计算机发展的原因.docx

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计算机发展的原因

技术发展的原因

摘要:

1.从计算机快速发展的现状中，总结出计算机快速发展的最主要的两个原因，一是持续不断地创造的出现;其二是围绕计算机技术的选择判据和机制是明显的、稳定的和迅速的。

2.对激光从发明到应用过程中几个重要问题的历史考察，论述在一个具体技术领域的产生和发展过程中，科技、经济和军事的动力共同发挥着作用是什么使激光出现的，

关键词:

计算机技术迅速发展原因激光

是什么原因促成了技术发明，这是个很复杂的问题。

不同的技术发明其动因会有所不同，下面我们由计算机发展和激光技术的发展两个方面探讨技术发展的原因。

1、在当今的社会里，计算机已经是人们生活和工作中必不可少的东西了，因此计算机技术也得以快速的发展，我们从实践中总结出计算机技术快速发展的两个最主要的原因。

㈠经常性的、连续性的创造活动的出现

计算机技术快速发展的原因之一就是创造活动经常的、连续性的出现。

现实需求的驱动、关于计算机技术认识部分或者说是计算机科学的发展、信息的共享可以用来解释这种经常性的创造活动。

首先，持续不断的创新是在需求的驱动下发生的。

正是二战对信息的紧迫需求减少了创造的障碍，使得资源可以运用于基本的技术试验，促进了计算机的出现。

早期阶段各研究所、大公司、大学和政府部门对科学运算的需求导致了计算机迅速地转为民用、转为工业产品，促进了计算机工业的发展。

随着计算机在尖端科学技术和其他科学技术与工程设计方面的普遍应用，对计算机的性能、容量也提出了更高的要求，使创造活动经常性、连续性的出现。

在计算机行业，按照技术轨道领先一步推出新计算机技术产品意味着可能提前占有市场。

竞争的压力和对利润最大化的要求往往在技术的发展上表现为:

计算机技术的进步比市场实际需求发展的更快。

这无疑给创造活动的速度、时间快慢提出了更高的要求。

其次，关于计算机技术的认识部分经常提供计算机技术如何改进的相对有力的指导。

计算机领域的工程师和科学家们的实践是往复的，科学知识暗含在数量和种类极为可观的设计中，而这些设计又体现在计算机产品中，不但在理论上是可行的还必须经过真实世界的约束、检验、试错、偶然的运气，甚至有时是错误的原理，也极有可能导致行之有效的新的计算机技术。

集成电路中的铝—硅触面，虽然理论上没有问题，但在实际应用时却经常出差错，经过反复的试错，终于发现了“铝—硅—氧化物”触面控制，极大地促进了后来超大型集成电路的发展。

这些蕴含在新技术中的知识又被往复地用以产生新的知识，新知识成为成功实践的基础，往复地使用将产生更进一步的创新，有时候这种往复过程能够激发出全新的技术创造。

计算机技术中大量的创造活动，是从试错法进行的经验学习，这种在科学知识的指导下进行的精心策划、性能和解释方面的煞费苦心的推理和往复的实践，不断地使关于新技术的信息涌现出来，进而指导创造活动的经常性的发生。

计算机中的新技术迅速转化为产品首先运用于开发研制下一代的新技术，如计算机辅助设计在芯片制作、软件开发中的运用，极大地缩短了研发周期，加快了创新活动的步伐。

最后，计算机技术（准确说是自PC机以后）越来越建立在共享信息的基础上。

如同恩格尔巴特所认为的那样，这种信息共享思想是科学技术进步的关键，这使得创造活动可以建立在最新信息的平台上，极大的缩短研制时间、提高了研发的质量。

㈡稳定的、明显的和迅速的选择机制

在对相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这段时间内不确定因素可能影响到最后的选择机制。

大多数情况下，围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素在同时发挥作用，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。

在实践方面，用户和市场同时对新计算机技术进行选择，在市场判据一定的情况下，优于他者的技术取胜，这样经济之间的竞争转化为技术竞争。

但由于选择是复杂的，不仅是物性上技术先进性，还包括了社会的认同和接受。

RISC相对于CISC是更高一数量级的技术和架构，可以使微处理器的工作变得单纯，速度也随之增快，但最终由于各种原因没有得到市场的认同。

这种关于实践上的理论自然地把对选择的分析指向如何很好地满足用户的需求。

然而计算机技术不仅被看成是实践的，而且是认识的，这使得选择过程的实质就变得更加复杂了，当前一方面的选择判据非常“适合”计算机用户的需求时，后一方面的判据似乎“能够解释所观察到的相关事实并能使问题得到解决和发展得以进行”。

选择过程以及控制创新的过程可能截然不同，对实践而言，过程最终在用户的控制之下，对认识而言，过程由计算机技术专家共同体来控制。

在实践中，从最早的IBM用户联盟到霍姆布鲁计算机俱乐部为代表的各种计算机俱乐部和用户群体，关于计算机的用户团体是多种多样的，而且他们建立在信息共享的基础上不断地采用新技术或新方法，为选择机制提供了有效的支持，使计算机技术在应用中繁荣发展。

