现在电脑连接了我们所有人连接我的电脑( 二 ) _小知识

这些计算机技术进步使人们工作、娱乐和交流的方式有可能继续以令人眼花缭乱的速度变化。但是处理器能有多好呢?算法能变得多智能?随着技术这些年的进步，我们应该看到哪些好处和危险?加州大学伯克利分校的计算机科学家斯图尔特?拉塞尔与人合写了一本很受欢迎的人工智能教科书，他认为计算机在“拓展艺术创造力、促进科学发展、充当个人助理、驾驶汽车等方面具有巨大潜力。”

追求速度
在很大程度上计算机说的是“比特语言”，它们以1和0组成的字符串存储信息，无论是文档、音乐、应用程序还是密码。同时它们还以二进制的方式处理信息，使晶体管在“开”和“关”状态之间切换。通常来说计算机中的晶体管越多，它处理比特的速度就越快。从更逼真的视频游戏到更安全的空中交通管制，让一切都有可能实现。
晶体管的组合构成电路的组成部分之一，称为逻辑门。例如，如果两个输入都为“开”，则逻辑门为“开”；如果至少有一个输入打开，则逻辑门为“开” 。逻辑门一起组成了一个复杂的电子交通系统，这是计算机的物理实质，通常来说一个计算机芯片可以包含数百万个逻辑门。
逻辑门越多，晶体管越多，那么计算机就越强大。1965年，仙童半导体的联合创始人、后来的英特尔(Intel)的戈登·摩尔(Gordon Moore)写了一篇关于芯片未来的论文，题目为《将更多的组件塞进集成电路》(Cramming More Components to Integrated circuit) 。他指出，从1959年到1965年，集成电路或者叫做芯片的晶体管数量每年翻倍，他预计这一趋势将继续下去。
在1975年的一次演讲中，摩尔指出了这种指数增长背后的三个重要因素：更小的晶体管、更大的芯片以及“设备和电路的智慧”，例如更少的空间浪费，他预计每两年翻一番。事实上他做到了，并且这一趋势持续了几十年，这就是芯片领域赫赫有名的“摩尔定律” 。
摩尔定律是经济学上的考量，因为总是会有让计算机更快、更便宜的动机。但在某个时刻，物理定律就会起到干扰作用，例如量子隧穿效应。芯片的发展不可能永远跟上摩尔定律，因为要使晶体管更小变得越来越困难。根据摩尔第二定律，芯片制造工厂的成本每隔几年就会翻一番。据报道，半导体公司台积电(TSMC)正在考虑建造一座耗资250亿美元的工厂。
如今，摩尔定律不再成立，晶体管数量翻倍的速度逐渐减缓。尽管我们继续在每一代芯片上添加更多的晶体管，但添加晶体管的速度却越来越低。英特尔晶体管设计负责人那塔金说:“我们相信，我们已经从目前被称为FinFET的晶体管结构中，挤出了所有你能挤出的东西” 。在接下来的几年里，芯片制造商将开始生产新的晶体管结构，使设备速度更快，消耗的能源和空间更少。即使那塔金是对的，晶体管已经接近其最小尺寸的极限，但计算机仍然有很多需要改进的地方。通过摩尔的“设备和电路的智慧”，今天的电子设备可以包含许多种加速器，这些是为了特殊目的如人工智能、图形或通信等定制化设计的芯片，可以比通用处理单元更快、更有效地执行任务。

文章插图

从1985年到2015年的计算机性能
直到大约2004年，晶体管的缩小伴随着计算机性能的提高(下面黑色表示行业基准)和时钟频率，即每秒运行的周期数(绿色)，时钟频率越高，计算机性能越好。但2005年后，这种规律就不再适用，缩小的晶体管不再产生同样的好处。
未来某些类型的加速器可能有一天会使用量子计算，它利用了量子领域的两个特征。第一种是叠加，在叠加状态中，粒子不仅可以以一种或另一种状态存在，而是可以以某种状态的组合存在，直到这种状态被明确地测量出来。因此，量子系统不是以比特的形式来表示信息，而是以量子单元的形式来表示信息，量子单元在测量时可以保留为0或1的可能性。第二个是纠缠，即遥远的两个单元之间的相互依赖。这两个特征加在一起，意味着一个量子计算系统可以以指数方式表示比量子单元更多的可能性，包含所有1和0的同时组合。
量子计算可以有多种形式，但最普遍的一种形式是采用超导导线。这些导线必须保持在绝对零度以上几分之一的温度，即零下273摄氏度左右，以防止热的、抖动的原子干扰量子单元微妙的叠加和纠缠。
量子计算机有几个潜在的应用，例如机器学习，优化诸如火车调度，模拟真实世界的量子力学等。但它不太可能成为普通人的通用电脑，事实上我们不清楚如何使用它来运行文字处理器。

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