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雲栖科技評論86期:摩爾定律失效?沒什麼可擔心的

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【卷首語】摩爾定律失效?沒什麼可擔心的

   在英特爾創始人之一戈登·摩爾提出“摩爾定律(Moore’s Law)”的53年之後,英特爾的每一個競争對手都在不斷呼喊:“摩爾定律已經失效”,甚至就連英特爾都很少在公開場合再提摩爾定律,并在幾年前放棄了遵循摩爾定律極為規律的“Tick-Tock”晶片釋出機制。

但摩爾定律即使失效,也沒什麼可擔心的。

   比如說,麻省理工學院和科羅拉多大學的工程師成功研發出新的微加工技術,可用于生産有史以來最小的3D半導體,尺寸隻是目前主流商用産品的三分之一,即用于生産FinFET時,該團隊的技術能夠達到2.5nm的超高精度;

   英特爾和加州大學伯克利分校的研究人員則共同提出了一種可伸縮的自旋電子邏輯“MESO器件”,它通過自旋軌道轉導和磁電開關來工作,與傳統晶片的CMOS技術相比,MESO具有更優越的轉換能量(10到30倍),更低的開關電壓(5倍)和增強的邏輯密度(5倍)。

  由于MESO的邏輯運算速度比CMOS高五倍,其一旦付諸商用,可以充分地延續摩爾定律中對機關面積計算的進步趨勢。

  是以,很有可能随着半導體材料和制程工藝的突破,人類可以超越摩爾定律,創造出新的、比摩爾定律更快的半導體發展定律。

1、英特爾在新型半導體領域取得創新進展

雲栖科技評論86期:摩爾定律失效?沒什麼可擔心的

  【新聞摘要】 近日,英特爾公司和加州大學伯克利分校的研究者在《Nature》雜志上發表了他們在新型半導體領域的最新研究成果:一種被稱為MESO(Magneto-Electric Spin-Orbit)的适用于邏輯門電路和存儲電路的創新型半導體器件,研究團隊表示,該半導體器件的誕生得益于多鐵性材料和拓撲材料的創造性融合應用,MESO具有高內建度和高能效比的優勢,未來将能夠用于制作微處理器或存儲媒體;更為重要的是,MESO的研究團隊表示,相比于傳統 CMOS 內建的微處理器,采用 MESO 的微處理器能效比可以得到顯著增強,大約将提升 10 倍至 100 倍,且同等性能下的器件尺寸隻是CMOS器件的五分之一。

  【小雲評論】英特爾創始人之一的戈登?摩爾在1965年提出“摩爾定律”,認為“晶片上可容納的半導體數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也将提升一倍”,在影響半導體行業五十餘年之後,因為晶片制程工藝等多方面的因素,摩爾定律正在被持續唱衰,但英特爾仍然認為摩爾定律具有極強的生命力:新材料的應用已經多次扮演“拯救者”的角色,并将仍然發揮巨大的作用。但另外一個值得關注的話題則是:随着AI的發展,高度定制化的AI晶片正在崛起,通用晶片是否還有巨大的市場發展空間,以及是否還需要摩爾定律繼續奏效?

2、著名實體學家張首晟去世

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  【新聞摘要】 美國時間12月1日,著名實體學家張首晟去世,享年55歲。張首晟是斯坦福大學實體系、電子工程系和應用實體系終身教授,一直在拓撲絕緣體、量子自旋霍爾效應、自旋電子學、高溫超導等領域做研究,他上司的研究團隊于 2006 年提出的量子自旋霍爾效應被《科學》評為 2007 年“全球十大重要科學突破” 之一,他的天使粒子也被認為是極有可能獲得諾貝爾獎的成就。除了科學家身份以外,張首晟也是一名投資人,他于2013年創立了丹華投資,專注于投資最具颠覆性的創新科技和商業模式,并搭建起斯坦福、矽谷和中國的橋梁。

  【小雲評論】張首晟有着兩個在外界看來截然不同的身份:著名實體學家,著名投資人,他成功地将這兩個身份背後的知識和能力融合起來,身體力行實作他“要把科學和投資緊密結合在一起”的理想,因為他一直相信,人工智能、虛拟現實和增強現實、大資料、移動網際網路、基因工程、精準醫療、區塊鍊這些技術都非常激動人心,但更令人激動的是“人類走到了非常關鍵的時刻。我們有希望見證一個新物種的産生,他們的智能可以高于人。我們也碰到一個非常偉大的機會,能夠把科學和投資真正緊密結合在一起。這一種跨界必然會帶來重大的化學反應,真正推動人類文明的前進。”

