量子计算的应用精选(九篇)
第1篇：量子计算的应用范文
一、应充分认识到两种粒子物质的量换算关系的计算价值
大家都知道初中化学计算以质量为中心，高中应构建以物质的量为中心的计算体系。物质的量在高中化学计算中的中心地位体现在哪些方面呢？我认为主要体现在两个方面：首先体现在物质的量处于同一种粒子不同量换算关系网络的中心，这是大家所熟知的；其次体现在物质的量之比是两种粒子各种换算关系的中心。即两种粒子的换算关系无论是同种量之比，如质量之比、气体体积之比（同温同压下）以及溶质与对应离子的物质的量浓度之比（同一溶液中）等，还是不同种量之比，如物质的量与质量之比、质量与气体体积（标准状况）之比，等等，都可以在物质的量之比基础上推算得出。同时，由于物质的量之比在既定两种粒子的各种换算关系中数值最小、计算最便捷，导致物质的量之比成为换算关系运用的主流形式。高中化学计算究其本质主要是两种不同粒子之间的计算，正确构建两种粒子的量关系是进行两种不同粒子量之间换算的桥梁和关键。由此可见，正确构建两种粒子（或物质）之间物质的量换算关系在化学计算中起着至关重要的作用。
二、掌握构建两种粒子物质的量换算关系的基本方法
在人教版初中化学中，化学式和化学方程式的定量意义可用微观粒子个数和宏观质量两种量揭示。实际计算中，没有单纯利用粒子个数关系进行的计算，主要是依据化学式和化学方程式中蕴藏的两种粒子质量关系进行的计算。但提取出粒子个数关系是推算质量关系的基础和必经之路（事实上物质的量关系在其中起桥梁作用）。由此可见，有关化学式和化学方程式的计算虽然用到的是质量关系，但离不开粒子个数关系的奠基。
中学化学计算体系中，计量粒子数目多少的方式有两种：一种是以单个的方式来计量叫粒子个数，习惯上称为粒子数；另一种是以集合体的方式来计量叫物质的量，并且两者之间存在固定的换算关系即阿伏加德罗常数。由此可知，在一定情形下如化学式或化学方程式等一定时，只要同时采用相同的计量方式，其中任意两种不同粒子的数目关系就一定，即在一定情形下，任意两种不同粒子的粒子个数之比等于物质的量之比。而平时从定量的角度认识物质的构成及其发生的化学变化，往往从微观粒子之间的个数关系着手，并且在微粒之间的多种量关系中个数关系涉及的知识最基础、数据最简单、得出最方便。因此，首先从化学式或化学方程式等条件中提取出粒子个数关系，进而转化为物质的量关系，是构建两种粒子物质的量换算关系的基本方法和主要途径。
三、精心设计构建两种粒子物质的量换算关系的起始形成教学
1. 起始形成教学中存在的问题
无论是从人教版、苏教版和鲁教版这三种新教材的编排来看，还是从实际教学的安排来看，关于两种不同粒子的个数之比等于物质的量之比这一结论的起始形成与运用教学，基本上都安排在“阿伏加德罗常数”之后、“摩尔质量”之前，而且都是以化学式作为研究对象，即本质上把物质的量应用于化学式的计算教学作为粒子个数之比等于物质的量之比这一结论的起始教学。但从实际教学过程与效果来看，这部分教学内容的选择、组织以及安排等方面还存在不少问题，致使教学效果不够理想。那么现行物质的量应用于化学式的计算教学究竟存在哪些问题？经归纳后得出问题主要有：
（1）物质的量应用于化学式计算的教学隐性化
很多教师把物质的量应用于化学式的计算教学，与物质的量与粒子个数的换算教学混杂在一起，并隐藏于其中，导致为形成物质的量与粒子个数换算公式所举的例证类型不单一，严重干扰了物质的量与粒子个数换算公式的自然生成。同时由于物质的量应用于化学式的计算教学环节没有在教学中单列凸显，导致学生对物质的量应用于化学式的计算内容认识模糊、肤浅。
（2）忽视结论的起始形成教学
有的教师把由物质的量与粒子个数换算公式推导出的粒子个数之比等于物质的量之比（同种粒子），直接用于化学式的计算（不同种粒子之间），学生感到非常突兀。缺失结论粒子个数之比等于物质的量之比的形成教学，必然致使学生对结论缺乏透彻全面的理解，运用难以灵活自如。事实上物质的量用于化学式的计算依据虽然表述与前者相同，但形成过程以及适用范围是不同的。
2. 立足教材解决问题的方法
那么立足教材现状如何解决实际教学存在的主要问题呢？笔者认为，应把物质的量应用于化学式的计算教学，与物质的量应用于化学方程式的计算教学同等对待，进行主题显性化教学。这样做不仅可有效解决问题，而且可促进相关计算整体教学效果的提升。具体做法如下。
（1）通过比较吃透教材
如果围绕研究主题对三种教材先逐一分析再进行比较将发现，尽管三种教材正文对物质的量应用于化学式的计算内容处理方式与编排内容各不相同，如苏教版凸显结论粒子个数比等于物质的量比在化学式计算中的应用，鲁教版凸显结论粒子个数比等于物质的量比的形成过程，人教版保持了老教材原有省略的做法；但共同点是正文末尾的习题中都安排了相关习题。这些事实充分说明了三种教材都一致认为物质的量应用于化学式计算教学的必要性和重要性。事实上，物质的量应用于化学式的计算与物质的量应用于化学方程式的计算同等重要，两者是高中化学计算中的两种重要的基础性计算类型。
（2）运用整合设计教学
如何进行物质的量应用于化学式计算的起始教学呢？由于单一粒子物质的量与粒子个数的换算与物质的量应用于化学式的计算是两类不同的计算，宜应采用先分类后综合的教学策略。分类教学显然先单一粒子物质的量与粒子个数换算后物质的量应用于化学式的计算。下面就围绕物质的量应用于化学式计算的起始教学设计这一主题将自己实践与思考介绍如下。
①从物质的量的视角认识化学式结论的形成教学
从三种教材的编排来看，只有鲁教版呈现了引导学生从物质的量视角认识化学式获取新认识的过程。鲁教版旨在用“图”引导学生运用刚学的物质的量与粒子个数的换算关系，以及初三所学化学式的微观定量意义，通过自主、探究和合作的学习方式解决问题。但“图”中由于采用了3个可逆符号，导致推导线路思路不明确、难分辨。为此，实际教学时，笔者将“图”中可逆符号换成单向箭头符号，并将水分子个数由已知还原为未知。改进后的“图”为：
不难看出，改进后的“图”较原图问题指向明确，解决问题线路清晰。然而实际教学中如何用“图”效果好呢？教学实践表明，教学中可先不提供“图”，而让学生充分思考：1molH2O中有多少mol的H，多少mol的O？当独立想到上“图”思路的学生介绍后，再投影改进后的“图”。这样做能有效激活学生的思维，更好地落实新课程理念。同时教师逐步板书：
H2O——2H——O
粒子个数之比 1 ∶ 2 ∶ 1
物质的量之比 1mol ∶ 2mol ∶1mol
引导学生得出结论：对于任意两种粒子，粒子个数之比等于物质的量之比。
②结论的应用教学
