張利峰

當今世界各產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，計算機科學與技術的發(fā)展速度也在提高，為當前市場經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大幫助。有關調(diào)查研究表明，目前計算機技術已深入到了人門日常生活、工作學習的各個方面，對推動人類生活方式產(chǎn)生了巨大影響。

計算機科學與技術的發(fā)展歷史已經(jīng)有60余年，在當今世界占據(jù)了非常關鍵的戰(zhàn)略地位。這里對計算機科學與技術的發(fā)展狀況加以分析，并以Python計算機技術為主要講解案例，指出當前計算機科學與技術發(fā)展的主要趨勢。

計算機科學與技術

計算機科學與技術是一種計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)同時兼顧的計算機專業(yè)寬口徑學科，意在培養(yǎng)具備優(yōu)秀的科學素養(yǎng)，具備主動學習科學意識與創(chuàng)造意識，以科研型與工程技術型相結(jié)合的計算機專業(yè)高素質(zhì)技術人才。在企業(yè)管理工作中通過對計算機技術加以合理運用，不但能夠提高日常工作的便利性，還能夠大大提高效率。如在人工管理中，通過對計算機技術的合理運用，就能夠避免產(chǎn)生遺漏，從而大大提高管理的準確度。中國的電腦科技的發(fā)展還處于相對初級階段，有一些問題需要克服與完善，提升計算機的應用率是當前電腦技術人員的工作任務。

計算機科學與技術的優(yōu)點

第一，多極化。受經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢的影響，計算機科學在各領域中都獲得了有效運用，而各個領域在計算機科學應用方面所提供的需求具有多樣性，從而導致了計算機科學與技術的多極化發(fā)展趨勢。

第二，智能化。隨著社會現(xiàn)代化的進步與發(fā)展，計算機科學與技術已經(jīng)表現(xiàn)出了鮮明的現(xiàn)代化特征，能夠更好地適應經(jīng)濟社會的發(fā)展需要，從而得到了有效突破。

第三，網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡化是當前計算機科學與技術發(fā)展趨勢的主要特征，也是最主要的發(fā)展趨勢，可以為信息資源共享帶來有效方式。

第四，多媒體技術化。多媒體技術是目前廣受重視的技術，在計算機系統(tǒng)中融入了多媒體技術，就能夠在各種信息系統(tǒng)中形成有效聯(lián)系，并構(gòu)建起具有人機交互特性的新系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮計算機科學與技術的功能。

從改革開放至今，我國的電腦用戶數(shù)量在持續(xù)地增加，使用的程度也在日益增強。如何使計算機技術越來越高級，就要求計算機的設計人員加深探索。計算機技術的主要研究重點為計算機軟件系統(tǒng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人工智能技術及其算法等領域。要將計算機技術運用到日常生活中去，首先要弄清楚哪些是計算機程序能做的事、怎樣使程序能做更多的事、以及數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)問題與數(shù)據(jù)庫的存儲問題。數(shù)據(jù)的智能化以及對人機交流的研究，都是計算機技術研究的重要領域。而計算機技術在未來的發(fā)展趨勢主要有以下3個特點：高、廣、深。將來計算的整體性能會愈來愈高，不僅體現(xiàn)在芯片的高頻率上，而是更加體現(xiàn)在計算機系統(tǒng)的總體性能上。將來電子計算機會逐漸滲透到人類生活的方方面面，它將會成為人類最普遍的生活必需品。

下一個計算機時代將向信息收集和應用的高度智能化方向發(fā)展，電腦的內(nèi)部程序?qū)訌碗s化，自動化機器人的頭腦會堪比人類大腦。更發(fā)達的電子計算機將是建設現(xiàn)代社會的重要助力。

Python

Python由荷語數(shù)學與計算機技術理論研究學會的Guido VAN Rossum所創(chuàng)建，第一版發(fā)表于1991年，它既是貝瑞計算機編程語言的后繼者，也是一個采用了傳統(tǒng)中綴表示的LISP方言。Python提供了簡潔有效的高級數(shù)據(jù)分析架構(gòu)外，還能夠簡潔有效地面向?qū)ο蟪绦蛟O計。Python編程語言和動態(tài)分類，包括解釋型程序設計語言的本質(zhì)，使它能夠作為在大多數(shù)網(wǎng)絡平臺上編寫腳本并迅速發(fā)布應用的編程語言，由于版本的不斷更新并且編程語言創(chuàng)新功能的增加，逐漸被用作獨立的、大型項目的開發(fā)。Python支持各種編程語言范型，包括函數(shù)式、指令式、結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο笠约胺瓷湫途幊?。Python解釋器容易擴充，并且能夠使用C或C++（或是任何能夠透過C調(diào)用的編程語言）擴充新的功用與種類，因此Python也能夠作為可定制化軟體中的擴充編程語言。

