书城童书《电脑知识篇》(上)
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第12章 电脑时代话电脑(8)

被称为第六代计算机的生物计算机,其主要原材料是借助生物工程技术(特别是蛋白质工程)生产的蛋白质分子,以它作为生物集成电路——生物芯片。在生物芯片中,信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时,会引起蛋白质分子链中单链、双键结构顺序的改变。因此,当一列波传播到分子链的某一部位时,它们就像硅集成电路中的载流子(电流的载体叫做载流子)那样传递信息。由于蛋白质分子比硅芯片上的电子元件要小得多,彼此相距很近很近,因此,生物元件可小到几十亿分之一米,元件的密集度可达每平方厘米10~100万亿个,甚至1000万亿个门电路。

生物芯片具有天然的立体化结构,它的密集度比平面型的硅集成电路高3~5个数量级。

这就意味着,生物计算机每完成一项运算,所需的时间仅为目前硅集成电路计算机的万分之一。与普通计算机不同的是,由于生物芯片的原材料是蛋白质分子,所以,生物计算机既有自我修复的功能,又可直接与生物活体结合。同时,生物芯片具有发热少、功耗低、电路间无信号干扰等优点。

防范“电脑病毒”

人感染了病毒要生病,可是你知道吗?电脑感染上了病毒也会生病的。由于电脑总是忠实地执行人们编制的程序,如果有人故意编制程序,让电脑犯错误,它当然要“生病”了。这种故意使电脑犯错误的程序,就被称作“电脑病毒”。计算机一旦患病,就会使一大片网络内的计算机瘫痪。

对电脑病毒要严加防范,简单说来,大致有以下几种方法:

1电脑病毒的设计者对电脑大都十分精通,他们设计的病毒程序往往非常短小,而且在电脑内隐藏得十分巧妙,除非病毒“发作”,否则很难察觉。

2电脑病毒一般蔓延异常迅速,往往一下子就使得成百台甚至成千台电脑受到感染。

为了对付病毒,科学家们研制出了一种“疫苗程序”。当有来历不明的信号企图潜入电脑时,“疫苗”便会挺身而出,加以阻挡,同时发出警告信号,以提醒电脑的主人引起注意。但是,由于电脑病毒实在太隐蔽,而且又有着很强的“生命力”和破坏性,它们所侵袭的部位常常很不固定,因此应该非常重视防范工作。

电脑不能替代人脑

在科幻小说中,我们常常可以读到关于机器人的描写。他们智能超人,无所不可为。随着人工智能和人机系统研究的突飞猛进,有人预言:科幻小说中的描写将成为现实。

电脑确实有着超人的本领,它处理信息的能力十分巨大,在其他方面也是人脑很难比拟的。但是,电脑终究是机器,它之所以有广泛的用途,是靠着人们事先编好的程序,例如“电脑中医”就是这样。

医生在诊治病人时,并不是把病人的有关资料收集齐了,然后再诊断的。通常是见到病人后,只作一些必要的询问和检查,就能很快对病情作出判断。这说明人脑的思维灵活、简捷得多。原本很复杂的思维过程,在人脑中只需提出一个或几个假设,随即在以后的处理、观察过程中,根据这个假设进一步有的放矢地收集信息,作深入检查,从而作出诊断。医生诊断的能力还有赖于医生的临床经验和学术素养,这就涉及到智能的深度和广度,即思维的质量问题,而这些都是电脑所望尘莫及的。因此,即使是智能型电脑,还是不可能代替人脑的。

触摸屏幕

在宾馆大堂、车站候车室、交通运输调度室、书店等处,人们可以看到有一种电脑,它能善解人意,只要在它屏幕所显示的图形、文字的菜单(目录)上面,用手指或金属笔杆轻轻点一下,你所需要的图像、文字等资料立即会显示出来。它使一般不熟悉电脑键盘的人也能操作,从而使电脑的应用更广泛、更直观、更方便。

那么,用手指或笔杆触摸屏幕如何能操作计算机呢?原来,这种电脑的屏幕是一种经过特殊处理的触摸屏,屏的表面有一层触摸传输介质。根据传输介质的不同,触摸屏可分为电容式、电阻式和红外线式3种。如以目前使用较普遍的电容式触摸屏为例,这种触摸屏表面的传输介质是一种透明而特殊的导电介质。当手指或金属笔杆触摸屏幕时,由于人体静电的影响,会使被触摸部位四周的电容值发生改变,并定出被触摸点的坐标值,这些电容的变量信号和坐标值即被送人电脑内,由电脑内的“窗口”软件转换成开关指令,来自动执行操作程序,从而同样达到用键盘输入命令的功效。

