量子飞跃:聚沙成塔

正量子计算的潜力是独一无二的,其面临的挑战也是如此。物理学、数学、计算机科学和工程方面的进步使量子计算机达到了挑战传统计算机的程度。比特与量子比特在传统的计算中,信息以比特形式被编码为1和0组成的字符串。10比特给出了0和1的2~(10)或1024个组合,这可以表示0到1023之间的一个数字。而一个量子比特可以同时表示0和1(叠加),所以10个量子比特可以同时编码1024个数字。量子比特可以从几个具有不同量子态的物理系统中产生。利用激光或微波操纵这些系统,就有可能产生两个或更多个态的量子叠加。将许多量子比特连接在一起,就可以对大量的信息进行编码     

席卷全球的数字化浪潮

今天,“数字化”已成为一个时 代的潮流。从戴在人们手上的数字 式电子表,到商店里比比皆是的电 子秤;从数字式体温表、血压计,到 数字电话、数字电视等等,冠以“数 字”二字的产品不胜枚举。有人说, 现在的交际活动也步入了数字化时 代。这乍听起来觉得新鲜,但仔细一 想也是不无道理的。两个人初次见 面,只按传统习惯问个“尊姓大名”已经不够了,还得问对方的邮政编码 、电话号码、传真机号码等一连串     

内容：一个大产业

数字化和因特网的发展，使内容对载体的依赖大大减少； 内容以数字的形式，可方便地在不同载体间、不同的空间范围内瞬间转移，这就形成了一个新的产业概念：内容产业； “内容产业”的出现，对上海是一个后迪。作为一座特大型城市，上海应在信息产业和文化产业的结合上做大文章。 １９９７年开始接触知识经济后，发现其中有一块很大的东西我们没有注意，国外叫“内容产业”。这两年我一直在跟踪这件事，但现在国际上谈得人又少了，什么原因？一种解释是他们现在已经不谈了，集中精力去做了。好像我们现在也已经不谈知识经济了，而是往下走…     

生物工程和化学工程

这篇讲演要涉及到一些有许多个零的很大的数字;也会涉及到一些具有许多个零——然而却都是在小数点后面的很小的数字。所以我将以各个数量级的观点开始介绍。斯亿万年之前我们这个地球还是一个相当冷漠的混沌世界,根本就不存在任何有关性的方面的要求,甚至连一条阿米巴也没有被任何可能的急剧分裂的感觉冲动而兴奋起来。这种分裂我指的是再生     

复杂度理论中某些不可证明的真命题

在复杂度理论研究中,上界不断被改进,但下界的研究却迟迟没有重要进展。对于任何一个NP完全性问题,现有最好的算法也需要指数的时间,但数学家们费尽九牛二虎之力也只能证出一个线性时间的下界。这使我们想到:复杂度理论中的许多真命题是不可证明的。但如果只是并行于Gdel的不完全性定理,得出一些诸如:“下界是2。但不可证”的结论,仍不能说明真实下界与理论下界之间的巨大差距。我们得到了下面的结果:定理1设,f(n)≥n是任一时间可构造的函数(例如2~2~m),A是一个可以用谓词P(c)表示“程序c的时间复杂度t(n)不会低于一个常数”的公     

21世纪:一个城市的世纪

<正>城市人口爆炸注定要继续下去,这一趋势将贯穿整个21世纪,同时也为科学家们带来了挑战和机遇。在不到一个人的生命周期里,地球的面貌就已经发生了巨大的改变。在1950年的时候,只有29%的人生活在城市里。而如今,这一数字已经达到50.5%,预计到2050年将达到70%。以下一组图片反映了上世纪50年代世界主要城市的人口规模以及未来的预期扩张趋势。     

显微镜下的世界

这非常像一艘太空飞船,实际上它只是在显微镜下看到的一种小小的水藻——硅藻,图片中的影像是其实际大小的4000倍。人类一直都没有停止过对深邃的外太空的不断探索,人们希望了解外星生命的形式。然而,你可曾想过在我们身边就有许多“外星人”——奇异的微生物。这些“外星人”通常被称为“原生生物”或“单细胞生物”。它们能够蛰伏在包囊里,用脚来进食,用眼点来看,甚至还能在沸水里生存。它们通常以细菌为食,没有神经系统,但同样可以有感觉。它们以自体分裂的方式来繁殖,在任何时候都可能死去,但决不会衰老。虽然它们没有我们所知的思维,但…     

