以物理学角度展望信息技术的发展

摘 要：本文将从物理学知识点出发，对上个世纪以来信息技术的飞速发展进行分析与探究，并从中展望两者之间未来的发展与联系。

关键词：物理学；信息技术；量子处理；人工智能

在經济飞速发展的今天，信息技术的一次次更新引发了新一代的信息革命。掌握信息技术的核心领域，对一个国家来说，就是站在了时代的前沿。然而，是什么使信息技术得到如此迅猛的发展？那就是物理学理论的不断突破。因此，物理学与信息技术发展有着紧密的联系，展望两者之间的联系，重视理论知识的研究与发现，具有一定的现实意义。

一、物理学与信息技术的联系

在近代物理学史上，出现了两位划时代的人物，他们分别开启了物理学的两扇大门，直接引领了近现代以来科学技术的两次大革命。一位是在苹果树下发现万有引力定律的牛顿，他所提出的力学三大定律和万有引力定律，对宏观物体的运动给出了精准地描述，为18世纪的工业革命及其以后的机器时代筹备了科学理论，使得人类生产力水平大幅度提高。另外一位伟大的物理学家，就是爱因斯坦，他提出了狭义相对论，揭示了能量守恒定律，掀开了微观物理学的新篇章。自此以后，量子力学、电磁学等理论相继喷涌而出，原本处于瓶颈期的理论物理学顿时焕发了新生。这一次物理学的突破，为信息时代的来临埋下了伏笔，从1942年第一台电子计算机的发明，到后来的存储盘、无线网络、手机等等，信息技术的更新速度，变得越来越快。人人都知道，美国如今是信息技术的领军者，他们有微软、苹果、高通、英特尔这些闻名世界的著名企业，掌握着信息时代的核心利器。但是，如果没有普林斯顿大学、加州理工学院、麻省理工学院这些高等级学府为其提供最前沿的理论知识和顶尖人才，相信这些企业达不到现在的高度。所以说，物理学的理论知识，就好比一块块基石，为信息技术这栋摩天大楼，打下了坚实的基础。

二、信息技术的发展趋势

（一）高速化、大容量化

第一台电子计算机的出现，标志着信息时代的来临。在经历过一次次的演变之后，电子计算机从粗笨的台式机变成了手提电脑，进而升级为掌上电脑，体积在不断地变小，运算速度却在飞速提高，存储容量更是指数级的增加。从一开始的庞然大物，逐渐变成了企业单位、平民百姓的必备工具，给社会生活带来了翻天覆地的改变，人类也从以前的机器时代快速过渡到了信息时代。从目前的发展趋势来看，运行速度进一步的高速化、存储功能的大容量化，是信息技术发展的潮流所在，相信在不久的将来，小型化、多功能大容量化的高速信息处理工具，将成为人类进行大量数据运算的首选工具。

（二）数字化

在以往的工业生产中，生产一台模拟设备需要花很多时间，模拟电路的每一个单独部分都要进行单独设计单独调测，而数字设备是单元式的，设计非常简单，便于大规模生产，可大大降低成本。数字电路由二进制电路组成，非常便于综合，数字化的处理模式，将使得工业生产的效率将大大提升，使得人类的科技生产能力进一步获得飞跃。

（三）信息资源共享化

在21世纪的今天，物联网、互联网、大数据等各种信息技术创造的结晶，深刻的推动了传统行业新的变革，促使着网络生态经济的迅速繁荣。之所以取得如此大的成就，除了由社会进步带来了经济格局的改变，信息资源的共享，也是重大的推手之一。当然，可以想象，在未来的科技发展趋势下，个人信息资源的互享，以及信息资源的全球化，是人类科技进步的必然趋势。

三、物理学与信息技术发展的展望

（一）量子处理工具的出现

量子力学一直是物理学家在微观领域的重点研究对象。在信息技术已经高度发展的今天，电子计算机已经成为人们进行信息处理的必备工具，它的高速计算能力、多样化的功能，使得人类从繁琐的数据计算中解脱出来，有更多的精力处理更重要的事情，同时，快速的运算功能也使得生产效率迅速提升，造就了今日的经济繁荣。然而，电子计算处理工具也有它局限的一面，众所周知，电子计算机能够高效运转，归功于它的芯片，虽然芯片也在不断的更新换代，性能越发强大，但是发热问题始终是芯片处理数据能力的瓶颈所在。如果人类想要更进一步的取得发展，物理学的理论创新是推动信息技术发展的重要来源。从目前物理学的发展大趋势来看，量子处理工具的出现，应该是大势所趋。量子处理工具，可以完成传统计算机所不具备的一些功能，它是对传统计算功能的一种补充，而不是取代，未来的量子处理工具，可能会与传统计算机一样，成为人类信息技术发展的左右手，以信息技术的再一次飞跃拉动社会的进步。

（二）人工智能的迅速普及

电子计算处理工具将人类从繁琐枯燥的数据中解放出来，使得社会生产力水平的大幅度提升，而在可预见的将来，人工智能将会代替人们从事繁重的生产生活，使得人们能够做一些更有意义的事情，长远来看，这也是信息时代发展的必然趋势。人类在物理学领域的研究，譬如电磁学、量子力学这些领域，一旦获得突破，必将对人工智能的发展造成强力的推动，使得其能够迅速的普及到社会生活的各个角落。技术的成熟必然依托于理论的支撑，两者之间相互促进、共同发展。人工智能要想形成大规模的、工厂化生产的格局，有待于微观领域的物理理论的进一步成熟。

四、结语

总而言之，物理学与信息技术的发展是相辅相成的。展望未来，量子计算、人工智能等信息技术的发展，是社会发展的大潮流所在，而近年来，物理学在微观领域不断获得突破，将是信息技术发展的助力所在，有了发展，才有更多的人去研究，而研究出的新成就新理论，必将使得信息技术不断地革新、进步，引领人类的社会生产发展走向更繁荣的一面。