而液體能做的不只是冷卻芯片,它也能傳遞能量。受到自己生物學(xué)背景的啟發(fā),Michel將這種液體命名為“電子血液”。如果他能順利完成的話,這種液體之于計(jì)算機(jī)芯片就會(huì)像生物血液之于生物體:在提供能量的同時(shí)保持體溫恒定。Michel的想法是液流電池(flow battery)的一種變體:在液流電池中,兩種液體在膜的兩側(cè)相遇并產(chǎn)生電流。
液流電池非常簡(jiǎn)單易懂。電力行業(yè)一直在研究液流電池,想將它作為儲(chǔ)存來(lái)自可再生能源的能量的一種方式。Michel的系統(tǒng)距離商業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)還有許多年要走,但是原理已經(jīng)確立:當(dāng)Ruch打開(kāi)液流開(kāi)關(guān),管道連接到的芯片就會(huì)“蘇醒”——而你在視線范圍內(nèi)根本看不到插頭或是電線。
4、計(jì)算框架變革
?。?0)量子計(jì)算
量子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)速度上的大飛躍,但是只是在特定的應(yīng)用上。
THE D-Wave 2X 是一個(gè)黑色的盒子,看起來(lái)有點(diǎn)像電影《2001:太空漫游》中神秘的黑石板的縮小版。它不是一般的機(jī)器,它是世界上第一臺(tái)在商業(yè)上可用的量子計(jì)算機(jī)。目前已經(jīng)和惠普、微軟、IBM 和谷歌建立了合作。
量子計(jì)算是一種完全不同的處理信息的方法。在一些普通機(jī)器難以處理的問(wèn)題上,它擁有巨大的速度優(yōu)勢(shì)。即使摩爾定律得以無(wú)限地延伸下去,這些問(wèn)題也會(huì)持續(xù)的困擾普通機(jī)器。
而量子計(jì)算常常是被誤解,有時(shí)是過(guò)分吹噓的。其中部分原因是該領(lǐng)域本身還很新,所以其理論基礎(chǔ)依然還在搭建中。在一些任務(wù)的完成上,量子機(jī)器毫無(wú)疑問(wèn)要比最好的非量子機(jī)器要快。但是在其它的大部分任務(wù)上,這一優(yōu)勢(shì)就沒(méi)那么明顯了。“在許多情況下,我們不能確定某個(gè)量子計(jì)算機(jī)會(huì)比大家熟知的經(jīng)典計(jì)算機(jī)快”,麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Scott Araronson 說(shuō)??捎玫牧孔佑?jì)算機(jī)將會(huì)是一個(gè)福利,但是沒(méi)人能確定這個(gè)福利會(huì)有多大。
一個(gè)例子是,找到一個(gè)很大的數(shù)字中的質(zhì)數(shù)因子:這個(gè)問(wèn)題中,隨著目標(biāo)數(shù)字變大,難度會(huì)呈指數(shù)式的遞增。換句話說(shuō),摩爾定律中,每一次芯片工藝的升級(jí),都只能再影響到稍微大一點(diǎn)的數(shù)字。確定質(zhì)數(shù)因子組成了大多數(shù)密碼的數(shù)學(xué)支柱,這能在數(shù)據(jù)游走在互聯(lián)網(wǎng)上時(shí)起到保護(hù)作用,恰好是因?yàn)檫@很困難。
兩個(gè)非常規(guī)的量子現(xiàn)象,量子比特,或者說(shuō)是量子位,在運(yùn)行是完全不一樣的。第一是“疊加”態(tài),指一種持續(xù)不確定性的狀態(tài),能讓原子同時(shí)能在不同的狀態(tài)存在。比如,一個(gè)量子粒子是沒(méi)有具體的位置的,只有說(shuō)是有出現(xiàn)在某個(gè)地方的可能性。在計(jì)算層面,這意味著,一個(gè)量子位,不是特定的1或特定的0,而是以二者混合的方式存在。第二個(gè)量子現(xiàn)象是“牽連”態(tài),不同粒子的發(fā)展綁被在一起,所以其中某一個(gè)粒子受到影響的話,會(huì)立刻在其它粒子上有所反映。 這能讓量子計(jì)算機(jī)在同一時(shí)間處理所有的量子位。
