面向对象应用

将 OO 方法应用到不同领域后,就得到一系列相应领域的 OO 技术和应用, 例如:

①面向对象的设计(OOD)系统的设计过程可看作是把该系统所要求解的问题分解为一些对象及对象间传递消息的过程。

②面向对象的语言(OOL)在这类语言中,可以把数据和处理数据的过程

结合为一个对象。对象既可以像数据一样被处理,又可以像过程一样描述处理的流程和细节。

③面向对象的数据库(OODBS)把对象作为存取和检索的单位,把传统数据库中的数据定义语言(DDL)和数据操作语言(DML)融为一体,这种概念, 也是构成语义数据库和知识库的基础。

④面向对象的智能程序设计(OOIP)把知识系统中的智能实体作为对象。一个对象所具有的知识是该对象的静态属性,一个对象所具有的知识处理方法则是该对象的智能行为的体现。

⑤面向对象的体系结构(OOA)能支持对象的描述、存取和处理的计算机体系结构,如一些多机系统、神经网络计算机及连接机制等都在试图支持 OO 程序设计和 OO 软件系统的概念。

此外,还有

面向对象操作系统(OOOS) 面向对象软件工程(OOSE)

面向对象智能决策支持系统(OOIDSS) 面向对象多媒体系统(OOMS);

面向对象地理信息系统(COGIS);

面向对象仿真技术、面向对象程序设计范式、面向对象虚拟现实(Virtual Reality)技术等。

面向对象数据库

面向对象的数据库系统,常简称为面向对象数据库(OODBS)。一般认为, 一个 OODBS 首先应是一个数据库管理系统(DBMS),同时又必须具备 OO 的特征。

阿特肯森等人于 1989 年在第一届国际演绎数据库和 OODB 会议上发表了题为《OODB 宣言》的论文。该论文概括和总结了 OODBS 的一系列特征,并将这些特征分为“必备”、“选修”和“开放”三类。此论文的观点是,只有具备下列所有“必备”特征的 DBMS 才称之为一个 OODBS:

①支持对象标识符 每个对象都有一个对象标识符,对象之间能根据对象标识而相互区分;

②支持复杂对象;

③支持类和类型;

④支持封装性;

⑤支持类或类型的层次结构,以获得类的继承性;

⑥支持重置、过载和联编;

⑦计算完备性 OODBS 的 DML 应具有足够强的表达能力。可以表示所有可能的可计算函数;

⑧可扩充性 系统应提供定义新类型的机制,用户定义的新类型与系统预定义的类型之间没有差别,具有完全相同的操作方式;

⑨支持持久性 对象的存活期与创建它的进程无关,对象的持久性不应依赖于其类型,每个对象都可(不经显示的转换)变成持久性对象;

⑩提供二级存贮管理 包括索引、聚簇数据管理、对象缓冲、存贮路径选择和查询优化等,使对象的物理存贮组织形式对用户透明;

  1. 支持并发性 使得 OODBS 中的对象可被多个用户共享而不影响其一致性和完整性;

  2. 支持数据库恢复 包括从硬、软件故障中恢复的机制;

  3. 系统提供一种高级的独立于应用的查询功能。

而像多重继承、类型检查、分布处理、事务设计和版本控制等则属“可选类”特征。

现已有好几十种 OODBS 正在设计和开发和使用,比较著名的是 ORION, Gemstone,Vbase,Statice,IRIS,Jasmin,ENCORE/Observer,POSTGRES, AVANCE,OZ+,EXTRA,WOODBS 等,其中一些已商品化,一些还处在研制和细化阶段。

MCC 的 ORION 系统设计了三个不同的原型系统;O-RION—1,ORION—ISX 和 ORION—2。其中ORION—1 在单机上运行,ORION—ISX 是一个客户/服务器系统;O-RION—2 是一个分布式数据库系统。

ORION 系统已用 Common LISP 在 Symbolics 3600LISP 机上实现,现已移植到 SUN 作站上。ORION—l 可以在单个 SVN—3 和单个 Symbolics 作站上运行。O-RION—ISX 和 ORION—2 则运行在 SUN—3 的局域网上或 Symbolics 工作站的网络上。图 1 给出了 ORION 系统的主要子系统。图 2 给出了 ORION—

ISX 结构的一种情况。

面向对象应用 - 图1

图 1 ORION 系统的主要子系统

面向对象应用 - 图2

图 3~5 分别给出了对象子系统、事务子系统和存贮子系统的概貌。其中消息处理子系统接收并管理发送给系统的所有消息。

面向对象应用 - 图3

面向对象应用 - 图4对象子系统提供若干高级数据管理功能,包括:模式管理、查询优化、长数据管理(包括文本查寻),并支持可版本化对象、复合对象和多介质对象。事务子系统提供了保护数据完整性和一致性的机制,它分别利用锁机制和日

志来协调并发对象的存取和提供恢复功能。存贮子系统管理对象的持久存贮,控制二级存贮器与主存缓冲池之间的对象流,管理磁盘上页面的分配和释放,在缓冲池中查找和存放对象,并提供索引机制,以提高查询处理的速度。

