麻省理工学院计算科学实验室主任迈克尔说:“许多人已预料;到1990年初,计算机硅技术发展的黄金时代将要结束。”
要继续提高计算机的运转速度,降低计算机的价格,就必须要寻求新的技术。研究者已经在各个领域从事研究,有些研究工作真是不同寻常的,例如:用光线代替电流的计算机;温度下降到绝对零度的计算机;用细菌结构制造的计算机。
研究工作的重点是增加计算机的功能和提高计算机的运转速度,目前使用的计算机还不适应人工智能的任务。按照卡内基梅隆大学的机器人研究所主任的意思:简单作一次判决每秒钟要执行10亿条指令,这个速度是目前超级型计算机(用在天气预报上)的速度数十倍。图像的识别也需要时间,计算机化的工业机器人要检出流水装配线上的次品需要很长时间。
最有可能代替硅元件的将是砷化镓。像硅一样,砷化镓也是一种半导体,一定条件下能导电,一定条件下不能。但是砷化镓开关的工作速度是硅元件的三 ~ 四倍。砷化镓元件广泛地应用在微波通讯系统。微波通讯系统的信号频率相当高,硅元件无法跟上。砷化镓线路二年后将在市场上销售,但砷化镓的费用比硅大,用途没有硅开关广泛,经销砷化镓的申请很有可能受到限制。
IBM公司正在从事另一项试验——使用液态氨的内部冷却系统。这个冷却系统能将计算机线路冷却到-450°F,在那种状态,金属就没有电阻了。使用这种超导体开关制造的计算机体积小,运转速度快,并无过多的热。IBM在实验室已制造出超导体线路,是否能大规模生产还尚待解决。研究机关的副主席詹姆斯说:“超导体计算机至少要在五年后才能生产。”
设计计算机更遥远的方案是用光线代替电流。目前已经能用光线脉冲的形式来输送计算机之间的信息。光脉冲要比电脉冲快,一些研究者确信:一旦能用光脉冲处理信息的计算机制造成功,计算机的速度就能提高。
或许微型计算机的最终形式是分子化,由一种具有两性状态——相当于开关状态的分子构成。在自然界,已经发现这种特殊分子。人们正在实验室合成这种分子。科学家还无法解决用细小金属线把各个分子接通,以及如何将装有金属线的分子安装成为计算机的问题。
还有一种设想就是利用人工改造细菌,使这些细菌产生一种特殊的蛋白质结构,分子开关就能粘附在特殊部分,形成计算机的线路。这种步骤与化学的合成法相似。
即使能制造出这种计算机,那也需要几十年,所以人们对于继续使用硅元件仍感兴趣。在这方面最主要的想法是增加个体硅线路的整体速度。这就需要用很多的硅并排地工作。目前计算机一次只能完成一个加法或乘法。具有并行线路的计算机同时能执行成千上万个任务。它们一次就能运算整帧图像,而不是逐点运算。
—架这样的机器已在固特异的航空和航天公司进行工作。这架机器能同时进行16,384次加法,用这种办法来完成每秒钟60亿次的加法。但编程还是一个困难。
[刘友德译自《纽约时报》,1983年5月]