第一篇：控制学科前沿讲座学习小结（推荐）
控制学科前沿讲座学习小结
班级：自动化0803
这学期学院为我们开设了控制科学与工程学科的讲座，通过对这门课的学习，使我对自动化这个专业的一些问题有了更深的了解，让我对专业的学习有了明确的方向和目标。
控制科学与工程学科的性质
控制科学与工程是一个覆盖面宽、层次跨度大的一级学科，它由控制理论与控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、制导·导航与控制、检测技术与自动化装置五个二级学科组成。控制科学是以控制论、信息论、系统论为其方法论基础的，因此它首先是一门科学，它研究的是人们实现有目的行为的一般原理和方法，在这个意义上，控制科学对于人们认识自然、改造自然具有普遍的意义，控制科学的精髓是它的概念和方法，特别是作为其核心的模型、控制、反馈、优化等概念和方法。
控制工程是控制论一般原理在工程系统中的具体体现，因此必须从工程系统的角度进行技术的集成，必然涉及到各行各业的技术和工艺背景。因此，控制工程从来就不是控制学科的专利，它应该也必须在与各工程领域的结合和各种相关技术的集成中得到发展。
控制科学与工程作为一门通用的技术学科，这一学科包含的内容软硬俱全，软可以软到控制数学，在抽象层面上以数学和逻辑为工具研究控制系统的一般规律，如能控性、能观性、最优性、稳定性、离散系统状态变迁等，硬可以硬到完全与硬件打交道，用元器件、集成电路搭建控制器，与传感器和执行机构组合成一个实实在在的控制系统。
自动化和信息化的关系及其对推动工业化的作用
自动化，顾名思义是指实现过程或系统的自动运行，但它比用机械取代人的肢体劳动即机械化有着更深更广的含义，其核心就是用控制论、系统论和信息论的思想去实现有目的的行为的过程。
“信息化”的提出在60年代，它是培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。信息资源是信息化的基础．开发利用信息资源是信息化的核心。
“自动化”与“信息化”并不是同一回事，但是，两者既有联系，也有区别与特点。“自动化”与“信息化”两者的联系是：研究工作的时代相同，研究工作的理论基础相似，研究工作的基本工具相同，研究问题的领域交融。两者的区别是：首先，研究的对象明显不同。其次，研究“自动化”与“信息化”两者的科学技术界的出发点不同，角度不同。再次，内涵与特点不同。
“自动化”与“信息化”双方既互为依托，同时也相互促进。在信息时代里，自动化就成了在机械化时代自动化的基础上的信息时代的自动化。在计算机用于自动化之前，自动化的功能目标是以省力为目的，代替人的体力劳动。随着计算机和信息技术的发展，计算机和信息技术作为自动化技术的重要手段，自动化的视野大大扩展，自动化的功能目标不再仅仅是代替人的体力，而且可以代替人的部分脑力劳动。目前，国际上很多著名的工业自动化企业（厂商）纷至沓来，将他们信息技术用于企业产品设计、制造、管理和销售的全过程，以提高企业在“全球化”的形势之下的市场应变能力和竞争能力。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。因此，从提高企业自动化系
统工作层次的角度看，信息化的确是促进了自动化的提高，而且可以说，信息化是更高层次的自动化。
随着科技的发展和时代的要求，人们越来越要求实现智能化，我们学院也在紧跟时代潮流将学院打造成了物联网学院。物联网的核心之一就是传感器，而传感器的组要作用就是对信息的收集和处理。因此，这就更能体现信息化和自动化相结合的重要性和趋势。处在科技经济高速发展的21世纪，在物联网技术还没有发展成熟以及还有很大的提升空间，我们难得的与西方国家站在了同一起点的大好机遇之时，作为一名即将毕业的大学生，我一定要好好学习专业知识为我们国家的自动化技术的发展贡献一份力量。
第二篇：控制学科前沿讲座
控制学科前沿
班 级：
姓 名：
学 号：
日 期：
讲座学习小结
