科学计算的发展历史

1. 计算器发展历史

在电子式计算器诞生之前，人们就已经使用了机械式的设备来帮助人们计算，牵强一点的说，算盘和对数计算尺就是其中的一员。在阿波罗登月计划中，同类型的计算尺就被带到了月球轨道上去。

而之后，由复杂的齿轮和机械结构组成的机械式计算器成为了计算大量运算的首选，虽然有些更加复杂的机械计算机能够计算积分、平方和开平方根等运算。

但简单的，能够计算加减乘除的机械式计算器获得了大量的应用，它们很笨重、发出大量噪声、而且运算速度也极慢。除了办公室场景以外很少被家庭和个人所使用。

第一种真正意义上用于通用数值计算的电子计算机要追溯到1946年，ENIAC（电子数字积分和计算机）的诞生。它的诞生与战争密不可分。

正值二次世界大战，不管是计算大炮的炮弹飞行轨迹还是预判从飞机上抛射的炸弹、鱼雷落点都需要大量的数学计算。使用人工和机械计算所需要的人力、时间太过庞大以至于接近于不可能。为此，一种能够替代人工和机械计算器的电子设备被发明了出来，它就是ENIAC。

在ENIAC诞生的同时，计算机领域最具有代表性的BUG一词也应运而生ENIAC作为计算机的始祖，其每秒钟5000次加法运算的速度远超机械式计算器的速度1000倍以上，但为了实现这一点，需要近1.8万个电子管，总重27吨，占地170平方米左右。

很显然这并不适合每一个办公室和公司购买使用。面对这样的情况，面向实现通用功能的计算机和专门的计算功能的计算器开始分道扬镳，走上了不同的道路。

第一台全电子化的桌面计算器是1961年，来自英国的ANITA（A New Inspiration To Arithmetic/Accounting）。

它看起来和现在的台式计算器已经相差不多了。上面板上密密麻麻的按键可以同时设定一个数字的不同位，得出结果的时候也不需要按等号键，如果操作员十分熟练，使用这种键盘的速度将会非常快——当然，最终这种操作方式输给了更加直白的9个数字、四种运算和一个等号键的键盘。

ANITA虽好，但它内部仍然带有多个电子管。而首款全晶体管的计算器则是由日本索尼所制造。除了显示部分仍然采用了辉光管外，剩余的部分全部采用晶体管电路，这使得计算器的体积能够进一步减小。

真正能够揣进兜里的计算器历史，从惠普的HP-35开始。这款计算器的来历要回溯到HP的创始人Bill Hewlett与同事们的一次赌约“能否创造出一款能够放进衬衫口袋里的计算器”而结果便是这款强大的HP-35。

除了四则运算以外，该机还可运算三角函数和指数函数——这些功能也使得HP-35成为了第一款进入太空的便携式计算器，它在美国的太空实验室项目中成为了替代计算尺的太空计算工具。

在这个时候，虽然和现代的计算器区别已经不大了，但仍存在着一个决定性的差别即该机所采用的芯片并非为计算器所独特设计的。而第一台采用大规模集成电路的计算器，要等到1969年的夏普QT-8了。

而在那之后，计算器的进化便没有那么明显了——LCD液晶屏幕、太阳能电池板、可充电的电池和锂纽扣电池，随着科技水平的一次又一次的进步，计算器才能变成现在我们所看到的模样。

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常见的计算器又有四类：

1、算术型计算器

可进行加、减、乘、除等简单的四则运算，又称简单计算器。一般都是实物计算器。

2、科学型计算器

可进行乘方、开方、指数、对数、三角函数、统计等方面的运算，又称函数计算器。 可以是软件，也可以是实物。

3、程序员计算器

专门为程序员设计的计算器, 主要特点是支持And, Or, Not, Xor： 最基本的与或非和异或操作, 移位操作 Lsh, Rsh：全称是Left Shift和Right Shift，也就是左移和右移操作。

