把你放到它们的里面你会感觉一片漆黑，看不到任何东西，也看不到外面的任何星光，完全是个神秘的世界。
而在这条巨蛇右边的那个黑色星系"爬行怪兽"则是另外一个厚厚的云核。天文学家认为，在这个星系爬行怪兽里面可能躲藏着许多正在迅速增大的巨大星球。
在这两个云核下面那块色彩鲜艳的区域则是相对于两个云核密度要更小一点的云团物质。图像当中那些黄色和橘色的斑点都是些正在发展着的巨大星球。在这条巨蛇腹部的那个红色亮点是一颗比我们的太阳大20到50倍的红色星球。那些布满图像的蓝色斑点则是许许多多的前景星（在同一视场内处在观测者和观测对象之间的恒星）。
在左侧中间的那个红球则是一个"超新星的尸体"，也就是在大爆炸中死去的巨大星球的尸体。天文学家推测，在这个星球死亡之前，伴随着它爆炸时产生的巨大冲击波而来的辐射和风暴可能为上面这条宇宙巨蛇的形成起到了重要的作用。
斯皮策太空望远镜使用它的追热红外线呈像装置拍摄到了两个黑色云核的图像。这些天体都躲藏在我们银河系的宇宙尘埃后面，光学望远镜根本看不到它们。不过因为它们的热和紫外线可以透过厚厚的宇宙尘埃，我们就可以捕捉到它们的紫外线图像。而我们在图像中看到的那两个云核特别的厚，如果把你放到它们的里面你会感觉一片漆黑，看不到任何东西，也看不到外面的任何星光，完全是个神秘的世界。
斯皮策望远镜新拍摄到的该区域图像为我们提供了躲藏在这条巨蛇里面的星球的最好视觉。天文学家认为这些观察可以使我们极大的帮助我们更好的理解巨大星球的形成方式。通过研究这些星球胚胎的范围和组群，他们希望确定是否这些星球的形成方式和我们的小质量的太阳的形成方式是一样的，也就是通过气体和尘埃的塌陷而成。也可能通过另外一种机制，其中环境扮演了重要的角色。
这张伪彩色图像由斯皮策的紫外线照相机和多波段影像光度计获得的紫外线数据合成。蓝色代表的是3.6微米光，绿色的代表的是8微米光，而红色代表的是24微米光。
这张伪彩色图像由斯皮策的紫外线照相机和多波段影像光度计获得的紫外线数据合成。蓝色代表的是3.6微米光，绿色的代表的是8微米光，而红色代表的是24微米光。
自然科学发展概要（9）
第九章 计算机科学的诞生和发展
第一节 计算机的诞生
从古至今，出于对计算的需要，人们一直在坚持不懈地寻找计算辅助工具。著名科普作家阿西莫夫说，人类最早的计算工具是手指，英语单词“Digit”既表示“手指”又表示“整数数字”；而中国古人常用“结绳”来帮助记事，“结绳”当然也可以充当计算工具。石头、手指、绳子……，这些都是古人用过的“计算机”。
1.1早期的计算机
不知何时开始，世界不同地区的人都不约而同地想到用“筹码”来改进计算工具，其中要数中国的算筹最有名。商周时代问世的算筹，实际上是一种竹制、木制或骨制的小棍。古人在地面或盘子里反复摆弄这些小棍，通过移动来进行计算，从而出现了“运筹”这个词，最初运筹就是计算，后来才派生出“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”那样的新的词义。中国古代科学家祖冲之最先算出了圆周率小数点后的第6位，使用的工具正是算筹，这个结果即使用笔算也很不容易求得。
算筹在使用中，一旦遇到复杂运算常弄得繁杂混乱，让人感到不便，于是中国人又发明了一种新式的“计算机”——算盘。世界文明的四大发源地──黄河流域、印度河流域、尼罗河流域和幼发拉底河流域──先后都出现过不同形式的算盘，只有中国的珠算盘一直沿用至今。
早在公元前500年的古希腊、罗马时期，就出现了由石头和金属制成的“算板”（如图9.1）。
到了公元5年至1400年间，木头成了制作算板的主要材料。这时，出现了水平方向的“算板”（如图9.2）。
中国的珠算盘最早可能萌芽于汉代，定型于南北朝。它利用进位制记数，通过拨动算珠进行运算：上珠每珠当五，下珠每珠当一，每一档可当作一个数位。打算盘还必须记住一套口诀，口诀相当于算盘的“软件”。 （图9.2）
算盘本身还可以存储数字，使用起来的确很方便，它帮助中国古代数学家取得了不少重大的科技成果，在人类计算工具史上具有重要的地位。后来算盘传到了日 本和韩国。日本人还对它进行了改造，形成了现在所流行的两种算盘（如图9.3）。在中国，算盘一开始只是作为记数和进行简单运算的工具，历史学家们认为：当时它的比较准确的名称应该是“算板”。到了宋元明清时期，才逐渐发展成为今天我们所见到的算盘。这只是历史学家们的一个估计，算盘真正的起源和发展过程，仍是一个未解之迷。
算盘可以说是早期的计算机。它 （图9.3）
具有灵便、准确的特点。即使在计算机非常普遍的现代社会，算盘仍然没有退出历史的舞台。
计算机一开始是以“计算器”的形态出现的。早期的计算机也只能从事简单的加减运算。第一台真正的计算机是1642年法国数学家帕斯卡发明的机械计算器，但是它太粗糙，无法满足当时的计算需要。不过，人们普遍将帕斯卡的这一算术计算机模型，作为计算机历史的开端。需要指出的是，人类计算技术的历史，并不是从这时开始的。1900年，考古学家在位于希腊的一艘 沉船上，发现了公元八十二年制造的一台算术计算机。1623年9月，图宾根大学教授威廉·什卡尔制成了一部可以自动进行加、减、乘、除运算的计算机，可惜没有保留下来。专家们还在马德里国家图书馆发现了列奥拉·达·分奇没有发表的稿子，其中有一些机器设计图和草图，这当中有一幅图上画的就是计算机。1775年，一个英国发明家也有两台按级轴原理制造的计算机。一台的轴是渐进运动的，造于1775年；一台的轴是旋转运动的，造于1777年。
在技术史学家们看来，要把计算机的历史写完整，就不得不提著名学者莱布尼茨和舍比什夫的工作。1672年到1673年间，莱布尼茨发明了不仅可以做加法，而且可以做乘除法的计算机。并且这种计算机可以不用连续加、减法而直接进行乘法运算。而俄国著名数学家和机械师巴甫罗迪·舍比什夫发明了能够连续地和逐渐地进行进位的十进位数计算机。并且在发明了加法计算器后三年，又补加了一个转接装置，以便能够做乘法和除法运算。
1822年，一位叫巴贝杰的工程师依据化繁为简的分步计算思想，设计出了“差分机”。可惜后来由于资金和技术上的问题，差分机并未成功。后来在法国工程师贾夸特发明的自动控制织布机的基础上，巴贝杰转向了利用穿孔卡进行控制的计算机——分析机的研究。
在巴贝杰那个时代，有许多的发明家和科学家在做这方面的工作。一个叫库默尔的人向圣彼得堡科学院提供了一种主要用于加减法运算，且不管数多大都可以进行的计算机。大约同一时期，查理·托马斯已开始大量生产计算机。并且于1820年制造了一台能做四则运算的计算机。这台计算机的运算速度在当时来说是相当快的。它可以在十八秒钟内得出两个八位数的乘积，在二十四秒钟内得出一个六位数和一个八位数相除的商。1848年，四则计算机已经达到十位数了。可以说，查理·托马斯的四则计算机是19世纪应用最普遍的计算机。
1873年，圣·彼得堡国家纸张制造工程师W·奥德勒设计出了简便、容易操作的四则计算机。1889年，美国人赫曼·何勒内斯在巴贝杰的基础上取得了新的进展。它制造了功能各异的穿孔卡计算机系统。然后利用人工，将穿孔卡片从一台机递送到另一台机，每台机只负责完成一道特定的工作。著名的国际通用计算机公司（IBM）就是从这种机型开始逐步发展起来的。19世纪末20世纪初时，国际贸易已朝复杂的、多边合作的方向发展。穿孔卡计算机正好迎合了这一时代的需要，所以得以走出科学家的深闺，走上了通向广大商业用户的坦途。
1.2 二次世界大战时期的计算机
从第一次世界大战之后，到第二次世界大战爆发之前，穿孔卡计算机的制造已发展到相当的规模。以电动机为动力的穿孔卡计算机不仅可以解决一般的财会和统计问题，还可一定程度的满足天文和军事上的需要。
二次大战爆发后，军事上破译密码和火炮研制等迫切需要有功能更强大的计算工具。1943年3月，正在英国通信部工作的图灵（Turing），运用他的专业技能，开始研制“科洛萨斯（Colossus）”计算机。它的主要功能是破译经过德国 Enigma （如图9.4）加密机加密过的密码。Enigma能够定期将密码改变，让破译者根本摸不到头绪。1944年1月10日，Colossus正式投入使用，它仅需6至8小时，就能破译原来需要6至8个星期才能破译的密码。
Colossus比美国的ＥＮＩＡＣ计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，它被秘密销毁了，故不为人所了解。Colossus是用马达和金属做的，与现在的数字式计算机根本不是一回事，但它是现代计算机发展史上的重要一步。
这一时期，英国的计算机技术在世界上处于领先地位，但是它没有抓住这一机会。而同一时期的美国，则积极鼓励发展计算机技术和产业。1944年，美国国防部门组织了由莫奇利和埃克脱领导的ＥＮＩＡＣ计算机的研究小组。当时在普林斯顿大学工作的现代计算机奠基者冯·诺依曼也参与了研究工作。
这一时期出现的两位著名的计算机专家，图灵（Turing）和冯·诺依曼（von Neumann）对后来计算机的发展起了决定性的作用。
（图9.4）艾伦·图灵（Alan Turing），1912年生于英国伦敦，1954年死于英国的曼彻斯特。他出生于伦敦时，父母于印度就官。由孩提时期起，图灵就显露出了科学天才，但是他在人文科学方面的成绩却差强人意。1928年，图灵和校友克里斯托福.摩肯产生了热烈的友谊。不幸的是，摩肯于两年后患肺结核不幸逝世。摩肯的死给图灵造成了非常大的打击，并促使图灵开始发愤学习。不久，图灵就获得奖学金进入了剑桥大学国王学院（King’s College）。1934年，图灵以优异成绩获得硕士学位，并被评为优秀毕业生，进入美国普林斯顿大学继续深造。后来获得数理逻辑领域的博士学位。
图灵是二十世纪最伟大的数学家之一，是计算机逻辑的奠基人。他对计算机的重要的贡献，就是他提出的有限状态自动机，也就是图灵机（The Turing Machine）的概念。图灵机具有无限长的磁带，即无限的存储量。能够无休止的进行操作而不出现故障。每一步运算，不仅遵循已设定的并且已经输入磁带中的程序，而且需要根据前面执行过的运算而定。图灵机被公认为现代计算机的原型。图灵机可以读入一系列的零和一，这些问题代表了解决某一问题所需要的步骤，按照这个步骤走下去，就可以解决一定的问题，即后来我们所说的“人工智能机”。从理论上来说，图灵机是通用的。而当时大部分的计算机还只能解决某一特定问题，不是通用的。
对于人工智能，图灵提出了重要的衡量标准——图灵测试(The Turing Test)。如果有计算机能够通过图灵测试，那么它就是一个完全意义上的智能机。图灵相信机器可以模拟人类大脑的思维，并于1950年提出了著名的“图灵测试”。测试是让考官通过键盘向一个人和一个机器发问，这个考官不知道他现在问的是人还是机器。如果经过一定时间的提问之后，这位人类考官还不能确定谁是人，谁是机器，那么就可以认为这个机器有智力了。在今天看来，这个测试非常简单，可是伟大的思想往往就源于简单的事物之中。
1952年，图灵写出了经典文章《智能机器》(Intelligent Machinery)。许多人工智能的重要方法都来源于这位伟大的科学家。因此，图灵被后人尊称为“人工智能之父”。
为纪念图灵为现代计算机所做出的贡献，美国计算机协会（ACM）于1966年设立了“图灵奖”。这是在计算机技术方面所授予的最高奖项，被喻为计算机界的诺贝尔奖。
冯·诺依曼（John von Neumann）（如右图），1903年出生于匈牙利的一个犹太家庭，父亲是一位银行家。幼年的冯·诺依曼就已经显现出了过人的聪慧。他3岁就能背诵父亲帐本上的所有数字，6岁能够心算8位数除8位数的复杂算术题，8岁学会了微积分，以至于到了他11岁时，他的父亲不得不为找一个合适的家庭教师而烦恼。
在进入正规学校就读不到一个学期之后，冯·诺依曼的数学教师就把他推荐给了布达佩斯大学的一位数学教授。在学习期间，他阅读了大量历史和文学方面的书籍，并学会了七种外语。不到17岁时，冯·诺依曼就和数学教授联名发表了他的第一篇数学论文。22岁时，他获瑞士苏黎士联邦工业大学化学工程师文凭。一年之后，轻而易举摘取布达佩斯大学数学博士学位。之后不久，转而攻向物理学，为量子力学研究数学模型，在理论物理学领域占领了突出的地位。这时的冯·诺依曼已成为横跨“数、理、化”各门学科的超级全才。
1928年，他接受美国数学泰斗，普林斯顿高级研究院维伯伦教授（O.Veblen）的邀请，赴美任教。1933年，他又与爱因斯坦一起，被聘为普林斯顿高等研究院第一批终身教授，而且是六名大师中最年轻的一名。
冯·诺依曼最大的贡献，就是建立了现代计算机设计的一般逻辑理论。1945年，冯·诺依曼与戈德斯坦等人联名发表了计算机史上著名的“101页报告”，这份报告奠定了现代计算机体系结构的坚实基础，并被认为是计算机发展里程碑式的文献。冯·诺依曼也因此获得“计算机之父”的美称。
这份报告又称为 EDVAC 报告，它是“离散变量自动电子计算机”的英文缩写。在这份报告中，冯·诺依曼明确规定出了计算机的五大部件：运算器CA，控制器CC，存储器M，输入装置I和输出装置O，并描述了五大部件的功能和相互关系。冯·诺依曼巧妙地想出“存储程序”的办法，程序也被他当作数据存进了机器内部，以便电脑能自动一条接着一条地依次执行指令，再也不必去接通什么线路。其次，他明确提出这种机器必须采用二进制数制，以充分发挥电子器件的工作特点，使结构紧凑且更通用化。人们后来把按这一方案思想设计的机器统称为“诺依曼机”。[1]
自冯·诺依曼设计EDVAC开始，直到今天我们用“奔腾”（Pentium）芯片制作的多媒体计算机，共四代，成千上万台计算机，其结构都没能跳出诺依曼机体系，冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。随着人工智能和神经网络计算机的发展，“诺依曼机”一统天下的格局已经被打破，但是冯·诺依曼对于电脑发展所做的贡献和他的巨大成就，将永远在人类文明历史上绽放夺目的光辉。
值得一提的是，冯·诺依曼还利用计算机去解决各个学科领域中的问题。他提出了一项用计算机预报天气的研究计划，构成了今天系统的气象数值预报的基础；他受聘担任IBM公司的科学顾问，帮助该公司催生出第一台存储程序的电脑IBM 701；他对电脑与人脑的相似性怀着浓厚的兴趣，准备从计算机的角度研究人类的思维；他虽然没有参加达特默斯首次人工智能会议，但他开创了人工智能研究领域的数学学派；他甚至是提出计算机程序可以复制的第一人，在半个世纪前就预言了电脑病毒的出现……[1]
1957年2月8日，身患骨癌的冯·诺依曼在美国德里医院与世长辞，终年54岁。他一生获得了数不清的荣誉，包括两次美国总统奖。1994年，还被追授予美国国家基础科学奖。他是计算机史上最有影响的一代伟人。
1.3 第一台电子计算机
在1946年2月第一台计算机诞生之前，人类对于计算工具的研究一直没有停歇。但是在漫长的岁月间，人类只迈出了很小的步伐。直到1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机——埃尼克（ENIAC，Electronic Numerical Integrator And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生(如图9.5)。
（图9.5）
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，每秒只能进行5000次加减运算。但其运算速度比当时最好的机电式计算机快1000倍。ENIAC耗电惊人，功能有限，但是确实能够节省人力和时间。这台计算机从1946年2月正式开始投入使用，到1955年10月最后切断电源，一共服役了9年多。
ENIAC的诞生，表明了电子计算机时代的到来，标志着人类进入数字化时代，预示了科学家们将从奴隶般的计算中解脱出来，具有划时代的意义，它开辟了一个计算机科学技术的新纪元。
1.4 电子计算机的发展
环境在快速多样的变化，计算机工业远比地球上其它任何工业的发展都要快。从ENIAC出现至今已有50多年。在这50多年的时间里，计算机的发展，可以用一句“一日千里”来形容。人们一般根据计算机采用的物理器件的发展，将电子计算机的发展分成几个阶段。
第一代：电子管计算机
第一代电子计算机是电子管计算机，时间大约为1946年～1957年。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。
这一代计算机的基本特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件，因而体积庞大、耗电多、运算速度较低、故障率高而且价格昂贵；数据表示主要是定点数；用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。因此，第一代电子计算机仅限于军事和科学研究工作。
其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）。
第二代：晶体管计算机
第二代电子计算机是晶体管电路电子计算机，时间大约为1957年～1962年。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，使计算机的体积大大缩小。
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。其基本特征是逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，内存所使用的器件大都是用铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器。外存储器主要采用磁盘、磁带，外设种类也有所增加。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。输入和输出方面有了很大的改进，价格大幅度下降。
与此同时，计算机软件也有了较大发展。在程序设计方面，一些通用的算法和语言研制成功，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。操作系统的雏形开始形成。
与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM7094、CDC 7600。
第三代：集成电路计算机
第三代电子计算机是集成电路计算机，时间约为1962年～1970年。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。随着固体物理技术的发展，集成电路工艺已可以在几平方毫米的单晶硅片上集成由十几个甚至上百个电子元件组成的逻辑电路。随后，集成电路的集成都以每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IBM 360 系列计算机。DEC公司（先并入Compaq 公司）交付了数千台PDP小型计算机。
第三代计算机采用小规模集成电路SSI（Small Scale Integration）和中规模集成电路MSI（Middle Scale Integration）作为逻辑元件，使用范围更广。 第三代电子计算机的运算速度，每秒可达几十万次到几百万次。存储器进一步发展，体积更小、价格更低，软件也逐步完善。
同一时期，计算机还朝着标准化、多样化、通用化、机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言，尤其是一些小型计算机在程序设计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，并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。
从50年代的真空电子管计算机开始，到1959年的晶体管计算机，1965年的集成电路计算机，在短短15年的时间里，计算机发展到第3代。无论是算盘还是早期的机械计算机，其发展无不经历了上百年的里程。5年后的1970年，第一台个人计算机问世。
第四代：大规模集成电路计算机
到了70年代，计算机发展中最重大的事件莫过于微型计算机的诞生和迅速普及。1971年美国Intel 公司年轻的工程师马西安· 霍夫（M. E. Hoff）研制成功了一片4位微处理器 Intel 4004 ，一片320位（40字节）的随机存取存储器，一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存器，他们通过总线连接起来，于是就组成了世界上第一台4位微型电子计算机——MCS－4。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。它的诞生，拉开了世界微型机发展的序幕。
1972－1973年，8位微处理器相继问世。1972年，Intel 公司推出8位微处理器 Intel 8008，它主要采用工艺简单、速度较低的P沟道MOS（Metal Oxide Semiconductor——金属氧化物半导体）电路。这就是人们常说的第一代微处理器，由它装备起来的微型计算机称为第一代微型计算机。
1973年，出现了采用速度较快的N沟道MOS技术的8位微处理器，这就是第二代微处理器。尽管它的性能还不完善，但显示了无限的生命力，促使众多厂家投入竞争。具有代表性的产品有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M 6800、Zilog公司的Z 80等。第二代微处理器的功能比第一代显著增强，以它为核心的微型机及其外围设备都得到相应发展并进入盛期。由它装备起来的微型计算机称为第二代微型机。
1978年，16位微处理器相继出现，标志着微处理器进入第三代，微型计算机到达一个新的高锋，首先成功开发16位微处理器的是Intel公司。由于它采用了H－MOS（H－High performance）新工艺，使新的微处理器Intel 8086 比第二代的 Intel 8085在性能上提高了将近十倍。类似的16位微处理器还有Z 8000、M 6800等。由第三代微处理器装备起来的微型计算机称为第三代微型机。
1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器开始问世，标志着第四代微处理器的诞生。如Intel公司的80386，Zilog公司的Z80000，惠普公司的HP－32，NS公司的NS－16032等。新型的微型机系统可以与20世纪70年代的大中型计算机相匹敌。用第四代微处理器装备起来的微型计算机称为第四代微型计算机。
Intel公司不断地进行着微处理器地革新。1993年，Intel公司推出32位微处理芯片奔腾（Pentium），它的外部数据总线为64位，工作频率为66 MHz～200 MHz。以后的Pentium Pro、Pentium MMX、Pentium Ⅱ CPU都是更先进的32位高档微处理器。后来又推出了奔腾三代（Pentium Ⅲ），现在则推出了Pentium Ⅳ。
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。但是，微处理芯片微处理器硅芯片制作技术存在着一个物理极限，1995年高能奔腾处理器的电路线宽为0.35微米，而硅芯片电路线宽的物理极限是0.07到0.08微米，超过极限则光刻工艺难以为继。据英特尔公司格洛夫推测，到2011年，一个硅芯片上能够集成的晶体管数将是10亿个，运行速度为每秒执行1000亿条指令，性能超过高能奔腾芯片的250倍，是最初4004芯片的43.5万倍。届时，将由生物芯片或量子器件替代硅芯片，引来新一轮冲击波。
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。当年，在ENIAC诞生后，“计算机之父” 冯·诺依曼曾大胆预言：“有四台像ENIAC这样的计算机就足够全世界使用！”。而IBM公司的创始人沃森则给自己留了一点余地：“世界市场对计算机需求大约只有5部。”在那个大型机一统天下的时代，连当时最著名的科普大师艾萨德·阿西莫夫也预言：“一架电脑最终会有几十亿个电子管，有一个国家那么大。”他们的语言，在今天看来，是多么的不可思议。他们无法想象，就在50年后，全世界的计算机已经超过了4亿台。同时，电脑的体积缩小到只有ENIAC的几万分之一，然而速度却提高了几个数量级，可靠性能提高了几千倍,成本也只有ENIAC的万分之一。
电脑的近50年的发展速度是非常惊人的。我们可以回顾一下电脑产生的整个历史过程。1642年法国数学家帕斯卡研制出的机械计算机是世界上第一台能够进行加减运算的计算机，它可是说是计算机的雏形。然而直到1944年美国哈佛大学的艾肯博士发明了最后一台磁式计算机Mark Ⅰ为止，300多年间，计算机的运算速度才达到每秒200次。
1946年ENIAC的诞生，立刻就把运算速度提高到了每秒5000次。就在ENIAC诞生35周之后，它的运算速度就已经输给了当时廉价的微型电脑TRS－80。ENIAC的造价是TRS－80的800倍，运算速度仅为TRS－80的1/18。
1969年，美国阿波罗载人飞船第一次登上月球时，指令舱电脑仅有36K存储器，今天任何一台供儿童玩耍的手持式游戏机都能令它自愧弗如。
1996年，Intel公司发布了它专门为美国能源部门研制的超级电脑。这部电脑采用了9624个高能Pentium芯片，大规模并行处理数据，号称当时世界上最高速的电脑，每秒钟运算速度高达1万亿次。同年12月，以研制巨型电脑闻名的Cray公司与图形电脑巨头SGI公司合并后，研制出具有256台高性能处理器的超级电脑。1999年这个系统的处理器数目被提高到4096台，运算速度达到3万亿次。美国能源部还宣布，它在下一个10年的目标，是要研制出每秒运算100万亿次的超级计算机系统。与国内比较，最近我国“联想”集团研制成功的“深腾”LSSC—Ⅱ机的运算速度已达到1万亿次，名列世界最快计算机第24位。
在计算机的速度和性能不断提高的同时，计算机的价格却呈指数级的不断的下跌。50年代的大型计算机售价高达100万美元。到了1986年，功能远远超过50年代大型计算机的个人计算机，价格降到了2000美元之下。曾有人做过这样一组比较。如果按照计算机的降价幅度，到飞机和汽车发展到第四代的时候，仅仅只需几美元。
有人半开玩笑半认真地说，60年代电脑专业毕业的研究生，若从那一时刻起再也不接触电脑，那么，到了90年代会发现自己成了“机盲”。有关资料显示，在近10年内，一位普通工程师所掌握的知识的90%都与电脑的发展有关，因为电脑乃是当代变化最剧烈的科学技术。
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[4]。世界各国的科学家们都准备在90年代研究和发展新一代的计算机。这是集成更高、运算速度更快、功能更加齐全的第五代计算机——人工智能计算机。
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的应用，使人们能用语音、图像、视频等更为自然的方式与计算机交流。
第五代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。长期以来，人们就力图模拟自己的大脑，因而产生了人工智能这门学科。人工智能是探索和模拟人的感觉和思维过程的一般规律的。研究用计算机来模拟和执行人脑的智力功能的科学技术，称为人工智能。相应的，具有人工智能的计算机，称为智能计算机。它借助于给电子计算机编制程序的手法使它执行类似人的智能的任务和进行学习。
当前计算机的人工智能水平总的说来还比较低，功能不够完善。虽然计算机目前能够进行文字翻译、定理证明、图像识别、弈棋和操控机器人，在某些局部领域其“智力”甚至超过了人类，但在某些方面，一台大型计算机的智能还不如一个三岁的孩童。