OO 方法在 80 年代的研究热潮比 70 年代的结构程序设计有过之而无不

及,已被称之为 80 年代的结构程序设计。

对象既可以像数据那样被处理,也可用来描述数据处理的流程和加工过程;OO 方法对于软件工程学濒临的困境和人工智能所遇障碍都是很有希望的突破口之一,因而引起了计算机界的极大重视,现已成为 90 年代的热门课题。

从程序设计方法来看“对象+消息”的范式极有可能取代“数据+算法” 的范式而成为 90 年代软件开发的主流技术。

  1. 全球第一大网——Interne

随着计算机的普及和应用,先进的通信技术改变了计算本身的模式。既然有了先进的通信网络,人们开始思索:为什么不把应用系统、数据、存贮器、甚至部分信息处理工作都放到网上去。这样,终端用户的负担都可大大减轻。目前常驻在 PC 上的许多功能就可以移到网络上去,终端用户只要在自己的 PC 机上保留最低限度的、体现自己特点的一些功能就行了,从而使购买、维护和升级等方面的费用大大降低。在这种模式下,终端用户不必经常将自己的 PC 机升级来获得更多更好的功能,也不必为操作系统的兼容性而苦恼,更不必经常去购买和安装层出不穷、日新月异的应用软件。当你从一个网络转移到另一个网络上去时,也不必把自己的软件和硬件作任何更新换代。在这种模式下,网络“屏蔽”了许多复杂的技术问题,终端用户只要能与网络连通,你就能完成自己的任务,这就为计算机的普及、尤其是进入家庭,创造了必要的条件。“以网络为中心的计算”时代的到来,是时代发展的需要,也是历史的必然。

Internet 是当今世界上最大、最流行的计算机网络,更准确地说,它实际上是一个网络的网络(网际网),是一个把成千上万个不同国家不同个人的计算机或计算机网络连接在一起,通过一个名叫 TCP/IP 的通信协议相互进行会话的网络。全世界已有近 5 万个计算机网络接入 Internet,直接接入Internet 的国家和地区达 90 个(我国于 1994 年 4 月加入 Internet)。在

Internet 上通过电子邮件(E—Mail)或通过网关接入的国家和地区达 156 个,而且每月还以 15~20%的速度在增长。鉴于它已有这样高的普及率,美

国许多人都主张在 Internet 的基础上来建设“信息高速公路”,或干脆把它作为“信息高速公路”的雏形看待。

Internet 源于美国国防部 1969 年资助建立的 Arpanet,1983 年国防部将其分为军用和民用两部分。民用部分划归 NSF(美国国家科学基金会)管理,主要供科研和教学使用。自 1983 年在 Arpanet 上实现 TCP/IP 协议后, 以及随着 TCP/IP 协议的标准化,Arpanet 的规模不断扩大,不仅在美国国内有很多网络与 Arpanet 相连,而且世界上很多国家通过远程通信,并采用相同的 TCP/IP 协议,将本地的计算机和网络连入 Arpanet,致使 Arpanet 的规模迅速扩大,最终成为世界上最大的互连网 Internet。

TCP/IP 是英文 Transmission Control Protocol/In-ternet Protocol 的缩写,意为:传输控制协议/网际协议。也就是说 TCP/IP 是通信双方必须遵守的一个网络协议,只要遵守这种协议,就允许一台计算机与 Internet 或其它网络上的计算机交换信息。TCP/IP 与 Internet 的关系是密不可分的, 它是 Internet 的通信协议。它采用把信息打包的方法来简化各种不同类型的电脑之间的信息传输。因此,所有的计算机或网络若与 Internet 相连,就必须遵守这一共同的通信协议。

Internet 具有一种非常重要的特性——资源共享。正是这一特性让国界、洲界、地界消失于无形之中,缩短了人们的时间与空间距离;也是这种特性使计算机与计算机、计算机与网络、网络与网络之间可以彼此连结起来, 互相使用彼此的传输线路、计算机硬件以及各种系统软件和应用软件。

Internet 提供了多项资源和多种多样的服务设施。一般来讲,Internet 提供了 E—Mail(电子邮件)、Telnet(远程登录)、FTP(远程文件传输), TALK(交互对话)、WWW(全球信息网)等资源和服务设施。Internet 的主要用途有以下几方面:

第一,用于发送电子邮件,还可同时向有关人员发送同一内容的邮件, 也可召开分散于全球各地成员的电于会议,通过瞬时交换电子邮件来研究工作。

第二,用于发布电子新闻。例如从日本发布一条新闻,15 分钟就可送到欧美各国,24 小时便可送到世界 100 多个国家。利用这一功能可以交流学术论文、报告、软件等。