2013年5月2号 本学期学院为我们开设了控制学科前沿讲座，主讲老师是大家慕名已久的杨慧中老师，总的来说，通过对这门课或者说是讲座的学习，我对自动化这个专业的一些问题有了更深的了解，让我对专业的学习有了明确的方向和目标。以下本人选取一个方面进行学习小结。选题：
以地铁工程项目为例，描述其中涉及到哪些控制的理论和技术。
摘要:地铁工程项目管理是一个大系统,具有规模大、实施过程复杂的特点。项目计划的科学化与项目控制的有效性显得尤为重要。文章就地铁工程项目计划与控制的实践进行讨论和研究,阐述了地铁工程项目的计划与控制要点,从实践中去丰富项目管理的思想和方法。
关键词:地铁工程 项目管理 项目计划 项目控制
0 引言
地铁工程是一项庞大而繁杂的系统工程,具有工程技术含量高、施工难度大、组织管理复杂等特点。因此,地铁工程的施工单位一般都是在工期紧、任务重、矛盾多、压力大的情况下进行项目管理。而施工单位几乎全都是国家特大型施工总承包单位,过去对大型项目的施工和管理具有丰富的经验。但随着市场机制的转变,建筑业和基本建设管理体制改革的不断深化,大型施工单位的生产方式和组织结构必须进行深刻的变革,必须运用科学的项目管理体系,使管理水平更上一个台阶,做到更加科学化和规范化。实事求是地说,目前国内在建的一些地铁工程项目中,相当一部分施工企业离项目管理的标准差距还较大,管理模式陈旧,缺少创新,表现为效率低下,执行力微弱。特别是项目的计划与控制技术,更是缺少科学的手段和方法。这样便很难生产出优质的产品,无法满足经济增长的要求。现就地铁工程中的项目计划与控制技术进行讨论和研究。1 地铁工程项目的特点
1.1 地铁工程项目具有系统性
地铁工程项目是一个大系统[1]。项目的系统性主要表现在项目范围的系统性、项目目标的系统性和项目实施过程的系统性。其项目管理首先是管理系统的运行,体现项目管理的科学理论,应以系统论、控制论和信息论为基础,并细化到项目实施的组织、计划、指挥、控制和协调的有效性上来。因此,地铁工程的项目管理活动要建立系统观念,运用系统方法进行系统管理。1.2 地铁工程项目具有一次性
地铁工程项目和其它大多数建设项目一样,从项目的实施开始到最终产品完成之间,不会产生完全相同的任务,也不容许重复,更不允许推倒重来。这也给地铁工程项目管理带来了较大的风险。只有充分认识这一特点,才能有针对性地根据项目的特殊情况和要求进行科学、有效地管理,以保证地铁工程的一次成功。1.3 地铁工程项目的空间固定性
地铁工程项目具有空间固定性。规划与设计的线路与地点一旦敲定,项目实施过程不管遇到什么障碍和阻力,均不会轻易改动。因为一个站台点的改动,牵一发而动全身,投资额将会成倍增加。那么对项目管理的要求更为严格,不管多大困难均要进行克服,确保按计划完成工作量,严格进行过程控制达到目标。1.4 地铁工程项目具有高投资性 地铁工程项目均是投资额巨大的项目,少则几十亿,多则过百亿。这就要求项目建设只能成功、不能失败,否则将带来严重后果,对地方或城市的经济发展带来巨大影响。
1.5 地铁工程项目具有较长的周期性
地铁工程项目由于规模大、工作量繁多、技术复杂、专业面宽。因此,其项目的周期也较长,从开工到运行一般需要3~5年时间,要求项目管理者在进行管理时具有长期作业的意识,计划应周详,过程控制应严谨,能承上启下。2 地铁工程项目计划
根据以上地铁工程项目各特点。施工企业应制订详细的工程项目的施工计划。2.1 地铁工程项目计划制订的必要性
项目管理的首要目标是制订一个构思良好的项目计划[2]。对于地铁工程,特别是在作出影响项目整个过程的主要决策的初始阶段,由于项目管理非同于作业,它很少具备重复性,它是一个创造性的过程。项目早期的不确定性很大,所以项目计划必须逐步展开和不断修正,这又取决于能否适当地对计划的执行情况作出反馈和进行控制。一个完善的项目计划可以将失败概率降至最低,将风险控制在一个合理的水平之上,还可以最大限度地保证在预期的时限内达到预期的效果。2.2 地铁工程项目计划制订时应考虑的因素 1)项目计划应具有可调性。即在制订进度计划时必须留有一定的余地。必须充分考虑到项目实施过程中的交叉,尽量避免冲突和干涉。能够根据预测到的变化和实际存在的差异,及时作出调整。