IBM公司在90年代中后期推出的“深蓝”，于1997年击败国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。“深蓝”的胜利，标志着智能计算机的研究跨入了一个崭新的阶段。
第二节 计算机的工作原理
也许大家或多或少的接触过计算机，不过相信多数人对于计算机都是处于一种黑箱操作状态。对于计算机的内部结构如何,以及计算机是如何工作的，恐怕就知之甚少了。那么计算机内部都有些什么结构呢？这些结构间又是怎样相互协作呢？
2.1 计算机的身体－硬件
普通微机的机箱里通常包括以下几个主要部件：主板、主板上安装的CPU（微处理器）芯片、主存储器模块、显示卡、磁盘存储器接口卡及外部设备接口卡等。在主机箱里还可能安装着硬盘、一个或两个软驱。除此之外，主机箱里还有另一个重要设备——电源。下面，我们将简单介绍一下这些硬件设备的基本功能。
主板（如图9.6）是机箱里最重要的部件，又称主机板、系统板。它是一块安装了许多电子元件的多层印刷电路板，CPU、内存和其他重要部件都安装在主机板上。主板最重要的功能是实现系统总线，实现各主要系统部件之间的信息连接和通信管理。一般主板上都会有几个CPU芯片插槽，我们只要把CPU直接插入这个插槽就可以使用了。当然也有些主板上的CPU是焊接上去的。
CPU（Central Processing Unit）（如图9.7）是计算机系统的核心部件，它的主要任务是处理信息，完成计
（图9-7）算。CPU的基本功能是执行指令。指令就是要求CPU执行某种 （图9.6）
动作的命令。CPU的性能主要由三个因素决定，一是执行指令的速度；二是处理数据的二进制位数（称为CPU的“字长”或者“数据宽度”）；三是指令本身的处理能力。CPU也是由几个部分组成的。一是一组称为“寄存器”的高速存储单元，用于CPU内部数据和其他信息的存储。一是由一个或几个执行基本算术逻辑动作的计算部件组成的“算术逻辑单元”（ALU，Arithmetic Logic Unit），它们实际执行计算。一是作为CPU控制中心的程序控制单元，它是CPU的核心，负责处理指令，控制各部件的活动。
（图9.8）主存储器又称为内存储器（Main Memory）（如图9.8），简称内存或主存。现代微型机的内存通常采用超大规模集成电路芯片制成。若干芯片安装在一个小电路板上，构成一个称为SIMM（Single In-line Memory Module）的存储模块。这个存储模块上焊有数目不等的记忆IC（Instructions Cache，指令缓存）。可分为以下2种型态：72PIN：72脚位的单面内存模块是用来支持32位的数据处理量。30PIN：30脚位的单面内存模块是用来支持8位的数据处理量。内存模块的规格除了容量外，另一个重要的指标是访问速度。它的速度是以每笔CPU与内存间数据处理耗费的时间来计算，总线循环(bus cycle)以纳秒(ns)为单位。速度快的内存工作效率自然高。内存模块另一个不同点是有的模块包含奇偶校验，有的模块则没有。有奇偶校验的内存由于在存储和传输中可以进行正确性的检查，所以可靠性更高，但价格自然也就相对高些。
计算机主板上还有一组扩展插槽。这些插槽是为各种插卡准备的。包括作为计算机基本配置的显示卡、磁盘接口卡以及各种扩展卡（如图9.9）。例如调制解调卡（Modem），声卡（用于输入输出音频信号），解压缩卡（用于恢复经过压缩的视频信号）等。扩展插槽就是设备连接总线的接口。 （图9.9）
每一个类型的总线都有自己额定的运行频率，如果超过太多，就可能使设备运行不正常。
显示器的接口一般是插在主板扩展槽上的一块卡——显示卡（如图9.10）。现
（图9.10）在的计算机一般都是使用彩色显示卡。由于显示器工作时信息传输量非常大，尤其是对于采用图形用户界面的系统，如Windows等，在中央处理单元和显示器之间需要提供高速数据连接。因此，目前的显示卡一般都采用PCI总线（Peripheral Component Interconnect:外部设备互连）。显示卡安装在主板上，它在机箱后面有一个15孔的显示器连线插座，供连接显示器使用。目前的图形显示卡带有图形加速功能，它们能直接处理程序的标准图形显示命令。近年来，更高性能的显示卡还提供了支持三维图形显示、动画等功能。显示卡上还有一个显示存储器（简称显存），它的大小对显示卡的性能有巨大影响。
磁盘接口则包括软盘接口和硬盘接口两个部分。现在，由于技术的发展，软盘已经越来越无法满足人们的需要。Intel首先吹响了终结软驱的号角，表示要在新一代的计算机架构中同时取消软驱、并行口、串口等老古董外设。国内的一些整机厂商如联想、实达等也纷纷呼应，推出了好几款使用zip和优盘的PC及笔记本电脑。韩国三星更是极端，宣称即将在全系列产品，包括桌面PC和笔记本电脑不再使用软驱。日前，一家著名的DIY网站在其全国第八届DIY大赛上也宣布，不再将软驱作为必选配置。由此看来，短时间内软驱被废已是大势所趋。
计算机的硬盘接口有两个系列。 一个是在一般计算机中广泛使用的IDE（Integrated Device Electronics）方式，另一个是在高性能工作站和网络服务器上广泛使用的SCSI（Small Computer System Interface:小型电脑系统界面）方式。SCSI方式具有更高的数据传输速度。目前的计算机多采用扩展的IDE（即EIDE，Enhanced IDE：增强性IDE）。
目前，所有的计算机都提供了一个专用的键盘插口。现今的一些流行的Pentium主板多采用PS/2做鼠标接口，而放弃常用的串行接口做鼠标接口。这样做的好处是：既可以节省一个常规串行接口，又可以使鼠标得到更快的响应速度。
此外，计算机机箱后面一般还提供的接口有：一个小型的9针插座是串行通信接口，用于连接对数据传输速度要求较低的设备，也可用于计算机间的互连；一个25针的大型并行接口插座，用于连接打印机等并行设备。
同时，许多扩展卡提供自己的外部接口插座。例如Modem卡带有连接电话线的插座，声卡带有连接麦克风、扬声器等的插座等。
2.2 计算机的思想——软件
计算机是依靠硬件和软件的协同工作来完成某一给定任务的。一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。那么什么是软件呢？广义来看，软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。软件的基本组成部分是完成其功能的程序，程序设计语言（也称为“编程语言”，Programming Language）是人们编制程序时所使用的语言。
计算机软件非常丰富，通常按功能将它们分为系统软件和应用软件两大类。
2.2.1系统软件
系统软件是计算机系统的一部分，它是支持应用软件运行的。它为用户开发应用系统提供一个平台，用户可以使用它，但不能随意修改它。常用的系统软件有：操作系统OS（Operating System），语言处理程序，联接程序，诊断程序，数据库系统，数据仓库几种。
操作系统是一个庞大的管理控制程序，它一般包括进程与处理机调度、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理五个管理功能。其中操作系统又分为实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统、单用户操作系统、网络操作系统几种。目前在计算机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows系列、NetWare等。这些操作系统根据侧重面和设计思想的不同，结构和内容存在很大差别。
语言处理程序是人与计算机之间交流的工具。一般分为机器语言、汇编语言和高级语言几种。
机器语言（Machine Language）是计算机系统能识别的，不需要翻译直接供机器使用的程序设计语言。汇编语言（Assemble Language）是面向机器的程序设计语言，它是为特定的计算机设计的。高级语言诞生于20世纪50年代中期到70年代。这些高级语言较为接近自然语言的英文表达方式和数学表达方式。我们通常把用高级语言编写成的程序称为“源程序”，而把由源程序翻译成的机器语言程序和汇编语言程序称为“目标程序”。计算机将源程序翻译成机器指令时，通常有“翻译”和“解释”两种方式。目前常用的高级语言有：FORTRAN、PASCAL、C语言程序（包括现在较常用的面向对象的Visual C＋＋程序设计语言）、BASIC、JAVA等。
联接程序则可以把目标程序变为可执行的程序，因此又称为组合翻译程序或联接编译程序。由源程序到可执行的目标程序一般有两个阶段：翻译阶段和联接阶段。翻译阶段将源程序转换称为目标程序，这时程序仍是不能执行的。联接则是将目标程序转换成一个可执行的装入程序。诊断程序我们平时提得比较少。它主要用于对计算机系统硬件的检测。
60年代后发展起来的数据库系统是计算机科学中发展最快的领域之一。数据库系统通常由硬件、操作系统、数据库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS）、数据库和应用程序组成。数据库是按照一定的方式组织起来的数据集合，具有数据冗余度小、可共享等特点。目前常用的数据库管理系统有：DB2、SQL Server、SYBASE、ORACLE等。
而数据库仓库是近几年才迅速发展起来的一种存储技术。目前，计算机界对数据库仓库还没有一个统一的定义。但是却有一个一致的观点，就是：数据库仓库绝不是数据的简单堆积。
2.2.2应用软件
应用软件是指利用计算机的软、硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件。目前的应用软件可以分为一下几种类型：
(1)文字处理软件，主要用于对输入计算机的文字进行修改、编辑、排版等。目前常用的文字处理软件有：WPS、Microsoft Word等。
(2)表格处理软件，主要用于处理各式各样的表格。包括根据用户的要求自动生成相应的表格，完成表格计算等。还可将设计好的表格打印出来。目前常用的表格处理软件有Microsoft公司的Excel等。
(3)计算机辅助系统，主要是协助人们进行一些比较复杂的技术性工作，例如工程绘图等。主要包括辅助设计软件（CAD）、辅助制造软件(CAM)、辅助教育软件(CAI)和计算机代数系统辅助科研（CAS）。
(4)实时控制软件。现代的实时控制软件主要是指在现代化工厂里，用于生产过程自动控制的计算机上安装的，用于处理一定的生产信息如电压、温度、压力、流量等的软件。实时控制对计算机的速度要求不高，但可靠性要求很高，否则会造成重大损失和事故。这一类软件统称为SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，监察控制和数据采集）软件。目前比较流行的SCADA软件有FIX、InTouch、Lookout等。
2.3计算机工作原理
计算机的基本组成硬件我们已经有了初步的了解，那么它们之间是如何协同工作的呢？计算机系统的基本结构如图9.11所示。
（图9.11）
由图中我们可以了解，计算机由输入和输出设备、存储器、运算器和控制器五个部分组成。它一般采用存储程序模式，程序和数据存放在同一个存储器中。指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可根据运算结果和外界条件的改变而改变。
计算机以运算器为核心。输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。运算器也称为算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。它的功能是算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（“与”、“或”、“非”等）。在控制器的控制下，它对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算。
控制器则由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它地基本功能就是从内存取指令和执行指令。控制器和运算器合称为中央处理单元，即CPU（Central Processing Unit），它是整个计算机的核心。内存储器则用于存放要执行的程序和数据。
有了这些计算机仅仅只是有了运算的可能性。如果要让计算机进行计算、控制等功能，还必须配有必要的软件。这里的软件主要是指使用计算机的各种程序。计算机主要通过各种指令完成某个操作。一条指令通常由操作代码和操作数两个部分组成。操作代码指明该指令要完成的操作，操作数则指参加运算的数或数所在的地址。用户根据解决某一问题的需要，选择相应的指令进行有序的排列。计算机执行了这一指令序列，便可以完成预定的任务。
计算机执行指令一般分为两个阶段。首先，将要执行的指令从内存取到CPU内。接着，CPU对读入的该条指令进行分析译码，判断该指令要完成的操作。接着向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。当一条指令执行完后，就进入下一条指令的读取操作。
程序则是由一系列指令的有序集合构成，计算机执行程序就是执行这一系列指令。CPU从内存读出一条指令到CUP内执行，当该指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内继续执行。CPU不断的读取指令，执行指令，这就是程序的执行过程。
计算机是一种具有强大信息处理功能的电子设备，它有两个主要特点：它所处理的信息是数字式的，它的信息处理工作采用“存储程序控制”方式。因此，它具有完全的通用性。编制程序是计算机解决问题的关键之一。程序是由人根据需要编制的，计算机能按照程序，一条一条地忠实执行指令。
2.4 计算机语言的产生和发展
语言是人类所特有的用来表达意思、交流思想、传递信息的工具，是一种特殊的社会现象。而计算机是二十世纪人类文明史上最先进的发明。为了让计算机更好地为人类服务，我们必须得让计算机明白我们的意思，并能够按照我们的要求去工作。在这个基础上，计算机语言就应运而生了。计算机语言也叫程序语言（Program Language），是人与计算机交流的和沟通的重要工具。
由于计算机只能识别“0”和“1”两种状态，也就是说，计算机智能依靠电路“0”和“1”两种状态的转换来完成数字运算、逻辑操作和信息存储。因此，从世界上第一台电子计算机诞生的那一天起，人们就一直在设法开发计算机所能“理解”的语言。具体的做法是：用“0”和“1”编码的指令写出“机器语言”来。这样的机器语言就能沟通人与机器之间的对话。而这种直接用机器语言写出的程序，我们通常称之为手编程序。但是，以“0”和“1”为代码来编写程序，不仅难写而且难读，效率非常低。有鉴于此，人们开始改用符号来代替手编程序中的操作码和地址，于是就产生了汇编语言。编制符号程序（由汇编语言编写的程序）比起手编程序要先进、方便得多，但是编制符号程序因机器而异，而且效率也低，这与计算机硬件的高速发展是相矛盾的。
1953年12月，IBM公司程序师约翰·巴科斯（J. Backus）建议为IBM 704设计一种全新的程序设计语言。巴科斯曾在“选择顺序控制计算机”（SSEC）上工作过3年，深深体会到编写程序的困难性。他说：“每个人都看到程序设计有多昂贵，租借机器要花去好几百万，而程序设计的费用却只会多不会少。”因此，他希望能设计出一种用于科学计算的“公式翻译语言”（FORmula TRANslator）。1954年，他带领的一个13人小组设计完成了第一个电脑高级语言——FORTRAN语言。1957年，西屋电气公司幸运地成为FORTRAN的第一个商业用户。之后，不同版本的FORTRAN纷纷面世。1966年，美国统一了它的标准，称为FORTRAN 66语言。直到今天，FORTRAN仍然是科学计算选用的语言之一，巴科斯也因此摘取了1977年度“图林奖”。
在FORTRAN得到广泛运用的时候，并没有适用于商业的计算机语言。早在1952年，在斯佩里·兰德公司兼任系统工程师的格蕾丝·霍波（Grace Hopper ,1906-1992）率先研制出世界上第一个编译程序A-O，能够将类似英语的符号代码转换成计算机能够识别的机器指令，并发表了第一篇关于编译器的论文。到了50年代中期，她又开发出Flow－Matic语言，为COBOL高级语言诞生创造了基础。1959年5月，格蕾丝·霍波领导一个工作委员会成功的设计出第一个商用计算机语言COBOL（Common Business Oriented Language）。COBOL最重要的特征，就是和英文语法非常接近，可以让不懂电脑的人也看懂程序。只需要对编译软件进行少许修改，就可以在任何类型的电脑上运行。当时还发生了一件很有趣的事。这个委员会中有一个人担心这种语言不会长久，特地为这种语言制作了一块墓碑。然而，COBOL却幸存下来。1963年，美国国家标准局对它进行了标准化。用它编写的软件，要比其它语言多得多。格蕾丝·霍波是计算机语言领域的开拓者，人们尊敬的将她称作“计算机语言之母”。计算机界的通用术语“臭虫”（Bug），和90年代末引起世界范围内恐慌的“千年虫”（Y2K），就来自于霍波的天才创造和发明。1971年，为了纪念现代数字计算机诞生25周年，美国计算机协会设立了“格蕾丝·霍波奖”，专门颁发给年度最优秀的30岁以下的青年计算机工作者。
1958年，一个国际商业和学术计算机科学家组成的委员会在瑞士苏黎世开会，探讨如何改进FORTRAN。在这次会议上，科学家们探讨设计了一种标准化的电脑语言，巴科斯也参加了这次会议。1960年，该委员会在1958年设计的基础上，定义了一种全新的语言版本——国际代数语言ALGOL 60，并首次引进了局部变量和递归的概念。后来，ALGOL没有能够得到广泛的应用，但是却演变称为其他程序语言的概念基础。
FORTRAN和ALOGO等语言虽然在数值计算种能够大显身手，但是在人工智能领域却一筹莫展。1960年，美国马萨诸塞理工学院的计算机科学加约翰·麦卡锡发表了一篇的论文，文中介绍了一种新的计算机语言LISP。美国一直采用LISP作为人工智能语言，并开发了使用LISP的通用推理系统。特别是从七十年代到八十年代，获得了采用了LISP语言方面的许多研究成果。后来，另一种人工智能语言PROLOG在日本兴起。但是科学家们一直无法准确判断这两种语言到底谁更先进一些。
由于FORTRAN语言是为专业人员设计的，普通人难以理解和应用。为了让更多没有任何经验的人和非计算机专业的学生也能使用电脑，60年代中期，美国达特默斯学院的约翰·凯梅尼 （J. Kemeny） 和托马斯·卡茨（T.Kurtz）在简化FORTRAN的基础上，设计出一种“初学者通用符号指令代码”（Beginners All purpose Symbolic Instruction Code），简称BASIC。由于BASIC简单易学，而且使用方便，所以它很快就成为最流行的电脑语言之一，几乎所有的小型电脑和个人电脑都在使用它。BASIC经过不断的改进后，一直沿用至今。到后来，还出现了例如QBASIC和VB等新一代BASIC版本。
1971年，麻省理工学院（MIT）人工智能实验室的希摩尔·帕伯特（S.Papert），设计出了一种叫LOGO的电脑语言。LOGO是为孩子们设计的，它最初是个绘图程序，控制一个海龟图标，在屏幕上描绘爬行路径的轨迹，从而完成各种图形的绘制。希摩尔希望用LOGO语言启发孩子们学会学习，希望孩子们能进行创造性探索。在马萨诸塞州列克星敦，一些孩子用LOGO设计出了真正的程序，于是，LOGO就成了一种热门的教学语言。
计算机语言基本上在美国诞生和迅速发展，然而也有例外。1971年，瑞士联邦技术学院克劳斯·沃尔斯（N. Wirth）发明了另一种简单明了的电脑语言——PASCAL。PASCAL语言语法严谨，层次分明，具有很强的可读性，是第一个结构化的编程语言。加上它的程序相当容易编写，所以一出世，就受到广泛的欢迎。并迅速从欧洲传到了美国。沃尔斯还写了许多有关程序设计、算法和数据结构的著作。因此，1984年的“图灵奖”授予了他。
1983年，贝尔实验室的邓尼斯·里奇 （D.Ritchie）和他的协作者肯·汤姆森（K. Thompson）由于设计开发出C电脑语言，而获得了当年的“图灵奖”。C语言是当今软件工程师最喜爱的语言之一。关于C语言的诞生，还有一个小故事。里奇和汤姆森最初是答应为贝尔实验室开发一个文字处理软件。他们需要购买一台小型电脑PDP－11/20，并争取到10万美元的经费。然而机器购回后，他们却用它来编写UNIX系统软件。UNIX在科学家和工程师中间引起了巨大反响，很快就有了大量的追随者，并且推动了工作站电脑和网络的成长。而C语言是作为UNIX的“副产品”开发出来的。里奇和汤姆森研制C语言的初衷是为了用它来编写UNIX。C语言结合了汇编语言和高级语言的优点，因而大受程序师的亲睐。
1983年，贝尔实验室的另一位研究员比加尼·斯楚士舒普 （B.Stroustrup），把C语言扩展称为一种面向对象的程序设计语言C++。当今，虽然计算机语言极大丰富且种类繁多，但是在计算机界却流行这样一句话：最好的程序员用C++。的确，在今天，数以百万计的程序员在用它来编写各种数据处理、实时控制、系统仿真和网络通讯等软件。因此，在1995年，《BYTE》杂志将比加尼·斯楚士舒普列为“计算机工业20个最具影响力的人”行列。
后来，随着Windows操作系统的崛起，由传统的面向控制台的字符软件开发向面向窗口程序的可视化编程转化已成必然趋势，Visual C＋＋也就应运而生了。Visual C＋＋支持面向对象的程序设计方法（OPP－Object-Oriented Programming）,支持MFC（Microsoft Foundation Class）类库编程，有强大的集成开发环境Developer Studio。Visual C＋＋可用来开发各种类型、不同规模的和复杂程度的应用程序，开发效率很高，生成的应用软件代码品质优良，因而成为许多专业程序开发人员的首选。
说起计算机语言的发展，不得不提到一个在今天的计算机世界举足轻重的人物——比尔·盖茨。他以及他推出的Windows视窗系列，引起了计算机界的一次深刻的变革。1990年5月22日，Windows3.0隆重向市场推出，并以每月10万套以上的速度向全球发售，1990年底创下累计100万套的纪录，雄据世界软件排行榜榜首；在新版Windows3.1推出的1992年以前，3.0版的发售量业已达到700万套的天文数字。Windows3.0的确是自MS-DOS后的又一件划时代的软件产品。它构造了一种基于图形的操作环境，在能够“看到”的窗口、图标和按钮等等图形引导下，使过去繁琐的操作简化为鼠标轻轻一点，真有赏心悦目、随心所欲的感觉。它还提供了多任务环境、资源共享、与设备无关等等强大的功能，并率先突破DOS管理下640K内存的森严壁垒。可以毫不夸张地讲，Windows3.0的问世，标志着微型电脑软件技术的又一场革命：60年代从批处理软件转变为交互式人机对话，80年代从字符型转变成图形操作软件。自此而后，PC应用软件将在“窗口”环境里重新孕育重获新生，PC电脑用户将在“窗口”下获得图形界面的巨大享受，程序师将利用“窗口”提供的工具，高效率设计出高质量的各种软件。“窗口”的版本推陈出新，“窗口”的触角日愈伸展，在全世界掀起一股不可阻挡的潮流。一位资深电脑专家激情地指出：“Windows太重要了，称之为‘多媒体的DOS’或‘最终的DOS’，一点也不过分。”之后，微软公司相继推出了更新更高更方便的版本。Windows 9X系列，Windows NT系列……可以说，今天你一提到计算机，人们就会想到Windows。
第三节 今天的计算机
信息处理技术对整个社会的发展影响非常之大。计算机的发明对人类社会的广泛影响完全可以和以往信息处理技术发展的最重要的成就相比拟。在人类历史上，有几次重要的信息处理技术里程碑。第一是文字的发明，它使信息得以在更大的范围内跨越时间和空间传播。第二是算术的发明，它使量化的数字信息被加工和变换。第三是活字印刷的发明，它使大量信息被成批复制成为可能，让信息真正成为共享资源。第四就是通用数字计算机的发明和后来的高速通信网络的出现，它们使得高速的信息传播和加工以及变换成为可能。可以说，第一次工业革命（以各种“能量形式”的相互转换和利用为标志）后，社会形式向更新方向发展的重要标志之一，就是计算机的出现。
3.1 计算机的应用领域
从计算机出现在这个世界上的第一天起到现在，短短时间内，已经衍生了四、五代子孙。现在，它已渗透到我们日常生活的各个领域。通常，我们习惯按照计算机的基本构成元件来划分计算机的时代，这样的划分方法具有一定的局限性。我们完全可以从计算机的应用和它对社会的影响程度来划分计算机的历史。计算机从诞生至今的50多年大致可以分为两个阶段。在前一个时期，大约是40年代末50年代初到80年代中期。这一时期的计算机体积庞大，价格昂贵，只有政府部门、大企业和大学的重要研究单位才会购买，并且只有少数专业人员才能够使用，而广大平民百姓根本没有机会去接触它。在这种环境下，用计算机来进行信息传播和加工利用仅局限于非常小的圈子里。而且造成的严重后果是计算机规模越大，价格越昂贵，它所管理的宝贵信息资源只能集中在越少数的“中心”里，无法形成开放性的，大规模的信息利用局面。
直到80年代中期微型计算机出现后，计算机才开始走入平常百姓家，开始它的成熟时期。关于计算机的重要应用，可以从以下这几方面体现出来。
科学计算
科学计算原义是数值计算，指用于科学研究和工程技术中提出的数学问题的浮点计算，
它是电子计算机的重要应用领域之一[2]。世界上第一台计算机就是为了科学计算而研制的。随着科学技术的发展，各种领域中的计算模型日趋复杂，人工计算已远远无法满足研究的需要。特别是在天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域，都需要依靠计算机进行复杂的运算。科学计算最大的特点，就是运算量大，数值变化范围大。现今科学计算的概念已经覆盖了符号和代数计算，如合并同类项、分解因式、求导数和原函数、解方程或方程组等等。用于符号和代数计算的软件叫做“计算机代数”系统。
数据处理
数据处理是指对大量的数据进行分析、合并、分类、统计等处理，以形成有用的信息。与科学计算不同的是，数据处理虽然涉及的数据量比较大，但是计算方法相对简单。
人类在很长的一段时间内，只能靠自身的感官去收集信息。例如一些古老的故事和传说，都是通过口授记忆的方式一代代传下来。后来文字和纸诞生后，信息就依借文字和纸张的记载流传下来。但是这样的信息查阅起来异常复杂和麻烦，甚至要通过学习一些特定的方法和手段才能查到，速度非常之慢。在人类进入工业社会后，为了处理好日益堆积起来的浩如烟海的信息，全面深入的掌握这些信息所反映的事物的本质，就必须用计算机进行处理。现在，办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等都要用到数据处理。数据处理，已成为计算机应用的一个重要方面。
过程控制
过程控制又称实时控制，指用计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制[2]。
现代工业，由于生产规模不断扩大，技术、工艺日趋复杂，因此对实现生产过程自动化控制系统的要求也日益提高。利用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性。冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等部门已经广泛的使用计算机控制过程。