第三,用以检索信息,这是最受欢迎的用途,因为借此可以获得无所不包的信息。

第四,可以进行远程登录,这样,用户可以使用接在 Internet 上并位于远距离处的计算机资源。

第五,可以提供商用数据,如报价、行情、市场信息等。

现在已能通过电话线访问 Internet,今后还要求能够通过蜂窝移动无线通信来访问。Internet。另外还要同 CATV(有线电视)相连接,使其能向每一个家庭提供服务。同时,正在加快多媒体化,使其也能提供最有魁力的 VOD

(录像点播)服务。

1994 年初,当我国正式与国际 Internet 网相联时,我国还只有北京的三条独立的 64K 专线和大约几千个科技界个人用户,之后的一年多里,我国又正式开通了邮电部的 ChinaNet 网和教委的 CERnet 网,分别以 256K 和 128K 专线作为国际出口,允许个人申请入网,出现了一批新的中国 Internet“网络公民”。

由于我国通信的国际出口规定在北京与上海两地(广州待批),目前北京有五家专线直通国际 Internet ,它们是邮电部的 ChinaNet、教委的CERnet、科学院的网络中心、高能物理所和北京化工大学。后两家都是由于自身国际合作的需要而开通的专线。另有若干外企机构的专线供其内部使用

(如 IBM、HP 公司等)。由国务院委托的“国家经济信息化联席会议办公室” 建议教委网作为负责所有大中学校的联网,城名定为·edu·cn;科学院负责各科研机构的联网,城名定为·ac·cn;邮电部为·net·cn;电子部的金桥工程为·com·cn,作为公司企业界的联网域名可能另开通一条不小于 256K 的国际出口专线。目前中国的域名地址资源依然在日本的 Internet 亚太网络信息中心(APNIC),“联席办”正在交涉将其移至中国的网络信息中心

(CNNIC),这个机构拟命名为“中国 Internet 联合管理委员会”,吸收多方面的专家和负责人参加。

由于 Internet 对科研、商业及社会带来的巨大冲击,“上 Internet 网” 已成为一个热门话题。个人联网只要到联网单位的计算机上申请一个帐号, 而单位联网只需租用专线与有关部门挂上即可。教委网 1995 年内已实现以清华大学为国际出口,八大城市的八所大学分别用 DDN 或 X·25(光纤网或分组交换网)相互联通,进而完成了 1996 年的“百校联网”计划。科学院在完

成 12 个分院联网的基础上,现已实现了“百所联网”计划。“双百计划”将掀起我国 Internet 联网高潮。国家通信网的支撑在邮电部,Chi-naNet 有其自身行业的优势。DDN 网和 X·25 网分别由邮电部 ChinaDDN 和 Chinapac 经营。北京地区的 ChinaNet 已有 1700 多个个人用户,1996 年底用户面将覆盖全国所有经济发达的城市。金桥网又称国家公用经济信息通信网,主要以空中卫星与微波连接为手段,将作为覆盖全国的又一公用网,1995 年已开通24 个省市,并准备新开通一条速率从 256K 到 2 兆比特的卫星信道国际出口。

Internet 又称国际信息高速公路,它是以数以万计的计算机网络组成的一个全球性的巨型信息系统。该网就像一个每天 24 小时运转的特别“有线电视网”,每个用户既可收看世界各行各业的信息、浏览风光名胜、购买商品、学习知识和技术,又可以自身编制节目向全球播放,或组织世界性的沙龙、学术研讨会,或求助求援,甚至可以进入白宫发表高见。这无疑是对世界经济和人民生活的巨大冲击。

1994 年中科院高能物理所首先在 Internet 上创建了多媒体展示栏目China Home Page,该栏目一直承担着我国政治、经济、文化、艺术等方面的对外宣传工作,在一年多的试运行期间取得了很高的收视率和很好的国际反应,成为网络上中国的代表栏目。现在高能物理所与国外合作在 Internet 上开辟了中国之窗 China Window,进一步宣传我国的政治、经济、文化艺术、科学和企业最新进展,并为国内企业单位和个人制作 Home Page(用户专栏) 在 Internet 上发布,从而让国内的用户在网上与世界见面,将业务扩展到全球,跨入超级信息时代。

由于 Internet 的建网原则是彻底的自由和开放,所连接的计算机网络不应受任何限制,所有的信息都是自由的,不受任何权力机关的管制。因此, 对网络用户行为的管理变得日益困难。各种各样的人都想通过 Internet 来达到自己不同的目的。学者想通过它进行学术交流、公司想通过它赚钱,政治家想通过它宣传自己的政治观点,色情作品的作者想通过它不受限制地扩大影响,教师和父母希望孩子们通过它获取有用的知识而不受毒害,政府则想

控制它而不被用于进行非法活动。随着 Internet 网的迅速扩大,非法入侵活动也愈演愈烈。国际上把非法入侵者叫做“黑客”(Hacker)。黑客利用自己掌握的计算机技术频频作案,或诈骗钱财,或篡改数据,或窍取情报。例如,黑客通过自己设计的软件窃取美国国防部计算机系统中的几百个用户名称、帐号,以及弹道导弹研究、新式武器研制方案等各种绝密资料。计算机犯罪与抢劫银行一样可获暴利,但却比后者安全得多。利用 Internet,身在纽约的不法之徒袭击东京银行并不比袭击纽约的银行多费气力。黑客们每次作案的手段“高明”,进行多种伪装,并能通过网络转嫁犯罪责任,嫁祸于人,使人们很难找到案犯。

