当大脑神经学遇上半导体

2014-03-12 20:49:53来源: 天下杂志
  

电脑产业建基于沙子之上;沙子里含矽,而矽非常适合制作电晶体。不断缩小电晶体推动着电脑产业,更小的电晶体提升了硬体效能并减少电力消耗,缩小的速率则依循摩尔定律
1982年,1美元可以买下数千个电晶体,到了2012年,一美元可以买到2,000万个电晶体。但专家指出,最先进的电晶体,价格可能会增至每美元1,900万个。现代电晶体已经太小,进一步缩小变得更难、更昂贵,效果也不是那么好。

摩尔定律短时间内不致告终,但任何指数型的趋势都不可能永远持续下去。工程师已有许多未来电晶体的构想,许多人想重新设计电晶体,或是改变制作电晶体的材料,除此之外,全新的运算方式也有机会成为救星。

2012年,英特尔推出了直立的鳍式电晶体,合理的下一步就是推出「绕式匣极」电晶体。目前英特尔己经在实验室作出了这种电晶体,但大规模生产势必相当困难。另一个选择是改用其他的材料;不管是做成「奈米管」,还是厚度只有一个原子的薄膜「石墨烯」,碳都是许多研究者的最爱。但碳也有些重大缺点,例如,石墨烯在自然状态下无法关闭其传导性。

某种装置在物理上可行,不代表在经济上可行;高昂的成本可能会在物理之前先一步终结摩尔定律。就算此事真的发生,电脑还是可以更快;改善程式编写可以增加软体效能,专精化硬体也可以大幅提升速度。

未来甚至有可能出现不需要传统电晶体的电脑。最知名的方式即为量子运算,但目前距离现实十分遥远。以量子机制取代传统运算非常困难,速度亦十分受限;量子运算只在少数任务比一般电脑快,其他领域并没有优势。
最具野心的想法,则是以生物脑为灵感的「神经运算」。生物脑在数字运算的能力上虽然不敌如统电脑,但在模式辨识等领域却表现极强,而且能源效率极佳。问题在于,人类对脑部的了解还不够完整。不过,大脑科学目前十分热门,如果这方面的研究计划真能带来成功果实,今日的强大矽晶片,或许会像被它们取代的机械式计算机一样,显得既原始又笨重。


关键字:大脑神经学  半导体

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0312/article_31401.html
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