4、统计计算器

为有统计要求的人员设计的设计的计算器, 可以是软件,也可以是实物。

2. 论述科学计算的发展历史与趋势

科学计算即是数值计算，科学计算是指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。在现代科学和工程技术中，经常会遇到大量复杂的数学计算问题，这些问题用一般的计算工具来解决非常困难，而用计算机来处理却非常容易。
自然科学规律通常用各种类型的数学方程式表达，科学计算的目的就是寻找这些方程式的数值解。这种计算涉及庞大的运算量，简单的计算工具难以胜任。在计算机出现之前，科学研究和工程设计主要依靠实验或试验提供数据，计算仅处于辅助地位。计算机的迅速发展，使越来越多的复杂计算成为可能。利用计算机进行科学计算带来了巨大的经济效益，同时也使科学技术本身发生了根本变化：传统的科学技术只包括理论和试验两个组成部分，使用计算机后，计算已成为同等重要的第三个组成部分。
计算过程
主要包括建立数学模型、建立求解的计算方法和计算机实现三个阶段。
建立数学模型就是依据有关学科理论对所研究的对象确立一系列数量关系，即一套数学公式或方程式。复杂模型的合理简化是避免运算量过大的重要措施。数学模型一般包含连续变量，如微分方程、积分方程。它们不能在数字计算机上直接处理。为此，先把问题离散化，即把问题化为包含有限个未知数的离散形式（如有限代数方程组），然后寻找求解方法。计算机实现包括编制程序、调试、运算和分析结果等一系列步骤。软件技术的发展,为科学计算提供了合适的程序语言（如FORTRANALGOL）和其他软件工具,使工作效率和可靠性大为提高。