由于 Internet 非常自由,所以为个人制造假新闻、假信息提供了方便。因为这里没有新闻审查和核实机构,什么样的新闻都可以通过它传播,而且其传输速度和传输范围都大大超过传统的新闻媒体,因此所造成的恶劣影响将更大。

随着信息高速公路的建立,多媒体应用的普及,电子出版物、远程教育、VOD 将得到日益广泛的应用。因此,发展中国家的文化将更容易受到发达的西方国家文化的冲击,就连法国这样的西方文化大国也担心自己的民族文化会被美国文艺作品所淹没。另外,一些情趣低下、唯利是图者还在 Internet 上传播形形色色的色情作品。在 Inter-net 上于 1994 年发表的第一部电子图书就是以性为主题的。因而需要更有效的手段和方法来阻止色情作品在 In- ternet 上泛滥。

可见,Internet 固然是个信息宝库,对促进各国科技、经济、教育的发展和人民生活质量的提高起了巨大作用,但它的负面影响也不容忽视。这已引起各国特别是发展中国家的关注。

目前,主要从三个方面来对付这些问题。第一、采取法律手段制止和惩罚利用 Internet 进行的犯罪。第二,通过技术手段进行防范,如对商业用户采用特别信用卡核准、数据编码加密等,对政府保密的计算机系统采取与Internet 隔绝的措施,如防火墙(Fire Wall),阻止非法入侵者,以确保其安全。第三是增强用户的安全意识,如应设计更精巧的口令系统、经常变换口令等。美国政府拟计划建立一个专门机构,扮演“信息高速公路警察” 的角色,以维护网络信息的安全性,打击非法入侵者。

Internet 的广泛应用和迅速发展极大的促进了世界各国大力发展本国的信息高速公路。但究竟什么是“信息高速公路”呢?简言之,“信息高速公路”是在主干线上由光纤、卫星通信与微波通信构成的高速传输通道和在主干线与用户之间由同轴电缆、铜线及电话线传输系统构成的中、低速传输通道所组成的大型数据化的信息网络。它将是一个主体的、多层次的、全球性的高速信息网络,通过几十个空中卫星组成的高速信息通道,将东半球与西半球、不同制度的国家、不同肤色的人种联系起来。它消除了时空的界限, 可使全世界的人们相互对话、增强了解。

“信息高速公路”四通八达,能将政府、企业、学校、银行、商店、医院乃至家庭都联系起来,利用多媒体技术,进行文字、声音、图形、图像的传输和交换,彼此进行信息共享。各用户之间无论远隔万水千山,都会给人一种天涯若比邻的感觉。这是一个可以对世界的政治、经济、文化和社会生活的各个方面产生巨大冲击的高新科学技术,对人们的工作和生活产生极大影响的变革。

届时,人们身在家中通过电脑便可浏览世界各地的报刊杂志,也可查看各国图书馆的图书资料和声像制品;不用去商场就可清楚地了解到每种货物的价格,亦可在瞬间从北京的王府井“逛”到美国的好来坞。科学家们坐在电脑房同世界各国的同行交流情况,研讨问题,共同设计人类美好的未来。各国政府首脑通过“信息高速公路”随时磋商,以便求同存异、消除分歧, 把和平与发展这个人类共同的主弦律演奏得更加和谐、动听。

正因如此,当美国提出兴建这个“世纪工程”之后的短短几个月内,日本、欧洲、加拿大、巴西、新加坡等许多国家纷纷效仿,全力兴建本国的“信息高速公路”。我国亦不甘示弱,似时不待我的精神,拉开了建设我国自己的“信息高速公路”的序幕。

为了迎接本世纪末第二次信息革命,逐步缩小与世界上发达国家的差距,为 21 世纪经济起飞作好准备,我国政府提出重点建设“三金”工程,即金桥、金关和金卡工程。

“金桥”工程,也就是国家公用信息网工程。它以卫星基干网等多种通信手段,连接各部门的专用网,组成的全国公用信息网络,为“金关”、“金卡”工程及各部门、各单位建立信息业务系统提供一个技术上比较先进、经济上比较合理的公用信息通道。这个信息网同时使用邮电部的数字数据网

(DDN),并与邮电部的分组交换网(CHINAP-CA)互为备用。它可以完成数据、话音、静止图像的传输等等,它既是一个综合业务数据网,能为用户提供至少 144Kbit/S 数据通道,又是一条公用信息的中速“国道”。这项“金桥”工程的目标是建立一个覆盖全国、与国务院各部委,并与 30 多个省市、自治区、400 个中心城市,首批 1000 个大型企业联结的国家公用经济信息通信网。