化学式主要包含共价分子的分子式，离子化合物的化学式以及复杂离子的离子符号等。物质的量应用于化学式计算的基本类型，从已知与未知粒子的大小差异来细分，主要包括由大粒子（整体）求小粒子（部分）和由小粒子（部分）反求大粒子（整体）两种涉及物质的量计算的类型。为了提高结论应用教学的有效性，必须加强练习选择的针对性和组织的层次性。具体习题分层安排如下：
题组I（运用化学式中任意两种粒子个数比等于物质的量比的计算）
⒈5mol CO2含有 mol C， mol O。
⒉把1mol Al2（SO4）3溶解于水后，溶液中有
mol Al3+，有 mol ■。
⒊ mol Fe3O4中含有1mol O，含有 mol Fe。
题组II（运用同种粒子物质的量与粒子个数换算关系以及化学式中任意两种粒子个数比等于物质的量比的综合计算）
⒈1mol NaCl中的氯离子数 。
⒉1mol H2SO4中的氧原子数 。
⒊0.1mol ■中含有 N，含有 个H。
⒋ mol Al2O3中含有6.02×1023个Al原子。
题组III（依据粒子个数比等于物质的量比运用化归方法的计算）
⒈3mol O2和2mol O3中分子个数比是 ，原子个数比是 。
⒉5mol O2、1mol N2、2mol H2中含分子数由大到小的顺序是 。
⒊ mol CO2中含有的氧原子数跟1.806×1024个H2O分子中含有的氧原子数相同。
这里只是物质的量应用于化学式计算的起始教学，事实上物质的量应用于化学式的计算以及结论粒子个数之比等于物质的量之比应用范围都很广，为提高计算教学的整体效果，应采用整体规划统筹安排分步实施的策略。
四、充分重视两种粒子物质的量换算关系构建方法的训练环节
第2篇：量子计算的应用范文
结构化学的加速发展使得其对计算机技术的需求越来越迫切，主要表现在三个方面：“1）化学计算的难度越来越高，许多结构化学和物理化学中的问题离开了计算机便不能获得圆满解决；2）化工设备和工艺对自动化的要求越来越高，而且对许多化工过程，人工进行控制已经相当困难，需要高可靠性的控制系统；3）化学和化工实验研究的高费用和高风险性质也驱使人们探讨利用计算机模拟技术部分代替实际的化学和化工实验，以降低研究成本和减少风险。”因此，随着各类计算和模拟软件的开发，计算机越来越多地应用到结构化学的研究和教学中。就教学而言，首先应该使学生明白计算机技术在结构化学中的重要地位，其次掌握相关软件进行实际操作。学生需要学习并掌握以下几个方面的技术。
1.用计算机进行结构化学计算结构化学的研究涉及到原子和分子的结构关系及性能之间的关系，而作为微观粒子的电子、原子、分子等实物粒子具有波粒二象性，这样就涉及到实物粒子的波长、质量等计算。要完成复杂的计算需要借助计算机。用计算机进行结构化学计算需要借助专业软件。目前已经有很多功能强大的软件应用于结构化学的计算。主要有：
（1）Hyperchem。美国Hypercube公司出版的分子模拟软件，可以进行量子化学、分子动力学、分子结构等方面的计算。该软件的主要计算类型有单点能、几何优化、计算振动频率得到简正模式、过渡态寻找、分子动力学模拟、Langevin动力学模拟、MetropolisMonteCarlo模拟。支持的计算方法有：从头计算、半经验方法、分子力学、混合计算。可以用来研究的分子特性有：同位素的相对稳定性、生成热、活化能、原子电荷、HOMO-LUMO能量间隔、电离势、电子亲和力等。这款软件的优点是高质量、高灵活性和容易操作，是结构化学必学的一款软件。
（2）Gaussian。这是一款功能强大的综合性的量子化学软件，其最广泛的用途是做半经验计算和从头计算。其可执行程序可在不同型号的大型计算机、超级计算机、工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。它的功能有：过渡态能量和结构计算、键和反应能量计算、原子电荷和电势计算、振动频率计算等等，还可以预测周期体系的能量、结构和分子轨道。因此，Gaussian是应用研究领域广泛的强大工具。
（3）AccuModel。这是一款准确简单的分子力学计算软件，其功能有：能够建立并演示准确的分子结构模型；提供计算结构参数和热力学参数的手段；基于优化计算对分子模型能够进行几何和构象处理；利用能量计算方法对分子进行构象分析等。计算在结构化学学科中有相当重要的意义，只有严密而准确的计算才能得出分子、原子等实体粒子的结构和功能之间的关系。在信息量大、处理困难、单靠人脑无法准确计算的今天，用计算机进行计算是不二选择。而各种计算软件的学习则是学习结构化学的基础所在，因此课堂上的学习和课下的掌握都相当重要。
2.用计算机进行结构化学过程模拟由于结构化学实验和研究的费用和风险越来越高，大规模地进行实验有时候反而得不偿失。采用计算机模拟的方法则可以减少实验费用、降低实验风险、并扩大研究的范围，从而提高研究速度和效率，以最小的成本达到最好的效果。计算机的结构化学过程模拟主要包括两个方面：仿真模拟和数值模拟。数值模拟在科学领域中更为重要。这两种过程模拟可以更好地研究结构化学的反应机理、模拟过程、并推测结果，从而获得反应参数以指导科学研究。
用计算机进行结构化学过程模拟最常用的软件ChemicalKineticsSimulator0（以下简称CKS0）是少量的、比较出色的化学动力学商业软件之一。它的主要功能有：可以在产物并不清楚的条件下使用，反应物和产物可以用代码表示；处理范围宽泛，浓度和速率数值范围可达8个数量级；除了能够处理常规均相反应之外，还可以处理诸如界面吸附、膜形成、物质交换等化学和物理过程中的动力学问题；软件的使用需要事先了解必要的反应机理、速率常数、反应条件、相关热力学常数、物质的物理状态、等信息；模拟结果以关系曲线图和数据表格形式给出。“CKS0的操作主要包括建立化学反应文件、输入化学反应机理、输入反应条件、输入模拟条件、模拟运行和显示输出模拟结果6个步骤。”CKS0以其强大的功能用于各种化学反应的模拟，如甲基丙烯酸甲酯的聚合反应模拟、五氧化二氮的热分解反应模拟、固体表面吸附过程模拟、膜形成过程模拟等。这些软件在教学过程中产生的效果是显著的，它们使得教学过程有趣、丰富、生动、活泼，一对一的教学模式使得学生学习更加主动。学生不再为复杂的计算过程而一遍一遍地伤透脑筋，也更加直观地认识到分子、原子的结构。
二、计算机技术的应用效果评价
计算机应用到结构化学的教学中有多种形式，如：计算机多媒体教学、计算机交互链接式教学、计算机题库教学等。这里重点评价计算机软件教学。与国外某些发达国家相比，我国的软件教育相对落后，软件的出版和供应相对较少，且优秀的软件都来自国外，要想教学生使用，老师首先要有丰富的使用经验和较好的外语修养。