2)项目计划应具有创造性。充分发挥与利用想象力和抽象思维的能力,对分包商和业主进行充分的了解和掌握,通过创造性地管理和协调,满足项目发展的需要。
3)项目计划应具有分析性。以项目为核心,研究其内外部的各种因素,及时发现各种不利及有利因素。确定各种变量和分析不确定的原因。
4)项目计划应具有响应性。项目计划要以工程小组为核心,注意并行小组之间项目计划的协调。能及时地对项目实施过程中存在的问题作出快速反应,确定问题所在,提供计划的多种可行方案。
2.3 地铁工程项目WBS(WorkBreakdownStructure)为方便制订完善的网络计划,必须对项目工作进行分解[1]。地铁项目工作分解结构举例如图1。地铁工程的项目控制
3.1 地铁工程项目控制的涵义
所谓控制就是为了保证系统按预期目标运行,对系统的运行状态和输出进行连续的跟踪观测[3],并将观测结果与预期目标加以比较,如有偏差,及时分析偏差原因并加以纠正的过程,所以说项目的控制过程是极其复杂的。项目控制示意图见图2。
3.2 地铁工程项目控制的内容、目标及依据
地铁工程项目的控制内容绝不是简单的动力学上所说的控制,它需要许多不同的变量表示项目不同的状态形式。地铁工程项目往往有好多项作业同时进行,它的形态是多维的,其变量较难量测。同时由于地铁工程自身的特点及高度的社会影响力,除了要求地铁工程项目管理要超出常规的质量、进度、成本三大基本目标与任务外,还应增加安全控制和合同控制两大基本任务,即地铁工程施工项目管理需完成五大主要任务:进度控制、成本控制、质量控制、安全控制、合同控制。具体描述见表1。
3.3 地铁工程项目控制主要方法 1)会议制度。项目开始后,为了有效地控制项目,地铁指挥部会在各个重要的时间节点召开关键会议。会议的主要内容是总结上一阶段工作、分析问题、提出建议和要求。关键会议也是协调不同学科、不同工作小组、承包商和供应商之间的工作任务的重要手段。项目部还可利用此会议请求相关单位为项目解决一些靠自身无法解决的问题。这种会议是项目控制系统的润滑剂,同时项目部自己内部的各种例会也极为重要。
2)信息文件控制制度。加强信息文件管理也是项目控制的一项重要方法,如重要问题讨论的书面材料、专家论证会会议资料、所有的会议记录、完善的文件档案、文件的分发制度等。3)外联工作的重要性。传统的项目管理中,几乎不存在外联问题,但地铁工程大部分位于市区,作为岩土工程施工,将不可避免地引起环境工程地质问题,其表现为房屋和道路的变形或损坏,由此引起的纠纷和突发事件此起彼伏,修复、赔偿等问题的处理情况也严重影响项目的施工节点。因此,加强外联工作,消除和减少项目的外因影响已成为项目控制的又一种方法。结论
1)地铁工程作为大型工程项目,项目计划与项目控制是该工程项目管理的重要内容。在对项目进行科学的计划条件下,对实施过程进行自始至终的、随时随地的和全面的控制是确保项目成功的关键。
2)项目计划与项目控制的关系体现在计划控制中。它们之间存在着一种紧密的关系,计划实现的保障是由控制来承担的;同时它们还是彼此互为条件的,即没有控制的计划是毫无意义的,而没有计划的控制则是无法实现的。
3)对于地铁工程项目,必须重视项目计划和项目控制的实践性,真正地去完善项目管理行为。地铁工程项目中新的问题和事件层出不穷,一些传统的项目管理模式已经很难凑效。因此,要求在地铁工程项目管理实践中还要进一步丰富项目管理知识体系,以便更快提高项目管理水平,创造更为优质的产品。
参考文献
[1]卢向南.项目计划与控制[M].北京:机械工业出版社,2007.[2]朱宏亮.项目进度管理[M].北京:清华大学出版社,2002.[3]刘伊生.建设项目管理[M].北京:北方交通大学出版社,2001.