“金关”工程,也就是国家对外经济贸易信息网工程,将外贸部门的信息系统实行联网,代替传统的手工作业。通过网络交换信息取代以磁介质作为交换信息的方式,推广电子数据交换(EDI)业务,解决进出口统计不及时, 不准确,以及在许可证、产地证、配额、收汇结汇、出口退税等方面存在的弊端,达到减少损失的目的,进而实现通关自动化,并与国际 EDI 通关业务接轨。“金关”工程的设想是:国家公用信息网络以卫星为主,与邮电系统的公用数据网互为备用,与各部委、各省市的信息数据专用网相连相通。以便把分散的各部门、各省市、各单位的专用信息分支联成一体。

“金卡”工程即电子货币工程,就是要推广使用信用卡。它是我国金融电子化建设的一项重要内容。金融电子化主要包括银行清算系统,联网信息系统和柜台业务系统以及个人信用卡、储蓄卡。电子部牵头负责这项工程, 就是要推广使用“信用卡”和“现金卡”两种金融交易卡。金融交易卡也称为电子货币,它是以计算机、网络通信、电子金融机具、电子化商业机具等为基础,以各种卡为介质,以电子信息转帐方式实现的一种货币流通形式。它的实现将为我国金融行业,特别是支付体系的革命性变化,注入新的活力。

“三金”工程第一期以“金关”工程(联网)为主体和起步,解决“金桥”和“金关”工程共用和网控中心和 EDI 增值业务网交换服务中心及地面卫星站等问题,用大约一年左右的时间,实施并完成“金关”工程,同时逐步完成与金融信息专用网等工程的互连和接轨;与国家信息中心有关信息部门互连,与有关大企业相连;为若干急需部门建立卫星小站等。第二期实施金卡工程,打算用 10 年左右的时间,在联通完善全国金融业务信息网的基础

上,在全国各大中城市广泛实现持卡金融交易,从而使资金周转速度和利用率提高 3—4 倍;全国税收管理信息系统将使 35 个中心城市、420 个大中城市,1200 个县城的三亿人口实现凭卡纳税、卡上结税等。因此“金桥”工程是依靠“金关”和“金卡”工程启动的。

未来的时代是“以网络为中心的计算”时代,而 Inter-net 将来就要在这样一种“以网络为中心的计算”的模式下运转,为实现这一点,还得借助在 1995 年出现的两项崭新技术:一是 Internet PC 机的普及;二是 JAVA 语言的推广,为踏上全球信息高速公路作好充分的准备。

“信息高速公路”是人类通向廿一世纪之路,是人类的未来之路、幸福之路。

  1. 人工生命

人工生命是 80 年代后期开始兴起的一个新的学科领域,也是计算机科学与技术继人工智能之后出现的新的发展方向之一,虽面世不久,但显示出巨大的生命力。

首先提出“人工生命”概念的是美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的克里斯·兰顿博士。他在 1987 年指出:“生命的特征在于具有自繁殖、进化等功能。地球上的生物只不过是生命的一种形式,只有用人工的方法,用计算机或其它智能机械制造出具有生命特征的行为并加以研究,才能揭示生命的全貌。”正是在这种思想的推动下,科研人员才开始了人工生命的研究。

人工生命的研究以计算机为工具,对实际的生命行为和生态系统进行机器的模仿。信息模型的模仿、理论层次的模仿,并以此为出发点,深入进行生命奥秘的探索。

人工生命的研究领域非常广泛,它涉及生命的起源,分子的自聚合,胚胎的发生、发育、生长、分化、自复制、动物的行为,昆虫群的动力学,生物的进化、物种的形成、生态动力学和语言——社会——文化的进化等生物现象,从中找出共性的东西,并在计算机上人工地再现。通过研究,不仅可以再现地球上现有的生命体,而且可以进一步探索未知及可能的生命存在的形式。可见,人工生命的研究是现代科学中一系列学科相互交叉、互相渗透的结果。

人工生命的研究方法大致分为两类。一类是生物体的内部系统,如脑神经系统、免疫系统,遗传系统、酶与代谢系统等。另一类是生物的群体及其宏观行为等外部系统,包括生物的环境适应系统、进化系统等。人工生命的研究离不开计算机,其生成算法尽管种类很多,但不外乎“模型法”和“动作原理法”两种。前者是根据生物体内部或外部系统所表现出来的生命行为的信息来建立模型。后者则是通过生物自律性行为为特征的原理,来重建人工生命。

由于人工生命是计算机与生命科学及有关的学科相互渗透交叉形成的, 因此,研究人工生命的计算理论与算法,有助于揭示生命的全貌及探索生命的起源,为生物学研究提供了新途径。例如,在自然界,并不聪明的昆虫却能适应复杂的环境。在下一代机器人的研制中,将研究如何效仿昆虫的智慧, 用简单功能的机器人来完成复杂的工作。