1.计算机技术教学的效果虽然有这些困难，我国计算机技术的教学效果是值得肯定的。首先，从教材上来讲，我们已经拥有大量的软件教学课件，这些课件来自于我国化学教师与计算机工程师的共同努力。他们编写了很多教材，如《计算机在化学化工中的应用技术》等，还有大量的课件应用于课堂之上，甚至通过国际互联网获得国外的教学课件，极大地丰富和完善了我国软件教学的教材。其次，从技术资源上来讲，刚开始时使用的由国外大学或中学开发的自由软件已经不能满足结构化学快速发展的需要，我国目前使用较多的是大型商业软件，这些软件由专业公司开发，软件的性能和质量能够保障。
2.计算机技术教学的不足尽管取得了很多成果，我国的计算机技术教学还是存在很多不足。
（1）硬件的缺乏。虽然教材资源丰富，但是硬件系统跟不上也会影响教学效果，如电脑的操作系统跟不上时展。计算机技术日新月异，更新换代很快，如果不能积极地引入新型计算机会浪费掉很多优秀的教师和教材资源。
（2）应试教育的副作用明显。多年的应试教育训练使得当代大学生习惯了考试才会努力，如果一门学科不是以考试为目的的学习，则缺乏学习兴趣，导致授课效果不理想。
（3）教师的教育观念偏差。目前我国大多数高校普遍存在的一个问题是教师上课积极性差，对待学生的态度不够严格，导致很多学生上课不认真、下课不复习、操作时间短，无法掌握软件的使用要领。
第3篇：量子计算的应用范文
关键词：孤立词识别 免疫粒子群优化 LBG算法 DHMM
中图分类号：TN912.34 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）01-0111-03
语音识别是一项极具魅力且大有作为的新兴技术，其涉及语音语言学、生理心理学、信号处理及计算机科学等众多学科。该技术的目标主要是利用人机接口来实现人与机器的直接对话，并能够使机器根据人的语音执行各种相应的命令。作为语音识别的一个分支，孤立词语音识别已广泛应用于移动通信中的查询和语音拨号、汽车导航中的语音控制、语音检索等[1][2]，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
然而，很多应用产品的效果仍不够理想，如识别率低、语音库词汇量少、识别速度慢等都严重制约着语音识别技术在生产生活中的推广应用。目前，语音识别中运用较多的是隐马尔科夫模型（HMM）、矢量量化（VQ）、动态时间规整（DTW）、人工神经网络（ANN）以及支持向量机（SVM）等方法[3]。其中，HMM和VQ在孤立词语音识别中应用较为成功。
在HMM的孤立词识别系统中，首先是提取用于训练的语音特征矢量，然后对其进行矢量量化。矢量量化中，用LBG算法训练得出矢量量化器，再用矢量量化器量化训练参数。最后，训练参数进入HMM语音识别系统中进行训练识别。但是，经典的LBG算法对初始码书的选取较为敏感，易陷入局部最优[4]。因此，本文运用免疫粒子群优化（IPSO）算法改进LBG初始码书设计，并通过HMM语音识别系统进行实验测试。实验结果证明，该方法极大的提高了系统的识别率，具有一定的可行性。
1 DHMM孤立词语音识别方法
隐马尔可夫模型作为一种语音信号处理中广泛运用的统计模型，可实现双重随机过程[5]，既可以描述直接观测到的信号瞬态特征，又可以描述隐含在观测序列中的动态特征。HMM分为离散HMM（DHMM）、半连续HMM（SCHMM）和连续HMM（CHMM）三种[6]。本文中侧重孤立词语音识别研究，鉴于DHMM输出离散分布概率，实现时所需的计算量以及存储量都较小，因此选用DHMM模型（图1）。
DHMM语音识别的系统框图如图1所示。假设为一个观察序列，为HMM参数组，DHMM语音识别过程需要进行如下三步：（1）给定模型的条件下，计算得出观测序列的概率；（2）选择一个最优的状态序列来表达观测序列；（3）通过调整模型参数，以使最大。
在DHMM孤立词语音识别中，要计算观测序列对模型的概率，可以使用Baum-Welch算法和Viterbi算法[7]。Baum-Welch算法用于计算所有可能状态序列所对应概率，Viterbi算法用于计算最大似然状态序列对应的概率。它们均是动态匹配过程，计算观测序列与模型之间的最佳匹配，两种算法具有几乎相同的计算量。但是Viterbi算法能将浮点乘法转为定点加法，还能将概率对数化，从而能够提高识别的速度。本文的DHMM的语音识别系统采用Viterbi算法来进行识别。
2 免疫粒子群优化（IPSO）算法
Kennedy和Eberhart通过研究鸟群捕食行为，在1995开发了一种仿生进化算法——粒子群优化（PSO）算法[8]。PSO算法和其他优化算法相似，运用群体进化的方式，假设单个粒子无体积无重量，以一定速度在搜索空间中飞行。根据自身及群体的飞行经验，空间中的粒子不断调整自身的飞行速度，通过调节并改变飞行方向和距离，在空间中根据最优粒子的位置进行搜索，经过不断迭代获得最优解。
在PSO算法中，假设一个D维搜索空间，群体由N个粒子组成。在聚类过程中，先对这群粒子随机初始化。在迭代过程中，通过跟踪个体最优值和全局最优值的变化，每个粒子不断更新自己的位置及速度。设第个粒子的速度为，第个粒子的位置为，则粒子优化计算如下式：
（1）
（2）
式中，、是对应的学习因子，取值通常为2，和取[0，1]间的随机数，代表惯性权重，其取值将影响算法的收敛性，取值太大会导致算法不收敛，因此权重大小的选择很重要。
设第个粒子为最优位置，在求解最小化问题时，目标函数值越小，则适应度就越好，则个体最优值：
（3）
设目标函数为，为所有粒子搜索到的位置最优值，则有全局最优值：
（4）
式中，、、和分别表示第次迭代过程中，粒子在第维的速度、位置、个体最优位置和整个种群的全局最优位置。在进化的过程中，为了避免粒子飞出搜索空间外，通常取值为，取值为，则将有，。
PSO虽然算法简单，实现容易，但仍存在一定缺陷。PSO算法的各种参数值往往是通过经验来确定，其很难保证种群的多样性，算法容易陷入早熟。因此，本文设计了免疫粒子群算法（IPSO）。通过将免疫记忆、免疫调节及接种疫苗等处理机制[9]运用到PSO算法中，每个粒子都作为一个抗体，使算法有了全局收敛能力，避免陷入早熟，提高了粒子群的多样性和收敛速度。
在本文中，将每次迭代生成的最优粒子作为记忆细胞保存起来，当部分粒子适应度较低，不合要求时用记忆细胞来代替，从而加快搜索速度。在粒子群更新的过程中，本文利用免疫系统的调节作用，当抗体（即粒子）的浓度增高时，系统对其进行抑制的作用就增大，选择的概率就减小；反之，选择的概率增大。这样就可保证粒子具有多样性。