计算机辅助系统
计算机辅助系统包括CAD、CAM、CBE等。
CAD（Computer-Aided Design），也就是计算机辅助设计，就是用计算机帮助各类人员进行设计。现在，飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等都已开始使用计算机进行。采用计算机进行辅助设计，不但降低了设计人员的工作量，提高了设计速度，最重要的，是它提高了设计的质量。特别是后来3D技术的出现，使得设计人员可以通过仿真模拟显示，预先检验实际的设计效果，减少了很多不必要的浪费。也使设计人员能及时发现设计上的漏洞，从而进行修正。
CAM（Computer-Aided Manufacturing）——计算机辅助制造，是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的技术。通常，在产品的制造过程中，利用计算机来控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检验等。CAM技术可以大大提高产品的质量，降低产品的成本，缩短生产周期，降低工人的劳动强度。近年来这项技术已经发展为集成度更高的CIMS（Computer Integrated Manufacture System），即计算机集成制造系统。
CBE（Computer-Base Education）——计算机教育。它包括：计算机辅助教学CAI（Computer-Assisted Instruction），计算机辅助测试CAT（Computer-Aided Test）及计算机管理教学CMI（Computer-Management Instruction）。特别是最近几年，计算机辅助教学CAI正在如火如荼的进行之中。众多的软件公司、大学的研究机构、中小学教育部门和众多的教师，都参与到其中来。CAT也在近几年得到了长足的发展，特别是在一些标准考试中，例如GRE的考试。考生用自己的帐号（也就是我们平常考试中的准考证）在计算机上阅览试卷，通过鼠标和键盘做答。答完后，通过网络提交试卷。这样就能当场知道自己的考试成绩。这样的考试方法，不仅方便快捷，而且节省了大量的人力和物力，是未来考试方式的发展方向之一。同时，随着网络技术的进一步发展，网上教学和远程教学也发展起来，极大的满足了人们继续求学的欲望。
人工智能
人工智能又称为AI（Artificial Intelligence）,一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。AI是目前计算机应用研究的前沿学科，科学家们正致力于研究怎样让计算机变得越来越聪明。研究人员希望通过在计算机中存储一些基本的定理和推理规则，然后让计算机自动弹出解题的方法和答案。
信息高速公路
1992年，当时的美国参议员，后来一度任美国副总统的戈尔，提出了建立“信息高速公路”的建议。即将美国所有的信息库及信息网络连成一个全国性的大网络，将所有的公司和家庭都连接到这个大网络中去，以实现最大程度的资源共享。1993年，美国正式宣布实施“国家信息基础设施”（NII）计划，也就是我们常说的“信息高速公路”计划。这个计划一经推动，就引起了全球的关注。世界各国也纷纷开始开展自己的“信息高速公路”计划，积极加入到这场世界范围的大竞争中去，我国也不例外。
面对这场日益向深度和广度发展的信息浪潮，我国政府成立了国家经济信息化联席会议，党的十四届五中全会又把“加速国民经济信息化进程”写入了“关于制定国民经济和社会发展九五计划和2010年远景目标”的建议中，把信息产业的发展摆在了最突出的位置。
3.2 计算机与网络
信息技术的飞速发展使网络已经遍布世界的各个角落，并影响着社会生活的方方面面，人们可以称“有计算机的地方就有网络”， 网络本身会成为计算机技术发展的动力，一个以网络为主要特征的信息社会即将到来。“网络就是计算机”不仅是一种经营策略，而且是一种思维理念，近几年来，一些先进的计算机技术的出现和发展正是紧紧围绕这个主题发展起来的。
计算机网络出现的历史不长，但发展很快。世界上第一台电子计算机ENIAC诞生时，和通信间并没有什么大的联系，主要用于科学计算。那个时候的计算机系统是高度集中的。所有的设备都安装在一个独立的大房间中。最初，一台计算机只能供一个用户使用。后来研制出了批处理和分时系统。一台计算机虽然可以同时为多个用户服务，但不和数据通信相结合，分时系统所连接的多个终端都必须紧挨着主计算机，用户必须到计算机中心的终端室去使用，显然是不方便的。
20世纪50年代，美国半自动地面环境SAGE（Semi-Automatic Ground Environment）防空系统开始进行将计算机技术和通信技术相结合的尝试。他们将远距离雷达和其它测量控制设备的信息通过通信线路汇集到一台IBM计算机里进行集中处理和控制。后来，许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，而用户则在自己办公室的终端上键入程序，通过通信线路送入中心计算机，进行分时访问并使用其资源来进行处理。然后再将处理的结果通过通信线路送回到用户的终端上。这样，就出现了第一代的以单个计算机为中心的计算机网络。这样的远程联机系统，除了一台中心计算机外，其余终端都不具备自主处理的功能。这样的计算机网络，称为面向终端的计算机网络。20世纪60年代初，美国航空公司投入使用的由一台中心计算机和全美范围内的2000多个终端组成的飞机票预定系统SABRE（Semi-Automatic Business Research Environment）就是第一代计算机网络的典型代表。
第二代计算机网络是多台主机通过通信线路互连起来为用户提供服务的方式，即所谓的计算机－计算机网络。与第一代计算机网络不同的是，这里的多台计算机都具有自主处理的能力，它们之间不存在主从关系。第二代计算机网络的典型代表是ARPA网（ARPAnet）。ARPA是20世纪五六十年代冷战时代孕育的产物。1968年6月3日，美国国防部高级计划署ARPA（目前称为DARPA——Defense Advanced Research Projects Agency）正式批准了“资源共享的计算机网络”研究计划。由于该网是在ARPA的组织下进行研究的，所以这个网络又称为“阿帕网”——ARPAnet。我们今天有关计算机网络的很多知识和术语都来自ARPA的研究结果。
计算机间进行通信时，对传送信息内容的理解、信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定，我们将这样的约定称为协议（Protocol）。最早在ARPA上使用的是网络控制协议（NCP）。70年代中期，为完善网络性能，ARPA开始采用TCP（Transmission Control Protocol）/IP（Internet Protocol）（传输控制协议/互联网络协议）。
以ARPA网和英国国家物理实验室NPL的分组交换网为先驱，第二代计算机网络在20世纪70年代和80年代得到了迅猛发展。其中，有研究实验性的网络，如IBM的沃森研究中心，卡内基－梅隆大学和普林斯顿大学合作开发的TSS网，加利福尼亚大学欧文分校研制的DCS网等。还有一些是个别用户为特定目的而自行研制和使用的网络，如加利福尼亚大学劳伦斯原子能研究所建立的DCTOPUS以及法国信息与自动化研究所的CYCLADES网等。也有用户联合为一定范围内应用而建立的网络。如国际气象监测网WWWN（World Weather Watch Network）等。
在采用了TCP/IP协议后，ARPA利用称为网关的网络设备实现了网际互联。形成了“网际网”，真正意义上的Internet出现了。到了70年代后期，第二代计算机网络已经越来越不适应社会的需求。发展新一代的计算机网络就被提到日程上来。1984年，国际标准化组织ISO（International Standards Organization）制定并颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）的国际标准ISO 7498 七层模型结构。80年代，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各个层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。也是在80年代，美国学术科研网络NSFNET取代ARPA，成为Internet的主干网，Internet开始向商业领域迈进。Internet是在原ARPA网的基础上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循TCP/IP协议并申请到IP地址，就可以通过信道接入Internet。Internet（也称国际互联网或因特网）就是一个开放式标准化的网络。
由上面的历史，我们可以发现，Internet最初只是美国政府资助建立的一个学术科研教育网，其目的是鼓励学术界的互相交流与资源共享。当NSFNET向ANSNET转化的时候，Internet向商业化和私有化迈出了第一步。事实上，很多公司使用Internet已经有了相当长的时间，不过仅限于研究开发和工程部门。之后，由于Internet原先制定的限制商业化使用政策发生了变化，一些公司才开始利用Internet来为商业服务，并且还利用Internet来进行商业活动。因此，有人将1994年称为Internet的商业化年。
网络的形式并不是单一的。如果按照网络覆盖的地理范围，我们可将网络分为：局域网、校园网、城域网、广域网、全球网。
局域网LAN（Local Area Network），通常在一间机房内，或相连的几间房间内，或一幢大楼内。校园网CAN（Campus Area Network），校园网可将相近的若干大楼互连在一个网络中，但并不仅限于校园中，也可以用在一家企业的厂区或一个单位的大院内。城域网MAN（Metropolitan Area Network），其作用范围为一个城市，有时也称为市域网。广域网WAN（Wide Area Network），通常在一个国家和相邻的若干国家中，有时也称为远程网（Long Haul Network）。全球网GAN（Global Area Network），通常是指跨洲界、覆盖范围几近全球的网络，因特网Internet就是一个典型的例子。
除了按照网络覆盖的地理范围对网络进行分类外，我们还可以根据网络的物理形状（或拓扑结构）将网络分为：不规则网形、星形、总线形和环形。
我们还可以根据传输信息的物理信道是用什么媒体（Medium）来将网络分为：双绞线网、同轴电缆网、光纤网和无线网等。
如果从网络的使用范围来分，则可以划分为公用网和专用网两大类。公用网是为全社会所有的人提供服务，凡是愿意按规定交纳费用的人都可以使用。专用网则是个别单位和部门，和行业为特殊业务需要而组建的网络。它只供专门人员使用。这一类的网络，可以按照业务工作范围进一步细分为：军事指挥网、政务信息网、气象监测网、情报检索网、航空订票网、教育科研网、金融清算网、铁路调度网等等。
Internet的功能可以归结为资源共享、提供人际通信手段、分担负荷以及协同处理等方面。它所提供的服务主要有：远程登陆到其他计算机，在其上运行程序；在计算机间传送文件；在用户间收发电子邮件；共享消息与新闻以及各种查找服务和浏览服务。
(1)远程登录
Internet通过Telnet功能提供远程登录服务，允许用户通过Internet登录到远程计算机的分时系统中去。用户可以通过本地的键盘和显示器与其它地方的计算机交互作用，控制其上程序的运行。
(2)文件传输
Internet的文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）允许用户将自己计算机上的一个文件的副本传送到异地的计算机上。但一般来说，人们更多的是从异地计算机上获得一个文件副本，传输到本地的计算机上来。连接于Internet上的许多计算机上的一些公用文件，允许用户通过网络登录来访问和获取。用户甚至可以用匿名（anonymous）方式访问。登录口令可以不做要求或以客人（guest）身份登录访问等。
(3)电子邮件
电子邮件（E－Mail）是Internet上使用得最广泛的一种服务。任何用户都可以将存放在自己计算机上的电子信函，通过Internet的电子邮件服务传送到另外的Internet用户信箱中去。这个传送对象，可以是你的朋友、同事、家庭成员等，只要他（她）也是Internet用户即可。邮件可以向一人发送，也可以同时向多人发送。同理，你亦可以收到其他用户发给你的邮件。由于许多计算机网络都提供了一种能与Internet上的电子邮件互通的服务，因而许多不是Internet用户的人也可以通过这些网络和Internet用户互通电子邮件。
(4)电子公告牌与网络新闻
电子公告牌BBS（Bulletin Board System），就是Internet上的电子布告栏。在公告牌上，允许用户“张贴”自己的文本布告，以提出各种各样的问题，查询在使用服务时遇到的问题并得到答案。并且可以浏览其他人所提出的所有问题，以寻找自己所需要的答案。也允许人们在这里针对各种问题发表自己的看法。BBS是一种新型的可以由个人使用的电子出版物。
网络新闻（network news），有时也简写为Netnews，则是Internet上一个重要的电子公告牌服务。网络新闻为具有共同兴趣的用户提供了一种交流思想和观点以及进行讨论的手段。按照兴趣和议题的不同，Netnews还设置了许多新闻组（newsgroup）。Netnews上的许多新闻在世界范围内传播，而有些新闻却局限于局部的范围。如一个国家或者一个组织。用户可以阅读某个新闻组中的信息，也可以自己编辑和发送一条信息到新闻组中。到1994年初，世界上已有超过6600个不同的新闻组。到现在，更是数不胜数了，其内容涉及科学、技术、文化、社会、生活等各个领域。网络新闻和电子邮件中的信息采用的是相同的表示格式。
(5)数据浏览和检索
Internet上的信息浩如烟海，要在Internet上查找某个特定的信息或文件，以及以文件形式存放的程序和软件，并不是一件轻松容易的事。为此，Internet提供了一种专门的服务，可以按照用户给出的名字自动搜索，找到具有该名字的文件存放在哪里。
(6)全球范围的超媒体信息浏览服务
World Wide Web，简称WWW，又名超文本全球信息网。它是目前Internet上发展最快的网络信息服务。各个服务单位只要建立了自己的WWW服务器并和Internet网络连接，就可以共享信息了。WWW信息浏览器是一类软件，他们可以让用户在全球网上浏览图形、声音、图像，甚至是可视图像，也就是我们常说的多媒体信息。Netscape公司的Navigator（导航者）和Microsoft公司的Internet Explorer（简称IE）是目前用于浏览WWW网页的两个著名浏览软件。
3.3 计算机与通讯
20世纪末、21世纪初电脑技术的一个巨大转变是，随着Internet的普及和发展，电脑不再单纯是一种计算工具，而更重要地变成一种通信工具。通信工具的功用是交换数据和信息。在当今快节奏的生活和工作方式下，通信已经是一种随时随地的需求，因此我们很难想象它可以受到时间、空间的阻隔而我们还可以宽容地忍耐。移动计算虽然在今天还不能让我们感到满意，但它的巨大发展潜力和未来的商机却已昭然若现，对此我们没有理由无动于衷。
数据通信和计算机网络正是计算机技术和通信技术密切结合的产物。是应用数据传输技术实现计算机与计算机、计算机与数据终端以及数据终端与数据终端之间的数据信息传递。它的出现，对传统的通讯方式产生了巨大的影响。
数据通信业务是为实现远程信息处理提供服务的。随着计算机的广泛应用和普及,各种具有处理功能的智能设备的日益增多,数据通信的应用范围也日益扩大,典型的应用如文件传输、电子函件、语音信箱、可视图文、文件检索、远程医疗等等,被传送数据信息类型是多种多样的。
数据通信是为了适应计算机之间信息传输需要而产生的一种新的通信方式。网络本质上属于通讯工具
网络技术使人际交往在多样化的进程中迈出重要一步，因为它除了自身的通讯功能外，还能够把自己与传统的所有通讯工具结合起来，从而发挥出意想不到的功能。如电话与因特网结合有了IP电话和网络传输的可视电话。电视与因特网技术结合有了远程视频点播及网上实况转播。网络与传真机结合更有多种方式，最简单的一种便是通过电话线将远程传真机作为自己计算机的远程打印机，通过Word的打印直接将排好版的文件一模一样传到世界各地；还有一种是通过因特网线路将传真转发至目的地。
网络聊天是一种全新的交往方式。双方一般以匿名方式交谈，可以随意把自己扮演成各种角色，无论性别、种族、社会地位。实际上，网上看重的是谈话的内容，至于谈话者是人还是狗都无关紧要，因此在网上交谈不必太当真，某人表现得宛如二八少女，实际上可能是一个干瘪老头。网络交往使通讯过程出现“虚拟主体”，这对人际交往产生革命的变化。比如大公司在网上对客户实施服务，客户感觉总是公司的最优秀职员或者经理在对自己服务，而且每次都是那么客气（实际上相当多是套话，每次自动拷贝上去的，不必太动情）。现代社会运行节奏变化相当快，越来越多的人不同程度患有心理障碍，在很多情况下需要找一个倾诉对象。而到现实心理诊所治疗多有不便，这时网络虚拟的“知心姐姐”、“知心哥哥”可以发挥作用。虚拟主体可以针对心理疾病患者的特点，投其所好，对症下药。当然，“虚拟主体”也产生了许多伦理道德问题。
使用网络交往的最主要方式还是电子邮件和文件传输，由于现在的电子邮件可以以附件的形式传输各种文件，这两者实际上可由电子邮件一种方式完全代替。在发达国家，约有半数人上网，而上网者平均每天收到五封以上电子邮件，要主动发送三封以上电子邮件，而这一切并不需要花费很多时间。多数电子邮件十分简单，只有一行字或者只有一两个字。写电子邮件也不必拘泥于形式，任何一种写作方式都是可以接受的，通常信中夹杂许多约定俗成的简写（如you 用u代替，four 和for 用4代替）。当你阅读完一封邮件后，还有疑问，可以简单地回复一下，请求予以解释。这是一种非正式的沟通方式，但人们在商务或者其他事务性工作中也往往利用这种特点，双方事先非正式地联络一下，多次试探对方的可接受程度，以便最终达成协议。这是其他传统通讯方式无法做到的。
3.4 办公及管理
计算机的诞生，对人类的生活产生了深远的影响，并且正在改变着全世界的生活方式。这种改变，最直接的体现在办公方式上。
首先，是我们的办公室不再像过去那样，堆满了文件夹和档案夹，也不再有各式各样的文件稿纸。更不需要一个专门的秘书来打理这些庞杂的文件。计算机已经取代这些过时的办公设备，并将他们融为一体。那些文件夹和档案夹变成了计算机里的一个个文件，用户需要的时候，只要输入相应的文件名，就可以找到想要的文件。就算忘了文件名也没有关系，还可以根据存储路径来查找相应的文件。计算机还提供了大量的文件撰写软件，用户可以直接在计算机上编写所需要的文件。编写好后，可以通过Internet将这份文件传送到各个部门，省时省力。如果需要将这份文件述诸于纸张，还可以将它打印出来。这样的文件标准、美观，并且极大改善了纸张浪费的情况。同时，办公的效率也大大的提高了。
特别是70年代个人计算机出现后。有了个人计算机，就可以不必用打字机打信件，不必用复写纸写出这些信件的复件。企业和政府部门可以安装个人计算机，用文字处理软件来生成这些信件，并用连接到计算机上的打印机打出所需的复件。
对财政部门来说，个人计算机代替了计算器和累加器，也代替了原来繁复的财务表格。财务部门只要用“空白表格程序”就可以进行数值计算，并可以自动套用计算公式。用户只要输入新的数据就可以了。所有的计算将由程序自动完成。
原来政府部门和很多企业中还有资料室和设备科。现在，完全可以用计算机建立数据库来保管这些信息记录。这样无形中就节省了不少额外开支。
六七十年代，管理信息系统蓬勃发展起来。管理信息系统是用于生成管理报告的应用程序，可以协助经理们完成日常工作，处理、分析数据，以确定企业的进展情况。管理信息系统甚至能够回答厂家是否生产了足够的产品以满足计划需求的问题。到了七八十年代，出现了决策支持系统，它能够把管理报告的概念扩大到支持做出决策的各个方面。决策支持系统可以用来解决诸如是否有必要建立一个新工厂的问题。在决策支持系统的基础上，又诞生了专家信息系统。决策支持系统根据现有的数据提供扼要的信息，管理当局能够根据这些信息较好的做出决策。专家信息系统则能提供各种可供选择的决策方案，并列出影响这些方案执行的所有因素。到了90年代，联机事务处理系统开始成长壮大起来。它能使商务一经开始便能很快完成。联机事务处理系统与原来的两个系统相比，最大的特点就是它是一个实时处理系统。它能够根据客户的要求，自动调整生产计划。它使公司的决策支持系统能更准确地反映当前的营业状态。
在这些信息管理系统的帮助下，企业能在原有的基础上提高产品和服务的价值，能够带来竞争优势。有了信息管理系统，还能改善企业内部的通信，提高效率和生产力。在生产过程中，如果不生产销路不好的产品，那么畅销产品的产量就能提高。你还可以在信息系统的帮助下，根据生产需求选择适当的劳动力，从而降低成本。有了以上这些因素，就能改进财务决策，以减少投资失误率。
系统正在代替人力从事办公室的各项工作，从简单的收发邮件直到复杂的公共管理，办公自动化已成为未来的发展趋势。现在，作为一名管理人员，必须学会使用计算机。因为几乎所有的事务，都记录在计算机中，并通过计算机和网络进行处理。计算机的介入，使得传统的办公方式开始动摇。过去困扰经营者的场地、办公室以及各种办公设备和办公用品将会逐渐成为过去。所有的事情，包括会议、决策等等，将依赖于一台小小的电脑完成。经营费用的减少，将使经营者能有更多的余力投入到生产中。
用计算机代替人进行管理，将极大的减少人为因素对生产和决策的不良影响，使得管理过程能够进一步透明化和规范化，也能使生产不再耽于人事。目前，计算机已经涉及到质量管理、风险管理、时间管理、成本管理、采购管理、人力资源管理、通信联络管理等方面。
3.5 电子商务
90年代Internet进入商业领域后，就有如星火燎原一般，迅速席卷全球。网络正逐渐成为新的商业环境，一个新的商业名词——电子商务（Electronic Commerce，简称EC）开始蔓延在世界各个角落。
从狭义上说，电子商务是指在Internet上进行的交易活动，包括通过网络买卖产品和提供服务。这里指的产品，可以是实体化的，如汽车、衣服、手表等。也可以是数字化的，如新闻、录像、电影、软件等基于知识的产品。此外，还可以通过Internet提供各种服务，如安排旅游、远程教育等。从广义上来说，电子商务不仅包括通过Internet进行的网上商业数据交换和电子交易，还包括政府职能部门提供的电子化服务、电子银行、企业协作等。
电子商务与传统的商务有很大的区别。但仍可像传统商务那样，将其划分为合同谈判和支付及货物运送两个阶段。从严格意义上讲，一个完整的商务过程都应包括这两个阶段。但是由于各方面的原因，目前的电子商务活动还不能在网上进行支付和货物运送。所以，可以将电子商务划分为两大类。
第一类：非支付型电子商务
非支付型电子商务，即不进行网上支付和货物运送的电子商务。在这种类型的电子商务中，只有物质和信息的流动，没有资金的流动。其内容包括：信息发布、信息查询、在线谈判、合同文本的形成等。我国目前的电子商务系统大都属于这种类型。
第二类：支付型电子商务
支付型电子商务，即进行网上支付和货物运送的电子商务。支付型电子商务中，既有物质和信息的流动，也有资金的流动。它除了包含非支付型电子商务的全部内容外，还包含了资金的流动。
然而这种商务系统中有一个问题亟待解决，那就是电子签名的合法性。在传统商务中，各种合同都需要交易双发的亲笔签名，法律只承认亲笔签名的合法性。而在电子商务活动中，交易双方只在合同上进行了电子签名。建立电子签名的合法性和有关法律规章，就成了当务之急。电子商务在我国也得到了一定程度的发展。以“湖南省电子商务系统”为例。
“湖南电子商务系统”是湖南邮电、中国银行湖南支行、中国农业银行湖南分行和IBM联手推出的全国首套基于SET（Safety Electronic Trade，安全电子交易）的电子商务系统。这个系统采用了全套的IBM电子商务产品，包括商业服务器、电子身份证发放机制、电子钱包和支付网关。在经过了一段时间的测试后，目前已正式投入运行。在这个系统上，交易双方除了可以进行最基本的商品查询，以及进一步的合同谈判之外，还可以在通过身份认证后，通过银行进行网上支付。
在世界上，电子商务的发展势头更是锐不可挡。目前，全球的Internet用户数量已超过了1.8亿。如此巨大的用户市场，意味着巨大的商业机遇，它为全球电子商务的发展储备了丰厚的潜在利润和现实利润。
例如，美国戴尔（Dell）电脑公司每天通过Internet直销的PC机价值超过了1000万美元。1998年的网络销售额比1997年增长了3倍。思科（Cisco）公司在中国的业务有80％是通过网络进行的。在全球范围内，Cisco每天接到的网上订单达2800万美元。Intel公司也不甘落后。1999年，它在其Web页上的月销售额达到了10亿美元，相当于该公司总销售额的40％。电子商务将在全球经济中扮演越来越重要的角色，电子商务、数字经济，将推动21世纪世界经济的持续增长。
3.6 人工智能
计算机是二十世纪人类最伟大的发明之一。从它诞生的那一天起，科学家们就一直致力于让计算机变得更聪明，努力让计算机能读会写，能听会说，让它能够像机器解放人的手脚那样解放人的头脑。1968年，“丹觉尔”智能软件研制成功，它可根据化学规律比人更快的推算出化学物质的分子结构。1972年投入研制的医疗专家系统，可以代替医生从事药物治疗。之后出现的“艾伦”，是世界上第一个能够自行创作的“机器画家”，并且，它的作品广受欢迎。
在提高计算机的“智能”方面，最广为人知的，就要数国际象棋领域的人机对抗事件。1988年，由IBM公司研制的，第一台达到国际特级大师水平的计算机“深思”，虽然在1994年与国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫的对垒中失败，然而却给对手造成了很大的压力。到了1997年，在“深思”的基础上改造的“深蓝”，再次向卡斯帕罗夫发出挑战。
在前五局比赛中，卡斯帕罗夫首先拔得头筹。紧接着“深蓝”扳回一局。之后的3局，双方连续战平，各积2.5分。因此，最后一局比赛就成了关键所在。在最后这局比赛中，“深蓝”执白以王兵开局。卡斯帕罗夫依然采取稳扎稳打的战略，构筑防线，背水一战。然而卡斯帕罗夫有步棋走错了，“深蓝”执白抓住时机，赢得了先手。到了第十八步之后，卡斯帕罗夫再也无心恋战，投子认输。
“深蓝”由IBM技术人员历时六年研制完成，凝聚了世界上最尖端的计算机技术。它带有256个能在一台RISC系统/6000型计算机上同时运行的处理器。它的运算能力是“深思”的1000倍。它可以在3分钟内对500亿步棋进行分析并做出选择。“深蓝”计算机设在纽约约克敦海茨的沃森研究中心，它利用互联网向设在192千米之外的费城对弈现场的一台RISC系统/6000计算机发出行棋指令。
“深蓝”计算机是通过计算速度和对棋局的分析下棋，而不是通过模仿人脑来下棋。“深蓝”程序中带有一个收集了20世纪各国著名国际象棋大师所下的数千个棋局的数据库，还储存了10亿个棋谱。下棋时，每秒搜索2亿个棋步，并从中找出最有利的走法。“深蓝”还融入了专家系统、自主学习等人工智能手段。它的胜利，标志着智能计算机的研究跨入了一个崭新的阶段。