3、多家業界巨頭踏入實時衛星資料領域

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  【新聞摘要】 近期,多家業界巨頭踏入實時衛星地圖領域:AWS釋出AWS Ground Station(衛星接收地面站)服務,可以讓客戶借助全球 12 個地面站蝶形天線來下載下傳衛星圖像資料,還能以較快的速度将資料上傳至雲存儲中;衛星地圖公司 DigitalGlobe 則又在 AWS 的基礎上更進了一步,該公司宣布預計在 2021 年開始組網下一代衛星網絡,其目的是具備在不到一分鐘的時間内将地面站的圖像資料傳至雲中的能力;軍工巨頭洛克希德·馬丁則與AWS宣布了一項合作計劃,将允許使用者更快、更頻繁地從多個衛星同時下載下傳資料。

  【小雲評論】當消防員在撲滅山火時,他們需要最新的地圖資料,當救護人員駕駛着橡皮艇追蹤難民時,他們需要最新的地圖資料。反映出實時的、精确的天基資料正在得到越來越多的應用,終端使用者對它的需求也在迅速增長,衛星資料在各個領域都有着廣泛的應用,但建構一整套系統卻極其複雜,而且建造和營運它所需的基礎設施也非常昂貴,這既阻礙了衛星資料的廣泛應用,也讓許多行業難以獲得實時有效的資料支援。随着多家業界巨頭進入實時衛星資料領域,相信這一難題會逐漸被解開,在國内雖然有中國科學院微小衛星創新研究院、天儀研究院等衛星研究機構,但實時衛星資料領域的“玩家”還極為不足。

4、谷歌DeepMind AI 成功預測蛋白質 3D 結構

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  【新聞摘要】 在第 13 屆全球蛋白質結構預測競賽(CASP)上,谷歌DeepMind 的最新人工智能程式 AlphaFold 擊敗了所有人:成功預測生命基本分子——蛋白質的三維結構。DeepMind 聯合創始人兼首席執行官 Demis Hassabis 表示:“對我們來說,這是一個非常關鍵的時刻。這是一個燈塔項目,是我們在人力和資源方面的第一個重大投資。這也是非常重要的、現實世界的科學問題。” CASP在全球蛋白質預測領域具有非常權威的地位,被認為是蛋白質結構領域的“奧林匹克競賽”。

  【小雲評論】蛋白質是一切生命系統的物質基礎,密切參與着從觸發免疫反應到大腦思考的每一個生理過程。沒有蛋白質,也就沒有生命。蛋白質折疊是一種令人難以置信的分子折紙形式,蛋白質隻有正确折疊為特定的 3D 構型,才能發揮相應的生物學功能,是以了解蛋白質的折疊方式在生物學領域極其關鍵。AI一旦了解蛋白質及蛋白質折疊,就意味着預測蛋白質折疊變成了一項可以由機器快速重複完成的工作,人類可以比以前更快速地從化學成分中預測蛋白質的結構,弄清楚這些蛋白質的作用以及它們是如何造成傷害的,并設計出新的蛋白質來抗擊疾病或履行職責。

5、微軟重建Edge浏覽器:用谷歌核心 能在Mac上運作

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  【新聞摘要】 據國外媒體報道,微軟宣布對其Edge浏覽器作出一些重大改動:微軟Edge浏覽器将被重新設計,以便使用與谷歌Chrome浏覽器相同的Chromium引擎,後者是開源浏覽器引擎,因為谷歌的支援而名聲大噪。微軟方面表示,以新引擎重構Edge浏覽器是為了使Edge的使用者能夠體驗到更好的網絡浏覽相容性,同時,在各種Windows裝置上實作最佳的電池壽命和硬體內建。此外,微軟強調,Edge浏覽器不會因為更換核心引擎而消失。

  【小雲評論】根據市場調研機構NetMarketShare的資料顯示,谷歌 Chrome 浏覽器的市場佔有率超過65%,微軟Edge的市場佔有率則剛剛超過4%,甚至不如其前身Internet Explorer,如此明顯的差距和Chrome令人咋舌的市場佔有率,導緻開發者們已經習慣于針對Chrome優化而非微軟浏覽器(包括Edge和Internet Explorer),這導緻微軟浏覽器的網頁相容性(及浏覽體驗)不斷下滑,換用Chromium引擎對Edge優化使用者體驗和網頁相容性有着非常重要的促進作用,與此同時,微軟也不再是“浏覽器市場最封閉的玩家”,此次Edge更換引擎也被認為是微軟在薩提亞?納德拉帶領下向開源生态示好的新舉措。