日本索尼公司计算机科学研究所开发出能进行分裂与繁殖的机器。美国

MIT 多媒体实验室研制了类似于昆虫的六足机器人。这种机器人采用了类似于条件反射的控制方法,无需高性能的处理装置就能适应环境。目前,人工生命已经大大超越以前生物领域中对现有生物进行改进(例如利用基因工程)的人造生物构架,而是研究如何建立具有生命特有自律行为的系统,这种系统拥有自律分散性和自学的特性。

人工生命的研究依靠用计算机再现的有效方法,使之有可能对未知、未来的生命现象进行探索。从这一方面考虑,人工生命的研究比人工智能更具生命力。

日本京都 ATR 实验室的科研人员正在研制一种人造大脑,据称,这种人造大脑将于 2001 年问世。人造大脑将由 1 百万个人工神经元组成。它将采用神经网络的方式安装在大型并行计算机中。为了建造如此复杂的人造大脑, 研究人员采用了一种“网络自动生成技术”。实际上,这种技术是由许多各自不相同的计算机软件组成,而每一软件都能“生成”自己的遗传因子锁链。科学家把它称之为“进化工程技术”。在网络中,“机器细胞”可通过神经键发出“生长信号”使其神经网“生长”。目前已完成人造大脑逻辑结构的二维工程,不久将进行三维连接。由于人造大脑的神经网络具有自我“进化” 的结构,人们把它称为是一种“达尔文机械”。

英美两国组成的研究小组正在研究一种能把人类思维转换成电脑语言的“植入片”。在颈部后面装有微型芯片的电脑人将直接与电脑沟通。这一研究的原理是利用人脑 500 亿个神经细胞在每次神经活动中留下的痕迹来解读出人类的思维。

把微电子部件植入患者大脑内,使其恢复身体某一部分的功能,这种“人脑修补术”已成为现实。近二年内,全世界已有一万多名患者接受了这种脑神经修补手术。最常见的是在双耳失聪者的耳蜗内植入一个微型电子部件, 失聪者便能恢复听觉。这种颅内植入手术也能使盲人恢复部分视觉,使癫痫病患者减少发作次数或使瘫痪者恢复部分功能。高科技已能使植入人脑的微电子部件进行“思考”。例如瘫痪病人想抬起右臂,这种思想通过传感器发出电波向埋在肩部的处理芯片发信号,芯片立即向植入右臂的数十个电极传递复杂的指令,于是与各电极相通的一组肌肉纤维立即作出收缩反应,右臂便随之抬起。当然,目前这种手术费用相当昂贵,不过它为脑疾患者带来了福音。

最近,美国的计算机专家研制出了一种能辨认人脸的计算机。这种计算机可以在人群聚集的地方,如车站、码头、机场等寻找走失的小孩,搜索在逃的罪犯。只要人或照片经过计算机的辨认,那么描述该人外貌特征的全部数据便能自动录入计算机内,将这种计算机安装于人群密集的地方,一旦要寻找或搜索的人在人群中出现,它马上会辨认出来,并同时发出警报信号, 即使被搜索者长出了小胡子,也逃不过该计算机的“火眼金睛”。实际上, 会认人的计算机由许多神经元组成,并依靠这些神经元对人进行辨认。在辨认的过程中,它将每个新面孔与整个存贮库比较,如新面孔与存贮库内的某个“面孔”参数相同,它就立即作出反应,“认出此人”。这整个过程只需要 1/10 秒的时间。

  1. 兴风作浪的电脑黄毒

随着电脑的日益普及并逐渐步入家庭,黄色软件在电脑圈兴风作浪、来势凶猛,成为危害社会的“高科技”黄色毒瘤。

从上海到伦敦,从东京到纽约,这股危害社会、毒害着青少年的“高科技”黄毒像乌云弥漫在计算机和电子游戏上,全世界的教育家和家长们都为青少年的身心健康而深深忧虑。如何截止这股黄毒的蔓延,清除孩子们精神天空上的乌云,还给孩子们一片纯净的蓝天,是每个有良知的人应该认真思索的问题。如何把这些精神鸦片拒之于市场门外,也是每一个软件开发工作者义不容辞的责任。

目前电脑黄毒的表现形式繁杂,五花八门、形形色色、应有尽有。整部头的黄色读物被制成“光盘杂志”供电脑爱好者作为“名著”来“欣赏”; 一些录有色情裸体图片的软件冠以“人体艺术”、“明星写真集”的名目, 赫然出现在广告或软件目录上,供“电脑发烧友”花钱“交流”;还有一些公司制作一些“超级色情动画”软件供电脑玩家有偿“试用”,并在其软件目录上大书“儿童不宜”云云⋯⋯

由于电脑磁盘、光盘极易大量快速复制,成本低廉,加之电脑显示器分辨率极高,色彩逼真,图像放大、缩小、裁剪、重复播放、打印等功能一应俱全,使一些缺乏自控力的青少年极易受到黄色软件的侵蚀和毒害,更易被不法分子利用,制成画册、图书等黄色出版物,进行二次传播。而且作为寄生在高科技之上的毒瘤,黄色软件极尽加密、压缩、网络传播之能事,更使其危害性、隐蔽性较其他黄毒有过之而无不及,增加了打击清扫这一社会公害的难度。