“深蓝”的胜利显示，虽然机器使用的策略和人脑想出的策略有很大的不同，但同样有用。卡斯帕罗夫在赛后这样说道：“如果你与机器下棋，特别是与它比赛，你很难不相信‘深蓝’是有智慧的。因此，我们必须同意，解决智力问题，不一定要依靠人脑的特殊结构。”
其时，卡斯帕罗夫的这个问题早在半个多世纪前，就已经在图灵的《计算机与智力》一文中提出来了。文中提出的“图灵测试”的概念，就是测试者通过提问的方式来分辨隐藏在幕后的测试对象是否是人。IBM 公司的“深蓝”电脑将世界冠军卡斯帕罗夫降服的情景人们至今还津津乐道，那么电脑能否与人像老朋友一样十分投机地聊天呢？随着人工智能技术的不断发展，每年一度的英国科学周推出的智能对话软件模仿真人的水平也越来越高，去年前来参加这项聊天活动的网虫们有六分之一被蒙骗，今年推出的“阿莱克斯”就达到了27％的欺骗率。最滑稽的要数那名和三台参赛电脑一起躲在幕后的那位真人了，有37％的网虫硬说这名来自某大学的高才生是台电脑，真可谓真亦假时假亦真，让人哭笑不得。
这样看来，如果我们将允许提问的范围严格加以界定，那么能够通过“部分”图灵测试的智能计算机是完全可以研究出来的。这样的方法应该也适用于智力劳动的机械化。
众所周知，推理是智力的一项重要内容。特别是对于数学一类的基础学科，推理可以说是构成学科的主体。机器证明是用电子计算机来完成数学命题的证明，它是现代数学中一种新兴的边缘性学科，是现代人工智能发展的一个重要方向。但是，要想用一台计算机全面取代这样一种复杂的劳动，在短期内来说，是很不现实的。我们只能利用“分块蚕食”的方法，在各个不同领域的相对狭小的范围内，逐步用计算机推理取代人的部分智力劳动。我国著名数学家吴文俊先生就在几何定理的机器证明中取得了突破性进展。1977年，吴文俊[3]提出了针对“等式型”命题（即假设和结论中都不包含不等式的命题）的判定算法，是这一领域的重要突破。他证明了初等几何一类主要定理的证明可以机械化；1980年，他还用一部微机在20和60个机器小时左右分别发现了两个几何学的新定理，引起学术界的关注。从手工证明到机器证明，是数学思想方法的重大飞跃。将这种方法应用于初等几何的等式型命题，判断效率很高。这种方法的成功推动了世界范围内机器证明代数方法的研究和发展。之后不久，张景中[4]及其合作者就推出了以面积、勾股差等几何不变量为工具的消点法。这种消点法，既有很高的效率和相当于吴文俊方法的覆盖面，又能够由机器自动生成较接近于传统证明的“可读证明”。
“可读证明”，即人能够理解并能运用人工检验的证明。近期，张景中等人将这项技术成功的应用于教育软件系列《Z＋Z智能教育平台》中。这套软件，完全不同于一般的题库或课件，它具有较高的解题智能，能够解答学生提出的一般问题，帮他们做一些比较机械的工作，使他们有时间和精力做更具创造性的工作。例如这一系列软件中的《平面几何》[5]平台，除了可以具有一般的文本处理功能和一般的多媒体处理功能外，还具有面向学科的动态构图功能。教师可以方便的在屏幕上绘制出与学科知识有关的几何图形，并赋予这些图形与学科知识相联系的属性。这些图形能够在保持其属性的条件下运动、改变、复制、分解和组合。此外，还可以追踪图形变化过程中的轨迹，对图形所代表的元件属性进行动态的模拟测量。最重要的一点，是它具有问题生成、自动求解、交互推理的功能。并且这个证明过程是完全可读的（如图9.12）。左边是在《平面几何》的作图窗口中作出的图形，右边则是证明窗口中自动给出的整个证明过程，包括已知条件和待证结论。这是一个典型的等式型几何机器证明。
除此之外，1994年，杨路及其合作者实现了第一个非欧几何定理证明自动生成的算法和程序。用此程序迅即产生了100多个非欧几何定理的可读证明。其中半数以上是从未见过或未被证明的，从而改变了已有的各种证明器只能证明已知事实的局面[6]。
然而以上这些仅适用于等式型命题。近期，杨路提出的“降维算法”及其用MAPLE开发的软件“BOTTEMA”，则为缩短等式型和不等式型定理的机器证明的算法差距做出了努力。这个软件主要是针对O. Bottema的《几何不等式》一书中提出的几何不等式编写，同时，它也适用于初等代数不等式。在一台奔腾Ⅳ/1500机上用此软件验证该书中100个基本的几何不等式（并给出可读证明）总共用时仅4秒多钟。
3.7 计算机犯罪
科学技术是一面双刃剑。火药、原子能的发明发现，最初都是以为人类服务，减少艰苦卓绝的手工劳动和提高生活质量为前提的。然而后来，由火药衍生出来的枪炮炸药，以及由原子能衍生出来的原子弹，却给人类社会和地球带来了无穷无尽的灾难。基于这些技术的两次世界大战，成了人类历史上最黑暗，最痛苦的一页回忆。据说，现在地球上各国所储存的核弹头，足以把地球彻底毁灭几次。今天我们脚下的地球，仍然没有因为这些技术的诞生而更适于生存。人类始终无法摆脱“科学技术具有双重作用”这条规律的制约。
福兮祸所倚，祸兮福所伏。计算机从1946年诞生的那一刻起，就在不停的为人类造福。然而世界上第一起有案可查的计算机犯罪即发生在1958年。可以说它是与计算机一同成长的。
1964年，美国德克萨斯仪器自动化计算公司的一名程序员私自复制了公司的49个计算机程序，并企图以500万美元的价格向外出售。1979年，美国计算机专家里道夫通过银行的计算机系统，把他人的1000万美元存款转到了自己的帐户上。美国洛杉机威尔福格国家银行一名业务经理利用在计算机终端上开空头支票的方法，到1981年1月为止，两年内共贪污了2100万美元。同年，日本三和银行一个职员利用工作之便，向自己私开的4个帐户各拨出3000万日元，并携款潜逃。1986年，前西德的4名犯罪分子利用计算机系统，操作和修改信用卡的磁带密码，非法获利10万马克。像这样的事举不胜举。根据英国的一个不完全调查表明，约20％以上的计算机用户遭遇过侵害，平均每起损失约7万美元。另外，据对120家大型机构和公司的一项调查表明，有一半以上的诈骗案是借助于电脑作案的，平均每年每家公司被诈骗的损失达517万英镑。然而令人惊心的是，其中只有不到一半是侦破的，而其它一半以上是偶然发现的。
互联网是没有国界的大网络，计算机犯罪的损失额是常规犯罪的几十到几百倍。利用计算机作案的罪犯，就像幽灵一样潜伏在你身边，让你防不胜防。最早出现在网络上的传统犯罪是盗窃，随后，诈骗、恐吓、敲诈勒索、赌博等各类传统犯罪纷纷开始渗入网络。特别是色情行业，也开始瞄准网络，猖獗发展起来。我国的网络犯罪情况也不容乐观。据公安部公共信息网络安全监察局副局长顾建国分析：去年（2001年），利用计算机网络制作、复制、传播色情、淫秽物品的案件十分突出。有些犯罪分子利用互联网络出售色情光盘，有些非法提供色情网络连接，有些干脆直接设立色情网页……这其中的绝大部分均是以营利为目的的。这一类型的案件去年总共立案2000余起，几乎占所有案件的一半。
黑客也是网络安全的致命所在。然而早期的黑客并不等同于罪犯，“黑客”一开始有“恶作剧”的意思。他们更多的是被认为是无害的探险者。他们的所作所为主要是为了要证明：通往计算机的道路不只一条，所有的信息都是免费的，打破计算机集权，在计算机上创造艺术和美，计算机将使生活更美好等。就连著名的比尔·盖茨也曾经有过“黑客”行径。当年，比尔·盖茨只有13岁，但已拥有了将近一年的“机龄”。在他当时就读的湖边中学，有一个电脑中心公司（CCC）利用租来的DEC公司的PDP－10计算机提供的计时服务终端，然而费用却比较昂贵。比尔很快发现了PDP－10内保存的各种程序。每当公司推出一个新的软件，他就与同学闯进去大闹一番，并最终突破了PDP－10的防御系统，进入到CCC公司的财务档案中去。并且从这些档案记录里找到了他们所用电脑的计时帐单，然后更改了帐目，以便减少自己的租金。正当比尔和他的朋友们为自己的“创举”得意洋洋之时，CCC公司发现了他们的恶作剧。这位未来的“世界首富”只好垂头丧气地走进校长办公室，接受“6星期不得接触电脑”的惩罚。然而到了80年代，新一代的黑客却彻底改变了原来黑客的性质。黑客，变成了电子窃贼的代名词并成为公众眼中阴险恐怖的侵略者。
1988年11月2日下午5点1分59秒，计算机世界又多了一项令人不安的因素——病毒。当时那个名叫“蠕虫”的计算机“病毒”突然发作，致使15.5万台计算机和1200个连接设备突然进入休克状态。所谓的计算机“病毒”，其实是人们对一种能够破坏计算机正常工作的特殊软件程序的形象称呼。它能篡改正常运行的计算机程序，破坏这些程序的有效功能，并能够复制和侵入其他有用的程序。计算机“病毒”的破坏性给了军事电脑专家以新的启示，美国国防部开始研究“计算机病毒”的军事用途，并希望能够利用“病毒”来进行一场“计算机战争”。目前，全世界已发现的计算机病毒已超过上万种。计算机病毒已经在世界范围内造成了极大的危害，可以毫不夸张的说，病毒就在你身边。人们现在已经到了风声鹤唳，谈毒色变的地步。据国外有关报道，1990年1月，每6天发现一种新病毒；半年后的6月，缩短为4天；到了同年的9月，则只需3天。现在，每天约能产生5～7种新的病毒和原有病毒的变种。计算机病毒已成为现代文明社会的一大公害，人类将不得不与这种公害做长期的斗争。
基于上述种种原因，2001年11月8日，欧盟理事会的43个成员国就共同打击互联网上的犯罪问题达成一项协议，并准备正式签署打击网上犯罪的国际公约。这是迄今为止非单一国家制定的第一部反网络犯罪的国际性公约。该公约明确规定了网上欺诈行为以及在国际互联网上向未成年人传播色情内容的行为均属网上犯罪之列，并明确了欧盟理事会各成员国在共同打击网络犯罪中的责任。这份名为《电脑犯罪国际公约》的协议于当年11月23号在欧盟成员国部长级会议上签字和正式通过执行。它将网上儿童色情描绘、欺诈和黑客攻击行为定为犯罪行为，它为如何管理互联网提供了准则。
我国也正在积极立法应对网络犯罪。1997年刑法修订后的第285、286、287条明确了对计算机犯罪的刑事惩处。刑法第285条规定了“非法侵入计算机信息系统罪”，对非法侵入国家事务等计算机信息系统的罪犯，处3年以下有期徒刑或拘役。第286条规定了“破坏计算机信息系统罪”，对计算机信息系统功能进行删除、修改、增加、干扰，或者故意制作、传播计算机病毒等破坏性程序，影响计算机信息系统正常运行的罪犯，可处5年以下有期徒刑或拘役；后果特别严重的，处5年以上有期徒刑。第287条，则是对利用网络进行传统犯罪的规定：“利用计算机实施金融诈骗、盗窃、贪污、挪用公款、窃取国家秘密或者其他犯罪的，依照本法有关规定定罪处罚。”
除此之外，世界各国正直的计算机专业人士纷纷投入到防范和侦破计算机犯罪的工作中来，各种杀毒软件和反黑客手段应运而生。同时，其他专业的专家和技术人员也开始加入到同计算机犯罪作斗争的行列中来，新的反犯罪技术正源源不断的产生。我们有理由相信，随着反计算机犯罪技术的不断提高，终有一天，计算机犯罪这个“毒瘤”终将被制服。
第四节 计算机的未来
计算机、网络、通信技术一体化的未来社会，将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和学习方式，给人类和社会更大的生存和发展自由。当历史的车轮徐徐驶入21世纪时，我们会面对什么样的计算机呢？
人们预测，到了2003年，人们可在家通过电子手段随时随地的选择自己最喜欢的电影、电视剧、体育和其他形式的娱乐节目。2004年，工业化国家将普遍通过可视网络举行业务会议。2005年，个人计算机将具有电视、电话、交互式图像传输等功能。2006年，供家庭使用的具有交互式电视、电话和计算功能的娱乐中心将投放市场。2007年，利用分子键存储数据的“生物芯片”将投放市场；语音、手写字体和光学识别特性将使普通的个人计算机能与人交流；大部分书籍和出版物通过网络发表。2008年，发达国家80％的人口将进入信息高速公路。2009年，包括电子货币在内的电子银行业务将取代纸币和支票，成为主要的支付手段。2012年，计算机可用来进行实时语言翻译，其准确性和速度能满足有限交流的需要。2014年，使用光子而不是电子处理信息的计算机将进入商业领域。2015年，计算机开始由使用并行处理器的神经网络执行。
80年代计算机集中于性能的竞争，90年代计算机集中于价格的竞争。进入21世纪，计算机将集中于方便化、随身化的竞争。人们为了能够随时随地的使用计算机，从开发膝上型计算机开始，继而开发出了笔记本型计算机乃至掌上计算机。掌上计算机进一步的发展，产生了无键盘式计算机（如图9.12）。无键盘微机是一种用电笔在屏幕窗口书写输入命令的微机。这种微机屏幕的表面，镀有一层防止划痕的电子传导层（即氧化物锡锑薄层），当与电笔接触时，就会使其一电路开通，能测定笔尖运行的走向、距离和角度。然后，由坐标系统对这些数据进行计算、评价和数字编码，再将它们与事先设计的成千个模式作比较。一旦发现与待识别字符最相像的那个模式，微机内的操作系统即对之进行存储和处理。操作这种无键盘式计算机，就像我们平时使用纸和笔一样方便。更有人异想天开，想将计算机穿在身上。美国甚至还在2001年10月的时候举办过一次可穿戴的计算机时装展。将来某一天，我们就能像今天用随身听欣赏音乐，用移动电话进行联络一样，将计算机带着到处走，随时随地的工作、上网冲浪。
神经网络计算机
此外，人类神经网络的强大与神奇是人所共知的。将来，人们在研究人体神经系统结构和功能的神经生物学家及神经解剖学家的帮助下研制出数学模型，然后制造能够完成类似人脑功能的计算机系统的人造神经元网络。至此，计算机将获得真正的人工智能。神经元计算机比较有前途的应用领域是国防。它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定需击毁的目标。神经元计算机的联想式信息存储、对学习的自然适应性、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常地有效快捷。
量子电脑
还有人预测，到2030年，我们将用上新一代的量子电脑。到那时，我们桌上的计算机主机不再使用芯片与半导体，而是充满了液体。它应用的不在是我们所熟悉的物理定律，而是玄妙的量子理论。量子计算机的运算速度可能比日前个人电脑的奔腾Ⅲ芯片快10亿倍，它可以在眨眼之间搜寻整个国际网络，可以轻易的破解任何安全密码。2000年8月15日，华裔科学家艾萨克·张向各国专家展示了迄今最尖端的“5比特量子电脑”，并初步验证了量子计算技术的超凡魔力。量子电脑是利用原子所具有的量子特征进行信息处理的一种全新概念的计算机。它以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算能力比目前以微型晶体管电路为基础的传统计算机快几亿倍！尽管量子电脑的研制工作现在还处于十分原始的阶段，但人们坚信量子电脑终将取代传统模式的计算机，从而开创信息时代的新纪元。
超导计算机
除此之外，计算机正朝着其他多元化的方向发展。其中有超导计算机。这种电脑的耗电仅为用半导体器件制造的电脑所耗电的几千分之一，它执行一个指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快10倍。以目前的技术制造出的超导电脑用集成电路芯片只有3～5立方毫米大小。
光子计算机
也有科学家致力于光计算机的研究。光计算机是利用光作为载体进行信息处理的计算机，其运算速度将比普通的电子计算机至少快1000倍。光计算机靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列中来对信息进行处理的。与计算机相似之处是，光计算机也靠一系列逻辑操作来处理和解决问题。计算机的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光在这两个方面都很理想。激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器的1000倍。光束在一般条件下的这种互不干扰的特性，使得光计算机能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块截面等于5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有全部电话电缆的许多倍。
生物计算机
众所周知，现代半导体大规模集成电路的体积已经小到了1微米，很难再缩小了。自集成电路发明以来，能够集成在单个芯片中的设备数量以及这些设备运行的速度已经有了巨大的发展。1964年，英特尔公司创始人之一戈登·摩尔博士（G. Moore）注意到一个芯片上的晶体管数量呈几何级数增长，并以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头（1975年，他把翻一番的速度修改为2年）。摩尔所作的这个预言，因集成电路的发展历史而得以证明，并在较长时期保持有效，被人誉为“摩尔定律”，即“IT业第一定律”。到1997年Intel公司推出的奔腾Ⅱ芯片时，集成的晶体管数已超过750万个，运算速度达到每秒5.8亿次。
然而科学家预言，微处理器硅芯片制作技术存在着一个物理极限，1995年高能奔腾处理器的电路线宽为0.35微米，而硅芯片电路线宽的物理极限是0.07到0.08微米，超过极限则光刻工艺难以为继。因此， 摩尔定律描述的增长趋势必然会有中断的时刻。因此，人们开始研究用有机物分子取代半导体的可能性。这样的计算机，我们称之为生物计算机或分子计算机。近年来，随着基因与蛋白质工程、重组脱氧核糖核酸（DNA）技术、聚合物化学、人造膜工艺等相关领域的发展，使这一新兴计算机系统的创立有了材料方法上的保证。
生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件制成的生物芯片构成。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。生物计算机的数字计算逻辑元件和存储元件均是由有机物分子组成的分子电子器。一旦这种分子电子器研制成功，将比半导体器件具有更多重要的优越性。用蛋白质制造的电脑芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通电脑的10亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，而且运转速度更快，大大超过人脑的思维速度。
生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有组织自我修复的功能。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。
生物计算机在未来技术工程中必将引发新一轮的冲击波。在初期阶段，它将作为实现信息同步预处理的敏感器件——传感器使用。科学家和技术人员希望它是能够辨认光学图像、触知和识别固体表面形状、“感知”化学物质梯度及配置的智能传感器
将来，生物计算机可能会进入更为复杂的与数字电子计算机协同运作的模式，承担一部分它们能更有效处理的工作。重要的是，生物计算机还有可能为数字电子计算机附加一些生物功能。
生物计算机并不是遥不可及的。大多数的专家认为，生物计算机必可以在本世纪内研制成功。尽管目前科学家们对于生物计算机的结构还存在种种分歧，但是我们有理由相信，制造生物计算机的技术能力将在未来几年内逐步显示出来。
除了前面提到的生物计算机，人们还寄望研究出一种DNA计算机。研究发现，脱氧核糖核酸（DNA）有一种特性，就是能够携带生物体各种细胞拥有的大量基因信息和物质。科学家们从中得到启迪，正在合作研制未来的液体D N A电脑。这种D N A电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，并通过和酶的相互作用，将反应过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的D N A编码形式加以解答。和普通的电脑相比，D N A电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现代世界上所有的电脑。它用于存储信息的空间仅为普通计算机的几兆分之一。其信息可存储在数以兆计的D N A链中，一升的DN A电脑只需几天时间，就可以完成迄今为止所有计算机曾经进行过的运算。其次是最大限量地减少能耗，D N A电脑的能耗，仅为普通电脑的十亿分之一。再者就是功能的强大，它的每个D N A链可以各自进行运算，这意味着，D A N计算机能同时“试用”巨大数量的可能的解决方案。
1998年8月，以色列捷赫尼昂大学的研究人员宣布，他们利用生物学和微电子学共生机理，首次在人的DNA链的基础上制成了一种电导体。这种电导体只有一根头发的千分之一细，为人们制造新一代微芯片开创了无限的发展前景。从理论上来说，DNA分子计算机在几天内就可以完成过去半个世纪中世界上所有计算机曾经进行过的运算，还能解决许多目前计算机不能解决或难以解决的问题。
脑控计算机
现在使用的计算机，一般都是通过计算机键盘或鼠标器输入指令而工作的，另外还有少部分声控计算机。未来，计算机能通过分析使用者思维时发出的生物信号来实现人脑控制。这项技术是从长期被用来诊断大脑疾病的脑电图记录衍生而来的。目前，研究脑电波控制计算机的一个重大挑战是：如何使计算机从人脑电波中分辨人的思维是“是”还是“否”。关键是科学家们目前对脑部细胞就某思想释放出的电荷以及它们之间的关联所知甚少。另外，某个信息可能同时被其他信息所遮盖，这对计算机收集和分析信息造成相当的困难。专家们认为，由于这种实验技术耗资巨大而且非常复杂，很难投入实际应用。他们说完全随人脑反应的计算机的研制还需几十年的时间，也许永远都是科学幻想。但在今后十几年内，有可能开发出比较实际的能帮助残疾人通信或操作一些用具的系统。
能听会说的计算机
在科幻电影中，我们常能看到这样的镜头：主人公和计算机自由的对话，聊天。计算机不仅能按照主人公指示完成各种计算、搜索资料工作，还能适当的提出自己的建议。更有趣的是，它能像人一样插科打诨，还有丰富的情感。被冷落时会不满，会害怕诸如老鼠之类的东西，还会像个老朋友一样唠叨个不停。
虽然这只是电影中的镜头，然而科学家们正在为此做着不懈的努力，并且已经取得了部分成就，这一方面最突出成就之一就要数机器人了。
2002年的暑假期间，中国科技馆展出一个“会说话的机器人”。不过，这个号称万事通的机器人在面对猜测小朋友的成绩时，却只能频频闪红灯来来应对了。日本在这一类型的机器人研究方面可以说走在世界前列。日前，日本电器公司展出了一种外形象胖娃娃的机器人。这个机器人名叫“R100”，具有辨别面孔、说话和服从主人命令的本领。它的外观颜色非常鲜艳，像是一个鸡蛋型的塑胶桶，其头部像是个皮球。它有一张平面、半透明的白脸，一双黑色的大眼睛，眼睛里是两部摄像机。当它脸上亮起一排白灯，就表示它在微笑。在主人说用日语说“再见”时，这个重7.9公斤的有时会拒绝结束谈话，并摇头抗议。如果被搁置一旁，它会利用它的三个轮子四处“走动”、跳舞甚至找人聊天。和人类一样，它对外界环境和指令的反应会随着温度和灯光的变化而不同。如果它接到太多的指令，它甚至会感觉疲倦，到一旁休息。偶尔也会耍耍性子，不听使唤，非常有趣。
不久前，日本的索尼公司推出了一种名叫“艾博”的机器狗。它有18个“关节”，能做250种运动。它能玩球，模仿狗撒尿，以及摇头、晃动身体和抬腿。这种机器狗装有许多传感器，包括彩色像机、热传感器、红外线传感器、触觉传感器、加速和速度传感器以及一个立体声微型话筒。艾博的主人如果想表扬它，可以把手放在它头上一两秒钟。如果重重地拍艾博头一下，就是处罚，它就会开始生气。目前，控制艾博行动的大多数指令要通过遥控，不过声控也开始应用。艾博在日语里的意思是伙伴，它自己能发出多种声音，叫声、说话声，甚至演唱英文和日文歌曲。
除了这些模拟人和动物的机器人外，还有许多能够通过语音进行简单交流的计算机。当然，这一类型的计算机虽然目前性能还不是很完善，智力水平也不高，常常出现答非所问的情况或者重重复复的说一样的话。例如电子导游系统，当你通过电话查询由出发点到目的地的乘车方法时，只要你不放下电话，计算机就会一遍一遍的重复乘车的方法，丝毫不知要停下来，或是给你问话的机会。还有一些聊天软件，常常让人哭笑不得。例如有的聊天软件，当你问它：“你今天感觉如何？”计算机能够迅速回答说：“我今天大脑很兴奋，有很多新想法。”当你再问它：“你能听见我的声音吗？”它就会傻傻的回答：“不，我是个真人。”
虽然目前有些计算机在听说理解方面比较笨拙，但是随着计算机技术的不断发展，我们终有一天能够制造出跟人类一样，具有独立思维能力、也有喜怒哀乐的计算机。不管怎么样，要想制造出具有类似人脑思考能力的电脑来还是一个遥远的事情，人工智能技术专家们要走的路还很长很长。
今天的预言在明天看来也许会非常可笑。不过不管怎样，现实社会已经为我们展开了一幅美丽的画卷。在可以想见的未来，生活会因为有了计算机而加多姿多彩。谁又能肯定，今天的科幻电影不会是明天的现实。人类社会必将在它的推助下，飞向更高更新的物质文明。
【参考文献】
[1] 电脑与机器人，北京：科学普及出版社，1991年5月，第一版。
[2] 20世界最有影响的IT人物，国内测评(产品与技术版)，2000年1月3号。
[3] 电脑传奇，赛伯时空（http://www . cst21cn . com . cn：81）。
[4] 新科技启蒙，比尔工作室。
[5] 计算机速度大比拼，江苏电视教育，2000年10期。
[6] 电子计算机的发展进入第六代，网上科学馆（http://www. insm . org）
[7] 许卓群，裘宗燕，计算概论，北京：高等教育出版社，1997年7月，第1版
[8] 杨振山，恭沛曾，计算机文化基础－Windows 98 + Office 97版，北京：高等教育出版社，1998年12月，第一版。
[9] 杨路，计算机与智力：推理过程的机械化.广州大学学报（综合版），2001年2月
[10]魏平，计算机犯罪与计算机战争，北京：知识出版社，1998年2月，第一版。
[11]吴兢，网络犯罪不容忽视，人民网，人民论坛，2002年第五期。
[12]美国加州大学柏克利分校著，梅盛普编译，21世纪的信息革命(1),(2),(3)，北京：中央广播电视大学出版社，1997年2月，第一版。
[13]高传善，钱松容，毛迪林，数据通信于计算机网络. 北京：高等教育出版社，2000年7月，第一版。
[14]计算机时代（http://terence4444.myrice.com/future.htm）。
[15]刘华杰，杨致远雅虎的故事，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[16]黄烨，电脑的人性化和人性化的电脑，三思小百科（OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[17]常见硬件术语大全. 帮你网（http://www. bangni. net），2001年8月10日。
[18]数据通信业务，中国电信姜堰市电信局
（http: //jys.js.cn/telcom/20010227/sjtx.htm）
[19]“CHIP新电脑”两周年，CHIP新电脑，
（http://www.chip-china.com/linkchip/editor/e200204.htm）
[20]计算机与通信，信息化知识，
（http://tlxxb.tl.gov.cn/xxhzs/information/index.htm）
[21]刘华杰，信息网络技术与生活方式，三思小百科（OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[22]现代人工智能发展的重要领域——机器证明，网上科学馆（www. insm. org），网络时代，人工智能发展之旅。