第三篇：控制学科前沿讲座心得
控制学科前沿讲座学习心得
本学期学院为我们开设了控制学科前沿讲座，通过对本门功课的学习，我们对自动化专业有了更深的了解，对专业的学习有了更明确的目标和方向。同时也坚定了我们为祖国控制学科发展而奉献的决心。
控制科学与工程是一个覆盖面宽、层次跨度大的一级学科，它由控制理论与 控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、制导·导航与控制、检测技术与自动化装置五个二级学科组成。控制科学是以控制论、信息论、系统论为其方法论基础的，因此它首先是一门科学，它研究的是人们实现有目的行为的一般原理和方法，在这个意义上，控制科学对于人们认识自然、改造自然具有普遍的意义，控制科学的精髓是它的概念和方法，特别是作为其核心的模型、控制、反馈、优化等概念和方法。控制工程是控制论一般原理在工程系统中的具体体现，因此必须从工程系统的角度进行技术的集成，必然涉及到各行各业的技术和工艺背景。所以，控制工程从来就不是控制学科的专利，它应该也必须在与各工程领域的结合和各种相关技术的集成中得到发展。控制科学与工程作为一门通用的技术学科，这一学科包含的内容软硬俱全，软可以软到控制数学，在抽象层面上以数学和逻辑为工具研究控制系统的一般规律，硬可以硬到到完全与硬件打交道，用元器件、集成电路搭建控制器与传感器和执行机构组合成一个实实在在的控制系统。
“自动化”顾名思义是指实现过程或系统的自动运行，但它比用机械取代人的肢体劳动即机械化有着更深更广的含义，其核心就是用控制论、系统论和信息论的思想去实现有目的的行为的过程。“信息化” 提出在60年代，它是培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。信息资源是信息化的基础，开发利用信息资源是信息化的核心。“自动化”与“信息化”并不是同一回事，但是，两者既有联系，也有区别与特点。“自动化”与“信息化”两者的联系是：研究工作的时代相同，研究工作的理论基础相似，研究工作的基本工具相同，研究问题的领域交融。两者的区别是,首先，研究的对象明显不同。其次，研究“自动化”与“信息化” 两者的科学技术界的出发点不同，角度不同。再次，内涵与特点不同。“自动化” 信息化”双方既互为依托，同时也相互促进。信息时代里 “自动化”与“信息化”双方既互为依托，同时也相互促进。信息时代里，自动化就成了在机械化时代自动化的基础上的信息时代的自动化。在计算机用 于自动化之前，自动化的功能目标是以省力为目的，代替人的体力劳动。随着计算机和信息技术的发展，计算机和信息技术作为自动化技术的重要手段，自动化的视野大大扩展，自动化的功能目标不再仅仅是代替人的体力，而且可以代替人的部分脑力劳动。目前，国际上很多著名的工业自动化企业(厂商)纷至沓来，将他们信息技术用于企业产品设计、制造、管理和销售的全过程，以 提高企业在“全球化”的形势之下的市场应变能力和竞争能力。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。因此，从提高企业自动化系统工作层次的角度看，信息化的确是促进了自动化的提高，而且可以说，信息化是更高层次的自动化。
随着科技的发展和时代的进步，智能化深入人心，“物联网”的概念也随即产生。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。“物联网”是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。其核心就是通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。因此，物联网的实现对“自动化”与“信息化”提出了更高的要求，也体现了两者结合的重要性。纵观20世纪人类有许多的大发现和大发明，而21世纪人类也必将有更大更新的大发现和大发明。我学院正在紧跟时代的步伐，考虑如何在科技与经济高速发展的21世纪将学院提高到一个更高的档次，于是物联网工程学院便诞生了！但是，现今物联网技术还没有发展成熟,还有很大的提升空间，我们难得的与西方发达国家站在同一起跑线上，所以，我们要抓住机遇赶超西方发达国家，让祖国的控制学科位于世界一流之列。同时，作为一名大学生，我一定要好好学习专业知识，为祖国控制学科的发展贡献一份微薄力量。
过控
0403
廖卫平
第四篇：江南大学控制学科前沿讲座学习总结
控制学科前沿讲座学习小结
学院：班级：姓名：学号：
题目：PLC、DCS、FCS三种控制系统之间的区别和关系？各自有什么特点，适合在哪些场合使用？
一．关系：
FCS就是现场总线控制技术，是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。
二．区别：
PLC系统与DCS系统的结构差异不大,只是在功能的着重点上的不同,DCS着重于闭环控制及数据处理。PLC着重于逻辑控制及开量的控制,也可实现模拟量控制。
DCS的优点是:(1)控制功能强。可实现复杂的控制规律,也可实现顺序控制。(2)系统可靠性高。(3)采用CRT操作站有良好的人机界面。
(4)软硬件采用模块化积木式结构。(5)系统容易开发。(6)用组态软件,编程简单,操作方便。(7)有良好的性价比。
