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液态金属镓能给计算带来什么

时间:2018-08-23  已阅读过:次

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液态金属是常温常压下保持液态的一类合金,具有良好的导电性,蕴含着丰富的物理图景

液态金属,从字面上理解,就是保持液体状态的金属。如镓铟合金,是常温常压下保持液态的一类合金。液态金属具有良好的导电性,蕴含着丰富的物理图景。

那么,液态金属与计算变革又有啥关系?这得从计算机的原理谈起。

以晶体管为代表的半导体元件是现代计算机的基本逻辑单元。其原理是,通过控制晶体管电压的高低,决定一个数据是“1”还是“0”,这一经典逻辑运算模式就是二进制。在此基础上,人们构建“加减乘除”等运算单元,发展出可编程的芯片,计算机得以走进你我生活。

目前,芯片生产进入集成电路时代。通常,单位芯片上集成的晶体管数目越多,计算性能越好。科学界和产业界不断缩小晶体管的尺寸,提升单位面积的集成量。过去40多年,半导体芯片一直遵守着“摩尔定律”,即每隔18个月集成度翻一倍,性能提升一倍,产品价格降低一半。这保证了我们享受更低价更快速的计算体验。

不过,计算机专家预计,随着晶体管逐渐走向物理极限,“摩尔定律”必定失效,计算机“进化”将遇到瓶颈。

当前,14纳米的芯片已经量产,这一尺度相当于头发丝的七千分之一,这已经十分考验制作工艺了。未来的改进空间正逐渐缩小。

此外,现代计算机遵循冯·诺依曼基本体系,该体系的硬件系统即由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。这一体系助推了过去几十年计算机的高速发展,但它要求数据存储在内存、并依赖内存进行运算的思想,使得计算机的发展受到芯片的制约。

一方面是传统计算机可以预见的发展瓶颈,另一方面是物联网、大数据、人工智能带来的对计算升级的需求。为了提升信息处理能力,研究人员或者发展多核芯片,或者探索有别于冯·诺依曼体系的架构,或超越经典物理世界开发新一代计算机,量子计算机就是后者的代表。

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