通过下式可计算第个粒子的浓度为：
（5）
通过式（5）可计算第个粒子浓度的选择概率为：
（6）
其中，表示第个粒子的适应度函数值。从公式（6）可以看出，与粒子相似的粒子数量越多，粒子被选择的概率就越小；反之，粒子被选择的概率就越大。
3 基于IPSO算法的码书设计
3.1 参数设计
LBG算法是经典的码书设计方法[10]，但LBG中初始码书的好坏对码书收敛的速度和最终码书的性能都会产生很大的影响。因此，本文充分利用IPSO算法的全局搜索性能，将每个粒子看作一个码书，经过聚类、迭代得出最优解，然后将最优解作为初始码书，再用LBG算法优化得到最优码书。
本文所用免疫粒子群改进LBG算法中参数的设计为：粒子群规模；新增粒子数；粒子维数；最大迭代计算次数；学习因子；惯性权重及适应度函数分别通过公式（7）及公式（8）进行计算。
（7）
式中，为惯性因子最大值，取值为1.0，为惯性因子最小值，取值为0.4，为迭代次数，为最大迭代代数。
（8）
其中，表示第个聚类中心，为属于第个聚类中心的数据集合，为聚类类别数。适应度越小，说明聚类越紧凑，码书性能越好。
3.2 码书设计
基于IPSO的码书设计算法的具体步骤为：
步骤1：种群初始化。随机地从语音库训练矢量集中选取D个矢量作为一个粒子（即码书），矢量的维数为，反复进行N次得到N个粒子，初始化粒子的速度，位置。
步骤2：计算各个粒子的适应度值，对个体最优值和全局最优值进行更新，将作为免疫记忆粒子保存。
步骤3：根据公式（1），（2）对粒子当前速度和所在位置进行进化计算。
步骤4：随机产生个粒子，形成新的粒子群。
步骤5：对N+M个粒子的浓度选择概率通过公式（6）进行计算，将概率大的个粒子选出，进入下一代。
步骤6：选取为疫苗，随机确定一段基因，将步骤5中选出的粒子与疫苗对应的基因进行替换。
步骤7：计算被替换粒子的适应度值，与父代进行比较，若不如父代，则取消接种，反之保留该粒子，形成新的粒子群。
步骤8：对每一个粒子（即码书）按照最近邻法则，重新确定聚类划分，计算出新的聚类中心，形成新码书。
步骤9：当计算达到最大迭代次数就结束，否则，跳转至步骤2后重复进行。
4 实验仿真分析
4.1 实验建立
孤立词语音识别仿真实验需要语音特征提取、矢量量化、模型训练及识别测试4步：
首先，分帧提取待训练和识别的语音信号特征参数，每帧为一个矢量，构成矢量序列。本文采用过零峰值幅度（ZCPA）语音特征，形成1024维特征矢量。
其次，对高数据率矢量序列进行矢量量化。本文通过IPSO改进LBG算法来形成矢量量化器，将训练数据库中10人在不同噪声、不同词汇量下的语音特征矢量量化形成相应码书。
第三，将上步得到的码书输入到DHMM模型的孤立词语音识别系统中，采用5状态单词模型，27个样本训练一个单词，将每个单词运用Baum-Welch算法训练成一个模板。
第四，运用矢量量化器对待测试的8个人在不同噪声、不同词汇量下形成的数据进行矢量量化，形成测试码书。然后用Viterbi算法得到测试语音数据与上步形成的模板所匹配的概率，最大概率值极为识别结果。
4.2 仿真分析
本文通过C++语言编程，在PC机上建立基于过零峰值幅度语音特征的IPSO-LBG改进DHMM的孤立词识别系统。实验中选用在不同高斯白噪声条件下（包含15dB、20dB、25dB、30dB和无噪音），18个人都分别采集10词、20词、30词、40词、50词，每人每个词发音三次，形成实验语音数据，其中10人的语音数据作为训练数据库，另外8个人的语音数据作为识别数据库。这样，通过PC机编程仿真，得到了不同噪声和词汇量下的基于免疫粒子群优化LBG算法的DHMM语音识别结果。
表1所示为在不同词汇量和不同SNR下，分别基于LBG算法和IPSO-LBG算法的DHMM在语音识别实验中的识别结果。从表中可以看出，基于IPSO-LBG算法的识别率在不同词汇量和不同信噪比下都比基于LBG的高，正确识别的词汇量也增多，这说明IPSO-LBG算法跳出了局部最优值，提高了系统的识别性能，尤其在大词汇量的语音识别中表现出更加明显的优势。
（图2）和（图3）分别是基于LBG、IPSO-LBG两种算法的DHMM语音识别系统在不同词汇量下的平均识别率柱状图和在不同信噪比下平均识别率的柱状图。从两图中可以看出，在不同词汇量下识别率都有所提高，且随着词汇量的增多，识别率的提高也加快。在不同的信噪比条件下，识别率的提高速度差不多，在无噪声的情况下识别率最好，系统的抗噪性能还有待提高。总体上验证了基于IPSO-LBG算法的语音识别系统的有效性。
5 结语
本文将免疫粒子群算法运用到码书设计中，设计了IPSO-LBG算法，并将IPSO-LBG算法用于DHMM孤立词语音识别系统中，并给出了实验的结果及分析。通过与基于传统LBG算法的DHMM孤立词语音识别系统相比，证明了IPSO优化的识别系统有较好的识别率，对今后孤立词语音识别研究具有重要的借鉴作用。
参考文献
[1]袁里驰.基于改进的隐马尔科夫模型的语音识别方法[J].中南大学学报（自然科学版），2008，06：1303-1308.
[2]M. Benzeghiba， R. De Mori， O. Deroo， S. Dupont. Automatic speech recognition and speech variability： A review[J].Speech Communication，2007，49（10）：763–786.
[3]任杰.语音识别技术概述[J].大众科技，2010，08：21.
[4]王社国，魏艳娜.基于遗传算法的VQ码本设计及语音识别[J].计算机工程与应用，2007，17：71-73.
[5]A-V.I. Rosti， M.J.F. Gales. Factor analyzed hidden Markov models for speech recognition[J].Computer Speech and Language，2004，18（2）：181-200.
[6]高清伦，谭月辉，王嘉祯.基于离散隐马尔科夫模型的语音识别技术[J].河北省科学院学报，2007，02：8-11.
[7]于倩，李春利.自适应矢量量化在语音识别中的应用[J].现代电子技术，2007，06：128-130.
[8]陈立伟，宋宪晨，章东升，杨洪利.一种基于优化小波神经网络的语音识别[J].应用科技，2008，02：17-20.