FCS具有(1)很好的开放性、互操作性和互换性;(2)全数字通信,精度高;(3)智能化与功能自治性;(4)高度分散性;(5)很强的适用性等优点。
FCS的三个关键要点:
(1)FCS系统的核心是总线协议,即总线标准就目前而言,现有的总线类型相互不兼容和不能互操作。开放的现场总线控制系统的互操作性,就一个特定类型的现场总线而言,只要遵循同一类型现场总线的总线协议,对其产品是开放的,并具有互操作性,就可以组成总线网络。
(2)FCS系统的基础是数字智能现场装置数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑,是基础,FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。现场装置必须遵循统一的总线协议,即相关的通讯规约,具备数字通信功能,能实现双向数字通讯。
(3)FCS系统的本质是信息处理现场化对于一个控制系统,采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少,而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力,另一方面要让大量信息在现场就地完成处理,减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说,现场总线的本质就是信息处理的现场化。
三．特点：
1.可编程序控制器(Programmable LogicController,PLC)的特点
(1)从开关量控制发展到顺序控制、运算处理。
(2)逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控制——PLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能。
(3)可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。
(4)也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。
(5)PLC网络既可作为独立DCS,也可作为DCS的子系统。
(6)主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
2.集散控制系统(Distributed Control System,DCS)的特点
(1)集散控制系统DCS集4C(Communication,Computer,Control,CRT)技术于一身的监控技术,是第四代过程控制系统。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的优点,又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的优势。
(2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信(Communication)是关键。
(3)是树状拓扑和并行连续的链路结构,有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
(4)模拟信号,A/D—D／A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成,并逐渐地以数字信号来取代模拟信号。
(5)一台仪表一对线接到I／O,由控制站挂到局域网LAN。
3.现场总线控制系统(Fieldbus ControlSystem,FCS)的特点
FCS是第五代过程控制系统,由PLC或DCS发展而来,它是21世纪自 动化控制系统的方向。是3C技术（Communication，Computer,Contro1）的融合。
(1)适用于本质安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
(2)全数字化智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
(3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置, 取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”;数据的传输采用“总线”方式。
(4)从控制室到现场设备的双向数字通信总线,是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。
(5)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
(6)3类FCS的典型应用:连续的工艺过程自动控制如石油化工,其中“本安防爆”技术是绝对重要的;分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车;多点控制如楼宇自动化。
四．应用场合：
(1)PLC被广泛地应用于以开关量控制为主的联锁控制系统中,模拟量控制则不是其强项,输入/输出模块过于集中,大规模、安全要求高的控制系统一般不采用PLC系统。DCS系统它的输入/输出模块分散,数据处理模块分散,并且其功能模块(尤其是模拟量处理、PID等控制)完善, 使其在较大及大规模、安全要求高的控制系统上得以充分显示