另一方面，作为技术专家共同体的认识也是统一的，如帕洛阿尔托研究中心可以与外界共享技术知识，对计算机技术的发展方向和最新技术产品的发展相互反馈的良好进程。

研究新的、更好的计算机产品和实用技术尝试，几乎总涉及到技术的不确定性或用户反应不定性的情形，既然技术共同体和用户团体之间的认识是一致的，那么计算机技术的进展也是可以预见的，选择机制的论据也就变得稳定、迅速和明显的了。

此外，认识和实践的相互转换是选择机制稳定化、迅速化的另一论据。

计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，其本身也是当之无愧的认识部分。

传统认为，有认识的提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，在肖克利及其同事制造出一个运行的晶体管后，作为一个科学领域的热力学建立起来，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用来证明认识随着实践的提高而提高的经典实例。

在工程学科和应用学科中，与实践的密切联系给我们这样的启发，认识的提高可以让选择判据更加明显，它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。

如果没有所说的认识的帮助，这一切会变的不可能实现或更困难一些。

显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。

2、1960年，世界上第一台激光器诞生。

激光是一项根本性的突破。

激光技术的发展，极大地带动了相关科学研究的蓬勃发展，带来了遍及社会和经济生活各个领域的广泛用途。

到如今，已有六次诺贝尔物理学奖授予了工作在微波激射器和激光领域的科学家：

NikolaiBasov,AlexanderProkhorov和CharlesH.Towens（1964）；DennisGabor（1971）；ArnoPenzias和RobertWilson（1978）；NicolaasBloembergen和ArthurSchawlow（1981）NormanRamsey（1989），StevenChu（朱棣文），ClaudeCohen-Tannoudji和WilliamPhillips（1997）。

四十年来，激光广泛地应用于国防、通讯、医疗、工业应用、出版业、科学和工程研究、环境监测、精密测量、服务业（如超级市场柜台的读条码）和家庭娱乐（如CD机）等各个领域。

像蒸汽机、机械工具、电气（发电机和电动机）、晶体管、计算机这些根本性的创新一样，激光是一项通用技术（Generalpurposetechnologies,GPTs，[1],p65），它提供了可以在大量实际领域应用的技术能力，对科学技术和经济社会的发展都具有极其深远的影响。

激光的历史，蕴含着丰富的科技政策议题，是我们认识和理解20世纪科学技术发展及其与社会相互作用的一个极好案例。

本文以历史发展为基础，探讨激光从发明到应用的几个重要问题：

技术发明依赖于科学的方式；技术的建立与激光共同体的形成；技术进化的方向和轨道；技术的不确定性和应用。

据此，对科学与技术的之间互动关系以及新技术在社会经济中的应用做一结论。

是什么使激光出现的

——技术发明是如何依赖科学知识的

激光（Laser,lightamplificationbystimulatedemissionofradiation）发明于1960年，其前驱——微波激射器（Maser,microwaveamplificationbystimulatedemissionofradiation）发明于1954年。

从历史发展来看，激光是把微波激射器的原理从微波领域自然？

特别是，为什么激光不是在微波激射器之前，而是在之后被发明出来？

推广到可见光而产生的。

两者都是基于受激辐射原理。

受激辐射的概念是由爱因斯坦在1916年提出的，到30年代，物理学家已经认识到受激辐射会带来放大效应。

也就是说，发明激光的概念要素在20世纪30年代就已充分提出来了。

那么，自然要问：

为什么激光没有在30年代就发明

这样的问题预设一种逻辑：

科学发现自然会带来技术突破，或者技术突破是从科学原理中直接导出的。

这样一种思想是事后的逻辑重建。

按照这种逻辑给出的一个答案自然会是这样的：

“人们花了20年的时间摆脱了老的、传统的产生电磁波的想法，找到了实现它们全新的、革命性的途径，就象常在这些例子中出现的，当时机成熟时，许多科学家几乎就会同时得到同样的想法。

”（[2]，Pxi，着重体为引者所加）。

“时机成熟”一词，掩盖了对技术发明依赖于科学知识方式的无知。

让我们来看一看实际的情况。

二战期间，由于雷达的需要，分子光谱学得到兴旺发展，研究前沿向更短的波长领域推进，以达到更高分辨率的目标。

从历史发展来看，微波激射器的发明是由分子光谱学的研究问题产生出。

（[3]，PP39-40）战争结束后，美国军方对毫米级波谱学的研究工作保持着强烈的兴趣，因为其方便的部件可以用于减少导弹的重量、设计安装在坦克和潜水艇上的轻量级短波雷达、以及用于提高短波通讯的安全性。

1946年，由美国海军研究办公室、陆军通讯兵和空军联合建立了联合电子学服役计划（theJointServicesElectronicsProgram，JSEP），提供资金和仪器，共同支持“二战”期间的电子学研究实验室，目的是平行地开展军方需要的研究和光谱学家感兴趣的研究，并期望两者能得到交叉利用。

