新浪科技综合|科学大家|奇特“新脑”：意识从物质中产生的几种形式( 五 )_

文章图片
图14/27

芯片的规格
但是有两件事限制了这项技术继续发展。一是它产生大量热量。一个小小的芯片能产生高达130瓦的功率，这取决于你使用它的程度。而人脑可产生大约30瓦的功率，尽管它比人脑小得多，但它产生的能量和热量却比人脑多。计算机技术前沿的一个巨大挑战是散热。
芯片单元也变得越来越小。 45纳米这一规格，可能对你来说太抽象了，它只有原子大小的几倍——大约是单个原子的十倍。所以，芯片运作背后的这些小逻辑门并不比单个原子大多少。芯片惊人的能力依赖于这些奇特的新“脑” ，依赖于对物质如何工作的强大理解。所以说，物理很伟大。
要走得更远，我们需要更深入地了解物质是如何工作的。因为越小意味着越快、越便宜。我们制造越来越小芯片的技术推动了技术进步。这在哲学上非常有趣。你制造机器，制造出的机器再制造更小的机器。
但事实远比此更为复杂。同样，它需要许多基础物理创新和深刻理解。这就是万物的本质，沿着这条路，多年来进展显著，至少有50年的发展史了。
摩尔定律正发挥着作用。摩尔定律并不是一个定律，它不是自然定律，而是对数字计算机技术发展趋势的观察。这一定律概述：大约每两年，芯片的线性尺寸将变小一倍，价格便宜一倍，速度快一倍。这一业态已持续了几十年。
现在，翻一倍也许不像以前那样了。由于基本的物理原因，这种进展速度将很难保持。现在的比特几乎总是涉及：分离电荷以获得电压，正如我之前提到的，或者排列物体（通常是电子）的自旋。因此，如果你想编码“1”和“0”（这通常利用电压来实现），你要做的是这样分离电荷：如果高压开启，即正电荷在上而负电荷在下，你会得到“1”；相反，你会得到“0” 。这是在物理上实现“1”和“0”的一种方法。或者，你可以利用自旋方向：自旋全部向上、向下分别代表“1”和“0” 。
如今，尺寸越来越小，小到只有几个原子大小，因此，在“0”和“1”的基本实现上，我们可以利用的仅有几个单元。如果我们想继续改进技术，那将要改变摩尔定律，以及改变我们工作的本质，这是非常具有挑战性的，因为当我们进入只有一到几个自旋或电荷的层次，规则变化了。我们进入所谓的量子力学领域，面对的是物理学中的量子行为。
量子世界是一个很难开展工作的地方，在那里你只有一个电荷或一个自旋。数量上发生很小的涨落，就会导致完全不同的结果。而在量子世界中，涨落无处不在。