面对猖獗的电脑黄毒,只有一个办法——彻底清扫、坚决铲除!同时多推出一些科学性、知识性、趣味性、观赏性、娱乐性较强的集图、文、声、像和动画于一体的喜闻乐见的电脑软件精品,占领电脑市场,不给黄毒以滋生的土壤。

构建灵活实用功能强大的教育软件开发平台,是解决电脑黄毒问题的一条有效途径。只有开发出图文、声像并茂的教育软件,才可能防患于未然,从根本上消除挂教育软件的羊头、卖暴力色情狗肉的精神垃圾的出现。才有可能从根本上控制有暴力色情内容的软件出现,抑制这股电脑黄毒的污染。武汉大学软件基地为此作了卓有成效的工作,研制并开发出了覆盖面极

广的系列多媒体智能教育软件。只有多出快出这样一些“红花绿叶”才能抵制并最终消除黄源。开发教育软件是新时代的希望工程,是精神领域内的一项重要举措。孩子们能否在一片纯净的蓝天下数星星、数月亮,青少年能否有健康净化的精神食粮,寄希望于时代的教育家和我们的软件开发工作者。希望我们不要辜负他们那一双双深情明亮的眼睛,无愧于人类的下一代,无愧于世界的未来!

  1. 无孔不入的电脑病毒

计算机病毒是一个越来越引起人们普遍关注的问题,曾几何时,计算机病毒像瘟疫一样,席卷全球,令世界计算机工作者惊惶失措、谈虎变色。

“病毒”本来是使人或动、植物致病甚至致死的微生物,怎么会与无生命的计算机联系起来了呢?原来,某些计算机软件(计算机程序)能够在计算机内不断地进行自我繁殖和逐步扩散,造成种种不良后果,危及计算机系

统的正常工作,就像病毒在生物体内繁殖导致生物生病一样。人们把这种情况形象地称之为“计算机病毒”。

真正的计算机病毒,一般认为是 70 年代末首先发生在美国电报电话公司的贝尔(Bell)研究所。也有人认为大约在同一时期,首先是由美国施乐公司的帕洛阿尔托(Alto)研究所的研究人员在试验开发中制造出计算机病毒的。不管是哪一种说法,美国是计算机病毒的发源地这一点是没有疑问的。事实上,计算机病毒的概念是由美国的 F·Co-hen 于 1987 年首先提出的。他对计算机病毒的定义是:一个能够通过修改程序,并把自身的拷贝包括在内去“传染”其它程序的程序。根据这种“传染”性,“病毒可以侵入到整个计算机系统,使其受到感染,而每个受感染的程序又可能成为一个病毒,继续传染病毒给其它程序,直至整个系统“坏死”。即病毒程序的关键性质是它具有传染性。

此外,以下三种能危及计算机工作的现象也称为计算机病毒:“逻辑炸弹”,“陷阱入口”和“特洛伊木马”等。

“逻辑炸弹”是由写程序的人有意设置的一小段程序,它经过一段时间后便会造成破坏数据和其它程序的恶果;或是通过输入某种触发信号而起爆。

“陷阱入口”也是由程序开发者有意设计的一种小程序,只有开发者本人掌握它的“秘密”,使该程序能完成特定事务处理,而别人则会被该程序引入歧途或进入死循环。

“特洛伊木马”是借用古代特洛伊战争中,把士兵隐藏在木马中进入敌方城堡,出其不意攻占城堡的故事,来意喻某些有意骗人犯错误的程序。这也是由程序开发者开发的一个表面上很具有吸引力且显得可靠的程序。但使用者使用一段时间或一定次数后,便会出现各种问题甚至产生巨大故障。

其它与计算机病毒有相似性概念的还有:蠕虫、后门、核心战、数据欺骗、意大利香肠术、寄生术、异步攻击、超级冲杀、数据泄漏、线路窃听、截获电磁辐射信息等。

近几年来,世界上发生了多起较有影响的计算机病毒案例,造成了十分严重的后果,下面仅介绍其中的一部分。

美国一家计算机公司的一名程序员被公司辞退后,决定对公司进行报复,在辞退的当天晚上他回到公司输入了一个程序,使公司的计算机“发病”。结果该程序五年之后才发生作用,造成该公司的整个计算机系统混乱,无法正常运转,损失惨重。公司的计算机专家费了九牛二虎之力才把这个程序找出来。另外有一个在某银行工作的计算机职员,在银行的电脑系统中输入了一个“若辞退我,会计系统则会紊乱”的程序。结果在他被该银行辞退后, 不仅该银行的会计系统发生紊乱,而且所有与这家银行联网的部门也都出现了紊乱,致使储户们几乎全部跑到别的银行去了,造成银行濒临倒闭。