全息照片与立体图像

全息照片和普通照片是不一样的。在适当的光照下,全息照片上显示出来的景象是立体的,可看到景物的各个侧面。

全息照相和常规照相不同。常规照相只是记录了被摄物体表面光线强弱的变化,即只记录了光的振幅。而全息照相则记录了光波的全部信息,除振幅外,还记录了光波的相位。这样就把空间物体光波场的全部信息都贮存记录了下来。然后利用全息照片对适当照明光的衍射,把原空间景象显现出来。它可把一个“冻结”了的景物重新“复活”在人们眼前。全息照片的这一独特性能使它有极其广泛的应用,如用于研究火箭飞行时的冲击波、机翼蜂窝状结构的无损检测等。

目前全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。全息照相的方法也从光学领域推广到其他一些领域。如微波全息、声全息等得到很大发展,已成功地应用于工业和医疗等方面。电子波、地震波、X射线等方面的全息技术也在深入研究中。

商标防伪

买东西时,常常可在商品的外包装上看到一些彩色闪光的防伪商标。当你上下左右移动它,并从不同的角度注视时,上面的图案或景物就会呈现各种不同的姿态。这些形象逼真、富有立体感的图像令你赞叹不已。这就是激光模压全息技术的产物。

该图案采用了全息照相技术。为了提高观赏价值,还应用。光衍射现象,赋予图片一种附加的彩虹色彩,即称为“彩虹全息图。”

我们所看到的全息图片,主要是采用精湛的模压印刷方法,加工仅需一张全息原版就能印制出成千上万张复制品。由于激光模压全息生产属高新技术范畴,再加上制版工艺的特殊性,连制作者本人也难以造出两张一模一样的全息模压原版,别人要仿制就更不可能了,因此各种名优产品商标、特殊票证(如信用卡、护照签证、钱币)等等都可用它来作防伪标识,其应用前景非常广阔。

人造卫星探测

利用人造卫星来探测地球资源是一门新兴的应用科学。从20世纪30年代开始的航空摄影,随着空间科学、环境科学和计算技术的发展,有了质的飞跃,使人们的眼界提高到了一个新的高度。

在1000千米左右高度的人造地球卫星上拍摄地球资源相片,所拍摄的地面面积达到三四万平方千米,相当于一个海南岛,可以分辨地面大约70~100平方米的地块。甚至可把整个地球拍摄在一张照片上。而且,人造卫星使用的遥感器非常先进,就是利用现代化仪器,延伸人体感官的功能,使人们能越过可见光的波段范围,延伸到紫外、红外或微波波段,来感受地面某一类物体电磁波的反射和辐射。一般航空摄影测量至少要隔一二年或六七年重复一次,而地球资源卫星测定,每18天就可绕地球一周。它不仅可以广泛用于农业水土资源勘测,而且航天遥感与航空物理勘探、航空地质相结合,形成一套勘探新技术,可用于找寻油田、铀矿、富铁矿、铜矿等地下资源,还可用于自然环境的动态监测和灾害预报。

电子战

电子战指利用电子设备或器材进行的电磁战斗。战斗的双方除巩固和加强自己的指挥、控制、通信、情报的C3I系统外,还设法破坏敌方的C3I系统,使敌方的电子监测设备陷于瘫痪,无法得知自己的军事行动,从而赢得战争的胜利。

现代战争中,雷达、通信、侦察、电子对抗手段急剧增多,性能日益提高,功能全面扩展,电子战斗愈加紧张激烈。20世纪80年代以来,一些典型的战例,已经充分表明电子战的重要性。在海湾战争中,多国部队凭借自己的电子战优势,始终掌握主动权。伊拉克在多国部队的电子干扰下,几乎没有反击能力。升空的飞机找不到目标,大部分被击落;地对空导弹几乎无法发射;只有几千门高射炮能够射击,但命中率十分低。制空权完全被多国部队掌握。在38天空袭中,多国部队参战的飞机仅有少量损失。没有空中保护,地面的机械化部队就丧失了作战优势,坦克、装甲车只能被动挨打,成了武装直升机和其他飞机的“活靶子”。

按作战性质,电子战可分为电子进攻和电子防御两种。电子进攻是对敌方进行电子攻击,包括电子侦察、电子干扰和攻击摧毁等。电子防御是防备敌方的电子进攻,包括电子伪装、反电子干扰和反攻击摧毁等。

电子干扰

电子干扰是发射虚假的电磁波,使对方雷达接收到与真实情况不同的信号,无法找到真实目标,成了。“睁眼瞎子”。在海湾战争中,多国部队对伊拉克,进行了十分强烈的电子干扰。

可以把电子干扰分为无源被动干扰,有源主动干扰两种。无源被动干扰是用金属箔条等物体产生反射波,使雷达接收到各金属箔条的反射波,找不到真正的目标在什么地方。有源主动干扰则是用电子干扰机,发射与对方雷达频率相同的杂波,使对方雷达的荧光屏上出现大量虚假信号,无法确定真正目标。

用飞机撒大量极薄的金属箔条,是使用过很长时间的一种无源被动电子干扰方法。需要进行电子干扰时,飞机在空中撒下金属箔片后飞走。这些金属薄片很薄很轻,像纸片二样在空中飞行,形成一块“金属云”。每一条金属箔片都反射电磁波,都在对方雷达的屏幕上产生一个亮点。金属箔片可以在空中停留几个小时。在这段时间内,飞机早就跑得很远,到达预定的作战领空去了。