Python還具有動態(tài)類型操作系統(tǒng)和垃圾處理的功能，并可以手動管理內(nèi)存應用，同時其自身還具有一種強大且廣泛的標準庫，并提供了適合于所有主要操作系統(tǒng)平臺的源代碼或機器碼。自20世紀90年代的初期Python編程語言的問世，它就一直被人們運用于企業(yè)系統(tǒng)中的信息處理和網(wǎng)絡編程。Python的創(chuàng)始人Guido VAN Rossum之所以選擇了Python（大蟒蛇的含義）成為該程式語言的第一個名字，是源自20世紀70年代在英國所播放過的一部電視喜劇片《蒙提·派森干的空中馬戲團（Monty Python’s Flying Circus）》。ABC語言是一種由Guido參加設計開發(fā)的一種交互式教學程序的設計語言。就拿Guido自己來說，ABC這種程式語言已經(jīng)非常的先進和偉大了，是用于為非專業(yè)的技術程序人員專門設計的。不過ABC程序設計語句卻一直不能完成，究其原因，Guido認為是其非公開導致的，于是Guido就決定從Python中解決了這一問題。同樣，他還想要完成在ABC中曾經(jīng)閃現(xiàn)過而沒有完成的事情，因此，Python從Guido那里出現(xiàn)了，也可以說，Python在ABC中迅速發(fā)展壯大了起來，并且它首先就受到了Modula-3（一種非常優(yōu)秀且巨大的編程語言的影響，而且融合了Unix的shell和C語言的習慣，現(xiàn)在已經(jīng)變成了最廣受歡迎的編程語言之一。

自2004年以后，Python的使用量一直呈現(xiàn)線性上升，在2011年1月，被TIOBE的編程語言排行榜中列入了2010年編程語言。

基于Python編程語言的簡單性、易懂性和擴展，在海外采用Python做科學計算的研發(fā)機構(gòu)也越來越多，部分國際著名高校也開始采用Python編程語言來教授編程課。如美國卡耐基梅隆學院的程序設計基礎、麻省理工學院的計算機技術與程序?qū)д摱嗖捎昧薖ython編程語言教學。2018年3月，該語言作者在郵件列表上聲明Python2.7將在2020年1月1日后停止支援。使用者若希望在這個時間以后繼續(xù)獲得Python2.7相關的功能，則必須付費給供應商。隨著Python 2的產(chǎn)品壽命結(jié)束，只有Python 3.9和后續(xù)版本正在被完全支持，但仍提供對3.6、3.7和3.8版本的安全性修正。

Python一直在產(chǎn)品設計上保持著簡潔清晰的設計風格，這也讓Python變成了一個容易讀、易于維護以及被大部分使用者所喜愛的、使用廣泛的編程語言。

談起科學計算，第一個會被提及的大概就是Matlab。但是，除了Matlab部分專業(yè)性很強的工具箱功能還無法被替換以外，Matlab的很多常見功能都可從Python世界中得到相關的擴展庫。與Matlab一樣，使用Python做科學計算有以下好處。首先，Matlab是一款商務軟件，而且價格不菲，而由于Python絕對免費，且諸多開源的科學與統(tǒng)計庫都給出了對Python的調(diào)用連接。因此用戶可在所有電腦上免費安裝Python及其大部分的擴展庫。

其次，和Matlab比較，Python是一種更易學、更嚴格的程序設計語句，它也可以讓用戶編寫出更易讀、易維修的代碼。

最后，Matlab將重點注重于工程技術與科學的計算。但是即便在計算應用的領域中，也往往會面臨著文檔數(shù)據(jù)管理、界面設計、網(wǎng)絡通信等多個要求。而由于Python擁有大量的擴展庫，能夠輕易滿足多個高端功能，因此開發(fā)者往往能夠利用Python來實現(xiàn)并完善應用所需要的多種功能。