[23]Ancient Images，Online. Historic Computer Images
[24]算盘起源之迷，中国历史之迷，故乡（http://www. guxiang. com）－历史－历史之迷－宋代，2000年11月30号。
[25]David Denby .The Abacus：History. Ryerson University，Tue Nov 21 20:07:35 EST 2000
[26]杨骏，世纪发现：从图灵机到冯·诺依曼机，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）
[27]姜岩，世纪发现：人工智能，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）
[28]向人类智力水平挑战的电脑棋手，网上科学馆（http://www. insm. org），网络时代，人工智能发展之旅。
[29]黄勇 张景中，Z＋Z智能教育平台——平面几何. 人民教育电子音像出版社，2001.5。
第一节 计算机的诞生
从古至今，出于对计算的需要，人们一直在坚持不懈地寻找计算辅助工具。著名科普作家阿西莫夫说，人类最早的计算工具是手指，英语单词“Digit”既表示“手指”又表示“整数数字”；而中国古人常用“结绳”来帮助记事，“结绳”当然也可以充当计算工具。石头、手指、绳子……，这些都是古人用过的“计算机”。
1.1早期的计算机
不知何时开始，世界不同地区的人都不约而同地想到用“筹码”来改进计算工具，其中要数中国的算筹最有名。商周时代问世的算筹，实际上是一种竹制、木制或骨制的小棍。古人在地面或盘子里反复摆弄这些小棍，通过移动来进行计算，从而出现了“运筹”这个词，最初运筹就是计算，后来才派生出“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”那样的新的词义。中国古代科学家祖冲之最先算出了圆周率小数点后的第6位，使用的工具正是算筹，这个结果即使用笔算也很不容易求得。
算筹在使用中，一旦遇到复杂运算常弄得繁杂混乱，让人感到不便，于是中国人又发明了一种新式的“计算机”——算盘。世界文明的四大发源地──黄河流域、印度河流域、尼罗河流域和幼发拉底河流域──先后都出现过不同形式的算盘，只有中国的珠算盘一直沿用至今。
早在公元前500年的古希腊、罗马时期，就出现了由石头和金属制成的“算板”（如图9.1）。
到了公元5年至1400年间，木头成了制作算板的主要材料。这时，出现了水平方向的“算板”（如图9.2）。
中国的珠算盘最早可能萌芽于汉代，定型于南北朝。它利用进位制记数，通过拨动算珠进行运算：上珠每珠当五，下珠每珠当一，每一档可当作一个数位。打算盘还必须记住一套口诀，口诀相当于算盘的“软件”。 （图9.2）
算盘本身还可以存储数字，使用起来的确很方便，它帮助中国古代数学家取得了不少重大的科技成果，在人类计算工具史上具有重要的地位。后来算盘传到了日 本和韩国。日本人还对它进行了改造，形成了现在所流行的两种算盘（如图9.3）。在中国，算盘一开始只是作为记数和进行简单运算的工具，历史学家们认为：当时它的比较准确的名称应该是“算板”。到了宋元明清时期，才逐渐发展成为今天我们所见到的算盘。这只是历史学家们的一个估计，算盘真正的起源和发展过程，仍是一个未解之迷。
算盘可以说是早期的计算机。它 （图9.3）
具有灵便、准确的特点。即使在计算机非常普遍的现代社会，算盘仍然没有退出历史的舞台。
计算机一开始是以“计算器”的形态出现的。早期的计算机也只能从事简单的加减运算。第一台真正的计算机是1642年法国数学家帕斯卡发明的机械计算器，但是它太粗糙，无法满足当时的计算需要。不过，人们普遍将帕斯卡的这一算术计算机模型，作为计算机历史的开端。需要指出的是，人类计算技术的历史，并不是从这时开始的。1900年，考古学家在位于希腊的一艘 沉船上，发现了公元八十二年制造的一台算术计算机。1623年9月，图宾根大学教授威廉·什卡尔制成了一部可以自动进行加、减、乘、除运算的计算机，可惜没有保留下来。专家们还在马德里国家图书馆发现了列奥拉·达·分奇没有发表的稿子，其中有一些机器设计图和草图，这当中有一幅图上画的就是计算机。1775年，一个英国发明家也有两台按级轴原理制造的计算机。一台的轴是渐进运动的，造于1775年；一台的轴是旋转运动的，造于1777年。
在技术史学家们看来，要把计算机的历史写完整，就不得不提著名学者莱布尼茨和舍比什夫的工作。1672年到1673年间，莱布尼茨发明了不仅可以做加法，而且可以做乘除法的计算机。并且这种计算机可以不用连续加、减法而直接进行乘法运算。而俄国著名数学家和机械师巴甫罗迪·舍比什夫发明了能够连续地和逐渐地进行进位的十进位数计算机。并且在发明了加法计算器后三年，又补加了一个转接装置，以便能够做乘法和除法运算。
1822年，一位叫巴贝杰的工程师依据化繁为简的分步计算思想，设计出了“差分机”。可惜后来由于资金和技术上的问题，差分机并未成功。后来在法国工程师贾夸特发明的自动控制织布机的基础上，巴贝杰转向了利用穿孔卡进行控制的计算机——分析机的研究。
在巴贝杰那个时代，有许多的发明家和科学家在做这方面的工作。一个叫库默尔的人向圣彼得堡科学院提供了一种主要用于加减法运算，且不管数多大都可以进行的计算机。大约同一时期，查理·托马斯已开始大量生产计算机。并且于1820年制造了一台能做四则运算的计算机。这台计算机的运算速度在当时来说是相当快的。它可以在十八秒钟内得出两个八位数的乘积，在二十四秒钟内得出一个六位数和一个八位数相除的商。1848年，四则计算机已经达到十位数了。可以说，查理·托马斯的四则计算机是19世纪应用最普遍的计算机。
1873年，圣·彼得堡国家纸张制造工程师W·奥德勒设计出了简便、容易操作的四则计算机。1889年，美国人赫曼·何勒内斯在巴贝杰的基础上取得了新的进展。它制造了功能各异的穿孔卡计算机系统。然后利用人工，将穿孔卡片从一台机递送到另一台机，每台机只负责完成一道特定的工作。著名的国际通用计算机公司（IBM）就是从这种机型开始逐步发展起来的。19世纪末20世纪初时，国际贸易已朝复杂的、多边合作的方向发展。穿孔卡计算机正好迎合了这一时代的需要，所以得以走出科学家的深闺，走上了通向广大商业用户的坦途。
1.2 二次世界大战时期的计算机
从第一次世界大战之后，到第二次世界大战爆发之前，穿孔卡计算机的制造已发展到相当的规模。以电动机为动力的穿孔卡计算机不仅可以解决一般的财会和统计问题，还可一定程度的满足天文和军事上的需要。
二次大战爆发后，军事上破译密码和火炮研制等迫切需要有功能更强大的计算工具。1943年3月，正在英国通信部工作的图灵（Turing），运用他的专业技能，开始研制“科洛萨斯（Colossus）”计算机。它的主要功能是破译经过德国 Enigma （如图9.4）加密机加密过的密码。Enigma能够定期将密码改变，让破译者根本摸不到头绪。1944年1月10日，Colossus正式投入使用，它仅需6至8小时，就能破译原来需要6至8个星期才能破译的密码。
Colossus比美国的ＥＮＩＡＣ计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，它被秘密销毁了，故不为人所了解。Colossus是用马达和金属做的，与现在的数字式计算机根本不是一回事，但它是现代计算机发展史上的重要一步。
这一时期，英国的计算机技术在世界上处于领先地位，但是它没有抓住这一机会。而同一时期的美国，则积极鼓励发展计算机技术和产业。1944年，美国国防部门组织了由莫奇利和埃克脱领导的ＥＮＩＡＣ计算机的研究小组。当时在普林斯顿大学工作的现代计算机奠基者冯·诺依曼也参与了研究工作。
这一时期出现的两位著名的计算机专家，图灵（Turing）和冯·诺依曼（von Neumann）对后来计算机的发展起了决定性的作用。
（图9.4）艾伦·图灵（Alan Turing），1912年生于英国伦敦，1954年死于英国的曼彻斯特。他出生于伦敦时，父母于印度就官。由孩提时期起，图灵就显露出了科学天才，但是他在人文科学方面的成绩却差强人意。1928年，图灵和校友克里斯托福.摩肯产生了热烈的友谊。不幸的是，摩肯于两年后患肺结核不幸逝世。摩肯的死给图灵造成了非常大的打击，并促使图灵开始发愤学习。不久，图灵就获得奖学金进入了剑桥大学国王学院（King’s College）。1934年，图灵以优异成绩获得硕士学位，并被评为优秀毕业生，进入美国普林斯顿大学继续深造。后来获得数理逻辑领域的博士学位。
图灵是二十世纪最伟大的数学家之一，是计算机逻辑的奠基人。他对计算机的重要的贡献，就是他提出的有限状态自动机，也就是图灵机（The Turing Machine）的概念。图灵机具有无限长的磁带，即无限的存储量。能够无休止的进行操作而不出现故障。每一步运算，不仅遵循已设定的并且已经输入磁带中的程序，而且需要根据前面执行过的运算而定。图灵机被公认为现代计算机的原型。图灵机可以读入一系列的零和一，这些问题代表了解决某一问题所需要的步骤，按照这个步骤走下去，就可以解决一定的问题，即后来我们所说的“人工智能机”。从理论上来说，图灵机是通用的。而当时大部分的计算机还只能解决某一特定问题，不是通用的。
对于人工智能，图灵提出了重要的衡量标准——图灵测试(The Turing Test)。如果有计算机能够通过图灵测试，那么它就是一个完全意义上的智能机。图灵相信机器可以模拟人类大脑的思维，并于1950年提出了著名的“图灵测试”。测试是让考官通过键盘向一个人和一个机器发问，这个考官不知道他现在问的是人还是机器。如果经过一定时间的提问之后，这位人类考官还不能确定谁是人，谁是机器，那么就可以认为这个机器有智力了。在今天看来，这个测试非常简单，可是伟大的思想往往就源于简单的事物之中。
1952年，图灵写出了经典文章《智能机器》(Intelligent Machinery)。许多人工智能的重要方法都来源于这位伟大的科学家。因此，图灵被后人尊称为“人工智能之父”。
为纪念图灵为现代计算机所做出的贡献，美国计算机协会（ACM）于1966年设立了“图灵奖”。这是在计算机技术方面所授予的最高奖项，被喻为计算机界的诺贝尔奖。
冯·诺依曼（John von Neumann）（如右图），1903年出生于匈牙利的一个犹太家庭，父亲是一位银行家。幼年的冯·诺依曼就已经显现出了过人的聪慧。他3岁就能背诵父亲帐本上的所有数字，6岁能够心算8位数除8位数的复杂算术题，8岁学会了微积分，以至于到了他11岁时，他的父亲不得不为找一个合适的家庭教师而烦恼。
在进入正规学校就读不到一个学期之后，冯·诺依曼的数学教师就把他推荐给了布达佩斯大学的一位数学教授。在学习期间，他阅读了大量历史和文学方面的书籍，并学会了七种外语。不到17岁时，冯·诺依曼就和数学教授联名发表了他的第一篇数学论文。22岁时，他获瑞士苏黎士联邦工业大学化学工程师文凭。一年之后，轻而易举摘取布达佩斯大学数学博士学位。之后不久，转而攻向物理学，为量子力学研究数学模型，在理论物理学领域占领了突出的地位。这时的冯·诺依曼已成为横跨“数、理、化”各门学科的超级全才。
1928年，他接受美国数学泰斗，普林斯顿高级研究院维伯伦教授（O.Veblen）的邀请，赴美任教。1933年，他又与爱因斯坦一起，被聘为普林斯顿高等研究院第一批终身教授，而且是六名大师中最年轻的一名。
冯·诺依曼最大的贡献，就是建立了现代计算机设计的一般逻辑理论。1945年，冯·诺依曼与戈德斯坦等人联名发表了计算机史上著名的“101页报告”，这份报告奠定了现代计算机体系结构的坚实基础，并被认为是计算机发展里程碑式的文献。冯·诺依曼也因此获得“计算机之父”的美称。
这份报告又称为 EDVAC 报告，它是“离散变量自动电子计算机”的英文缩写。在这份报告中，冯·诺依曼明确规定出了计算机的五大部件：运算器CA，控制器CC，存储器M，输入装置I和输出装置O，并描述了五大部件的功能和相互关系。冯·诺依曼巧妙地想出“存储程序”的办法，程序也被他当作数据存进了机器内部，以便电脑能自动一条接着一条地依次执行指令，再也不必去接通什么线路。其次，他明确提出这种机器必须采用二进制数制，以充分发挥电子器件的工作特点，使结构紧凑且更通用化。人们后来把按这一方案思想设计的机器统称为“诺依曼机”。[1]
自冯·诺依曼设计EDVAC开始，直到今天我们用“奔腾”（Pentium）芯片制作的多媒体计算机，共四代，成千上万台计算机，其结构都没能跳出诺依曼机体系，冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。随着人工智能和神经网络计算机的发展，“诺依曼机”一统天下的格局已经被打破，但是冯·诺依曼对于电脑发展所做的贡献和他的巨大成就，将永远在人类文明历史上绽放夺目的光辉。
值得一提的是，冯·诺依曼还利用计算机去解决各个学科领域中的问题。他提出了一项用计算机预报天气的研究计划，构成了今天系统的气象数值预报的基础；他受聘担任IBM公司的科学顾问，帮助该公司催生出第一台存储程序的电脑IBM 701；他对电脑与人脑的相似性怀着浓厚的兴趣，准备从计算机的角度研究人类的思维；他虽然没有参加达特默斯首次人工智能会议，但他开创了人工智能研究领域的数学学派；他甚至是提出计算机程序可以复制的第一人，在半个世纪前就预言了电脑病毒的出现……[1]
1957年2月8日，身患骨癌的冯·诺依曼在美国德里医院与世长辞，终年54岁。他一生获得了数不清的荣誉，包括两次美国总统奖。1994年，还被追授予美国国家基础科学奖。他是计算机史上最有影响的一代伟人。
1.3 第一台电子计算机
在1946年2月第一台计算机诞生之前，人类对于计算工具的研究一直没有停歇。但是在漫长的岁月间，人类只迈出了很小的步伐。直到1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机——埃尼克（ENIAC，Electronic Numerical Integrator And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生(如图9.5)。
（图9.5）
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，每秒只能进行5000次加减运算。但其运算速度比当时最好的机电式计算机快1000倍。ENIAC耗电惊人，功能有限，但是确实能够节省人力和时间。这台计算机从1946年2月正式开始投入使用，到1955年10月最后切断电源，一共服役了9年多。
ENIAC的诞生，表明了电子计算机时代的到来，标志着人类进入数字化时代，预示了科学家们将从奴隶般的计算中解脱出来，具有划时代的意义，它开辟了一个计算机科学技术的新纪元。
1.4 电子计算机的发展
环境在快速多样的变化，计算机工业远比地球上其它任何工业的发展都要快。从ENIAC出现至今已有50多年。在这50多年的时间里，计算机的发展，可以用一句“一日千里”来形容。人们一般根据计算机采用的物理器件的发展，将电子计算机的发展分成几个阶段。
第一代：电子管计算机
第一代电子计算机是电子管计算机，时间大约为1946年～1957年。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。
这一代计算机的基本特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件，因而体积庞大、耗电多、运算速度较低、故障率高而且价格昂贵；数据表示主要是定点数；用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。因此，第一代电子计算机仅限于军事和科学研究工作。
其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）。
第二代：晶体管计算机
第二代电子计算机是晶体管电路电子计算机，时间大约为1957年～1962年。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，使计算机的体积大大缩小。
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。其基本特征是逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，内存所使用的器件大都是用铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器。外存储器主要采用磁盘、磁带，外设种类也有所增加。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。输入和输出方面有了很大的改进，价格大幅度下降。
与此同时，计算机软件也有了较大发展。在程序设计方面，一些通用的算法和语言研制成功，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。操作系统的雏形开始形成。
与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM7094、CDC 7600。
第三代：集成电路计算机
第三代电子计算机是集成电路计算机，时间约为1962年～1970年。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。随着固体物理技术的发展，集成电路工艺已可以在几平方毫米的单晶硅片上集成由十几个甚至上百个电子元件组成的逻辑电路。随后，集成电路的集成都以每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IBM 360 系列计算机。DEC公司（先并入Compaq 公司）交付了数千台PDP小型计算机。
第三代计算机采用小规模集成电路SSI（Small Scale Integration）和中规模集成电路MSI（Middle Scale Integration）作为逻辑元件，使用范围更广。 第三代电子计算机的运算速度，每秒可达几十万次到几百万次。存储器进一步发展，体积更小、价格更低，软件也逐步完善。
同一时期，计算机还朝着标准化、多样化、通用化、机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言，尤其是一些小型计算机在程序设计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，并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。
从50年代的真空电子管计算机开始，到1959年的晶体管计算机，1965年的集成电路计算机，在短短15年的时间里，计算机发展到第3代。无论是算盘还是早期的机械计算机，其发展无不经历了上百年的里程。5年后的1970年，第一台个人计算机问世。
第四代：大规模集成电路计算机
到了70年代，计算机发展中最重大的事件莫过于微型计算机的诞生和迅速普及。1971年美国Intel 公司年轻的工程师马西安· 霍夫（M. E. Hoff）研制成功了一片4位微处理器 Intel 4004 ，一片320位（40字节）的随机存取存储器，一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存器，他们通过总线连接起来，于是就组成了世界上第一台4位微型电子计算机——MCS－4。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。它的诞生，拉开了世界微型机发展的序幕。
1972－1973年，8位微处理器相继问世。1972年，Intel 公司推出8位微处理器 Intel 8008，它主要采用工艺简单、速度较低的P沟道MOS（Metal Oxide Semiconductor——金属氧化物半导体）电路。这就是人们常说的第一代微处理器，由它装备起来的微型计算机称为第一代微型计算机。
1973年，出现了采用速度较快的N沟道MOS技术的8位微处理器，这就是第二代微处理器。尽管它的性能还不完善，但显示了无限的生命力，促使众多厂家投入竞争。具有代表性的产品有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M 6800、Zilog公司的Z 80等。第二代微处理器的功能比第一代显著增强，以它为核心的微型机及其外围设备都得到相应发展并进入盛期。由它装备起来的微型计算机称为第二代微型机。
1978年，16位微处理器相继出现，标志着微处理器进入第三代，微型计算机到达一个新的高锋，首先成功开发16位微处理器的是Intel公司。由于它采用了H－MOS（H－High performance）新工艺，使新的微处理器Intel 8086 比第二代的 Intel 8085在性能上提高了将近十倍。类似的16位微处理器还有Z 8000、M 6800等。由第三代微处理器装备起来的微型计算机称为第三代微型机。
1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器开始问世，标志着第四代微处理器的诞生。如Intel公司的80386，Zilog公司的Z80000，惠普公司的HP－32，NS公司的NS－16032等。新型的微型机系统可以与20世纪70年代的大中型计算机相匹敌。用第四代微处理器装备起来的微型计算机称为第四代微型计算机。
Intel公司不断地进行着微处理器地革新。1993年，Intel公司推出32位微处理芯片奔腾（Pentium），它的外部数据总线为64位，工作频率为66 MHz～200 MHz。以后的Pentium Pro、Pentium MMX、Pentium Ⅱ CPU都是更先进的32位高档微处理器。后来又推出了奔腾三代（Pentium Ⅲ），现在则推出了Pentium Ⅳ。
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。但是，微处理芯片微处理器硅芯片制作技术存在着一个物理极限，1995年高能奔腾处理器的电路线宽为0.35微米，而硅芯片电路线宽的物理极限是0.07到0.08微米，超过极限则光刻工艺难以为继。据英特尔公司格洛夫推测，到2011年，一个硅芯片上能够集成的晶体管数将是10亿个，运行速度为每秒执行1000亿条指令，性能超过高能奔腾芯片的250倍，是最初4004芯片的43.5万倍。届时，将由生物芯片或量子器件替代硅芯片，引来新一轮冲击波。
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。当年，在ENIAC诞生后，“计算机之父” 冯·诺依曼曾大胆预言：“有四台像ENIAC这样的计算机就足够全世界使用！”。而IBM公司的创始人沃森则给自己留了一点余地：“世界市场对计算机需求大约只有5部。”在那个大型机一统天下的时代，连当时最著名的科普大师艾萨德·阿西莫夫也预言：“一架电脑最终会有几十亿个电子管，有一个国家那么大。”他们的语言，在今天看来，是多么的不可思议。他们无法想象，就在50年后，全世界的计算机已经超过了4亿台。同时，电脑的体积缩小到只有ENIAC的几万分之一，然而速度却提高了几个数量级，可靠性能提高了几千倍,成本也只有ENIAC的万分之一。
电脑的近50年的发展速度是非常惊人的。我们可以回顾一下电脑产生的整个历史过程。1642年法国数学家帕斯卡研制出的机械计算机是世界上第一台能够进行加减运算的计算机，它可是说是计算机的雏形。然而直到1944年美国哈佛大学的艾肯博士发明了最后一台磁式计算机Mark Ⅰ为止，300多年间，计算机的运算速度才达到每秒200次。
1946年ENIAC的诞生，立刻就把运算速度提高到了每秒5000次。就在ENIAC诞生35周之后，它的运算速度就已经输给了当时廉价的微型电脑TRS－80。ENIAC的造价是TRS－80的800倍，运算速度仅为TRS－80的1/18。
1969年，美国阿波罗载人飞船第一次登上月球时，指令舱电脑仅有36K存储器，今天任何一台供儿童玩耍的手持式游戏机都能令它自愧弗如。
1996年，Intel公司发布了它专门为美国能源部门研制的超级电脑。这部电脑采用了9624个高能Pentium芯片，大规模并行处理数据，号称当时世界上最高速的电脑，每秒钟运算速度高达1万亿次。同年12月，以研制巨型电脑闻名的Cray公司与图形电脑巨头SGI公司合并后，研制出具有256台高性能处理器的超级电脑。1999年这个系统的处理器数目被提高到4096台，运算速度达到3万亿次。美国能源部还宣布，它在下一个10年的目标，是要研制出每秒运算100万亿次的超级计算机系统。与国内比较，最近我国“联想”集团研制成功的“深腾”LSSC—Ⅱ机的运算速度已达到1万亿次，名列世界最快计算机第24位。
在计算机的速度和性能不断提高的同时，计算机的价格却呈指数级的不断的下跌。50年代的大型计算机售价高达100万美元。到了1986年，功能远远超过50年代大型计算机的个人计算机，价格降到了2000美元之下。曾有人做过这样一组比较。如果按照计算机的降价幅度，到飞机和汽车发展到第四代的时候，仅仅只需几美元。
有人半开玩笑半认真地说，60年代电脑专业毕业的研究生，若从那一时刻起再也不接触电脑，那么，到了90年代会发现自己成了“机盲”。有关资料显示，在近10年内，一位普通工程师所掌握的知识的90%都与电脑的发展有关，因为电脑乃是当代变化最剧烈的科学技术。
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[4]。世界各国的科学家们都准备在90年代研究和发展新一代的计算机。这是集成更高、运算速度更快、功能更加齐全的第五代计算机——人工智能计算机。
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的应用，使人们能用语音、图像、视频等更为自然的方式与计算机交流。
第五代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。长期以来，人们就力图模拟自己的大脑，因而产生了人工智能这门学科。人工智能是探索和模拟人的感觉和思维过程的一般规律的。研究用计算机来模拟和执行人脑的智力功能的科学技术，称为人工智能。相应的，具有人工智能的计算机，称为智能计算机。它借助于给电子计算机编制程序的手法使它执行类似人的智能的任务和进行学习。
当前计算机的人工智能水平总的说来还比较低，功能不够完善。虽然计算机目前能够进行文字翻译、定理证明、图像识别、弈棋和操控机器人，在某些局部领域其“智力”甚至超过了人类，但在某些方面，一台大型计算机的智能还不如一个三岁的孩童。
IBM公司在90年代中后期推出的“深蓝”，于1997年击败国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。“深蓝”的胜利，标志着智能计算机的研究跨入了一个崭新的阶段。
第二节 计算机的工作原理
也许大家或多或少的接触过计算机，不过相信多数人对于计算机都是处于一种黑箱操作状态。对于计算机的内部结构如何,以及计算机是如何工作的，恐怕就知之甚少了。那么计算机内部都有些什么结构呢？这些结构间又是怎样相互协作呢？
2.1 计算机的身体－硬件
普通微机的机箱里通常包括以下几个主要部件：主板、主板上安装的CPU（微处理器）芯片、主存储器模块、显示卡、磁盘存储器接口卡及外部设备接口卡等。在主机箱里还可能安装着硬盘、一个或两个软驱。除此之外，主机箱里还有另一个重要设备——电源。下面，我们将简单介绍一下这些硬件设备的基本功能。