用电子干扰机,可进行有源主动干扰。在飞机上有接收装置,能探测对方雷达发射的电磁波。如果发现对方雷达开始工作,或需要干扰对方雷达工作,电子干扰机就会发出与对方雷达频率相同的电磁波,使对方雷达接收到电子干扰机的信号,收不到雷达反射波信号,或使反射波信号“淹没”在干扰信号之中。由于电子干扰机发出的信号与雷达发出的信号无关,而且又是杂乱无章的,所以雷达只能接收到大量乱七八糟的电磁波,在荧光屏上出现一大堆“雪花”,只知有干扰,不知在什么地方干扰,也不知是否有敌人进攻,向什么地方进攻。

为了能正常工作,雷达可以更换所发射的电磁波频率。电子干扰机的频率也是可调的,会作出相应的反应,作出新的干扰。海湾战争中的许多飞机都带有电子干扰设备,防止对方发现自己。有一种专门进行电子战斗的飞机,这种飞机的任务是进行电子干扰,例如EP-111A电子战斗机。飞机上载有11台电子干扰机,总有效发射功率可达到1兆瓦。EF-111A可与其他飞机编队飞行,在飞行区域形成几百千米的一个电子屏障,使执行任务的机群不被敌方发现。

还有一种电子干扰的方法,这就是飞机接到对方雷达发出的信号时,机上的干扰设备会立即作出反应,发出“反射波”。这种反射波与雷达所发出电磁波的频率相同,但与从飞机表面反射的波有差异,好像是在其他位置产生的反射波。雷达收到了假的反射波,会“判断”出目标的位置,但结果是错的,导弹自然无法击中真正的目标。有时,还可以从飞机发射“诱饵”。这些诱饵实际是一些电磁波源,它们不断向外辐射较强的电磁波。雷达、导弹的探测装置接收到诱饵发出的电磁波,会误以为诱饵是需要攻击的目标,向诱饵进攻,被攻击的飞机便可乘机逃避。

电子伪装

在现代战争中,使用了高技术的侦察方式,必须采用先进的电子伪装,才能将目标隐藏起来。

伪装可以分为两大类。一类是将目标隐藏起来,防止对方的可见光侦察、红外侦察和雷达侦察。另一类是制造一些假目标,并且故意露出一些破绽,让对方误以假为真,而将真目标隐藏起来。

可见光侦察是用眼睛观察、用照相机拍摄照片,从目标与背景环境的差异,发现隐藏的武器装备等。防止可见光侦察的方法,就是缩小目标与周围背景环境的差别。一般是在目标上加盖伪装,或者在目标上直接覆盖与背景相似的涂料。现在美国、西德等国家采用了棕、绿、蓝三色涂料,效果很好。使用时,按周围环境的情况,由计算机设计出伪装图案,然后由人或机器人进行喷涂。使用三色涂料,大大地增加了目标的隐蔽性。被对方发现的可能性下降了好几倍。

在目标上或伪装罩上涂防波材料,是防止雷达侦察的有效方法。吸波材料是一种新型复合材料,它特别容易吸收雷达发出来的电磁波。把吸波材料夹在容易透过雷达电磁波的材料之中,有雷达电磁波射来时,电磁波会透过表面材料,被吸波材料吸收而不反射。现在已经研制成功的铁酸盐吸波材料,对频率为20兆赫以下的电磁波,能吸收99%左右。另外,粉状铁氧体和聚四氟乙烯等材料,也能吸收90%左右的电磁波。涂吸波材料后,雷达只能接收到非常少的一点反射波,很不容易发现目标。隐形飞机、隐性舰船的外面都涂有防波材料,收到了“隐身”的实效。

防止红外侦察比较困难。用红外探测装置,比较容易发现活的物体或正在工作的飞机、坦克等装备。现在可以用加降温隔热材料的方法,用金属——石墨——金属夹层复合材料进行隔热,减少红外辐射。也可采用红外干扰源,使真正的目标隐藏在杂波之中。当然,如果不使用坦克、大炮,让它安静地呆在背景之中,与周围环境的温度相近,对方是不易发现的。

设置一些假目标,让对方误认为发现真目标而放松了警惕,也是一种很有效的伪装方法。现在已经使用了薄膜充气式、骨架结构式和泡沫塑料式三种假目标。薄膜充气式假目标,与我们的充气塑料膜玩具相仿。使用时给它充气,薄膜就会胀大,与真实的目标外观一样。

骨架结构式假目标像积木一样,使用时把几个部件拼凑起来。泡沫塑料式则由泡沫塑料制成,形象逼真,在运输时可把它压缩到原来的1/10左右,使用时打开便可恢复原状。这些假目标十分逼真,特别是配合使用热源和反射器后,非常容易作到以假乱真,使对方受骗上当。