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來(lái)源：環(huán)球科學(xué) 硅已經(jīng)支持計算機工作近半個(gè)世紀了，無(wú)論是圖形處理還是數字運算，所有的信息處理都由數百萬(wàn)個(gè)聚集在一起的微型邏輯門(mén)電路完成，而這些電路都是由硅制成的。 但硅芯片的時(shí)代或許很快將要終結。摩爾定律指出在微處理器中的硅晶體管數量每?jì)赡瓯銜?huì )增加一倍，但這一預測不可能永遠適用，因為一塊芯片上可承載的晶體管數目是有限的。 機器學(xué)習熱潮是硅芯片面臨的另一個(gè)挑戰。運行需要處理海量數據集的機器學(xué)習算法，令基于硅的計算機耗能飆升。半導體行業(yè)協(xié)會(huì )（SIA）預計，以目前的趨勢，2040年計算機的能量需求將會(huì )超過(guò)世界總能量供給。 世界各國的研究人員正在開(kāi)發(fā)可替代硅來(lái)處理海量數據的新型計算系統。這些系統力求比現在的芯片更小，能效更高。 Julie Grollier領(lǐng)導的研究組正在法國UMPhy lab實(shí)驗室設計可以仿人類(lèi)大腦工作的納米器件。她的研究組用磁性粒子進(jìn)行運算，尤其是模式識別。 當磁性粒子非常小時(shí)，它們會(huì )處于不穩定狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)開(kāi)始無(wú)規律振蕩。通過(guò)施加電流，研究組就可以利用這樣的振蕩完成基礎運算。如果這種計算裝置的規模能夠擴大，Grollie相信這項技術(shù)能比現有的技術(shù)更快的完成識別模式。 這項技術(shù)也會(huì )減少能量消耗。Grollier說(shuō)，這磁性自發(fā)振蕩器工作時(shí)所需的能量是硅基計算系統的百分之一，器件尺寸則只有萬(wàn)分之一。 去年12份在巴黎創(chuàng )立了 LightOn公司的Igor Carron 則找到了硅芯片的另一種替代品——光。 關(guān)于未來(lái)的LightOn計算機具體是如何工作的，Carron并不多談，但他們將會(huì )構建一個(gè)能處理巨大的數據集的光學(xué)系統，從而讓機器學(xué)習算法更輕松地使用這些數據。這個(gè)系統運用了被稱(chēng)為隨機投影（random projection）的數學(xué)方法。隨機投影方法是在1984年提出的，但因涉及大量計算，硅芯片無(wú)法勝任�，F在Carron和他的同事找到了用光來(lái)完成全部操作的方法。 這些處理數據和利用數據進(jìn)行學(xué)習的新方法會(huì )發(fā)揮什么樣的作用？Carron認為，如果機器學(xué)習不依賴(lài)大型處理器，那么可穿戴計算設備就可以飛速發(fā)展。這還能讓把計算機植入日常物品中的新興技術(shù)“物聯(lián)網(wǎng)”更強大。 這些可穿戴設備不再需要將大量的數據返回數據中心處理，而是可以實(shí)現數據的即時(shí)處理。 Grollier和Carron發(fā)明的設備不是僅有的替代計算技術(shù)。美國斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究團隊發(fā)明了一個(gè)含有178個(gè)晶體管的芯片，這些晶體管由碳納米管構成。碳納米管獨特的電學(xué)性能使得它們相對于硅晶體而言是一種更高效的開(kāi)關(guān)器件。今年早些時(shí)候，以色列的本-古里安大學(xué)和美國佐治亞理工學(xué)院的研究者用DNA制造出了世界上最小的二極管，而二極管正是電子計算機的基本元件。 到目前為止，可以處理海量數據的高性能硅芯片計算機在機器學(xué)習領(lǐng)域仍在不斷取得重大進(jìn)步。但是硅芯片計算機的性能不可能永遠保持指數級增長(cháng)。要充分處理和利用全世界的數據，我們需要無(wú)處不在的智能學(xué)習設備。像Facebook和Google這樣的公司目前僅僅觸及了這些數據的皮毛。Carron說(shuō)：“大型網(wǎng)絡(luò )公司每天都在積累海量的數據，但他們根本沒(méi)有充分挖掘其價(jià)值�！� |