二进制创造奇迹

现在,我们已经进入了数字化时代。数字究竟指的是什么?原来指的是两个简单的数字0和1,并由这两个数字组成的二进位计数制。目前最流行、我们使用最广泛的工具莫过于电脑,它也是以二进制为基础进行工作的。据说牛顿在进行数学运算时,受到了中国古代阴阳八卦的启发,于是发明了二进制。你看,二进制的“专利”还属于我们中国哩。所有的数字设备,或多或少都与计算机有关。那么计算机为什么要用二进制?这是因为计算机是用电信号表示数字的,数字符号越少,信号就越简单、清楚,出错的可能性就越小。二进制只使用“0”、“1”两个不同的符号。符号少,…     

奇妙的毫微微秒和低比特

今天上午，我特别荣幸地在此与你们讲信息技术的奇妙力量，它驱动着全球当前的通讯革命。我演讲的题目是“奇妙的毫微微秒和低比特”。今天全球通讯行业被两个彼此互相独立又互相关联的技术所支配：强有力的技术认知曲线和媒体数字化，认知曲线代表了强有力的关键信息技术。而媒体数字化涉及所有的声音、资料、数据、图形图象信息变换，转换成二进制数字，或比特，或数字编码。这些技术力量与全球通讯市场的开放与私有化相互结合，并且还包括现有和潜在顾客对于新技术产品和服务的需求。众所周知，这是一个庞大的全球通讯行业。朗讯科技公司…     

多媒体时代的保护神——电子水印

因特网中的盗版问题 当今人类已进入信息社会,以图像、声音因特网(Internet,旧译互联网)为中心的计算机网络也得到广泛的普及。 多媒体时代通过图像、声音表示的各种映像节目、电子游戏等一个重要的特点,便是它们全都数字化,也就是不管哪一种形式的信息,最后都可以表示成“0”、“1”两个数字的代码。而数字化信息的重要特点,便是复制容易,虽经多次复制也不会失真。因特网的普及使得发布和取得多媒体信息变得非常容易。这固然有利于促进信息的传播,但也为盗版者提供便利。     

更加安全的量子密码技术

在IBM的华生实验室里,量子计算领域的创始者之一班奈特根据量子力学的原理,正在发明一种新的加密技术———量子密码技术,这一技术将使未来的密码使用更安全。在这个实验里,他们让光子在一个昵称为“马莎阿姨的棺材”的光密盒里走了30厘米。光子振荡(偏振化)的方向,代表一连串量子位里的0与1。量子位是构成密码的“钥匙”,可以对信息加密或解密。窃听者之所以刺探不到“钥匙”,是由于海森堡的测不准原理——这是量子物理的基础之一。当我们在测量量子态的某个性质时,会使另一个性质受到扰动。在量子密码系统里,任何窃取者在偷看光子束时都…     

数字技术印满“知力”履痕

1962年,美国麻省理工学院的物理学博士伊文·萨特兰德在他的学位论文中编写了一个名为“sketchpad”(几何画板)的程序,使用这个程序可以在显示屏幕上直接绘图,绘制出的只是各种原始而简单的几何图形。可是谁也没有想到,就是这几个简单图形,居然成了后来数字技术泛起的第一朵的浪花。《知识就是力量》也搭上数字技术的列车,数字印满了她茁壮成长的履痕。一路上顺着她的足迹,我们看到计算机这一新的应用不光为教学、科研、工业设计等领域加油提速、为军事工业推波助澜,这把“双刃剑”还为我们的生活带来了翻天覆地的变化,这就是在全球范围掀起…     

告别有线时代

明日的无线生活对于我们这个故事的主人公来说,这一天又是一个繁忙的工作日。一大早他就需要写完一个报告,然后确定一些订单,给技术部门打电话,并回复几十封邮件。不过对他来说这仍然是愉快的一天。虽然占用了他很多时间,但这—切都是他坐在广场的露天咖啡店里用笔记本电脑通过因特网完成的。我们的主人公因为厌倦了城市生活而搬到了这个只有100多户居民的小镇上。虽然这是个边远的地方,但现在已经是2003年了,—切都发生了巨大的变化。他很容易地就找到了宽带网络,在这个小镇的任何一个角落,他都可以获得高速语音、图像和数据的因特网接入服…     