其优越性,但对开关量逻辑控制则处理速度偏慢。随着微电子及控制技术的发展,PLC系统和DCS系统在不断吸收彼此的特点,逐步地走向同化。
(2)FCS功能下放较彻底,信息处理现场化,数字智能现场装置的广泛采用,使得控制器功能与重要性相对减弱。因此,FCS系统投资起点低,可以边用、边扩、边投运。但是,对于测试点、控制点相对集中且又不太多的系统,若选用现场总线控制系统发挥不出FCS分散控制的优越性。
(3)FCS系统将D／A与A／D转换在现场一次表完成,实现全数字化通信,使精度得到大的提高,可提高到0.1％。FCS采用的是双向数字信现场总线信号制,因此,它可以对现场装置(含变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。但就目前而言,FCS在开关量与模拟量的混合处理方面不如DCS那么灵活,所以,如果一个项目中,有密切联系的开关量控制和模拟量控制,则采用DCS比采用FCS方便一些。
第五篇：学科前沿讲座
学科前沿讲座
专业班级： 光信13-3_
姓 名： 朱家兴_
学 号： _10134425__
任课教师： 张国营
2016年 11月 11 日
量子计算与量子计算机
【摘要】量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理，列举了典型的量子算法，阐明了量子计算机的优越性，最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。
【关键词】量子计算；量子计算机；量子算法；量子信息处理 1.引言
在人类刚刚跨入21世纪的时刻！科技的重大突破之一就是量子计算机的诞生。德国科学家已在实验室研制成功5个量子位的量子计算机，而美国LosAlamos国家实验室正在进行7个量子位的量子计算机的试验【1】。它预示着人类的信息处理技术将会再一次发生巨大的飞跃，而研究面向量子计算机以量子计算为基础的量子信息处理技术已成为一项十分紧迫的任务。2.子计算的物理背景
任何计算装置都是一个物理系统。量子计算机足根据物理系统的量子力学性质和规律执行计算任务的装置【2】。量子计算足以量子计算目L为背景的计算。是在量了力。4个公设（postulate）下做出的代数抽象。Feylllilitn认为，量子足一种既不具有经典耗子性，亦不具有经典渡动性的物理客体（例如光子）。亦有人将量子解释为一种量，它反映了一些物理量（如轨道能级）的取值的离散性。其离散值之问的差值（未必为定值）定义为量子。按照量子力学原理，某些粒子存在若干离散的能量分布。称为能级。而某个物理客体（如电子）在另一个客体（姻原子棱）的离散能级之间跃迁（transition。粒子在不同能量级分布中的能级转移过程）时将会吸收或发出另一种物理客体（如光子），该物理客体所携带的能量的值恰好是发生跃迁的两个能级的差值。这使得物理“客体”和物理“量”之问产生了一个相互沟通和转化的桥梁；爱因斯坦的质能转换关系也提示了物质和能量在一定条件下是可以相互转化的因此。量子的这两种定义方式是对市统并可以相互转化的。量子的某些独特的性质为量了计算的优越性提供了基础。3.量子计算机的特征
量子计算机，首先是能实现量子计算的机器，是以原子量子态为记忆单元、开关电路和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算，是指组成计算机硬件的各种元件达到原子级尺寸，其体积不到现在同类元件的1%。量子计算机是一物理系统，它能存储和处理关于量子力学变量的信息【3】。量子计算机遵从的基本原理是量子力学原理：量子力学变量的分立特性、态迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力学变量的分立特性使它们可以记录信息：即能存储、写入、读出信息，信息的一个量子位是一个二能级（或二态）系统，所以一个量子位可用一自旋为1/2的粒子来表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的两个极化方向来表示0和1；或用一原子的基态代表0第一激发态代表1。就是说在量子计算机中，量子信息是存储在单个的自旋’、光子或原子上的。对光子来说，可以利用Kerr非线性作用来转动一光束使之线性极化，以获取写入、读出；对自旋来说，则是把电子（或核）置于磁场中，通过磁共振技术来获取量子信息的读出、写入；而写入和读出一个原子存储的信息位则是用一激光脉冲照射此原子来完成的。量子计算机使用两个量子寄存器，第一个为输入寄存器，第二个为输出寄存器。函数的演化由幺正演化算符通过量子逻辑门的操作来实现。单量子位算符实现一个量子位的翻转。两量子位算符，其中一个是控制位，它确定在什么情况下目标位才发生改变；另一个是目标位，它确定目标位如何改变；翻转或相位移动。还有多位量子逻辑门，种类很多。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行交换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现【4】。经典计算机具有如下特点：