第4篇：量子计算的应用范文
1.1量子计算机量子计算机可简单理解为遵循量子力学能够进行高速运算、存储和处理信息的计算机，它是在社会对高速度、保密好、容量大的通讯及计算提出较高要求的情况下产生的。物理主体主要包括：液态核磁共振量子计算机、(固态)硅晶体核磁共振量子计算机、离子陷阱、量子光学、腔室量子电动力学、超导体方案等。量子计算机的功能在于进行大数的因式分解，和Grover搜索破译密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式，此外还可以用来做量子系统的模拟。但是在昨晚高难度运算后，能耗高、寿命短，散热量大等缺点则暴露出来，真正有价值的量子计算机还有待继续研究。
1.2光子计算机光子计算机进行数字运算、逻辑操作、信息存贮等内容利用的是光信号，以光运算代替电运算，主要由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件设备组成。它具有运算、处理能力极强的优点，同时，兼具容错性，能够进行模糊处理，但并不影响运算结果，智能化更高端。它主要具有以下好处：光子不带电荷，不产生磁场，也不受磁场作用影响；光子也不具有静止质量，可以在真空和介质两种状态下传播；信息存储容量大，通道宽，通信能力强；能量耗用低，散热量小，节能环保性较强，也避免了计算机运行时内部过热的情况。目前虽然光子计算机在功能和运算速度方面和电子计算机有一定差距，但光子计算机的进一步研制、完善，在对图像处理、目标识别和人工智能等方面发挥重大作用。
1.3生物计算机生物计算机也叫做放生计算机，是以仿生学研究为基础而形成的新型计算机技术，它以生物工程技术生产的蛋白分子制成生物芯片作为基础元件。它具有并行处理的功能，运行速度比普通的电子计算机要快10万倍，存储空间占用更是少之又少。它具有的优点很多，首先，体积小、功效高，比集成电路小很多，可以隐藏在地板、墙壁等地方；其次，具有自我修复功能，它的内部芯片出现故障时，不需要人工修理，能自我修复，永久性、可靠新高；再者，能耗很低，能量消耗仅占普通电子计算机的10亿分之1，散热量很小；第四，不受电路间信号干扰。目前，这种计算机还在研制阶段，存在技术不成熟、信息提取难等问题，还需要继续优化。
1.4纳米计算机纳米计算机研制是计算机发展过程中的一场革命，它以纳米技术为基础研制出计算机内存芯片，其体积相当于发丝直径的千分之一，生产成本非常低，不需要建造超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和人数众多的生产团队，同时，纳米计算机也需要耗费能源可以忽略不计，但是对其强大其性能的发挥丝毫不产生影响。纳米计算机可以应用到微型机器人，以至于日用电子设备，甚至玩具中，都能获得强大的微处理功能，其应用范围也涉及到现代物理学、化学、电子学、建筑学、材料学等各个学科领域。这项新的课题技术也在不断的完善和发展，将为计算机发展带来新的内容。
2云技术和网络技术发展
2.1云技术云计算是分布式计算的一种形式，它通过将计算拆散计算再进行组合回传的方式进行，可以达到和超级计算机同样强大的网络服务，这是云技术的根本。云技术不仅仅作为资料搜集手段，它是集网络技术、信息技术、整合技术管理平台技术、应用技术为一体的综合资源池，灵活便捷。云技术作为一种商业模式的体现方式，其应用非常广泛，目前，已经在搜索引擎、网络信箱等领域投入使用，未来在手机、GPS等行动装置上也可实现。云技术正以它的可靠、实用、安全等性能逐渐被人们所接受，云物联、云存储、云呼叫、私有云、云游戏、云教育、云会议以及云社交等正逐步强化它的服务功能。
2.2网络技术网络技术发展有赖于光纤技术的快速发展。光导纤维技术在通信、电子和电力等领域日益扩展，成为大有前途的新型基础材料，与之相伴的光纤技术也以新奇、便捷赢得人们的青睐。它具有耐湿、耐辐射、易于安装和保养、24小时的连续工作等性能被广泛应用。尤其在塑料光纤产生后，海底光缆工程得以顺利实施，对世界范围网络通信起到良好的推动作用。
3移动计算机技术发展
目前最热门的是wifi无线技术，而最新的是4G通信技术，这两项技术对移动计算机的发展起到了关键的支撑作用。4G网络时代刚刚开启，目前开始应用于移动设备上，但是在微型便携计算机上的应用尚未起步。如何将移动计算机等终端产品通过芯片等形式与4G网络完没相连接，如发展移动电视、移动电脑、成为一项热门话题，有待进一步研究探索。
4结束语
第5篇：量子计算的应用范文
关键词：计算机；电子信息工程技术；应用；安全
科学技术水平的飞速提升促进了电子信息工程的发展进步，其能够通过计算机技术对各种电子信息进行有效的管理和控制，其主要应用在大量的电子信息获取和收集中，并通过计算机技术对电子产品进行不断的研究和制作。社会经济的发展进步促进了计算机电子信息工程技术的快速发展，但是在应用计算机电子信息工程技术的过程中，经常会出现安全问题，这对于人们的使用带来了非常严重的影响，因此，相关人员一定要针对计算机电子信息工程技术的应用安全采取有效的措施和手段进行保护，并提高人们的使用安全意识，进而能够更好的应用计算机电子信息工程技术，促进中国科技的发展进步。
1计算机电子信息工程的特点
1.1具有精确性
利用电子信息工程对电子信息进行处理，针对所需的不同结果对海量的电子信息设置检查命令。这样的筛选和管理方式，较之传统人工对于信息的处理，可以非常精确的对电子信息进行抓取和处理[1]。
1.2具有全面性
电子信息工程在进行电子信息处理的时候基本上都是源于生活之中，但其管理和处理的大量信息数据都是来源于各个产业之中的。针对如此大量的信息数据来说，如果使用人工进行处理和筛选的话，就会浪费大量的人力、物力资源，但是利用电子信息工程技术就能够对大量的信息进行自动处理和筛选，并利用其中的电子信息管理系统对大量的信息进行有效的管理，而且信息的存储量也是人们无法想象的。
1.3具有高速性
电子信息工程技术主要是通过硬件设备与信息系统的结合，对电子信息进行分批管理与处理，大大提高了信息的处理速度与效率。同时，不断地硬件设备研发，也加快了信息系统的对电子信息的处理速度[2]。
2计算机电子信息工程技术的应用优势
2.1提高管理水平
计算机电子信息工程技术的大量应用能够有效提升各个领域的管理能力。在进行各类工程设计的过程中，应用计算及电子信息工程技术能够对设计方案进行良好的优化，并确保工程设计方案中的设计质量有所提升，而且能够对成本进行有效的控制，进而提升工程企业社会形象和综合实力。
2.2提高管理效率
过去的企业管理办法的管理效率比较差，而且也不符合社会发展和时代进步的需求，在现阶段，我国一些城市的建设和发展速度非常慢，而且经济水平也比较低，这种情况就造成了整个城市之中对计算机电子信息工程技术的应用程度非常差，而且各个企业的领导人员也没有意识到计算机电子信息工程技术的重要性。所以，国家相关部门应该针对这种现状对各个城市以及各个企业的领导人员进行计算机电子信息工程技术的大力教育和思想灌输，并对他们进行高效的培训工作，进而使计算机电子信息工程技术能够广泛的在城市之中以及企业之中进行应用，进而提高企业的管理效率和质量。
2.3促进计算机信息技术的发展
中国的社会经济正在飞速发展和进步，科学技术水平也有了非常显著的提升，这也促进了计算机电子信息工程技术的快速发展进步，同时，计算机电子信息工程技术的发展促使社会正在朝着更加信息化、现代化、智能化、数字化的方向发展，其对于计算机信息技术的发展也有着非常积极的作用。想要不断提高我国计算机信息技术在国际中的地位，就应该加强计算机信息技术的研发效率以及加快计算机信息技术的前进速度，这样就能够促使我国计算机信息技术能够朝着更好、更快的方向发展进步[3]。
3计算机电子信息工程技术的应用安全问题
当前中国的社会是一个信息化社会，所有人都可能遭遇自己的各种信息被窃取或盗用，严重的还会对个人信息进行严重的损坏。针对国家或者单位而言，如果内部机密信息被窃取或者盗用，那么就会造成想象不到的后果。所以，怎样才能够有效提高计算机电子信息工程技术的应用安全，是人们非常关注的问题。针对这个问题，很多企业都进行了计算机网络的联通，进而确保企业内部资料不会丢失。另外，除了平时操作上的信息数据的泄露会造成信息丢失之外，黑客行为也会使内部的信息出现消失和泄露。为避免这种情况的发生，企业应安排专门人员对数据库进行有效的检查，并建立防火墙，进而保证企业内部的信息数据不会被黑客所盗取，保证了计算机电子信息工程技术的应用安全[4]。
4结语
我们能够了解到，计算机电子信息工程技术对于人们的生产生活来说有着非常重要的作用，而且计算机电子信息工程技术也让人们的生活产生的巨大的变化，当今时代下，人们已经离不开计算机电子信息工程技术了。尽管我国的计算机电子信息工程技术已经有了非常大的发展和进步，但是在具体应用的过程中依然存在着很多安全问题，这些安全问题对于人们生产生活中应用计算机电子信息工程技术带来了非常大的麻烦，也会造成巨大的经济损失和社会影响，因此，一定要对计算机电子信息工程技术的安全知识进行不断的渗透和宣传，进而提高人们的安全意识，进而使计算机电子信息工程技术能够更加有效的为人民服务。
参考文献：
[1]陈永强.我国计算机电子信息工程技术的应用和安全[J].中小企业管理与科技,2014(08):165-166.
