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摩尔的诅咒 电子革命的阴暗面:不合理的技术预期

发布时间:2020-06-06 发布时间:
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——纪念摩尔定律50周年

   1965年,微芯片上可承载的电子元件数量已经翻了一番。摩尔据此预言到:“短期内,这样的速度将继续保持。”他在1975年进一步具体表明,电子行业的发展速度会每两年加快一倍,在那之后,其速度会稳定在每18个月翻一番,或者说,到达每年46%的指数增长速度,这就是摩尔定律。
 
    随着元器件变得更小、更紧密、运行速度更快、造价更低。许多产品和服务的成本也随之降低,而性能却不断地提升,特别是在电脑、数字相机、发光二极管和光电管等领域。这带来了一场在电子学、光学、太阳能电池领域的革命。
 
    但只要是革命就会包含正反两个方面,在这场大变革中,摩尔定律间接地唤起了人们对于科技迅猛发展的期盼。
 
    我确信以这样的速度发展,在不久的将来,无人驾驶电动汽车、超音速飞机、私人订制的癌症治疗方案,甚至快速3D扫描心脏和肾等器官技术都会成为现实。
 
    甚至可以说摩尔定律会推动世界能源格局,从不可再生能源转移到可再生能源。
 
    但是晶体管密度的加倍,并没有对科技的进步产生多大的影响。
 
    现代生活赖以依靠的很多方面都在非常缓慢的发展着,特别是在食物、能源的生产领域以及货物、人口的运输方面。
 
    历史数据明确表明,经统计得出的10年间经济发展速度和晶体管(在1952年,首次商业应用于助听器产品)及微处理器发展速度相一致,甚至和整个20世纪或更长一段时间内的发展速度保持相同。
 
    美国的主要农作物玉米,其年产量从1950年开始,平均每年提高2%。涡轮蒸汽发电机把热能转换为电能的效率在20世纪间,每年约提高1.5%。
 
    如果我们把1900年的涡轮蒸汽发电机同2000年的联合循环发电站(从汽轮机到蒸汽轮机)相比,其效率每年约增长1.8%。
 
    光电能领域的发展比起电能转化领域则有明显提高,但其年增长率也只有2.6%(1881年-2004年)。相比于室外照明,室内照明提高了3.1%(以最先进的低压钠灯为标准)。
 
    洲际旅行从1900年时速35 km/h的大型海轮发展到1958年时速高达885 km/h的波音707飞机,其平均年增长可达到5.6%。
 
    但是这一速度保持了相当长的时间,直到今天,波音787也只比波音707快一点。在1973-2014年间,美国最新款轿车(不包括后来丑陋的SUV和皮卡车型)的燃料转化率每年也只提高2.5%,即从13.5英里/加仑上升到37英里/加仑(17.4 L/100 km~6.4 L/100 km)。
 
    最后,对任何文明都极其重要的钢材,从1950年到2010年,其生产耗能量(焦炭,天然气,电能),从每公吨50 GJ下降到每吨20 GJ,也就是每年下降1.7%。
 
    支撑现代文明正常运转的能源、金属和基础交通行业都在持续发展,但是也相当缓慢。每年的增长率几乎可以到达1.5%~3%,成本的下降也基本是这样的比例。
 
    在芯片领域之外,产业的创新并不遵守摩尔定律,其发展速度要低一个数量级。
 
 

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