主板（如图9.6）是机箱里最重要的部件，又称主机板、系统板。它是一块安装了许多电子元件的多层印刷电路板，CPU、内存和其他重要部件都安装在主机板上。主板最重要的功能是实现系统总线，实现各主要系统部件之间的信息连接和通信管理。一般主板上都会有几个CPU芯片插槽，我们只要把CPU直接插入这个插槽就可以使用了。当然也有些主板上的CPU是焊接上去的。
CPU（Central Processing Unit）（如图9.7）是计算机系统的核心部件，它的主要任务是处理信息，完成计
（图9-7）算。CPU的基本功能是执行指令。指令就是要求CPU执行某种 （图9.6）
动作的命令。CPU的性能主要由三个因素决定，一是执行指令的速度；二是处理数据的二进制位数（称为CPU的“字长”或者“数据宽度”）；三是指令本身的处理能力。CPU也是由几个部分组成的。一是一组称为“寄存器”的高速存储单元，用于CPU内部数据和其他信息的存储。一是由一个或几个执行基本算术逻辑动作的计算部件组成的“算术逻辑单元”（ALU，Arithmetic Logic Unit），它们实际执行计算。一是作为CPU控制中心的程序控制单元，它是CPU的核心，负责处理指令，控制各部件的活动。
（图9.8）主存储器又称为内存储器（Main Memory）（如图9.8），简称内存或主存。现代微型机的内存通常采用超大规模集成电路芯片制成。若干芯片安装在一个小电路板上，构成一个称为SIMM（Single In-line Memory Module）的存储模块。这个存储模块上焊有数目不等的记忆IC（Instructions Cache，指令缓存）。可分为以下2种型态：72PIN：72脚位的单面内存模块是用来支持32位的数据处理量。30PIN：30脚位的单面内存模块是用来支持8位的数据处理量。内存模块的规格除了容量外，另一个重要的指标是访问速度。它的速度是以每笔CPU与内存间数据处理耗费的时间来计算，总线循环(bus cycle)以纳秒(ns)为单位。速度快的内存工作效率自然高。内存模块另一个不同点是有的模块包含奇偶校验，有的模块则没有。有奇偶校验的内存由于在存储和传输中可以进行正确性的检查，所以可靠性更高，但价格自然也就相对高些。
计算机主板上还有一组扩展插槽。这些插槽是为各种插卡准备的。包括作为计算机基本配置的显示卡、磁盘接口卡以及各种扩展卡（如图9.9）。例如调制解调卡（Modem），声卡（用于输入输出音频信号），解压缩卡（用于恢复经过压缩的视频信号）等。扩展插槽就是设备连接总线的接口。 （图9.9）
每一个类型的总线都有自己额定的运行频率，如果超过太多，就可能使设备运行不正常。
显示器的接口一般是插在主板扩展槽上的一块卡——显示卡（如图9.10）。现
（图9.10）在的计算机一般都是使用彩色显示卡。由于显示器工作时信息传输量非常大，尤其是对于采用图形用户界面的系统，如Windows等，在中央处理单元和显示器之间需要提供高速数据连接。因此，目前的显示卡一般都采用PCI总线（Peripheral Component Interconnect:外部设备互连）。显示卡安装在主板上，它在机箱后面有一个15孔的显示器连线插座，供连接显示器使用。目前的图形显示卡带有图形加速功能，它们能直接处理程序的标准图形显示命令。近年来，更高性能的显示卡还提供了支持三维图形显示、动画等功能。显示卡上还有一个显示存储器（简称显存），它的大小对显示卡的性能有巨大影响。
磁盘接口则包括软盘接口和硬盘接口两个部分。现在，由于技术的发展，软盘已经越来越无法满足人们的需要。Intel首先吹响了终结软驱的号角，表示要在新一代的计算机架构中同时取消软驱、并行口、串口等老古董外设。国内的一些整机厂商如联想、实达等也纷纷呼应，推出了好几款使用zip和优盘的PC及笔记本电脑。韩国三星更是极端，宣称即将在全系列产品，包括桌面PC和笔记本电脑不再使用软驱。日前，一家著名的DIY网站在其全国第八届DIY大赛上也宣布，不再将软驱作为必选配置。由此看来，短时间内软驱被废已是大势所趋。
计算机的硬盘接口有两个系列。 一个是在一般计算机中广泛使用的IDE（Integrated Device Electronics）方式，另一个是在高性能工作站和网络服务器上广泛使用的SCSI（Small Computer System Interface:小型电脑系统界面）方式。SCSI方式具有更高的数据传输速度。目前的计算机多采用扩展的IDE（即EIDE，Enhanced IDE：增强性IDE）。
目前，所有的计算机都提供了一个专用的键盘插口。现今的一些流行的Pentium主板多采用PS/2做鼠标接口，而放弃常用的串行接口做鼠标接口。这样做的好处是：既可以节省一个常规串行接口，又可以使鼠标得到更快的响应速度。
此外，计算机机箱后面一般还提供的接口有：一个小型的9针插座是串行通信接口，用于连接对数据传输速度要求较低的设备，也可用于计算机间的互连；一个25针的大型并行接口插座，用于连接打印机等并行设备。
同时，许多扩展卡提供自己的外部接口插座。例如Modem卡带有连接电话线的插座，声卡带有连接麦克风、扬声器等的插座等。
2.2 计算机的思想——软件
计算机是依靠硬件和软件的协同工作来完成某一给定任务的。一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。那么什么是软件呢？广义来看，软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。软件的基本组成部分是完成其功能的程序，程序设计语言（也称为“编程语言”，Programming Language）是人们编制程序时所使用的语言。
计算机软件非常丰富，通常按功能将它们分为系统软件和应用软件两大类。
2.2.1系统软件
系统软件是计算机系统的一部分，它是支持应用软件运行的。它为用户开发应用系统提供一个平台，用户可以使用它，但不能随意修改它。常用的系统软件有：操作系统OS（Operating System），语言处理程序，联接程序，诊断程序，数据库系统，数据仓库几种。
操作系统是一个庞大的管理控制程序，它一般包括进程与处理机调度、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理五个管理功能。其中操作系统又分为实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统、单用户操作系统、网络操作系统几种。目前在计算机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows系列、NetWare等。这些操作系统根据侧重面和设计思想的不同，结构和内容存在很大差别。
语言处理程序是人与计算机之间交流的工具。一般分为机器语言、汇编语言和高级语言几种。
机器语言（Machine Language）是计算机系统能识别的，不需要翻译直接供机器使用的程序设计语言。汇编语言（Assemble Language）是面向机器的程序设计语言，它是为特定的计算机设计的。高级语言诞生于20世纪50年代中期到70年代。这些高级语言较为接近自然语言的英文表达方式和数学表达方式。我们通常把用高级语言编写成的程序称为“源程序”，而把由源程序翻译成的机器语言程序和汇编语言程序称为“目标程序”。计算机将源程序翻译成机器指令时，通常有“翻译”和“解释”两种方式。目前常用的高级语言有：FORTRAN、PASCAL、C语言程序（包括现在较常用的面向对象的Visual C＋＋程序设计语言）、BASIC、JAVA等。
联接程序则可以把目标程序变为可执行的程序，因此又称为组合翻译程序或联接编译程序。由源程序到可执行的目标程序一般有两个阶段：翻译阶段和联接阶段。翻译阶段将源程序转换称为目标程序，这时程序仍是不能执行的。联接则是将目标程序转换成一个可执行的装入程序。诊断程序我们平时提得比较少。它主要用于对计算机系统硬件的检测。
60年代后发展起来的数据库系统是计算机科学中发展最快的领域之一。数据库系统通常由硬件、操作系统、数据库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS）、数据库和应用程序组成。数据库是按照一定的方式组织起来的数据集合，具有数据冗余度小、可共享等特点。目前常用的数据库管理系统有：DB2、SQL Server、SYBASE、ORACLE等。
而数据库仓库是近几年才迅速发展起来的一种存储技术。目前，计算机界对数据库仓库还没有一个统一的定义。但是却有一个一致的观点，就是：数据库仓库绝不是数据的简单堆积。
2.2.2应用软件
应用软件是指利用计算机的软、硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件。目前的应用软件可以分为一下几种类型：
(1)文字处理软件，主要用于对输入计算机的文字进行修改、编辑、排版等。目前常用的文字处理软件有：WPS、Microsoft Word等。
(2)表格处理软件，主要用于处理各式各样的表格。包括根据用户的要求自动生成相应的表格，完成表格计算等。还可将设计好的表格打印出来。目前常用的表格处理软件有Microsoft公司的Excel等。
(3)计算机辅助系统，主要是协助人们进行一些比较复杂的技术性工作，例如工程绘图等。主要包括辅助设计软件（CAD）、辅助制造软件(CAM)、辅助教育软件(CAI)和计算机代数系统辅助科研（CAS）。
(4)实时控制软件。现代的实时控制软件主要是指在现代化工厂里，用于生产过程自动控制的计算机上安装的，用于处理一定的生产信息如电压、温度、压力、流量等的软件。实时控制对计算机的速度要求不高，但可靠性要求很高，否则会造成重大损失和事故。这一类软件统称为SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，监察控制和数据采集）软件。目前比较流行的SCADA软件有FIX、InTouch、Lookout等。
2.3计算机工作原理
计算机的基本组成硬件我们已经有了初步的了解，那么它们之间是如何协同工作的呢？计算机系统的基本结构如图9.11所示。
（图9.11）
由图中我们可以了解，计算机由输入和输出设备、存储器、运算器和控制器五个部分组成。它一般采用存储程序模式，程序和数据存放在同一个存储器中。指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可根据运算结果和外界条件的改变而改变。
计算机以运算器为核心。输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。运算器也称为算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。它的功能是算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（“与”、“或”、“非”等）。在控制器的控制下，它对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算。
控制器则由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它地基本功能就是从内存取指令和执行指令。控制器和运算器合称为中央处理单元，即CPU（Central Processing Unit），它是整个计算机的核心。内存储器则用于存放要执行的程序和数据。
有了这些计算机仅仅只是有了运算的可能性。如果要让计算机进行计算、控制等功能，还必须配有必要的软件。这里的软件主要是指使用计算机的各种程序。计算机主要通过各种指令完成某个操作。一条指令通常由操作代码和操作数两个部分组成。操作代码指明该指令要完成的操作，操作数则指参加运算的数或数所在的地址。用户根据解决某一问题的需要，选择相应的指令进行有序的排列。计算机执行了这一指令序列，便可以完成预定的任务。
计算机执行指令一般分为两个阶段。首先，将要执行的指令从内存取到CPU内。接着，CPU对读入的该条指令进行分析译码，判断该指令要完成的操作。接着向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。当一条指令执行完后，就进入下一条指令的读取操作。
程序则是由一系列指令的有序集合构成，计算机执行程序就是执行这一系列指令。CPU从内存读出一条指令到CUP内执行，当该指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内继续执行。CPU不断的读取指令，执行指令，这就是程序的执行过程。
计算机是一种具有强大信息处理功能的电子设备，它有两个主要特点：它所处理的信息是数字式的，它的信息处理工作采用“存储程序控制”方式。因此，它具有完全的通用性。编制程序是计算机解决问题的关键之一。程序是由人根据需要编制的，计算机能按照程序，一条一条地忠实执行指令。
2.4 计算机语言的产生和发展
语言是人类所特有的用来表达意思、交流思想、传递信息的工具，是一种特殊的社会现象。而计算机是二十世纪人类文明史上最先进的发明。为了让计算机更好地为人类服务，我们必须得让计算机明白我们的意思，并能够按照我们的要求去工作。在这个基础上，计算机语言就应运而生了。计算机语言也叫程序语言（Program Language），是人与计算机交流的和沟通的重要工具。
由于计算机只能识别“0”和“1”两种状态，也就是说，计算机智能依靠电路“0”和“1”两种状态的转换来完成数字运算、逻辑操作和信息存储。因此，从世界上第一台电子计算机诞生的那一天起，人们就一直在设法开发计算机所能“理解”的语言。具体的做法是：用“0”和“1”编码的指令写出“机器语言”来。这样的机器语言就能沟通人与机器之间的对话。而这种直接用机器语言写出的程序，我们通常称之为手编程序。但是，以“0”和“1”为代码来编写程序，不仅难写而且难读，效率非常低。有鉴于此，人们开始改用符号来代替手编程序中的操作码和地址，于是就产生了汇编语言。编制符号程序（由汇编语言编写的程序）比起手编程序要先进、方便得多，但是编制符号程序因机器而异，而且效率也低，这与计算机硬件的高速发展是相矛盾的。
1953年12月，IBM公司程序师约翰·巴科斯（J. Backus）建议为IBM 704设计一种全新的程序设计语言。巴科斯曾在“选择顺序控制计算机”（SSEC）上工作过3年，深深体会到编写程序的困难性。他说：“每个人都看到程序设计有多昂贵，租借机器要花去好几百万，而程序设计的费用却只会多不会少。”因此，他希望能设计出一种用于科学计算的“公式翻译语言”（FORmula TRANslator）。1954年，他带领的一个13人小组设计完成了第一个电脑高级语言——FORTRAN语言。1957年，西屋电气公司幸运地成为FORTRAN的第一个商业用户。之后，不同版本的FORTRAN纷纷面世。1966年，美国统一了它的标准，称为FORTRAN 66语言。直到今天，FORTRAN仍然是科学计算选用的语言之一，巴科斯也因此摘取了1977年度“图林奖”。
在FORTRAN得到广泛运用的时候，并没有适用于商业的计算机语言。早在1952年，在斯佩里·兰德公司兼任系统工程师的格蕾丝·霍波（Grace Hopper ,1906-1992）率先研制出世界上第一个编译程序A-O，能够将类似英语的符号代码转换成计算机能够识别的机器指令，并发表了第一篇关于编译器的论文。到了50年代中期，她又开发出Flow－Matic语言，为COBOL高级语言诞生创造了基础。1959年5月，格蕾丝·霍波领导一个工作委员会成功的设计出第一个商用计算机语言COBOL（Common Business Oriented Language）。COBOL最重要的特征，就是和英文语法非常接近，可以让不懂电脑的人也看懂程序。只需要对编译软件进行少许修改，就可以在任何类型的电脑上运行。当时还发生了一件很有趣的事。这个委员会中有一个人担心这种语言不会长久，特地为这种语言制作了一块墓碑。然而，COBOL却幸存下来。1963年，美国国家标准局对它进行了标准化。用它编写的软件，要比其它语言多得多。格蕾丝·霍波是计算机语言领域的开拓者，人们尊敬的将她称作“计算机语言之母”。计算机界的通用术语“臭虫”（Bug），和90年代末引起世界范围内恐慌的“千年虫”（Y2K），就来自于霍波的天才创造和发明。1971年，为了纪念现代数字计算机诞生25周年，美国计算机协会设立了“格蕾丝·霍波奖”，专门颁发给年度最优秀的30岁以下的青年计算机工作者。
1958年，一个国际商业和学术计算机科学家组成的委员会在瑞士苏黎世开会，探讨如何改进FORTRAN。在这次会议上，科学家们探讨设计了一种标准化的电脑语言，巴科斯也参加了这次会议。1960年，该委员会在1958年设计的基础上，定义了一种全新的语言版本——国际代数语言ALGOL 60，并首次引进了局部变量和递归的概念。后来，ALGOL没有能够得到广泛的应用，但是却演变称为其他程序语言的概念基础。
FORTRAN和ALOGO等语言虽然在数值计算种能够大显身手，但是在人工智能领域却一筹莫展。1960年，美国马萨诸塞理工学院的计算机科学加约翰·麦卡锡发表了一篇的论文，文中介绍了一种新的计算机语言LISP。美国一直采用LISP作为人工智能语言，并开发了使用LISP的通用推理系统。特别是从七十年代到八十年代，获得了采用了LISP语言方面的许多研究成果。后来，另一种人工智能语言PROLOG在日本兴起。但是科学家们一直无法准确判断这两种语言到底谁更先进一些。
由于FORTRAN语言是为专业人员设计的，普通人难以理解和应用。为了让更多没有任何经验的人和非计算机专业的学生也能使用电脑，60年代中期，美国达特默斯学院的约翰·凯梅尼 （J. Kemeny） 和托马斯·卡茨（T.Kurtz）在简化FORTRAN的基础上，设计出一种“初学者通用符号指令代码”（Beginners All purpose Symbolic Instruction Code），简称BASIC。由于BASIC简单易学，而且使用方便，所以它很快就成为最流行的电脑语言之一，几乎所有的小型电脑和个人电脑都在使用它。BASIC经过不断的改进后，一直沿用至今。到后来，还出现了例如QBASIC和VB等新一代BASIC版本。
1971年，麻省理工学院（MIT）人工智能实验室的希摩尔·帕伯特（S.Papert），设计出了一种叫LOGO的电脑语言。LOGO是为孩子们设计的，它最初是个绘图程序，控制一个海龟图标，在屏幕上描绘爬行路径的轨迹，从而完成各种图形的绘制。希摩尔希望用LOGO语言启发孩子们学会学习，希望孩子们能进行创造性探索。在马萨诸塞州列克星敦，一些孩子用LOGO设计出了真正的程序，于是，LOGO就成了一种热门的教学语言。
计算机语言基本上在美国诞生和迅速发展，然而也有例外。1971年，瑞士联邦技术学院克劳斯·沃尔斯（N. Wirth）发明了另一种简单明了的电脑语言——PASCAL。PASCAL语言语法严谨，层次分明，具有很强的可读性，是第一个结构化的编程语言。加上它的程序相当容易编写，所以一出世，就受到广泛的欢迎。并迅速从欧洲传到了美国。沃尔斯还写了许多有关程序设计、算法和数据结构的著作。因此，1984年的“图灵奖”授予了他。
1983年，贝尔实验室的邓尼斯·里奇 （D.Ritchie）和他的协作者肯·汤姆森（K. Thompson）由于设计开发出C电脑语言，而获得了当年的“图灵奖”。C语言是当今软件工程师最喜爱的语言之一。关于C语言的诞生，还有一个小故事。里奇和汤姆森最初是答应为贝尔实验室开发一个文字处理软件。他们需要购买一台小型电脑PDP－11/20，并争取到10万美元的经费。然而机器购回后，他们却用它来编写UNIX系统软件。UNIX在科学家和工程师中间引起了巨大反响，很快就有了大量的追随者，并且推动了工作站电脑和网络的成长。而C语言是作为UNIX的“副产品”开发出来的。里奇和汤姆森研制C语言的初衷是为了用它来编写UNIX。C语言结合了汇编语言和高级语言的优点，因而大受程序师的亲睐。
1983年，贝尔实验室的另一位研究员比加尼·斯楚士舒普 （B.Stroustrup），把C语言扩展称为一种面向对象的程序设计语言C++。当今，虽然计算机语言极大丰富且种类繁多，但是在计算机界却流行这样一句话：最好的程序员用C++。的确，在今天，数以百万计的程序员在用它来编写各种数据处理、实时控制、系统仿真和网络通讯等软件。因此，在1995年，《BYTE》杂志将比加尼·斯楚士舒普列为“计算机工业20个最具影响力的人”行列。
后来，随着Windows操作系统的崛起，由传统的面向控制台的字符软件开发向面向窗口程序的可视化编程转化已成必然趋势，Visual C＋＋也就应运而生了。Visual C＋＋支持面向对象的程序设计方法（OPP－Object-Oriented Programming）,支持MFC（Microsoft Foundation Class）类库编程，有强大的集成开发环境Developer Studio。Visual C＋＋可用来开发各种类型、不同规模的和复杂程度的应用程序，开发效率很高，生成的应用软件代码品质优良，因而成为许多专业程序开发人员的首选。
说起计算机语言的发展，不得不提到一个在今天的计算机世界举足轻重的人物——比尔·盖茨。他以及他推出的Windows视窗系列，引起了计算机界的一次深刻的变革。1990年5月22日，Windows3.0隆重向市场推出，并以每月10万套以上的速度向全球发售，1990年底创下累计100万套的纪录，雄据世界软件排行榜榜首；在新版Windows3.1推出的1992年以前，3.0版的发售量业已达到700万套的天文数字。Windows3.0的确是自MS-DOS后的又一件划时代的软件产品。它构造了一种基于图形的操作环境，在能够“看到”的窗口、图标和按钮等等图形引导下，使过去繁琐的操作简化为鼠标轻轻一点，真有赏心悦目、随心所欲的感觉。它还提供了多任务环境、资源共享、与设备无关等等强大的功能，并率先突破DOS管理下640K内存的森严壁垒。可以毫不夸张地讲，Windows3.0的问世，标志着微型电脑软件技术的又一场革命：60年代从批处理软件转变为交互式人机对话，80年代从字符型转变成图形操作软件。自此而后，PC应用软件将在“窗口”环境里重新孕育重获新生，PC电脑用户将在“窗口”下获得图形界面的巨大享受，程序师将利用“窗口”提供的工具，高效率设计出高质量的各种软件。“窗口”的版本推陈出新，“窗口”的触角日愈伸展，在全世界掀起一股不可阻挡的潮流。一位资深电脑专家激情地指出：“Windows太重要了，称之为‘多媒体的DOS’或‘最终的DOS’，一点也不过分。”之后，微软公司相继推出了更新更高更方便的版本。Windows 9X系列，Windows NT系列……可以说，今天你一提到计算机，人们就会想到Windows。
第三节 今天的计算机
信息处理技术对整个社会的发展影响非常之大。计算机的发明对人类社会的广泛影响完全可以和以往信息处理技术发展的最重要的成就相比拟。在人类历史上，有几次重要的信息处理技术里程碑。第一是文字的发明，它使信息得以在更大的范围内跨越时间和空间传播。第二是算术的发明，它使量化的数字信息被加工和变换。第三是活字印刷的发明，它使大量信息被成批复制成为可能，让信息真正成为共享资源。第四就是通用数字计算机的发明和后来的高速通信网络的出现，它们使得高速的信息传播和加工以及变换成为可能。可以说，第一次工业革命（以各种“能量形式”的相互转换和利用为标志）后，社会形式向更新方向发展的重要标志之一，就是计算机的出现。
3.1 计算机的应用领域
从计算机出现在这个世界上的第一天起到现在，短短时间内，已经衍生了四、五代子孙。现在，它已渗透到我们日常生活的各个领域。通常，我们习惯按照计算机的基本构成元件来划分计算机的时代，这样的划分方法具有一定的局限性。我们完全可以从计算机的应用和它对社会的影响程度来划分计算机的历史。计算机从诞生至今的50多年大致可以分为两个阶段。在前一个时期，大约是40年代末50年代初到80年代中期。这一时期的计算机体积庞大，价格昂贵，只有政府部门、大企业和大学的重要研究单位才会购买，并且只有少数专业人员才能够使用，而广大平民百姓根本没有机会去接触它。在这种环境下，用计算机来进行信息传播和加工利用仅局限于非常小的圈子里。而且造成的严重后果是计算机规模越大，价格越昂贵，它所管理的宝贵信息资源只能集中在越少数的“中心”里，无法形成开放性的，大规模的信息利用局面。
直到80年代中期微型计算机出现后，计算机才开始走入平常百姓家，开始它的成熟时期。关于计算机的重要应用，可以从以下这几方面体现出来。
科学计算
科学计算原义是数值计算，指用于科学研究和工程技术中提出的数学问题的浮点计算，
它是电子计算机的重要应用领域之一[2]。世界上第一台计算机就是为了科学计算而研制的。随着科学技术的发展，各种领域中的计算模型日趋复杂，人工计算已远远无法满足研究的需要。特别是在天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域，都需要依靠计算机进行复杂的运算。科学计算最大的特点，就是运算量大，数值变化范围大。现今科学计算的概念已经覆盖了符号和代数计算，如合并同类项、分解因式、求导数和原函数、解方程或方程组等等。用于符号和代数计算的软件叫做“计算机代数”系统。
数据处理
数据处理是指对大量的数据进行分析、合并、分类、统计等处理，以形成有用的信息。与科学计算不同的是，数据处理虽然涉及的数据量比较大，但是计算方法相对简单。
人类在很长的一段时间内，只能靠自身的感官去收集信息。例如一些古老的故事和传说，都是通过口授记忆的方式一代代传下来。后来文字和纸诞生后，信息就依借文字和纸张的记载流传下来。但是这样的信息查阅起来异常复杂和麻烦，甚至要通过学习一些特定的方法和手段才能查到，速度非常之慢。在人类进入工业社会后，为了处理好日益堆积起来的浩如烟海的信息，全面深入的掌握这些信息所反映的事物的本质，就必须用计算机进行处理。现在，办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等都要用到数据处理。数据处理，已成为计算机应用的一个重要方面。
过程控制
过程控制又称实时控制，指用计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制[2]。
现代工业，由于生产规模不断扩大，技术、工艺日趋复杂，因此对实现生产过程自动化控制系统的要求也日益提高。利用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性。冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等部门已经广泛的使用计算机控制过程。
计算机辅助系统
计算机辅助系统包括CAD、CAM、CBE等。
CAD（Computer-Aided Design），也就是计算机辅助设计，就是用计算机帮助各类人员进行设计。现在，飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等都已开始使用计算机进行。采用计算机进行辅助设计，不但降低了设计人员的工作量，提高了设计速度，最重要的，是它提高了设计的质量。特别是后来3D技术的出现，使得设计人员可以通过仿真模拟显示，预先检验实际的设计效果，减少了很多不必要的浪费。也使设计人员能及时发现设计上的漏洞，从而进行修正。