[2]徐琳博.电子信息工程中计算机网络技术的应用探讨[J].山东工业技术，2015(10):258-259.
[3]赵琛.关于计算机电子信息技术工程管理与应用[J].科技资讯，2015(13):148-149.
第6篇：量子计算的应用范文
【关键词】计算机技术；发展
一、计算机技术的发展现状
计算机技术的发展逐渐向智能化以及运行高速、机身轻巧、纤薄方向转变，因此对计算机的软件要求就更加精细，计算机将会发展成为更加智能化、人性化，它除了能够提供我们现在所用的键盘输入和手写输入，关键技术的发展，更让我们能够有身临其境的感受，计算机的虚拟现实技术就是最好的体现。
随着计算机技术的发展，越来越多的新型计算机系统产生，各个国家都给计算机技术的研究人员提供各方面支持，这将会为计算机的跨越式变革和质的飞跃提供很大的帮助。如今我们正在深入开发的、已经出现的如生物计算机、纳米计算机、光子计算机和量子计算机等都是新技术的产物，随着技术的成熟将会运用到我们的生活中，给工业生产、经济发展和我们的生活带来更多的方便。
在量子效应基础上开发的量子计算机的存储量比普通的计算机存储量要大很多倍，运算速度也异常惊人，目前正在开发中的量子计算机主要有离子阱量子计算机、核磁共振量子计算机、硅基半导体量子计算机。量子计算机的普及和应用将会大大的提高计算机的存储能量和计算速度，应用到生活中会节省大量的计算时间和存储空间。
光子计算机主要是用光硬件替代普通计算机中的电子硬件，利用光运算替代电运算，如果按原有电运算的速度进行比较，它的通过能力远超过现今世界上最先进电话电缆的很多倍。光的高速和并行能力决定了以其为依据而研究的光子计算机拥有高运算速度和并行的处理能力，能同时展开多项运算，大大节省时间。
生物计算机也可称为分子计算机，生物计算机主要是通过生物介质之间的作用进行运算，人们发现了DNA在不同的状态下可以代表不同的信息，DNA分子之间发生化学反应后会把一种基因代码转换成另一种基因代码，这种基因之间的转换也是一种运算过程，如果可以控制这种过程，就能完成生物计算机的运算。DNA分子具有惊人的存贮量，而且计算时消耗的能量也小，如果能够运用到生产生活中，不但能够提高速度，还能节省能源，是符合我国可持续发展政策的长远之计。
纳米技术的最终研究目标是人可以按照自己的需求操纵原子，制造出符合人类需求的产品。纳米技术应用到计算机内存芯片的研究方面几乎不会耗费任何能源，还会比现有的计算机性能强很多，但是这种技术的应用还需要时间。
二、互联网的应用和发展
如今互联网和计算机已经密不可分，加入网络的计算机已经融入到了人们的生活中，逐渐成为一种工作、学习和生活的习惯方式，人们可以通过互联网获得自己所需的信息，互联网把整个世界联系起来，大大了缩小了人们的交流距离。
随着Internet技术成熟应用于生产生活的各个方面，计算机系统也在不断的完善和进步。计算机的处理能力越来越高，无线移动通信技术也日趋成熟。新的业务得到了拓展和广泛应用。移动计算机已经成为计算机产业的主要发展方向，它能够提高工作效率，并且让使用者可以随时随地交流和获取信息。移动计算机主要是把计算机、通信和计算有机的结合在一起，发挥他们的最大作用。通信系统挑战在无线移动环境中的信号问题，全球化的的发展，信息时代的到来，把数字通信和移动计算机融为一体，人们可以通过无线通信上网、学习、办公等。
三、计算机控制系统的发展前景
1.计算机控制系统的发展需要普及先进的技术，其中应用可编程序控制器就是一种为工业生产和工业环境设计的计算机系统程序。它主要是通过存储器来储存用户的指令，然后通过模拟的输入或数字输入来完成定向逻辑运算，比如定时功能、计数功能等。这些功能大多数都是采用大规模的集成电路作为存储器应用系统的主要控制器，近几年应用可编程序控制器因其功能、体积、价格以及可靠性等更加成熟和完美，所以模块的开发也更加成功。智能的I/O模块的成功开发和运用，让应用可编程序除了已经具有逻辑判断和运算的功能之外，同时还具有故障自诊断、数据处理等功能，大大增加了可编程序控制器的应用范围。
2.集散控制系统的开发和应用。所谓的计算控制系统就是把计算机作为其核心，把计算机和工业控制计算机、显示操作系统等有机的结合起来的一种计算控制系统。它能够为工业生产提供更多的信息化帮助和运算，为生产的自动化创造了有利的条件。如果生产能够采用集散控制系统，会大大的降低成本，使工业发展向低成本、高速率、可靠性、综合性方向发展，所以要加快集散控制系统的开发和研究，使其尽快能够应用到生产中去，提高生产效率。
3.智能系统的开发。智能系统是用机器人来模拟和代替人类活动的重要方面，它的主要目标就是无人类干预的情况下，智能机器能够自主驱动机器实现人类的需要。智能系统主要可以划分为分级递阶智能控制系统、神经网络控制系统、模糊控制系统等。应用智能系统来实现对计算机的控制，能够在很多方面、很大程度上有力的推动科学技术的发展和进步，应用到生产中，能够提高生产的自动化水平，应用到生活中，能够给人类带来更多的方便和快捷。计算机智能系统目前为止只是在较浅层的方面模拟人类的大脑进行思维活动和逻辑判断，通过更加深入的开发和研究，能够模拟人类的思维进行各种算法的控制。智能系统的开发会随着计算机在未来领域的发展而发展，计算机的发展也离不开智能系统的应用。
参考文献：
第7篇：量子计算的应用范文
关键词：pH平均值计算应用电离
中图分类号：D922.68 文献标识码：A
前言
pH值，是我们在环境监测工作中非常重要的一项指标，在水环境质量监测、废水监测、降水监测、土壤监测等一系列监测活动中都需要监测pH值。在监测及数据统计的过程中，我们常常会遇到需要计算所监测到一系列pH值的平均值的情况。本文中的pH平均值仅考虑溶液混合后的酸碱中和反应和水的电离反应，不考虑其它因素。
pH值
pH值在GB 6920-86《水质pH值的测定玻璃电极法》中的定义为：在物质的量浓度小于0.1mo1/L的稀薄水溶液有限范围，既非强酸性又非强碱性（2＜pH＜12）时
式中代表氢离子H+的物质的量浓度，y代表溶液中典型1-1价电解质的活度系数，与y的乘积就是氢离子活度，所以上式就可以等同于《水和废水分析监测方法》中的
因此在日常监测中，我们使用pH计测得的pH值实际上是氢离子活度取负对数后的另一种表示方法。在稀溶液中，氢离子活度约等于氢离子的浓度，因此可以用氢离子浓度来进行近似计算。
在日常工作中，我们常使用电极法测量pH值，即利用玻璃电极及参考电极，测定水样中电位变化，可得到氢离子活度（浓度），从而以氢离子浓度指数（pH）表示之。
常用的pH平均值计算方法
在工作中，常常会遇到需要统计数个水样中不同指标的平均值的情况。通常对于非无量纲数据的平均值，我们取其算数平均值，即可准确的反应一组数据的平均情况，而对于无量纲的pH值，我们则不能这么简单的对待了。
3.1算数平均值
如果对pH值取算数品均值，则会与实际情况有非常大的偏差，比如求以下三个pH值的平均值：5.00、8.00、8.00，如果以算数平均值计算，得到的结果为7。很显然，如果将等量的以上三个不同pH值的水样混合，在只考虑酸碱反应的情况下得到的水样一定是酸性，即pH＜7的，因此以算数平均值求pH平均值是不可取的。
3.2氢离子浓度[H+]水量加权法
在国家环保局1986年版《环境监测技术规范》第二册中规定,降水pH平均值采用氢离子浓度[H+]水量加权法计算。此方法即为求出各样品中氢离子浓度的平均值后再由此得出pH值，
此法虽然比单纯求算数平均值有了一定的进步，但是在现实计算中，也会出现一些问题。比如求解下列各组等量水样的混合后的pH平均值：