自 1987 年以来,美国一些不法的“计算机入侵者”以个人计算机通信为媒介,利用称之为“特洛伊木马”的计算机病毒程序,进行破坏活动。他们在电子显示板上显示极富诱惑力名称但破坏性极强的程序。当使用者通过网络将其引入个人计算机时,使用者的计算机软件即遭破坏。该病毒程序的传染力极强,每使用一次程序便自行增值一次,因而危害性很大,不仅破坏个人计算机用户的软件,而且还以较快的速度侵入到相连网络内,造成更大范围的破坏。

1987 年 12 月,世界头号计算机公司 IBM 的工作人员发现计算机病毒已入侵该公司在坦帕的信息广播网,致使计算机的屏幕本应出现有关圣诞节内容的信息,却重复出现毫无意义,谁也看不明白的画面。不但美国,连以色列的赫布莱大学也在同一时期遭到这种病毒程序的侵入,造成多年收集整理的资料全部报废。

1988 年 12 月 1 日晚,美国国防部高级研究计划署的 ARPANET 网上的电子计算机突然工作,异常终端屏幕上显示出许多杂乱无章的符号。ARPANET 网连接有几百个大学、研究中心、公司、军事基地和国防部研究机构的上万台计算机。与该网络相连的全国军用、民用计算机网络——东起麻省理工学院、哈佛大学、马里兰海军研究实验室、马里兰大学,西到加利福尼亚大学的伯克利、圣地亚哥分校,以及弗吉尼亚的太空总署研究中心、斯坦福大学国家研究所、兰德公司研究中心的计算机网,都同时出现了故障,整个网络瘫痪了 24 个小时,使正在进行科研工作和经营活动的工作人员陷入一片忙乱而又无可奈何之中。与此同时,网中计算机上的快速扩散性病毒程序还在不停复制杂乱信息,让这些毫无意义的符号通过电子邮件方式提供给相连的网络,致使它们也相继发生紊乱。当晚,国防部成立了一个应急指挥部,处理这起病毒袭击案,着手调查并协同全国数千名计算机专家研究并展开“消毒” 工作。据统计,这次病毒侵害造成上千万美元的直接经济损失。而对各大学、研究院所研究工作的影响则难以用美元来计算。由于 ARPANET 还与国际上其它国家的计算机网络相连,因此,其“病毒感染”还波及到美国国外的一些研究机构和社会团体。这是美国有史以来,计算机系统遭受的一次最严重、范围最广、规模最大的病毒侵袭。

经查,本次病毒入侵事件是由康奈尔大学 23 岁的罗伯特·莫里斯所为。他是该校计算机科学系的一年级研究生,其父老莫里斯曾是政府安全部门的一位计算机安全专家。老莫里斯设计的保护 Unix 操作系统安全的软件,成了小莫里斯设计的“病毒程序”袭击的目标。小莫里斯声称自己的病毒程序是一个“实验性”的小玩艺,由于一个小疏忽,这个病毒程序自我复制失控, 顷刻间广泛扩散。据他自己讲,造成如此严重的后果实属意外,并非其本意。“消毒”专家认为,小莫里斯电脑技术娴熟,他是看准了 ARPANET 网络安全方面的缺陷才下手的。11 月 4 日,应急指挥部宣布,已经消除了 11 月 2 日入侵 ARPANET 网的“病毒”源,经过“消毒”,受感染的计算机网络已恢复正常。值得庆幸的是,本次“病毒”属“良性”程序,只是制造紊乱,致使计算机停机瘫痪,没有破坏或毁掉计算机的文件,而且侵害也未殃及核武器管理系统和存储重要军事机密的计算机网络。

计算机病毒程序大体上可分为四种类型:

源码病毒在源程序被编译之前插入到诸如 FOR-TRAN、C、PASCAL 等高级语言编写的源程序当中。

入侵病毒 侵入到现有程序之中,实际上是将病毒程序插入到主程序中。入侵病毒程序难以编写,当其侵入程序体后也很难除掉,除非破坏主文件本身。

操作系统病毒 工作时,用它自己的逻辑代替部分操作系统。这种病毒程序破坏力极强,甚至导致整个系统瘫痪。已知的操作系统病毒往往把大量的攻击逻辑隐藏在被虚假地标明是坏了的磁盘扇区内,其它的加载在常驻RAM 的程序或设备的驱动程序中,以便隐蔽地从内存进行传染或攻击。

外壳病毒 将它们自己包围在程序的四周,对被包围的程序不作修改。外壳病毒程序较为常见,也容易编写。

从病毒的破坏意图来看,已发现的计算机病毒大致可分为两类:

良性病毒多数是恶作剧,但也有一定的破坏性或副作用。例如,IBM 圣诞节病毒,可使计算机系统每逢节日时显示“圣诞快乐!”并在屏幕上显示圣诞树的画面。

恶性病毒是有目的的人为破坏,其破坏力和危害性都很大。最常见的恶性病毒往往是毁坏数据、删除文件或对硬盘进行格式化等。