CAM（Computer-Aided Manufacturing）——计算机辅助制造，是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的技术。通常，在产品的制造过程中，利用计算机来控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检验等。CAM技术可以大大提高产品的质量，降低产品的成本，缩短生产周期，降低工人的劳动强度。近年来这项技术已经发展为集成度更高的CIMS（Computer Integrated Manufacture System），即计算机集成制造系统。
CBE（Computer-Base Education）——计算机教育。它包括：计算机辅助教学CAI（Computer-Assisted Instruction），计算机辅助测试CAT（Computer-Aided Test）及计算机管理教学CMI（Computer-Management Instruction）。特别是最近几年，计算机辅助教学CAI正在如火如荼的进行之中。众多的软件公司、大学的研究机构、中小学教育部门和众多的教师，都参与到其中来。CAT也在近几年得到了长足的发展，特别是在一些标准考试中，例如GRE的考试。考生用自己的帐号（也就是我们平常考试中的准考证）在计算机上阅览试卷，通过鼠标和键盘做答。答完后，通过网络提交试卷。这样就能当场知道自己的考试成绩。这样的考试方法，不仅方便快捷，而且节省了大量的人力和物力，是未来考试方式的发展方向之一。同时，随着网络技术的进一步发展，网上教学和远程教学也发展起来，极大的满足了人们继续求学的欲望。
人工智能
人工智能又称为AI（Artificial Intelligence）,一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。AI是目前计算机应用研究的前沿学科，科学家们正致力于研究怎样让计算机变得越来越聪明。研究人员希望通过在计算机中存储一些基本的定理和推理规则，然后让计算机自动弹出解题的方法和答案。
信息高速公路
1992年，当时的美国参议员，后来一度任美国副总统的戈尔，提出了建立“信息高速公路”的建议。即将美国所有的信息库及信息网络连成一个全国性的大网络，将所有的公司和家庭都连接到这个大网络中去，以实现最大程度的资源共享。1993年，美国正式宣布实施“国家信息基础设施”（NII）计划，也就是我们常说的“信息高速公路”计划。这个计划一经推动，就引起了全球的关注。世界各国也纷纷开始开展自己的“信息高速公路”计划，积极加入到这场世界范围的大竞争中去，我国也不例外。
面对这场日益向深度和广度发展的信息浪潮，我国政府成立了国家经济信息化联席会议，党的十四届五中全会又把“加速国民经济信息化进程”写入了“关于制定国民经济和社会发展九五计划和2010年远景目标”的建议中，把信息产业的发展摆在了最突出的位置。
3.2 计算机与网络
信息技术的飞速发展使网络已经遍布世界的各个角落，并影响着社会生活的方方面面，人们可以称“有计算机的地方就有网络”， 网络本身会成为计算机技术发展的动力，一个以网络为主要特征的信息社会即将到来。“网络就是计算机”不仅是一种经营策略，而且是一种思维理念，近几年来，一些先进的计算机技术的出现和发展正是紧紧围绕这个主题发展起来的。
计算机网络出现的历史不长，但发展很快。世界上第一台电子计算机ENIAC诞生时，和通信间并没有什么大的联系，主要用于科学计算。那个时候的计算机系统是高度集中的。所有的设备都安装在一个独立的大房间中。最初，一台计算机只能供一个用户使用。后来研制出了批处理和分时系统。一台计算机虽然可以同时为多个用户服务，但不和数据通信相结合，分时系统所连接的多个终端都必须紧挨着主计算机，用户必须到计算机中心的终端室去使用，显然是不方便的。
20世纪50年代，美国半自动地面环境SAGE（Semi-Automatic Ground Environment）防空系统开始进行将计算机技术和通信技术相结合的尝试。他们将远距离雷达和其它测量控制设备的信息通过通信线路汇集到一台IBM计算机里进行集中处理和控制。后来，许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，而用户则在自己办公室的终端上键入程序，通过通信线路送入中心计算机，进行分时访问并使用其资源来进行处理。然后再将处理的结果通过通信线路送回到用户的终端上。这样，就出现了第一代的以单个计算机为中心的计算机网络。这样的远程联机系统，除了一台中心计算机外，其余终端都不具备自主处理的功能。这样的计算机网络，称为面向终端的计算机网络。20世纪60年代初，美国航空公司投入使用的由一台中心计算机和全美范围内的2000多个终端组成的飞机票预定系统SABRE（Semi-Automatic Business Research Environment）就是第一代计算机网络的典型代表。
第二代计算机网络是多台主机通过通信线路互连起来为用户提供服务的方式，即所谓的计算机－计算机网络。与第一代计算机网络不同的是，这里的多台计算机都具有自主处理的能力，它们之间不存在主从关系。第二代计算机网络的典型代表是ARPA网（ARPAnet）。ARPA是20世纪五六十年代冷战时代孕育的产物。1968年6月3日，美国国防部高级计划署ARPA（目前称为DARPA——Defense Advanced Research Projects Agency）正式批准了“资源共享的计算机网络”研究计划。由于该网是在ARPA的组织下进行研究的，所以这个网络又称为“阿帕网”——ARPAnet。我们今天有关计算机网络的很多知识和术语都来自ARPA的研究结果。
计算机间进行通信时，对传送信息内容的理解、信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定，我们将这样的约定称为协议（Protocol）。最早在ARPA上使用的是网络控制协议（NCP）。70年代中期，为完善网络性能，ARPA开始采用TCP（Transmission Control Protocol）/IP（Internet Protocol）（传输控制协议/互联网络协议）。
以ARPA网和英国国家物理实验室NPL的分组交换网为先驱，第二代计算机网络在20世纪70年代和80年代得到了迅猛发展。其中，有研究实验性的网络，如IBM的沃森研究中心，卡内基－梅隆大学和普林斯顿大学合作开发的TSS网，加利福尼亚大学欧文分校研制的DCS网等。还有一些是个别用户为特定目的而自行研制和使用的网络，如加利福尼亚大学劳伦斯原子能研究所建立的DCTOPUS以及法国信息与自动化研究所的CYCLADES网等。也有用户联合为一定范围内应用而建立的网络。如国际气象监测网WWWN（World Weather Watch Network）等。
在采用了TCP/IP协议后，ARPA利用称为网关的网络设备实现了网际互联。形成了“网际网”，真正意义上的Internet出现了。到了70年代后期，第二代计算机网络已经越来越不适应社会的需求。发展新一代的计算机网络就被提到日程上来。1984年，国际标准化组织ISO（International Standards Organization）制定并颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）的国际标准ISO 7498 七层模型结构。80年代，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各个层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。也是在80年代，美国学术科研网络NSFNET取代ARPA，成为Internet的主干网，Internet开始向商业领域迈进。Internet是在原ARPA网的基础上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循TCP/IP协议并申请到IP地址，就可以通过信道接入Internet。Internet（也称国际互联网或因特网）就是一个开放式标准化的网络。
由上面的历史，我们可以发现，Internet最初只是美国政府资助建立的一个学术科研教育网，其目的是鼓励学术界的互相交流与资源共享。当NSFNET向ANSNET转化的时候，Internet向商业化和私有化迈出了第一步。事实上，很多公司使用Internet已经有了相当长的时间，不过仅限于研究开发和工程部门。之后，由于Internet原先制定的限制商业化使用政策发生了变化，一些公司才开始利用Internet来为商业服务，并且还利用Internet来进行商业活动。因此，有人将1994年称为Internet的商业化年。
网络的形式并不是单一的。如果按照网络覆盖的地理范围，我们可将网络分为：局域网、校园网、城域网、广域网、全球网。
局域网LAN（Local Area Network），通常在一间机房内，或相连的几间房间内，或一幢大楼内。校园网CAN（Campus Area Network），校园网可将相近的若干大楼互连在一个网络中，但并不仅限于校园中，也可以用在一家企业的厂区或一个单位的大院内。城域网MAN（Metropolitan Area Network），其作用范围为一个城市，有时也称为市域网。广域网WAN（Wide Area Network），通常在一个国家和相邻的若干国家中，有时也称为远程网（Long Haul Network）。全球网GAN（Global Area Network），通常是指跨洲界、覆盖范围几近全球的网络，因特网Internet就是一个典型的例子。
除了按照网络覆盖的地理范围对网络进行分类外，我们还可以根据网络的物理形状（或拓扑结构）将网络分为：不规则网形、星形、总线形和环形。
我们还可以根据传输信息的物理信道是用什么媒体（Medium）来将网络分为：双绞线网、同轴电缆网、光纤网和无线网等。
如果从网络的使用范围来分，则可以划分为公用网和专用网两大类。公用网是为全社会所有的人提供服务，凡是愿意按规定交纳费用的人都可以使用。专用网则是个别单位和部门，和行业为特殊业务需要而组建的网络。它只供专门人员使用。这一类的网络，可以按照业务工作范围进一步细分为：军事指挥网、政务信息网、气象监测网、情报检索网、航空订票网、教育科研网、金融清算网、铁路调度网等等。
Internet的功能可以归结为资源共享、提供人际通信手段、分担负荷以及协同处理等方面。它所提供的服务主要有：远程登陆到其他计算机，在其上运行程序；在计算机间传送文件；在用户间收发电子邮件；共享消息与新闻以及各种查找服务和浏览服务。
(1)远程登录
Internet通过Telnet功能提供远程登录服务，允许用户通过Internet登录到远程计算机的分时系统中去。用户可以通过本地的键盘和显示器与其它地方的计算机交互作用，控制其上程序的运行。
(2)文件传输
Internet的文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）允许用户将自己计算机上的一个文件的副本传送到异地的计算机上。但一般来说，人们更多的是从异地计算机上获得一个文件副本，传输到本地的计算机上来。连接于Internet上的许多计算机上的一些公用文件，允许用户通过网络登录来访问和获取。用户甚至可以用匿名（anonymous）方式访问。登录口令可以不做要求或以客人（guest）身份登录访问等。
(3)电子邮件
电子邮件（E－Mail）是Internet上使用得最广泛的一种服务。任何用户都可以将存放在自己计算机上的电子信函，通过Internet的电子邮件服务传送到另外的Internet用户信箱中去。这个传送对象，可以是你的朋友、同事、家庭成员等，只要他（她）也是Internet用户即可。邮件可以向一人发送，也可以同时向多人发送。同理，你亦可以收到其他用户发给你的邮件。由于许多计算机网络都提供了一种能与Internet上的电子邮件互通的服务，因而许多不是Internet用户的人也可以通过这些网络和Internet用户互通电子邮件。
(4)电子公告牌与网络新闻
电子公告牌BBS（Bulletin Board System），就是Internet上的电子布告栏。在公告牌上，允许用户“张贴”自己的文本布告，以提出各种各样的问题，查询在使用服务时遇到的问题并得到答案。并且可以浏览其他人所提出的所有问题，以寻找自己所需要的答案。也允许人们在这里针对各种问题发表自己的看法。BBS是一种新型的可以由个人使用的电子出版物。
网络新闻（network news），有时也简写为Netnews，则是Internet上一个重要的电子公告牌服务。网络新闻为具有共同兴趣的用户提供了一种交流思想和观点以及进行讨论的手段。按照兴趣和议题的不同，Netnews还设置了许多新闻组（newsgroup）。Netnews上的许多新闻在世界范围内传播，而有些新闻却局限于局部的范围。如一个国家或者一个组织。用户可以阅读某个新闻组中的信息，也可以自己编辑和发送一条信息到新闻组中。到1994年初，世界上已有超过6600个不同的新闻组。到现在，更是数不胜数了，其内容涉及科学、技术、文化、社会、生活等各个领域。网络新闻和电子邮件中的信息采用的是相同的表示格式。
(5)数据浏览和检索
Internet上的信息浩如烟海，要在Internet上查找某个特定的信息或文件，以及以文件形式存放的程序和软件，并不是一件轻松容易的事。为此，Internet提供了一种专门的服务，可以按照用户给出的名字自动搜索，找到具有该名字的文件存放在哪里。
(6)全球范围的超媒体信息浏览服务
World Wide Web，简称WWW，又名超文本全球信息网。它是目前Internet上发展最快的网络信息服务。各个服务单位只要建立了自己的WWW服务器并和Internet网络连接，就可以共享信息了。WWW信息浏览器是一类软件，他们可以让用户在全球网上浏览图形、声音、图像，甚至是可视图像，也就是我们常说的多媒体信息。Netscape公司的Navigator（导航者）和Microsoft公司的Internet Explorer（简称IE）是目前用于浏览WWW网页的两个著名浏览软件。
3.3 计算机与通讯
20世纪末、21世纪初电脑技术的一个巨大转变是，随着Internet的普及和发展，电脑不再单纯是一种计算工具，而更重要地变成一种通信工具。通信工具的功用是交换数据和信息。在当今快节奏的生活和工作方式下，通信已经是一种随时随地的需求，因此我们很难想象它可以受到时间、空间的阻隔而我们还可以宽容地忍耐。移动计算虽然在今天还不能让我们感到满意，但它的巨大发展潜力和未来的商机却已昭然若现，对此我们没有理由无动于衷。
数据通信和计算机网络正是计算机技术和通信技术密切结合的产物。是应用数据传输技术实现计算机与计算机、计算机与数据终端以及数据终端与数据终端之间的数据信息传递。它的出现，对传统的通讯方式产生了巨大的影响。
数据通信业务是为实现远程信息处理提供服务的。随着计算机的广泛应用和普及,各种具有处理功能的智能设备的日益增多,数据通信的应用范围也日益扩大,典型的应用如文件传输、电子函件、语音信箱、可视图文、文件检索、远程医疗等等,被传送数据信息类型是多种多样的。
数据通信是为了适应计算机之间信息传输需要而产生的一种新的通信方式。网络本质上属于通讯工具
网络技术使人际交往在多样化的进程中迈出重要一步，因为它除了自身的通讯功能外，还能够把自己与传统的所有通讯工具结合起来，从而发挥出意想不到的功能。如电话与因特网结合有了IP电话和网络传输的可视电话。电视与因特网技术结合有了远程视频点播及网上实况转播。网络与传真机结合更有多种方式，最简单的一种便是通过电话线将远程传真机作为自己计算机的远程打印机，通过Word的打印直接将排好版的文件一模一样传到世界各地；还有一种是通过因特网线路将传真转发至目的地。
网络聊天是一种全新的交往方式。双方一般以匿名方式交谈，可以随意把自己扮演成各种角色，无论性别、种族、社会地位。实际上，网上看重的是谈话的内容，至于谈话者是人还是狗都无关紧要，因此在网上交谈不必太当真，某人表现得宛如二八少女，实际上可能是一个干瘪老头。网络交往使通讯过程出现“虚拟主体”，这对人际交往产生革命的变化。比如大公司在网上对客户实施服务，客户感觉总是公司的最优秀职员或者经理在对自己服务，而且每次都是那么客气（实际上相当多是套话，每次自动拷贝上去的，不必太动情）。现代社会运行节奏变化相当快，越来越多的人不同程度患有心理障碍，在很多情况下需要找一个倾诉对象。而到现实心理诊所治疗多有不便，这时网络虚拟的“知心姐姐”、“知心哥哥”可以发挥作用。虚拟主体可以针对心理疾病患者的特点，投其所好，对症下药。当然，“虚拟主体”也产生了许多伦理道德问题。
使用网络交往的最主要方式还是电子邮件和文件传输，由于现在的电子邮件可以以附件的形式传输各种文件，这两者实际上可由电子邮件一种方式完全代替。在发达国家，约有半数人上网，而上网者平均每天收到五封以上电子邮件，要主动发送三封以上电子邮件，而这一切并不需要花费很多时间。多数电子邮件十分简单，只有一行字或者只有一两个字。写电子邮件也不必拘泥于形式，任何一种写作方式都是可以接受的，通常信中夹杂许多约定俗成的简写（如you 用u代替，four 和for 用4代替）。当你阅读完一封邮件后，还有疑问，可以简单地回复一下，请求予以解释。这是一种非正式的沟通方式，但人们在商务或者其他事务性工作中也往往利用这种特点，双方事先非正式地联络一下，多次试探对方的可接受程度，以便最终达成协议。这是其他传统通讯方式无法做到的。
3.4 办公及管理
计算机的诞生，对人类的生活产生了深远的影响，并且正在改变着全世界的生活方式。这种改变，最直接的体现在办公方式上。
首先，是我们的办公室不再像过去那样，堆满了文件夹和档案夹，也不再有各式各样的文件稿纸。更不需要一个专门的秘书来打理这些庞杂的文件。计算机已经取代这些过时的办公设备，并将他们融为一体。那些文件夹和档案夹变成了计算机里的一个个文件，用户需要的时候，只要输入相应的文件名，就可以找到想要的文件。就算忘了文件名也没有关系，还可以根据存储路径来查找相应的文件。计算机还提供了大量的文件撰写软件，用户可以直接在计算机上编写所需要的文件。编写好后，可以通过Internet将这份文件传送到各个部门，省时省力。如果需要将这份文件述诸于纸张，还可以将它打印出来。这样的文件标准、美观，并且极大改善了纸张浪费的情况。同时，办公的效率也大大的提高了。
特别是70年代个人计算机出现后。有了个人计算机，就可以不必用打字机打信件，不必用复写纸写出这些信件的复件。企业和政府部门可以安装个人计算机，用文字处理软件来生成这些信件，并用连接到计算机上的打印机打出所需的复件。
对财政部门来说，个人计算机代替了计算器和累加器，也代替了原来繁复的财务表格。财务部门只要用“空白表格程序”就可以进行数值计算，并可以自动套用计算公式。用户只要输入新的数据就可以了。所有的计算将由程序自动完成。
原来政府部门和很多企业中还有资料室和设备科。现在，完全可以用计算机建立数据库来保管这些信息记录。这样无形中就节省了不少额外开支。
六七十年代，管理信息系统蓬勃发展起来。管理信息系统是用于生成管理报告的应用程序，可以协助经理们完成日常工作，处理、分析数据，以确定企业的进展情况。管理信息系统甚至能够回答厂家是否生产了足够的产品以满足计划需求的问题。到了七八十年代，出现了决策支持系统，它能够把管理报告的概念扩大到支持做出决策的各个方面。决策支持系统可以用来解决诸如是否有必要建立一个新工厂的问题。在决策支持系统的基础上，又诞生了专家信息系统。决策支持系统根据现有的数据提供扼要的信息，管理当局能够根据这些信息较好的做出决策。专家信息系统则能提供各种可供选择的决策方案，并列出影响这些方案执行的所有因素。到了90年代，联机事务处理系统开始成长壮大起来。它能使商务一经开始便能很快完成。联机事务处理系统与原来的两个系统相比，最大的特点就是它是一个实时处理系统。它能够根据客户的要求，自动调整生产计划。它使公司的决策支持系统能更准确地反映当前的营业状态。
在这些信息管理系统的帮助下，企业能在原有的基础上提高产品和服务的价值，能够带来竞争优势。有了信息管理系统，还能改善企业内部的通信，提高效率和生产力。在生产过程中，如果不生产销路不好的产品，那么畅销产品的产量就能提高。你还可以在信息系统的帮助下，根据生产需求选择适当的劳动力，从而降低成本。有了以上这些因素，就能改进财务决策，以减少投资失误率。
系统正在代替人力从事办公室的各项工作，从简单的收发邮件直到复杂的公共管理，办公自动化已成为未来的发展趋势。现在，作为一名管理人员，必须学会使用计算机。因为几乎所有的事务，都记录在计算机中，并通过计算机和网络进行处理。计算机的介入，使得传统的办公方式开始动摇。过去困扰经营者的场地、办公室以及各种办公设备和办公用品将会逐渐成为过去。所有的事情，包括会议、决策等等，将依赖于一台小小的电脑完成。经营费用的减少，将使经营者能有更多的余力投入到生产中。
用计算机代替人进行管理，将极大的减少人为因素对生产和决策的不良影响，使得管理过程能够进一步透明化和规范化，也能使生产不再耽于人事。目前，计算机已经涉及到质量管理、风险管理、时间管理、成本管理、采购管理、人力资源管理、通信联络管理等方面。
3.5 电子商务
90年代Internet进入商业领域后，就有如星火燎原一般，迅速席卷全球。网络正逐渐成为新的商业环境，一个新的商业名词——电子商务（Electronic Commerce，简称EC）开始蔓延在世界各个角落。
从狭义上说，电子商务是指在Internet上进行的交易活动，包括通过网络买卖产品和提供服务。这里指的产品，可以是实体化的，如汽车、衣服、手表等。也可以是数字化的，如新闻、录像、电影、软件等基于知识的产品。此外，还可以通过Internet提供各种服务，如安排旅游、远程教育等。从广义上来说，电子商务不仅包括通过Internet进行的网上商业数据交换和电子交易，还包括政府职能部门提供的电子化服务、电子银行、企业协作等。
电子商务与传统的商务有很大的区别。但仍可像传统商务那样，将其划分为合同谈判和支付及货物运送两个阶段。从严格意义上讲，一个完整的商务过程都应包括这两个阶段。但是由于各方面的原因，目前的电子商务活动还不能在网上进行支付和货物运送。所以，可以将电子商务划分为两大类。
第一类：非支付型电子商务
非支付型电子商务，即不进行网上支付和货物运送的电子商务。在这种类型的电子商务中，只有物质和信息的流动，没有资金的流动。其内容包括：信息发布、信息查询、在线谈判、合同文本的形成等。我国目前的电子商务系统大都属于这种类型。
第二类：支付型电子商务
支付型电子商务，即进行网上支付和货物运送的电子商务。支付型电子商务中，既有物质和信息的流动，也有资金的流动。它除了包含非支付型电子商务的全部内容外，还包含了资金的流动。
然而这种商务系统中有一个问题亟待解决，那就是电子签名的合法性。在传统商务中，各种合同都需要交易双发的亲笔签名，法律只承认亲笔签名的合法性。而在电子商务活动中，交易双方只在合同上进行了电子签名。建立电子签名的合法性和有关法律规章，就成了当务之急。电子商务在我国也得到了一定程度的发展。以“湖南省电子商务系统”为例。
“湖南电子商务系统”是湖南邮电、中国银行湖南支行、中国农业银行湖南分行和IBM联手推出的全国首套基于SET（Safety Electronic Trade，安全电子交易）的电子商务系统。这个系统采用了全套的IBM电子商务产品，包括商业服务器、电子身份证发放机制、电子钱包和支付网关。在经过了一段时间的测试后，目前已正式投入运行。在这个系统上，交易双方除了可以进行最基本的商品查询，以及进一步的合同谈判之外，还可以在通过身份认证后，通过银行进行网上支付。
在世界上，电子商务的发展势头更是锐不可挡。目前，全球的Internet用户数量已超过了1.8亿。如此巨大的用户市场，意味着巨大的商业机遇，它为全球电子商务的发展储备了丰厚的潜在利润和现实利润。
例如，美国戴尔（Dell）电脑公司每天通过Internet直销的PC机价值超过了1000万美元。1998年的网络销售额比1997年增长了3倍。思科（Cisco）公司在中国的业务有80％是通过网络进行的。在全球范围内，Cisco每天接到的网上订单达2800万美元。Intel公司也不甘落后。1999年，它在其Web页上的月销售额达到了10亿美元，相当于该公司总销售额的40％。电子商务将在全球经济中扮演越来越重要的角色，电子商务、数字经济，将推动21世纪世界经济的持续增长。
3.6 人工智能
计算机是二十世纪人类最伟大的发明之一。从它诞生的那一天起，科学家们就一直致力于让计算机变得更聪明，努力让计算机能读会写，能听会说，让它能够像机器解放人的手脚那样解放人的头脑。1968年，“丹觉尔”智能软件研制成功，它可根据化学规律比人更快的推算出化学物质的分子结构。1972年投入研制的医疗专家系统，可以代替医生从事药物治疗。之后出现的“艾伦”，是世界上第一个能够自行创作的“机器画家”，并且，它的作品广受欢迎。
在提高计算机的“智能”方面，最广为人知的，就要数国际象棋领域的人机对抗事件。1988年，由IBM公司研制的，第一台达到国际特级大师水平的计算机“深思”，虽然在1994年与国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫的对垒中失败，然而却给对手造成了很大的压力。到了1997年，在“深思”的基础上改造的“深蓝”，再次向卡斯帕罗夫发出挑战。
在前五局比赛中，卡斯帕罗夫首先拔得头筹。紧接着“深蓝”扳回一局。之后的3局，双方连续战平，各积2.5分。因此，最后一局比赛就成了关键所在。在最后这局比赛中，“深蓝”执白以王兵开局。卡斯帕罗夫依然采取稳扎稳打的战略，构筑防线，背水一战。然而卡斯帕罗夫有步棋走错了，“深蓝”执白抓住时机，赢得了先手。到了第十八步之后，卡斯帕罗夫再也无心恋战，投子认输。
“深蓝”由IBM技术人员历时六年研制完成，凝聚了世界上最尖端的计算机技术。它带有256个能在一台RISC系统/6000型计算机上同时运行的处理器。它的运算能力是“深思”的1000倍。它可以在3分钟内对500亿步棋进行分析并做出选择。“深蓝”计算机设在纽约约克敦海茨的沃森研究中心，它利用互联网向设在192千米之外的费城对弈现场的一台RISC系统/6000计算机发出行棋指令。
“深蓝”计算机是通过计算速度和对棋局的分析下棋，而不是通过模仿人脑来下棋。“深蓝”程序中带有一个收集了20世纪各国著名国际象棋大师所下的数千个棋局的数据库，还储存了10亿个棋谱。下棋时，每秒搜索2亿个棋步，并从中找出最有利的走法。“深蓝”还融入了专家系统、自主学习等人工智能手段。它的胜利，标志着智能计算机的研究跨入了一个崭新的阶段。
“深蓝”的胜利显示，虽然机器使用的策略和人脑想出的策略有很大的不同，但同样有用。卡斯帕罗夫在赛后这样说道：“如果你与机器下棋，特别是与它比赛，你很难不相信‘深蓝’是有智慧的。因此，我们必须同意，解决智力问题，不一定要依靠人脑的特殊结构。”
其时，卡斯帕罗夫的这个问题早在半个多世纪前，就已经在图灵的《计算机与智力》一文中提出来了。文中提出的“图灵测试”的概念，就是测试者通过提问的方式来分辨隐藏在幕后的测试对象是否是人。IBM 公司的“深蓝”电脑将世界冠军卡斯帕罗夫降服的情景人们至今还津津乐道，那么电脑能否与人像老朋友一样十分投机地聊天呢？随着人工智能技术的不断发展，每年一度的英国科学周推出的智能对话软件模仿真人的水平也越来越高，去年前来参加这项聊天活动的网虫们有六分之一被蒙骗，今年推出的“阿莱克斯”就达到了27％的欺骗率。最滑稽的要数那名和三台参赛电脑一起躲在幕后的那位真人了，有37％的网虫硬说这名来自某大学的高才生是台电脑，真可谓真亦假时假亦真，让人哭笑不得。
这样看来，如果我们将允许提问的范围严格加以界定，那么能够通过“部分”图灵测试的智能计算机是完全可以研究出来的。这样的方法应该也适用于智力劳动的机械化。