表1pH平均值计算表1
其中第1组的计算结果未发现异常，但是后四组的计算结果均得出了不符合理论的结果，其中第2组数据中，pH=9的水样碱性更强，等量混合后的pH结果应该更接近于9，而不是更接近8；第3组数据中等量的水样混合后结果应该为中性，即pH=7；第4组数据的计算结果与实际情况接近，但不准确；第5组数据的结果明显应该为碱性，但计算的结果为酸性，也与实际情况不符。因此此种方法只适用于一些pH＜7的平均值计算。
由于采用氢离子浓度[H+]水量加权法计算对于第2组数据不能计算，我们可以试用氢氧根离子浓度[OH-]水量加权法计算：
则我们得到的平均值为8.74，结果与实际情况相符，因此对于一些pH＞7的平均值计算，可以用氢氧根离子浓度[OH-]水量加权法计算。
3.3[H+ ][OH- ]溶液体积加权中和法
此方法综合考虑了溶液中的H+与OH-的相互作用与酸碱中和反应，经中和反应后剩余的氢离子或氢氧根离子在混合溶液中将建立新的水电离平衡，由平衡后的混合溶液中的[H+ ]和[OH- ]较高者，即可计算得到混合溶液的pH值。
当时，溶液为中性，pH=7
当时，溶液为酸性，
当时，溶液为碱性，
由此计算重新表1中5组数据的pH值
表2pH平均值计算表2
以上计算结果均与理论情况相符，为了进一步验证方法的可行性，我们继续求解一组数据的pH平均值
表3pH平均值计算表3
从上表可看出，五组数据中除第3组数据外，其余四组数据计算得到的pH平均值均不在两个pH组成的区间内，很显然与理论情况是不相符的。因此，单纯的用[H+ ][OH- ]溶液体积加权中和法还是不能解决pH≈7时的平均值计算问题，而pH≈7的情况是我们在地表水监测结果中常常会遇到的。
优化的计算方法
4.1优化算法
有精确的实验证明，水是一种极弱的电解质，它能微弱的电离，生成氢离子和氢氧根离子，即：，且在25℃时，溶液中
。
当混合前的溶液，混合后的pH=7
当混合前的溶液, 混合后的溶液显酸性，溶液中除了酸碱中和后剩下的氢离子，还有一部分氢离子是由水电离产生的, 而水电离产生的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等, 因此有:
由以上三式可以得到
求解得
混合后的
同理，当混合前的溶液,可以得到
混合后的
用优化后的计算方法重新计算表3中的pH平均值，
表4pH平均值计算表4
组别 1 2 3 4 5
特点 酸+酸 碱+碱 酸碱中和 酸强碱弱 酸弱碱强
pH1 6.70 7.10 6.70 6.70 6.90
pH2 6.90 7.30 7.30 7.10 7.30
平均值 6.80 7.20 7.00 6.89 7.11
从上表可以看出，通过优化后的计算方法得到的pH平均值与理论情况是相符的。
4.2 实验验证
取相同体积的已知pH值的氢氧化钠或盐酸水溶液于烧杯中混合均匀。用酸度计测定混合溶液的pH值即为这些水溶液pH平均值。
首先用pH计测的7个溶液的pH值分别为7.22、8.07、6.11、5.44、6.78、4.25、9.54，将上述溶液任意取2~4个进行等量混合，然后测定混合后的溶液pH值与计算得到的pH值进行对比。
表5pH平均值实测与计算结果对照表
由以上对照结果可以看出，实测值与计算得到的理论值非常相近，可以较为准确地反应混合溶液pH值的真实情况。
用excel表格快速计算pH平均值
建立一个excel表格，在B、C列分别输入公式，通过分步计算H+和OH-的浓度、平均浓度、混合后剩余浓度、总浓度，最终得到混合溶液的pH值。
表6pH平均值计算表
表6中b、c列中的内容即为B、C列中应该输入的公式。
当时，计算得到的[H+剩]为负数，此时应该用[OH-剩]计算[OH-总]，从而计算pH值。但由表6可以看出，虽然[H+剩]为负数的情况在理论中不存在，但最终仍然可以计算得出正确的pH平均值结果，因此在实际应用中可直接用[H+]计算。
速算pH平均值
通过EXCEL表格计算出大量pH平均值的结果，可以发现其中的规律，下表中列举出了一些速算的规律，在工作中可以利用这些规律快速估算两个pH值的平均值。虽然估算出的平均值不一定精确，但是对于快速判断两种溶液混合后的pH值却非常实用。
表7pH平均值速算规律表
如果遇到2n个pH数据需要求平均值时，可以利用上表中的规律将数据两两求平均值，再将得到的数据两两求平均值，最终得到的一个数据为这组数据的pH平均值，例如表5中的第七组数据，利用上表求得9.54、6.78平均值为9.24；7.22、8.07平均值为7.87；最后求得9.24、7.87平均值8.94即为四个pH值数据的平均值，与计算结果相符。
参考文献：
王心芳、魏复盛、齐文启等水和废水监测分析方法中国环境科学出版社。
第8篇：量子计算的应用范文
未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。
同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
新型计算机系统不断涌现
硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
量子计算机
量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。
量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
光子计算机
光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。
与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。
目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。
生物计算机（分子计算机）
生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。
20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。
蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。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相联。预计10～20年后，DNA计算机将进入实用阶段。
纳米计算机
“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。
现在纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。
目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。
互联网络继续蔓延与提升
今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信，可从Internet中获得各种信息。
回顾一下我国互联网络的发展，就可以感受到互联网普及之快。近三年中国互联网络信息中心(CNNIC)对我国互联网络状况的调查表明我国的Internet发展呈现爆炸式增长，2000年1月我国上网计算机数为350万台，2001年的统计数为892万台，翻一番多；2000年1月我国上网用户人数890万；2001年1月的统计数为2250万人，接近于3倍；2000年1月CN下注册的域名数为48575，2001年1月的统计数为122099个，接近于3倍；国际线路的总容量目前达2799M，8倍于2000年1月的351M。