a其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即10110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加Cl10110110>+C2I1001001>。
b经典计算机内部的每一步变换都将正交态演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。
相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。因此量子计算机的特点为：
c量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；
d量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算的输出结果。这种计算称为量子并行计算，量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，这是量子计算机的优越性之一。
4.量子智能计算
自Shor算法和Grover算法提出后，越来越多的研究员投身于量子计算方法的计算处理方面，同时智能计算向来是算法研究的热门领域，研究表明，二者的结合可以取得很大的突破，即利用量子并行计算可以很好的弥补智能算法中的某些不足【5】。
目前已有的量子智能计算研究主要包括：量子人工神经网络，量子进化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神经网络算法和量子进化算法已经成为目前学术研究领域的热点，并且取得了相当不错的成绩，下面将以量子进化算法为例。
量子进化算法是进化算法与量子计算的理论结合的产物，该算法利用量子比特的叠加性和相干性，用量子比特标记染色体，使得一个染色体可以携带大数量的信息。同时通过量子门的旋转角度表示染色体的更新操作，提高计算的全局搜索能力。
目前量子进化算法已经应用于许多领域，例如：工程问题、信息系统、神经网络优化等。同时，伴随着量子算法的理论和应用的进一步发展，量子进化算法等量子智能算法有着更大的发展前景和空间。
5.量子计算的应用
1.量子叠加态的计算魅力。在经典物理学中，物质在确定的时刻仅有确定的一个状态。量子力学则不同，物质会同时处于不同的量子态上。因为处于叠加态，这就意味着，量子计算一次运算就可以处理210=1024个数（从0到1023被同时处理一遍）【6】。以此类推，量子计算的速度与量子比特数是2的指数增长关系。一个64位的量子计算机一次运算就可以同时处理264=***709551616个数。如果单次运算速度达到目前民用电脑CPU的级别（1GHz），那么这个64位量子计算机的数据处理速度将是世界上最快的“天河二号”超级计算机（每秒33.86千万亿次）的545万亿倍。
量子力学叠加态赋予了量子计算机真正意义上的“并行计算”，而不像经典计算机一样只能并列更多的CPU来并行。因此在大数据处理技术需求强烈的今天，量子计算机越来越获得互联网巨头们的重视。
2.肖尔算法――RSA加密技术的终结者。1985年，牛津大学的物理学家戴维・德意志提出了量子图灵机模型的概念。随后贝尔实验室的彼得・肖尔于1995年提出了量子计算的第一个解决具体问题的思路，即肖尔因子分解算法。
我们今天在互联网上输入的各种密码，都会用到RSA算法加密。这种技术用一个很大的数的两个质数因子生成密钥，给密码加密，从而安全地传输密码。由于这个数很大，用目前经典计算机的速度算出它的质数因子几乎是不可能的任务。但利用量子计算的并行性，肖尔算法可以在很短的时间内通过遍历算法来获得质数因子，从而破解掉密钥，使RSA加密技术不堪一击。
量子计算机会终结任何依靠计算复杂度的加密技术，但这不意味着从此我们会失去信息安全的保护。量子计算的孪生兄弟――量子通信，会从根本上解决信息传输的安全隐患。
6.量子计算机的应用前景
目前经典的计算机可以进行复杂计算，解决很多难题。但依然存在一些难解问题，它们的计算需要耗费大量的时间和资源，以致在宇宙时间内无法完成【7】。量子计算研究的一个重要方向就是致力于这类问题的量子算法研究。量子计算机首先可用于因子分解。因子分解对于经典计算机而言是难解问题，以至于它成为共钥加密算法的理论基础。按照Shor的量子算法，量子计算机能够以多项式时间完成大数质因子的分解。量子计算机还可用于数据库的搜索。1996年，Grover发现了未加整理数据库搜索的Grover迭代量子算法。使用这种算法，在量子计算机上可以实现对未加整理数据库Ⅳ的平方根量级加速搜索，而且用这种加速搜索有可能解决经典上所谓的NP问题。量子计算机另一个重要的应用是计算机视觉，计算机视觉是一种通过二维图像理解三维世界的结构和特性的人工智能。计算机视觉的一个重要领域是图像处理和模式识别。由于图像包含的数据量很大，以致不得不对图像数据进行压缩。这种压缩必然会损失一部分原始信息 参考文献
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7.王蕴，黄德才，俞攸红.量子计算及量子算法研究进展.
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