众所周知，推理是智力的一项重要内容。特别是对于数学一类的基础学科，推理可以说是构成学科的主体。机器证明是用电子计算机来完成数学命题的证明，它是现代数学中一种新兴的边缘性学科，是现代人工智能发展的一个重要方向。但是，要想用一台计算机全面取代这样一种复杂的劳动，在短期内来说，是很不现实的。我们只能利用“分块蚕食”的方法，在各个不同领域的相对狭小的范围内，逐步用计算机推理取代人的部分智力劳动。我国著名数学家吴文俊先生就在几何定理的机器证明中取得了突破性进展。1977年，吴文俊[3]提出了针对“等式型”命题（即假设和结论中都不包含不等式的命题）的判定算法，是这一领域的重要突破。他证明了初等几何一类主要定理的证明可以机械化；1980年，他还用一部微机在20和60个机器小时左右分别发现了两个几何学的新定理，引起学术界的关注。从手工证明到机器证明，是数学思想方法的重大飞跃。将这种方法应用于初等几何的等式型命题，判断效率很高。这种方法的成功推动了世界范围内机器证明代数方法的研究和发展。之后不久，张景中[4]及其合作者就推出了以面积、勾股差等几何不变量为工具的消点法。这种消点法，既有很高的效率和相当于吴文俊方法的覆盖面，又能够由机器自动生成较接近于传统证明的“可读证明”。
“可读证明”，即人能够理解并能运用人工检验的证明。近期，张景中等人将这项技术成功的应用于教育软件系列《Z＋Z智能教育平台》中。这套软件，完全不同于一般的题库或课件，它具有较高的解题智能，能够解答学生提出的一般问题，帮他们做一些比较机械的工作，使他们有时间和精力做更具创造性的工作。例如这一系列软件中的《平面几何》[5]平台，除了可以具有一般的文本处理功能和一般的多媒体处理功能外，还具有面向学科的动态构图功能。教师可以方便的在屏幕上绘制出与学科知识有关的几何图形，并赋予这些图形与学科知识相联系的属性。这些图形能够在保持其属性的条件下运动、改变、复制、分解和组合。此外，还可以追踪图形变化过程中的轨迹，对图形所代表的元件属性进行动态的模拟测量。最重要的一点，是它具有问题生成、自动求解、交互推理的功能。并且这个证明过程是完全可读的（如图9.12）。左边是在《平面几何》的作图窗口中作出的图形，右边则是证明窗口中自动给出的整个证明过程，包括已知条件和待证结论。这是一个典型的等式型几何机器证明。
除此之外，1994年，杨路及其合作者实现了第一个非欧几何定理证明自动生成的算法和程序。用此程序迅即产生了100多个非欧几何定理的可读证明。其中半数以上是从未见过或未被证明的，从而改变了已有的各种证明器只能证明已知事实的局面[6]。
然而以上这些仅适用于等式型命题。近期，杨路提出的“降维算法”及其用MAPLE开发的软件“BOTTEMA”，则为缩短等式型和不等式型定理的机器证明的算法差距做出了努力。这个软件主要是针对O. Bottema的《几何不等式》一书中提出的几何不等式编写，同时，它也适用于初等代数不等式。在一台奔腾Ⅳ/1500机上用此软件验证该书中100个基本的几何不等式（并给出可读证明）总共用时仅4秒多钟。
3.7 计算机犯罪
科学技术是一面双刃剑。火药、原子能的发明发现，最初都是以为人类服务，减少艰苦卓绝的手工劳动和提高生活质量为前提的。然而后来，由火药衍生出来的枪炮炸药，以及由原子能衍生出来的原子弹，却给人类社会和地球带来了无穷无尽的灾难。基于这些技术的两次世界大战，成了人类历史上最黑暗，最痛苦的一页回忆。据说，现在地球上各国所储存的核弹头，足以把地球彻底毁灭几次。今天我们脚下的地球，仍然没有因为这些技术的诞生而更适于生存。人类始终无法摆脱“科学技术具有双重作用”这条规律的制约。
福兮祸所倚，祸兮福所伏。计算机从1946年诞生的那一刻起，就在不停的为人类造福。然而世界上第一起有案可查的计算机犯罪即发生在1958年。可以说它是与计算机一同成长的。
1964年，美国德克萨斯仪器自动化计算公司的一名程序员私自复制了公司的49个计算机程序，并企图以500万美元的价格向外出售。1979年，美国计算机专家里道夫通过银行的计算机系统，把他人的1000万美元存款转到了自己的帐户上。美国洛杉机威尔福格国家银行一名业务经理利用在计算机终端上开空头支票的方法，到1981年1月为止，两年内共贪污了2100万美元。同年，日本三和银行一个职员利用工作之便，向自己私开的4个帐户各拨出3000万日元，并携款潜逃。1986年，前西德的4名犯罪分子利用计算机系统，操作和修改信用卡的磁带密码，非法获利10万马克。像这样的事举不胜举。根据英国的一个不完全调查表明，约20％以上的计算机用户遭遇过侵害，平均每起损失约7万美元。另外，据对120家大型机构和公司的一项调查表明，有一半以上的诈骗案是借助于电脑作案的，平均每年每家公司被诈骗的损失达517万英镑。然而令人惊心的是，其中只有不到一半是侦破的，而其它一半以上是偶然发现的。
互联网是没有国界的大网络，计算机犯罪的损失额是常规犯罪的几十到几百倍。利用计算机作案的罪犯，就像幽灵一样潜伏在你身边，让你防不胜防。最早出现在网络上的传统犯罪是盗窃，随后，诈骗、恐吓、敲诈勒索、赌博等各类传统犯罪纷纷开始渗入网络。特别是色情行业，也开始瞄准网络，猖獗发展起来。我国的网络犯罪情况也不容乐观。据公安部公共信息网络安全监察局副局长顾建国分析：去年（2001年），利用计算机网络制作、复制、传播色情、淫秽物品的案件十分突出。有些犯罪分子利用互联网络出售色情光盘，有些非法提供色情网络连接，有些干脆直接设立色情网页……这其中的绝大部分均是以营利为目的的。这一类型的案件去年总共立案2000余起，几乎占所有案件的一半。
黑客也是网络安全的致命所在。然而早期的黑客并不等同于罪犯，“黑客”一开始有“恶作剧”的意思。他们更多的是被认为是无害的探险者。他们的所作所为主要是为了要证明：通往计算机的道路不只一条，所有的信息都是免费的，打破计算机集权，在计算机上创造艺术和美，计算机将使生活更美好等。就连著名的比尔·盖茨也曾经有过“黑客”行径。当年，比尔·盖茨只有13岁，但已拥有了将近一年的“机龄”。在他当时就读的湖边中学，有一个电脑中心公司（CCC）利用租来的DEC公司的PDP－10计算机提供的计时服务终端，然而费用却比较昂贵。比尔很快发现了PDP－10内保存的各种程序。每当公司推出一个新的软件，他就与同学闯进去大闹一番，并最终突破了PDP－10的防御系统，进入到CCC公司的财务档案中去。并且从这些档案记录里找到了他们所用电脑的计时帐单，然后更改了帐目，以便减少自己的租金。正当比尔和他的朋友们为自己的“创举”得意洋洋之时，CCC公司发现了他们的恶作剧。这位未来的“世界首富”只好垂头丧气地走进校长办公室，接受“6星期不得接触电脑”的惩罚。然而到了80年代，新一代的黑客却彻底改变了原来黑客的性质。黑客，变成了电子窃贼的代名词并成为公众眼中阴险恐怖的侵略者。
1988年11月2日下午5点1分59秒，计算机世界又多了一项令人不安的因素——病毒。当时那个名叫“蠕虫”的计算机“病毒”突然发作，致使15.5万台计算机和1200个连接设备突然进入休克状态。所谓的计算机“病毒”，其实是人们对一种能够破坏计算机正常工作的特殊软件程序的形象称呼。它能篡改正常运行的计算机程序，破坏这些程序的有效功能，并能够复制和侵入其他有用的程序。计算机“病毒”的破坏性给了军事电脑专家以新的启示，美国国防部开始研究“计算机病毒”的军事用途，并希望能够利用“病毒”来进行一场“计算机战争”。目前，全世界已发现的计算机病毒已超过上万种。计算机病毒已经在世界范围内造成了极大的危害，可以毫不夸张的说，病毒就在你身边。人们现在已经到了风声鹤唳，谈毒色变的地步。据国外有关报道，1990年1月，每6天发现一种新病毒；半年后的6月，缩短为4天；到了同年的9月，则只需3天。现在，每天约能产生5～7种新的病毒和原有病毒的变种。计算机病毒已成为现代文明社会的一大公害，人类将不得不与这种公害做长期的斗争。
基于上述种种原因，2001年11月8日，欧盟理事会的43个成员国就共同打击互联网上的犯罪问题达成一项协议，并准备正式签署打击网上犯罪的国际公约。这是迄今为止非单一国家制定的第一部反网络犯罪的国际性公约。该公约明确规定了网上欺诈行为以及在国际互联网上向未成年人传播色情内容的行为均属网上犯罪之列，并明确了欧盟理事会各成员国在共同打击网络犯罪中的责任。这份名为《电脑犯罪国际公约》的协议于当年11月23号在欧盟成员国部长级会议上签字和正式通过执行。它将网上儿童色情描绘、欺诈和黑客攻击行为定为犯罪行为，它为如何管理互联网提供了准则。
我国也正在积极立法应对网络犯罪。1997年刑法修订后的第285、286、287条明确了对计算机犯罪的刑事惩处。刑法第285条规定了“非法侵入计算机信息系统罪”，对非法侵入国家事务等计算机信息系统的罪犯，处3年以下有期徒刑或拘役。第286条规定了“破坏计算机信息系统罪”，对计算机信息系统功能进行删除、修改、增加、干扰，或者故意制作、传播计算机病毒等破坏性程序，影响计算机信息系统正常运行的罪犯，可处5年以下有期徒刑或拘役；后果特别严重的，处5年以上有期徒刑。第287条，则是对利用网络进行传统犯罪的规定：“利用计算机实施金融诈骗、盗窃、贪污、挪用公款、窃取国家秘密或者其他犯罪的，依照本法有关规定定罪处罚。”
除此之外，世界各国正直的计算机专业人士纷纷投入到防范和侦破计算机犯罪的工作中来，各种杀毒软件和反黑客手段应运而生。同时，其他专业的专家和技术人员也开始加入到同计算机犯罪作斗争的行列中来，新的反犯罪技术正源源不断的产生。我们有理由相信，随着反计算机犯罪技术的不断提高，终有一天，计算机犯罪这个“毒瘤”终将被制服。
第四节 计算机的未来
计算机、网络、通信技术一体化的未来社会，将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和学习方式，给人类和社会更大的生存和发展自由。当历史的车轮徐徐驶入21世纪时，我们会面对什么样的计算机呢？
人们预测，到了2003年，人们可在家通过电子手段随时随地的选择自己最喜欢的电影、电视剧、体育和其他形式的娱乐节目。2004年，工业化国家将普遍通过可视网络举行业务会议。2005年，个人计算机将具有电视、电话、交互式图像传输等功能。2006年，供家庭使用的具有交互式电视、电话和计算功能的娱乐中心将投放市场。2007年，利用分子键存储数据的“生物芯片”将投放市场；语音、手写字体和光学识别特性将使普通的个人计算机能与人交流；大部分书籍和出版物通过网络发表。2008年，发达国家80％的人口将进入信息高速公路。2009年，包括电子货币在内的电子银行业务将取代纸币和支票，成为主要的支付手段。2012年，计算机可用来进行实时语言翻译，其准确性和速度能满足有限交流的需要。2014年，使用光子而不是电子处理信息的计算机将进入商业领域。2015年，计算机开始由使用并行处理器的神经网络执行。
80年代计算机集中于性能的竞争，90年代计算机集中于价格的竞争。进入21世纪，计算机将集中于方便化、随身化的竞争。人们为了能够随时随地的使用计算机，从开发膝上型计算机开始，继而开发出了笔记本型计算机乃至掌上计算机。掌上计算机进一步的发展，产生了无键盘式计算机（如图9.12）。无键盘微机是一种用电笔在屏幕窗口书写输入命令的微机。这种微机屏幕的表面，镀有一层防止划痕的电子传导层（即氧化物锡锑薄层），当与电笔接触时，就会使其一电路开通，能测定笔尖运行的走向、距离和角度。然后，由坐标系统对这些数据进行计算、评价和数字编码，再将它们与事先设计的成千个模式作比较。一旦发现与待识别字符最相像的那个模式，微机内的操作系统即对之进行存储和处理。操作这种无键盘式计算机，就像我们平时使用纸和笔一样方便。更有人异想天开，想将计算机穿在身上。美国甚至还在2001年10月的时候举办过一次可穿戴的计算机时装展。将来某一天，我们就能像今天用随身听欣赏音乐，用移动电话进行联络一样，将计算机带着到处走，随时随地的工作、上网冲浪。
神经网络计算机
此外，人类神经网络的强大与神奇是人所共知的。将来，人们在研究人体神经系统结构和功能的神经生物学家及神经解剖学家的帮助下研制出数学模型，然后制造能够完成类似人脑功能的计算机系统的人造神经元网络。至此，计算机将获得真正的人工智能。神经元计算机比较有前途的应用领域是国防。它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定需击毁的目标。神经元计算机的联想式信息存储、对学习的自然适应性、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常地有效快捷。
量子电脑
还有人预测，到2030年，我们将用上新一代的量子电脑。到那时，我们桌上的计算机主机不再使用芯片与半导体，而是充满了液体。它应用的不在是我们所熟悉的物理定律，而是玄妙的量子理论。量子计算机的运算速度可能比日前个人电脑的奔腾Ⅲ芯片快10亿倍，它可以在眨眼之间搜寻整个国际网络，可以轻易的破解任何安全密码。2000年8月15日，华裔科学家艾萨克·张向各国专家展示了迄今最尖端的“5比特量子电脑”，并初步验证了量子计算技术的超凡魔力。量子电脑是利用原子所具有的量子特征进行信息处理的一种全新概念的计算机。它以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算能力比目前以微型晶体管电路为基础的传统计算机快几亿倍！尽管量子电脑的研制工作现在还处于十分原始的阶段，但人们坚信量子电脑终将取代传统模式的计算机，从而开创信息时代的新纪元。
超导计算机
除此之外，计算机正朝着其他多元化的方向发展。其中有超导计算机。这种电脑的耗电仅为用半导体器件制造的电脑所耗电的几千分之一，它执行一个指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快10倍。以目前的技术制造出的超导电脑用集成电路芯片只有3～5立方毫米大小。
光子计算机
也有科学家致力于光计算机的研究。光计算机是利用光作为载体进行信息处理的计算机，其运算速度将比普通的电子计算机至少快1000倍。光计算机靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列中来对信息进行处理的。与计算机相似之处是，光计算机也靠一系列逻辑操作来处理和解决问题。计算机的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光在这两个方面都很理想。激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器的1000倍。光束在一般条件下的这种互不干扰的特性，使得光计算机能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块截面等于5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有全部电话电缆的许多倍。
生物计算机
众所周知，现代半导体大规模集成电路的体积已经小到了1微米，很难再缩小了。自集成电路发明以来，能够集成在单个芯片中的设备数量以及这些设备运行的速度已经有了巨大的发展。1964年，英特尔公司创始人之一戈登·摩尔博士（G. Moore）注意到一个芯片上的晶体管数量呈几何级数增长，并以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头（1975年，他把翻一番的速度修改为2年）。摩尔所作的这个预言，因集成电路的发展历史而得以证明，并在较长时期保持有效，被人誉为“摩尔定律”，即“IT业第一定律”。到1997年Intel公司推出的奔腾Ⅱ芯片时，集成的晶体管数已超过750万个，运算速度达到每秒5.8亿次。
然而科学家预言，微处理器硅芯片制作技术存在着一个物理极限，1995年高能奔腾处理器的电路线宽为0.35微米，而硅芯片电路线宽的物理极限是0.07到0.08微米，超过极限则光刻工艺难以为继。因此， 摩尔定律描述的增长趋势必然会有中断的时刻。因此，人们开始研究用有机物分子取代半导体的可能性。这样的计算机，我们称之为生物计算机或分子计算机。近年来，随着基因与蛋白质工程、重组脱氧核糖核酸（DNA）技术、聚合物化学、人造膜工艺等相关领域的发展，使这一新兴计算机系统的创立有了材料方法上的保证。
生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件制成的生物芯片构成。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。生物计算机的数字计算逻辑元件和存储元件均是由有机物分子组成的分子电子器。一旦这种分子电子器研制成功，将比半导体器件具有更多重要的优越性。用蛋白质制造的电脑芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通电脑的10亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，而且运转速度更快，大大超过人脑的思维速度。
生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有组织自我修复的功能。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。
生物计算机在未来技术工程中必将引发新一轮的冲击波。在初期阶段，它将作为实现信息同步预处理的敏感器件——传感器使用。科学家和技术人员希望它是能够辨认光学图像、触知和识别固体表面形状、“感知”化学物质梯度及配置的智能传感器
将来，生物计算机可能会进入更为复杂的与数字电子计算机协同运作的模式，承担一部分它们能更有效处理的工作。重要的是，生物计算机还有可能为数字电子计算机附加一些生物功能。
生物计算机并不是遥不可及的。大多数的专家认为，生物计算机必可以在本世纪内研制成功。尽管目前科学家们对于生物计算机的结构还存在种种分歧，但是我们有理由相信，制造生物计算机的技术能力将在未来几年内逐步显示出来。
除了前面提到的生物计算机，人们还寄望研究出一种DNA计算机。研究发现，脱氧核糖核酸（DNA）有一种特性，就是能够携带生物体各种细胞拥有的大量基因信息和物质。科学家们从中得到启迪，正在合作研制未来的液体D N A电脑。这种D N A电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，并通过和酶的相互作用，将反应过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的D N A编码形式加以解答。和普通的电脑相比，D N A电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现代世界上所有的电脑。它用于存储信息的空间仅为普通计算机的几兆分之一。其信息可存储在数以兆计的D N A链中，一升的DN A电脑只需几天时间，就可以完成迄今为止所有计算机曾经进行过的运算。其次是最大限量地减少能耗，D N A电脑的能耗，仅为普通电脑的十亿分之一。再者就是功能的强大，它的每个D N A链可以各自进行运算，这意味着，D A N计算机能同时“试用”巨大数量的可能的解决方案。
1998年8月，以色列捷赫尼昂大学的研究人员宣布，他们利用生物学和微电子学共生机理，首次在人的DNA链的基础上制成了一种电导体。这种电导体只有一根头发的千分之一细，为人们制造新一代微芯片开创了无限的发展前景。从理论上来说，DNA分子计算机在几天内就可以完成过去半个世纪中世界上所有计算机曾经进行过的运算，还能解决许多目前计算机不能解决或难以解决的问题。
脑控计算机
现在使用的计算机，一般都是通过计算机键盘或鼠标器输入指令而工作的，另外还有少部分声控计算机。未来，计算机能通过分析使用者思维时发出的生物信号来实现人脑控制。这项技术是从长期被用来诊断大脑疾病的脑电图记录衍生而来的。目前，研究脑电波控制计算机的一个重大挑战是：如何使计算机从人脑电波中分辨人的思维是“是”还是“否”。关键是科学家们目前对脑部细胞就某思想释放出的电荷以及它们之间的关联所知甚少。另外，某个信息可能同时被其他信息所遮盖，这对计算机收集和分析信息造成相当的困难。专家们认为，由于这种实验技术耗资巨大而且非常复杂，很难投入实际应用。他们说完全随人脑反应的计算机的研制还需几十年的时间，也许永远都是科学幻想。但在今后十几年内，有可能开发出比较实际的能帮助残疾人通信或操作一些用具的系统。
能听会说的计算机
在科幻电影中，我们常能看到这样的镜头：主人公和计算机自由的对话，聊天。计算机不仅能按照主人公指示完成各种计算、搜索资料工作，还能适当的提出自己的建议。更有趣的是，它能像人一样插科打诨，还有丰富的情感。被冷落时会不满，会害怕诸如老鼠之类的东西，还会像个老朋友一样唠叨个不停。
虽然这只是电影中的镜头，然而科学家们正在为此做着不懈的努力，并且已经取得了部分成就，这一方面最突出成就之一就要数机器人了。
2002年的暑假期间，中国科技馆展出一个“会说话的机器人”。不过，这个号称万事通的机器人在面对猜测小朋友的成绩时，却只能频频闪红灯来来应对了。日本在这一类型的机器人研究方面可以说走在世界前列。日前，日本电器公司展出了一种外形象胖娃娃的机器人。这个机器人名叫“R100”，具有辨别面孔、说话和服从主人命令的本领。它的外观颜色非常鲜艳，像是一个鸡蛋型的塑胶桶，其头部像是个皮球。它有一张平面、半透明的白脸，一双黑色的大眼睛，眼睛里是两部摄像机。当它脸上亮起一排白灯，就表示它在微笑。在主人说用日语说“再见”时，这个重7.9公斤的有时会拒绝结束谈话，并摇头抗议。如果被搁置一旁，它会利用它的三个轮子四处“走动”、跳舞甚至找人聊天。和人类一样，它对外界环境和指令的反应会随着温度和灯光的变化而不同。如果它接到太多的指令，它甚至会感觉疲倦，到一旁休息。偶尔也会耍耍性子，不听使唤，非常有趣。
不久前，日本的索尼公司推出了一种名叫“艾博”的机器狗。它有18个“关节”，能做250种运动。它能玩球，模仿狗撒尿，以及摇头、晃动身体和抬腿。这种机器狗装有许多传感器，包括彩色像机、热传感器、红外线传感器、触觉传感器、加速和速度传感器以及一个立体声微型话筒。艾博的主人如果想表扬它，可以把手放在它头上一两秒钟。如果重重地拍艾博头一下，就是处罚，它就会开始生气。目前，控制艾博行动的大多数指令要通过遥控，不过声控也开始应用。艾博在日语里的意思是伙伴，它自己能发出多种声音，叫声、说话声，甚至演唱英文和日文歌曲。
除了这些模拟人和动物的机器人外，还有许多能够通过语音进行简单交流的计算机。当然，这一类型的计算机虽然目前性能还不是很完善，智力水平也不高，常常出现答非所问的情况或者重重复复的说一样的话。例如电子导游系统，当你通过电话查询由出发点到目的地的乘车方法时，只要你不放下电话，计算机就会一遍一遍的重复乘车的方法，丝毫不知要停下来，或是给你问话的机会。还有一些聊天软件，常常让人哭笑不得。例如有的聊天软件，当你问它：“你今天感觉如何？”计算机能够迅速回答说：“我今天大脑很兴奋，有很多新想法。”当你再问它：“你能听见我的声音吗？”它就会傻傻的回答：“不，我是个真人。”
虽然目前有些计算机在听说理解方面比较笨拙，但是随着计算机技术的不断发展，我们终有一天能够制造出跟人类一样，具有独立思维能力、也有喜怒哀乐的计算机。不管怎么样，要想制造出具有类似人脑思考能力的电脑来还是一个遥远的事情，人工智能技术专家们要走的路还很长很长。
今天的预言在明天看来也许会非常可笑。不过不管怎样，现实社会已经为我们展开了一幅美丽的画卷。在可以想见的未来，生活会因为有了计算机而加多姿多彩。谁又能肯定，今天的科幻电影不会是明天的现实。人类社会必将在它的推助下，飞向更高更新的物质文明。
【参考文献】
[1] 电脑与机器人，北京：科学普及出版社，1991年5月，第一版。
[2] 20世界最有影响的IT人物，国内测评(产品与技术版)，2000年1月3号。
[3] 电脑传奇，赛伯时空（http://www . cst21cn . com . cn：81）。
[4] 新科技启蒙，比尔工作室。
[5] 计算机速度大比拼，江苏电视教育，2000年10期。
[6] 电子计算机的发展进入第六代，网上科学馆（http://www. insm . org）
[7] 许卓群，裘宗燕，计算概论，北京：高等教育出版社，1997年7月，第1版
[8] 杨振山，恭沛曾，计算机文化基础－Windows 98 + Office 97版，北京：高等教育出版社，1998年12月，第一版。
[9] 杨路，计算机与智力：推理过程的机械化.广州大学学报（综合版），2001年2月
[10]魏平，计算机犯罪与计算机战争，北京：知识出版社，1998年2月，第一版。
[11]吴兢，网络犯罪不容忽视，人民网，人民论坛，2002年第五期。
[12]美国加州大学柏克利分校著，梅盛普编译，21世纪的信息革命(1),(2),(3)，北京：中央广播电视大学出版社，1997年2月，第一版。
[13]高传善，钱松容，毛迪林，数据通信于计算机网络. 北京：高等教育出版社，2000年7月，第一版。
[14]计算机时代（http://terence4444.myrice.com/future.htm）。
[15]刘华杰，杨致远雅虎的故事，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[16]黄烨，电脑的人性化和人性化的电脑，三思小百科（OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[17]常见硬件术语大全. 帮你网（http://www. bangni. net），2001年8月10日。
[18]数据通信业务，中国电信姜堰市电信局
（http: //jys.js.cn/telcom/20010227/sjtx.htm）
[19]“CHIP新电脑”两周年，CHIP新电脑，
（http://www.chip-china.com/linkchip/editor/e200204.htm）
[20]计算机与通信，信息化知识，
（http://tlxxb.tl.gov.cn/xxhzs/information/index.htm）
[21]刘华杰，信息网络技术与生活方式，三思小百科（OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）。
[22]现代人工智能发展的重要领域——机器证明，网上科学馆（www. insm. org），网络时代，人工智能发展之旅。
[23]Ancient Images，Online. Historic Computer Images
[24]算盘起源之迷，中国历史之迷，故乡（http://www. guxiang. com）－历史－历史之迷－宋代，2000年11月30号。
[25]David Denby .The Abacus：History. Ryerson University，Tue Nov 21 20:07:35 EST 2000
[26]杨骏，世纪发现：从图灵机到冯·诺依曼机，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）
[27]姜岩，世纪发现：人工智能，三思小百科（http://OurSci.org），信息科学技术（Info Science & Tech）
[28]向人类智力水平挑战的电脑棋手，网上科学馆（http://www. insm. org），网络时代，人工智能发展之旅。
[29]黄勇 张景中，Z＋Z智能教育平台——平面几何. 人民教育电子音像出版社，2001.5。
订阅：
博文 (Atom)