人们已充分领略到网络的魅力，Internet大大缩小了时空界限，通过网络人们可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证明，被世人逐步接受。
在未来10年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将提高100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接入随时随地连接到Internet上，进行交流、获取信息、观看电视节目。
移动计算技术与系统
随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时能够交换和处理信息所提出，业已成为产业发展的重要方向。
移动计算包括三个要素：通信、计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。移动计算概念提出之前，人们对它们的研究已经很长时间了，移动计算是第一次把它们结合起来进行研究。它们可以相互转化，例如，通信系统的容量可以通过计算处理（信源压缩，信道编码，缓存，预取）得到提高。
移动性可以给计算和通信带来新的应用，但同时也带来了许多问题。最大的问题就是如何面对无线移动环境带来的挑战。在无线移动环境中，信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响，会有多径和移动，给信号带来时域和频域弥散、频带资源受限、较大的传输时延等等问题。这样一个环境下，引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未遇到的问题。第一，信道可靠性问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下，移动终端位置的移动要求系统能够实时进行配置和更新。第二，为了真正实现在移动中进行各种计算，必须要对宽带数据业务进行支持。第三，如何将现有的主要针对话音业务的移动管理技术拓展到宽带数据业务。第四，如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动计算网络中。
第9篇：量子计算的应用范文
一、根据化学式的计算
根据化学式的计算包括计算相对分子质量、计算物质组成元素的质量比、计算物质中一元素的质量分数三个基本计算。利用化学式的计算是初中化学教学中第一次涉及符号与数字的计算，也是初中化学中最基本的计算，为以后的化学计算打下基础。如果学生这一关过不了的话，会影响以后的化学计算。因此在教学中教师要重视这一类计算的教学，不要产生轻视的心理。在教学中教师要理清三个基本计算的思路，引导学生掌握这一类的计算。
如计算相对分子质量的教学，教师要让学生知道“加”“乘”“括号”、“系数”的含义，并让学生结合实际题目进行练习。比如H2O表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，一个氢原子的相对原子质量是1，一个氧原子的相对原子质量是16，那么水分子的相对分子质量应为多少，如何列算式？可以放手先让学生自己练习，然后自己评议，不断地纠正错误，最后教师再强调和总结。教学过程中要注意循序渐进。如学生计算完H2O、O2的相对分子质量，可以让学生接着计算2H2O、Ca（OH）2的相对分子质量。经过这么练习，学生大多都能掌握相对分子质量的计算。而学生在明白怎么计算相对分子质量后再进行元素质量比的学习就轻松多了。教学中我们可以这样引导学生得出：相对分子质量中的“+”改成“：”就是元素的质量比。如H2O中氢元素和氧元素的质量比1×2+161×2：16。至于物质中某一元素的质量分数的教学，可以结合数学打比方，教师不妨让学生把化合物当成整体，元素当成部分进行思考理解，这对已知物质质量计算元素的质量或已知元素的质量求物质的质量这类习题的解答有一定的帮助，课后或单元复习时要补充这类习题。建议在讲这一内容前先摸学生的数学底子，利用课余时间加强补差，这对我们的教学会比较有利，从而不让学生因数学的缘故降低对化学的兴趣。
二、利用化学方程式的简单计算
初中化学中，利用化学方程式的简单计算主要包括两种类型：用一定量的反应物最多可得到多少生成物；要制取一定量生成物最少需要多少反应物。在教学中教师不能孤立地只谈计算，应和化学方程式的涵义联系起来，要让学生明确地认识到，化学方程式不仅表示什么物质发生反应，生成什么物质，而且还表示反应物，生成物各物质间的质量关系，根据化学方程式的计算，就是依据反应物和生成物间的质量比进行的。因此，学生首先也要掌握根据化学方程式计算各物质间的质量比。学生在进行计算各物质间的质量比时常犯这种错误：把其中几种物质的相对分子质量的和相加再跟另外一种物质的相对分子质量的和进行相比，我们要跟学生强调“各物质指每一种物质”。另外根据需要，有时可能是两种物质之间相比，学生要明确这一点，这对根据化学方程式进行简单的计算比较关键。
根据化学方程式进行计算比较关键的还有化学方程式的书写。化学方程式是化学计算的依据，如果化学方程式写错了或没有配平，化学计算必然会得出错误结果。因此，一定要使学生对化学计算题里的有关化学知识有一个清晰的理解，对有关的化学方程式要熟悉。为此，一开始教学我们教师要结合学生实际选择例题和习题进行讲解和练习。例如课本上的例题：加热分解6.3g高锰酸钾，可以得到氧气的质量是多少？此题化学式多、复杂、易混淆，化学方程式需配平，相对分子质量计算也复杂等，学生很容易产生惧怕的心理，进而会影响到其对化学方程式计算的学习。因此，我改成这样的例题：6g木炭完全燃烧后生成二氧化碳的质量是多少？这样的反应学生熟悉，化学方程式的书写也容易，学生的学习兴趣容易被激发，从而有利于学生对计算步骤和方法的掌握。接下来让学生进行练习：2g氢气在氧气中完全燃烧生成水的质量是多少？此题增加一点难度即化学反应方程式需配平，但没关系，学生对这个反应比较熟悉，可以练一练。我让一个成绩中等的同学和一个成绩较弱的同学上台演练，如果他们都做好，那么全班同学基本掌握；如出了问题，那是最好的课堂生成性资源，引导学生观察分析，有意识地围绕学生容易出现错误的地方，包括化学方程式的书写错误，未配平化学方程式，相对分子质量的计算、列比例式是否正确等，请成绩好的同学来修改。这样的训练不仅对成绩中等和成绩较弱的同学有帮助，对成绩好的同学也是一种提升。
三、溶质质量分数的有关计算
溶质的质量分数是初中化学中一个非常重要的概念，这部分计算题也是计算题的难点之一，此概念是解决计算题基础，如果对概念理解不清楚，将会严重影响到计算。因此，教师在教学过程中首先要讲清溶质的质量分数这个概念，要让学生明确溶质的质量分数是溶质的质量和溶液的质量之比，而不是溶质的质量和溶剂的质量之比；所涉及的量是质量，不是体积；三个量只要知道任意两个就可以求第三个。
溶质质量分数的有关计算主要有这两种类型：公式的应用、溶液的稀释和配制。只要对概念理解清楚，公式的应用就比较简单基本，但有些题中隐蔽一定的迷惑因素，一些成绩好的学生也往往被迷惑。如200C时，把20g氯化钠放入50水g中充分溶解，求其溶质质量分数（200C时氯化钠的溶解度为20g）。先让学生自己动手做，最后教师小结：解此题时要考虑溶液是否饱和，勿将未溶解的溶质作为溶液中的溶质。这样容易使学生产生深刻的印象。