JSEP最初支持的四个实验室是：

哈佛辐射实验室，MIT辐射实验室（重组为电子学研究实验室），哥伦比亚辐射实验室和斯坦福电子研究实验室。

在当时冷战的气氛下，美国科学家把基础研究和军事应用结合在一起来做，是很普遍的现象。

1951年，在微波激射器的思想提出之时，微波激射器和激光的发明人CharlesH.Towens就在哥伦比亚辐射实验室，受军方的资助，从事分子光谱学和微波的基础研究。

1954年，Townes和他的学生J.GordonH.Zeiger合作用新的放大原理产生了第一台微波激射器。

之后，Townes把微波激射器的研究原理推广到可见光领域，带来了激光的发明。

我们从微波激射器发明的故事（[3],PP54-59）可以知道，Townes是在苦苦思索当时困扰的难题——常规的微波源（电子管、速调管、磁电管等）对毫米和亚毫米范围无能为力时，灵感突现，想到用共鸣振荡器来保持受激辐射，从而实现放大作用。

在当时，物理学家熟知受激辐射已经有三十多年了，也知道受激辐射会产生放大现象，但是实验显示很困难。

由于受激辐射可以很好地被其他物理效应确定，放大效应没有被认真对待；（[4],P547）当时物理学家的兴趣没有显示出把受激辐射和相干的放大技术联系起来，1951年前物理学家发表的文章情况证明这一点。

（[5],P18）而工程师对于振荡器也有着相当的了解，但并不熟悉量子力学的概念。

Townes的成就部分在于他跨越了物理学和工程的学科界限，把通常不会联在一起的两个概念联在一起。

从Townes的经历中，我们可以看到，在“二战”期间，作为贝尔实验室的物理学家，通过参与研制雷达的工作，Townes学到了大量的工程知识，并十分熟练地掌握了微波工程的技巧（[3],PP40-41，P43）；同时，制作雷达提出的微波与物质（特别是气体）相互作用的问题，使Townes对分子光谱学发生了浓厚的兴趣。

Townes回顾说：

“制作雷达的实际工作打开了一个全新的物理学领域”。

（[3]，P41）战争一结束，Townes即决定从工程重返物理，从事微波光谱学和分子共振的研究。

他向贝尔实验室的管理层提议开展分子光谱学研究,但没有得到积极响应。

于是，Townes来到哥伦比亚大学，在JSEP的资助下，按照自己的路线坚持探索。

作为一个光谱学家，努力探寻辐射发生器技术（相干产生技术）一直激励着他。

微波激荡器产生于工程与物理学观念的结合，用Towens的话说，需要结合工程和物理学的知识和本能（[3]，P71）。

这种特征在另外三个独立的微波激射器奠基人身上同样也表现得相当明显：

苏联的微波激射器先驱N.G.Basov,A.M.Prokhorov也是无线电和微波光谱学家。

JosephWeber则以微波工程师开始其职业生涯的，当他后来回到天主教大学学习，听到Karl教授关于受激辐射的讲演时，即想到这可以应用到微波放大。

（[5],P20）

我们可以说，微波激射器，它的产生是基于受激辐射原理，但不是从这个原理直接推出的。

是技术问题——即战争期间的雷达研究，把许多物理学家带入量子力学和电学工程的结合地带——微波和无线电波谱学领域，并提出了新的科学问题。

在解决新的科学问题中，科学家把技术目标与已知的科学原理结合起来，得出了微波激射器的观念。

微波辐射器是一个全新的、革命性的产生微波的方法。

它的成功，证明了受激辐射原理技术应用的可行性。

由此，用同样的方法产生可见光的放大——激光，即是很容易想象的。

综上所述，促成技术发明的动因可以分为政治原因、经济原因、社会原因、技术自身原因、个人偏好和对反技术思潮的应对几个方面。

具体的如下：

1经济促动更多的技术发明是因经济的促动所完成的，表现在众多的民用技术方面。

企业为了巩固扩展其产品的时常占有率，通过企业所属的研究机构，或购买他人的发明，以使其产品更新换代。

这类技术发明种类繁多，投入资金不多，研发速度快，从而构成技术发展的主流。

同时，军事中高新技术的不断解密，也进一步扩展了这类技术发明的应用范围。

2社会原因这类技术发明虽然数量不多，但已日益成为保证社会稳定发展的重要技术因素。

如各类环境保护技术、污水处理技术、汽车尾气净化技术、减灾防灾技术等。

这类技术虽然有别于传统的技术特点，经常以传统技术的附加成分形式出现，但是它对人类健康和社会正常发展的作用日益重要，甚至成为某类技术得以实现的关键技术成分。

参考文献

1.

2.N.Rosenberg,SchumpeterandtheEndogeneityofTechnology：

SomeAmericanPerspectives,Routledge2000

3.MBetolotti,MasersandLasers:

AnHistoricalApproach,AdamHilgerLtd,Bristol1983

4.C.H.Townes,Howthelaserhappened----Adventuresofascientist,OxfordUniversityPress,1999