結(jié)果便是,一臺(tái)機(jī)器能夠一次性地呈現(xiàn)并處理海量的數(shù)據(jù)。例如,一個(gè)300量子位的機(jī)器,能夠同時(shí)描繪2300個(gè)不同的1和0串,這一數(shù)字幾乎等同于可見(jiàn)宇宙中所有的原子數(shù)量。并且,由于量子位是牽連的,所以要同時(shí)處理所有的這些數(shù)字也是可能的。
2、其他技術(shù)
光通信:使用光來(lái)代替電,在電腦,甚至芯片間進(jìn)行溝通。這將能降低能源消耗,促進(jìn)發(fā)展?;萜铡⒙槭±砉W(xué)院。
更好的存儲(chǔ)技術(shù):建造新的快速、密集和便宜的內(nèi)存,解決在計(jì)算機(jī)性能上遇到的瓶頸。英特網(wǎng),美光(Micron)。
量子阱晶體管:使用量子現(xiàn)象來(lái)改變晶體管中的電池的表現(xiàn),提升性能,使得摩爾定律能夠再反復(fù),提升速度,降低能源消耗。
開(kāi)發(fā)新的芯片和軟件:在從專(zhuān)門(mén)化的芯片串建立的機(jī)器上實(shí)現(xiàn)代碼編寫(xiě)的自動(dòng)化。已經(jīng)證明,這在Soft Machines上尤為困難。
近似計(jì)算:讓計(jì)算機(jī)的內(nèi)部表征數(shù)字更加精確,以減少每次計(jì)算時(shí)的比特?cái)?shù)量,進(jìn)而節(jié)省能源;允許計(jì)算機(jī)在計(jì)算中發(fā)生隨機(jī)的小失誤,能夠釋放配對(duì)的其它比特,這也能節(jié)約能源。華盛頓大學(xué),微軟。
神經(jīng)形態(tài)計(jì)算:以動(dòng)物大腦中處理信息的纏結(jié)和緊密聯(lián)結(jié)的神經(jīng)束為模型開(kāi)發(fā)設(shè)備。這可能會(huì)降低能源消耗,想識(shí)別模式和其它的AI相關(guān)的任務(wù)也被證明是有用的。IBM,高通。
碳納米管晶體管:這些卷起的石墨片材保證了低的能力消耗和高的速度,正如石墨烯那樣。和石墨烯不同,它們也能夠輕松的關(guān)閉。但是很難進(jìn)行量化生產(chǎn)。IBM,斯坦福大學(xué)。
5、總結(jié)
摩爾定律的終結(jié)將會(huì)讓計(jì)算機(jī)行業(yè)變得更加的復(fù)雜。在摩爾定律處于巔峰時(shí)期時(shí),行業(yè)是很簡(jiǎn)單的。計(jì)算機(jī)的以可預(yù)測(cè)的方式和速度升級(jí)。隨著節(jié)拍被打亂,計(jì)算機(jī)行業(yè)將成為一個(gè)更加復(fù)雜的地方。類(lèi)似智能設(shè)計(jì)和狡猾的編程是有用的,奔騰的芯片設(shè)計(jì)師Bob Colwell說(shuō):“但是許多一次性的創(chuàng)意的集合不能彌補(bǔ)潛在指數(shù)上的不足。”
跟此前相比,發(fā)展將變得更不可預(yù)測(cè),受到的局限會(huì)增多,速度會(huì)減慢?!半S著摩爾定律消退,我們被迫在三個(gè)方面,即力量、表現(xiàn)和成本上作出艱難的選擇”,ARM的芯片設(shè)計(jì)師Greg Yeric說(shuō),“一個(gè)特定的答案不能完美地服務(wù)于所有的終端使用。”
摩爾定律的黃昏將帶來(lái)機(jī)遇、混亂和大量的摧毀性創(chuàng)意。一個(gè)原本依賴(lài)于大量設(shè)備穩(wěn)步升級(jí)的行業(yè)將被撕碎。
軟件公司將開(kāi)始進(jìn)入硬件生產(chǎn);硬件制造商需要改進(jìn)自己的產(chǎn)品,更貼近用戶(hù)越來(lái)越多樣化的需求。但是,正如Colwell所說(shuō),要記得,消費(fèi)者并不會(huì)在乎摩爾定律:“大多數(shù)買(mǎi)計(jì)算機(jī)的人甚至根本胡知道晶體管有什么用”。他們僅僅是想要這個(gè)產(chǎn)品,他們購(gòu)買(mǎi),是想要更好、更有用。過(guò)去,這意味著大多數(shù)都是在速度上獲得指數(shù)式的增長(zhǎng)。這條道路已經(jīng)走到盡頭。但是依然有很多別的方法來(lái)制造更好的計(jì)算機(jī)。
評(píng)論