3. 计算机科学的发展历史

计算机科学中的理论部分在第一台数字计算机出现以前就已存在。计算机科学根植于电子工程、数学和语言学，是科学、工程和艺术的结晶。它在20世纪最后的三十年间兴起成为一门独立的学科，并发展出自己的方法与术语。 60年代以来出现了大程序。这些大程序的可靠性很难保证。到60年代后期，西方国家出现了“软件危机”。这是指有些程序过于庞大（包含几十万条以至几百万条指令），成本过高而可靠性则比较差。于是提出了软件工程的概念，目的在于使软件开发遵守严格的规范，使用一套可靠的方法，从而保证质量。现代软件工程的方向是形式化和自动化，而形式化的目的在于自动化。这里所说的自动化就是将程序设计中可以由机器来完成的工作，尽量交给机器去做。中心课题之一是程序工具和环境的研究。程序工具是指辅助人编程序的程序，如编译程序、编辑程序、排错程序等；程序环境则是指一套结合起来使用的用来辅助人编程序的程序工具。人工智能 用计算机模拟人的智能，特别是模拟思维活动的技术及其有关理论。由于人的思维活动离不开语言,而且人对于某一类问题进行思索和探索解法时,总是需要以关于这一类问题的基本知识(专业知识或常识)作为出发点。于是，知识表示和机器对自然语言的理解就构成人工智能的两个重要领域。所谓知识表示，是指将原来用自然语言表示的知识转换成用符号语言表示的，从而可以储存在机器内供机器使用的知识。人工智能的研究角度有探索法的角度和算法的角度。通常所说的解题算法是指机械的和总是有结果的方法，而这里所说的算法却是广义的，包括那些机械的而在使用时不一定有结果的算法。这种方法时常称作半可判定的方法。
人在解决问题时，时常采用探索法。这种方法具有“试错法”的性质，也就是说，试验若干条途径，一条路走不通时再试另一条，直到问题得到解决时为止。机器可以模拟人用探索法解题的思维活动。但由于可能途径的数目非常之大，不可能进行穷举式的探索。人一般是只选出一些最有希望得到结果的途径去进行探索。人的这种能力，就是进行创造性思维的能力。这是机器极难模拟的事情。采用算法角度，使用特定的解题算法或半可判定的方法时，会遇到另一方面的困难。那就是当问题的复杂程度较高时（比如说是指数的），即使问题是有结果的，机器也无法在实际可行的时间内得到结果。在计算机出现的初期，人们曾寄希望于机器的高速度，以为在模拟人的思维时，机器可能用它的高速度来换取它所不具有的创造性思维。但通过“组合性爆炸”问题（“组合性爆炸”是指一些组合数学中的问题，在参数增大时，计算时间的增长率时常是指数的，甚至高于指数），人们认识到，单纯靠速度不能绕过组合性爆炸所产生的障碍。有无办法来克服这种困难，尚有待于进一步研究。与其他学科的关系 计算机是由物理元件构成的,迄今主要是由电子元件构成的。因此，物理学的一些分支和电子工程便构成计算机科学的基础。同时，计算机科学在一定意义上是算法的科学，而算法是一个数学概念。因此，数学的某些分支如算法理论（即可算性理论，又名递归函数论）也构成计算机科学的基础。但计算机科学已发展成为一门独立的技术科学，既不是电子学的一个分支，也不是数学的一个分支。这是就这个学科的整体而言。至于理论计算机科学，由于它可以看作是计算机科学的数学基础，在一定意义上，可以看作是数学的一个分支。另一个与计算机科学有密切关系的学科是控制论。控制论作为应用数学方法来研究机械系统和生命系统中的控制和通信现象的学科，同计算机科学有内容上的交叉，但后者不是它的一部分。自从40年代制成数字计算机以来，计算机的性能有了很大的提高。但在系统结构方面变化不大。一些计算技术发达国家正在研制新一代的计算机。这种计算机的系统结构将与过去40年的机器很不相同，所用的程序设计语言也将是新型的。计算机科学将研究由此出现的新问题，如有关并行计算的问题。
对计算的数学性质的研究大都还是关于串行计算的，对并行计算性质的研究自70年代才发展起来，预计将成为计算机科学的中心课题之一。另一个问题是程序设计的自动化问题。在程序设计方面，明显的趋势是将机器能做的尽量交给机器去做。程序环境的研究构成了软件工程的一个中心课题。形式化方法越来越受到重视，因为它是提高自动化程度所必需的。
早期，虽然英国的剑桥大学和其他大学已经开始教授计算机科学课程，但它只被视为数学或工程学的一个分支，并非独立的学科。剑桥大学声称有世界上第一个传授计算的资格。世界上第一个计算机科学系是由美国的普渡大学在1962年设立，第一个计算机学院于1980年由美国的东北大学设立。多数大学都把计算机科学系列为独立的部门，一部分将它与工程系、应用数学系或其他学科联合。

4. 计算机科学的发展历史是怎样的

科学计算即是数值计算，科学计算是指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。在现代科学和工程技术中，经常会遇到大量复杂的数学计算问题，这些问题用一般的计算工具来解决非常困难，而用计算机来处理却非常容易。自然科学规律通常用各种类型的数学方程式表达，科学计算的目的就是寻找这些方程式的数值解。这种计算涉及庞大的运算量，简单的计算工具难以胜任。在计算机出现之前，科学研究和工程设计主要依靠实验或试验提供数据，计算仅处于辅助地位。计算机的迅速发展，使越来越多的复杂计算成为可能。利用计算机进行科学计算带来了巨大的经济效益，同时也使科学技术本身发生了根本变化：传统的科学技术只包括理论和试验两个组成部分，使用计算机后，计算已成为同等重要的第三个组成部分。计算过程主要包括建立数学模型、建立求解的计算方法和计算机实现三个阶段。建立数学模型就是依据有关学科理论对所研究的对象确立一系列数量关系，即一套数学公式或方程式。复杂模型的合理简化是避免运算量过大的重要措施。数学模型一般包含连续变量，如微分方程、积分方程。它们不能在数字计算机上直接处理。为此，先把问题离散化，即把问题化为包含有限个未知数的离散形式（如有限代数方程组），然后寻找求解方法。计算机实现包括编制程序、调试、运算和分析结果等一系列步骤。软件技术的发展,为科学计算提供了合适的程序语言（如FORTRANALGOL）和其他软件工具,使工作效率和可靠性大为提高。