美、韩、日进展鸟瞰

作为科技发展方向,研究者通常将可视人体项目、虚拟人体计划、数字化人体这三个部分,统称为“数字化虚拟人”。美国人的野心很大,其主要设想是将“数字化虚拟人计划”与“人类基因组计划”     

数字化信息给战场带来的变革

随着科学技术的进步,尤其是计算机技术和信息技术的飞速发展,适时掌握精确的信息已成为战斗决策的关键因素。海湾战争作为数字化战场的“雏形”,充分证明了多国部队获胜的关键因素是夺取战场信息战主动权。因此,对战场信息资源的开发越来越受到各军事强国的重视。目前,美军已建立一支走向21世纪的数字化部队。这支部队于1994年4月,在加利福尼亚州国家训练中心进行了一场代号为“沙漠铁锤”的演习。 数字化信息的概念是将以话音、文字、符号、图像等形式描述战场态势的信息,变换成“0”、“1”数字编辑经过压缩处理后传输的信息。数字化信息用于战场,将使未来战场数字化。这种战场是广泛采用数字化处理技术的战场,战场上所有的信息传输将实现自动化并在瞬间完成,战场信息将被充分共享,各级作战单位能连成一个整体。     

酸雨的危害究竟如何

“天空没有塌下来”,詹姆斯·麦浩涅在1990年2月的全国酸雨量评价计划(NAPAP)会议上说了这番话。麦浩涅在最近的2年里主持了这些研究计划。他继续说道,10年的研究表明酸雨问题并没有如我们过去所认为的那样严重。他的同事对此进行了各种评论。虽然有些人把他的观点看成是10年里花费了5亿7千万美元所取得的研究成果的精辟总结,但另外一     

拍海龟

“十一”长假,我同北京潜水人俱乐部的朋友一起“朝拜”了潜水人的“麦加”——马来西亚的诗巴丹岛。那是一个被银沙覆盖的小岛,除了几家潜水店吸引着来自世界各地的潜水爱好者外,几乎没有其他人来打搅这片净土。这也使得海龟(Greenturtle,Cheloniamydas)将此处作为自己的天堂,除了潜水时必定能见到它之外,晚上还能有机会“偷窥”到终生只有产卵才会上岸的海龟。上岛的当晚,吃罢晚餐,天渐渐黑了,我们提出想看看海龟上岸产卵这久负盛名的景象,潜导请示后,行动被批准。于是4个潜导带着分成两组的我们背向绕岛而行,我们被要求安静,未经允许不…     

流失海外的国之重宝

2009年2月,一场围绕圆明园流失兽首的拍卖再一次牵动了亿万中国人的心,触动了百年来中国人心里隐隐的痛楚,也再一次将一个问题摆在了我们的面前——如何正确认识、面对和解决数以千万计的海外流失文物问题,这是一个现实的问题,一个刻不容缓的问题,但也是一个需要我们冷静思考、以法为依、“按理出牌”的问题。     

基因是否决定人的音乐才能?

许多母亲在怀孕期间就让胎儿听莫札特的音乐 ,孩子一出生就让孩子参加各种音乐辅导班 ,希望自己的孩子有一些音乐才能。但最近的一项研究证实 ,父母遗传给其子女的遗传物质将最终决定其音乐才能。新近发表在《科学》杂志上的一份研究报告称 ,一个由美英两国研究人员组成的研究小组发现 ,超过80 %的人对音高的判断能力来自于遗传。长期以来 ,科学家对“出众的音高辨别能力”的来源一直存在争论 ,这是一种只有少数人才具有的能力 ,具有这一能力的人可以在没有任何参照的情况下 ,辨别出声音的音高。尽管人们早就知道这种音高辨别能力需要耳朵和…     

劳伦斯和回旋加速器(上)

1929年春,当大学教授们纷纷忙于盘算他们的生活时,劳伦斯倒觉得自己生活还是不错的。但是这时已年近30的他,却还只能在原子的大门外望洋兴叹。在电子这层面纱笼罩下,原子核的真面目始终没有被揭露。在一次讲课中,他说原子核“像一个在大教堂里飞着的苍蝇”,这个比喻把听课的人都逗笑了。全世界的物理学家都在谈论着如何才能将这只特殊的苍蝇捉住。大家都认为只有站在教堂顶上,向这苍蝇发射氢离子才能将它捉住。失去了欧内斯特·劳伦斯(E.O.Lawrence,1901～1958),美国物理学家,由于发明回旋加速器,获1939年诺贝尔物理学奖。一个电子的原子…