Python的產(chǎn)品設計哲理是高效、明晰、簡潔。所以，Perl編程語言中“總能有幾種辦法來做同一項事”的產(chǎn)品設計理念在 Python開發(fā)人員中往往無法接受。Python開發(fā)人員的哲理是“用一個辦法，盡量只做一項事”。所以在產(chǎn)品設時，如果存在著多個選項，Python開發(fā)人員往往都會摒棄花俏的語句，而選用更加明晰的、沒有甚至極少有歧義的語句。Python自身也被設定為可擴充的，不是將全部的特征和性能都整合在語言內(nèi)核。Python中采用了大量的API和開發(fā)工具，使得程序員們都可以很簡單地通過C編程語言、C++、Cython來創(chuàng)建擴充模型。而Python編輯器自己也可能被整合在其他需要腳本語言的編程中。為此，許多人還將Python當成一個“膠水語言（glue language）”來應用。通過Python可以把用任何編程語言寫的程式加以整合和包裝。在Google里面的許多工作，比如Google Engine用C++寫了功能需求極高的組件，之后再用Python或Java/Go調(diào)整相關的模組?！禤ython技能使用手冊》的作家馬特利（Alex Martelli）表示：“這還很難說，在2004年，由于Python技能已在Google里面廣泛運用，所以Google召募了一些Python高手，但在此就已經(jīng)確定采用Python，他們的主要目的就是Python where we Can，C++where we must，在操控硬件的場景采用C++，而在快速的時候采用Python?！?/p>

計算機科學與技術的發(fā)展前景及趨勢

計算機科學的高速發(fā)展，對開發(fā)新興的計算機科學產(chǎn)生了重要的促進作用，加速了對量子計算機技術和納米科技的研究。

新型的高性能電子計算機，以及智能電腦的普及是目前電腦科技的主要發(fā)展趨勢。在將來，電腦科技將遍及全球的所有角落，人們在家中就能夠接受到來自全球不同地方的資訊，而透過攝像頭能夠身臨其境地到各個旅游點欣賞景色，極大地豐富了人類的日常生活，開闊了人類的眼界。隨著電腦科技的不斷提升，人類將接觸到優(yōu)質(zhì)、高性能的生活?？偟膩碚f，計算機科學與技術的發(fā)展可以大致分為以下幾方面。

計算機科學與技術更加智能

計算機科學與技術的發(fā)展將會越來越趨向于更加智能，通過技術的革新，計算機就會以更加自然、更多種的方式和人類進行有效連接。目前，就許多高級計算機而言，已經(jīng)能智能地進行簡單的家務，甚至還可以與主人進行聊天。在未來，計算機可以同時處理更復雜的運算，擁有多個處理器共同處理，根據(jù)不同的指令，進行更加復雜的任務。另外，會更加人性化，幫助人類解決一些人類現(xiàn)在還辦不了的事情，比如一些具有極大危險和困難的工作，人可以進行遠程控制操作機器就解決問題。

計算機科學與技術的更加無線化

人類從未停止追求自由的腳步，科技也不例外。以前的電視機沒有遙控器等設備，現(xiàn)在電視機可以運用遙控裝置，甚至還可以直接連接無線，在距離很遠的地方還可以用手機進行遠程操作。之前只有臺式電腦，不能移動，而且需要插很多線，而現(xiàn)在有了筆記本電腦，可以直接隨身帶。在未來，計算機科學與技術的發(fā)展只會讓人類的活動更加自由，不會局限在一個地方。無線化的發(fā)展，在計算機領域會得到充分的利用。

電腦為人類的日常生活提供了方便，隨著計算機的水平日益提高，人類的生活質(zhì)量也出現(xiàn)了變化。不管醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)，或是餐飲和娛樂業(yè)等，都和計算機具有莫大的聯(lián)系。而近年來，由于人工智能的水平大大提升了，人類已開始追求著更高品質(zhì)的日常生活，也重視起了保健和娛樂，因此手機和個人電腦也成為了人類的左膀右臂。在信息化時代，人類社會對技術的需求將變得愈來愈高，而計算機科學與技術在各個方向的發(fā)展，都必須和各應用領域的發(fā)展相適應，才能更好地推動人類社會不斷發(fā)展。