算力、硅基文明与智能经济的狂想曲(2)

正如汽车的发明是使人的双腿延伸一样,计算机的发明事实上是对人脑智力的继承和延伸。但没人能想到计算机的发展会如此迅速,算力的飞跃让人类步入了硅基文明。

1945年,莫奇利发明的第一台电子管计算机(ENIAC)占地170平方米,重30吨,有1.8万个电子管,用十进制计算,每秒运算5000次。在当时还仅能用于战争,用于计算导弹发射轨道和爱因斯坦的质能方程。

1948年,晶体管的发明大大促进了计算机的发展,晶体管代替了体积庞大电子管,电子设备的体积不断减小,但仍然十分昂贵,生产数量极少,主要用于原子科学的大量数据处理。也是在这一时期,单词、语句和数学公式代替了二进制机器码,使计算机编程更容易。新的职业如程序员、分析员和计算机系统专家陆续出现,与整个软件产业由此诞生。

1958年发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。

出现集成电路后,唯一的发展方向是扩大规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代,超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件,后来的ULSI将数字扩充到百万级。


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1971年,(Integrated Electronics Corporation)英特尔推出了全球第一个微处理器, 4004微处理器。微处理器出现,带来的计算机和互联网革命,逐渐改变了整个世界。

英特尔的创始人戈登·摩尔甚至在1975年做出预测——集成电路的集成度会每两年翻一翻,随后几十年整个IT业几乎遵循这摩尔定律预测的速度发展。

在当年,4004集成了2250个晶体管,各晶体管相互之间的距离是10微米,还能用肉眼看见间距,可处理4位数据,每秒运算6万次。

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经过46年发展,到英特尔今天市面上流行的14纳米酷睿系列CPU,已经是超浓缩的产品,集成了20多亿个晶体管,即在1平方毫米内可以塞进5000万个晶体管,鳍片间距做到70nm,需要用高倍显微镜才能看得清,其计算能力也达到每秒500亿次浮点计算。

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在人类文明上,除了IT业还没有任何其他行业能够做到这么高的发展速度。在英特尔的46年,不管是面对外部的竞争还是内部的撕逼,不管是谁主导公司的发展,英特尔的攻城狮们一直默默付出,不断延续着摩尔定律。这使得许多IT行业规则慢慢形成,还最终让IT业从各行业中脱颖而出,引导第三次工业革命

由于摩尔定律的存在,为了不断提升芯片性能,IT公司必须在比较短的时间内完成下一代产品的开发。这就要求IT公司在研发上必须投入大量的资金,并且研发投入长期持续。在研发酷睿系列期间,英特尔每年研发费用都高到数十亿美元。其次,不断刷新的硬件性能,许多以前想都不敢想的应用会不断涌现。20年前,1080P高清的数字化影视连IBM的大型计算机都无法实现,但现在,随便一台笔记本或IPAD都能做到。这就让许多新兴公司不断成为浪潮之巅的弄潮儿。

最后,每一次基础架构的升级,都要按照目前计算能力和存储量的10倍来设计,因为达到那个水平,不过是三、四年间的事情,这在传统行业几乎无法想象。

然而,摩尔定律还是把双刃剑,每2年翻一倍,意味着每两年,还卖同样的产品收入仅只有之前的一半。这逼迫所有的硬件设备公司必须跟得上摩尔定律的更新速度,这让所有硬件和设备生产商都活得非常辛苦。看着红火地弄潮一时,却需要不断投入研发。不管利润再高,也会迅速变得稀薄,终至生计之艰难,旁观人难以自知。

回看50年,英特尔的历史几乎就是算力发展的历史。摩尔定律发挥不可磨灭的作用,但目前摩尔定律也开始失效了。英特尔迟迟不推新的10纳米工艺芯片,正是难以解决发热和功效的问题。即使长期线性增长,摩尔定律仅是量变,还不是质变的范畴,最终还是无法突破材料瓶颈。

硅基文明在崩塌也再重塑,也许下一代技术芯片材料能用到超导的石墨烯,没准再出个墨谷或烯谷也说不定。更有甚者,也许我们能看见拓扑绝缘体材料的广泛运用,真正进入量子计算的时代。这应该也不远了,未来已来。

英特尔也应该知道这就是他的宿命,每一次都全力一战,但难以尽全功。从他的第一块集成电路芯片开始,不断向世界证明大规模集成和迅速迭代的可能,拳打摩托罗拉脚踩AMD,一路破局;但最终却在移动时代连连失利,被ARM不断抢走移动端芯片市场。

在IT领域,先行者就是用来被超越的。

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