6、谷歌母公司旗下研究院推行"蚊子滅絕計劃"

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  【新聞摘要】 谷歌母公司Alphabet旗下的生命科學子公司Verily研究院,與MosquitoMate公司合作在美國弗雷斯諾縣(Fresno)推進蚊子“滅絕”計劃:通過釋放一種寄居在雄性埃及伊蚊細胞中名叫沃爾巴克氏體的細菌,使得蚊子的受精卵在發育過程中就會死去,無法孵化,進而大幅度減少埃及伊蚊的數量。2017年,Verily參與并擴大了MosquitoMate在弗雷斯諾縣開展的滅蚊項目,并釋放了2000萬隻感染了沃爾巴克氏體細菌的蚊子,試驗結果顯示,能夠叮咬人的雌性蚊子的數量減少了2/3。今年,Verily對計劃做出了一些調整,蚊子數量整體減少了95%。

  【小雲評論】在Verily研究院的總部,植入有沃爾巴克氏體的埃及伊蚊在自動化的“蚊子繁殖工廠”被批量生産出來,從蟲卵狀态開始,這些蚊子就被“貼”上了一個數字辨別符,一直到它們被釋放,都能通過特定的GPS坐标跟蹤到。當蟲卵孵化出小蚊子後,機器人會将蚊子放入一個裝有水和空氣的容器中,讓它們吃飽并保持暖和,這樣一直培育到成年期。另一些機器人會用專門的技術将這些蚊子按性别進行排序。可以說,整個培育過程都是自動化、數字化的,也是以能夠形成較大的規模,減少埃及伊蚊的數量,但問題是:目前人們并不清楚如果蚊子滅絕了,世界會發生什麼改變。

7、更新版LIGO發現迄今最大黑洞合并事件

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  【新聞摘要】 據實體學家組織網報道,一個國際科學家團隊通過分析高新雷射幹涉儀引力波天文台(Advanced LIGO)獲得的觀測資料,發現了迄今最大的黑洞合并事件和另外三起黑洞合并事件産生的引力波,其中最大黑洞合并成了一個約為太陽80倍大小的新黑洞,也是迄今距離地球最遠的黑洞合并。借助更新版LIGO,全球研究人員計劃不斷改進引力波探測器,以便能在更遙遠的深空中進一步發現災難性事件,甚至希望未來有一天能追溯到大爆炸剛發生之後不久的宇宙狀态。

  【小雲評論】自2017年8月第二次觀測運作結束以來,科學家們一直通過對雷射器、電子裝置以及光學裝置等性能的提升,更新LIGO和歐洲的“處女座”(Virgo)引力波探測器,使其更加靈敏,進而探測到宇宙深處發出的更多、更頻繁的引力波信号以及引發引力波信号的宇宙極端現象。但是随着靈敏度的提高,更新版LIGO和Virgo所産生的資料量呈現出爆發式增長,而從資料中搜尋引力波信号并進行分析,正是資料處理技術的用武之地。是以,天文學家們需要更加高效的資料處理技術來進行引力波的研究,比如以雲計算為基礎的高性能雲存儲平台。

8、亞馬遜正在更大門店測試其無人店技術

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  【新聞摘要】 據The Verge報道,亞馬遜可能打算擴大其無人便利店的規模,目前正在更大的門店中進行技術測試。消息人士透露,亞馬遜表示,自這些無人便利店開業以來,他們已經對軟體進行了更新。但顯然,在那些“天花闆更高、産品更多、空間更大”的地方,這項技術仍然存在問題,是以需要在“更大的空間裡”測試這項技術。消息人士還表示,這項技術“最有可能的應用”是全食超市(Whole Foods),即亞馬遜于2017年6月收購的連鎖超市。亞馬遜過去曾表示,不打算在連鎖店應用這項技術。

  【小雲評論】亞馬遜有着宏偉的線下擴充計劃:亞馬遜計劃在2021年前開設3000家無人便利店,這将使它能夠與CVS和沃爾瑪等連鎖超市競争,或者說,用無人零售與傳統零售進行競争,但要實作這個目标,亞馬遜需要擴大無人店測試規模,是以在較大的門店測試無人門店技術對AWS來說順理成章。與阿裡巴巴新零售的産業賦能、合作共赢不同,在亞馬遜的規劃裡,(很可能)利用無人零售技術打敗傳統零售業才是唯一的戰略。

9、MIT将3D半導體工藝縮小至2.5nm

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  【新聞摘要】 麻省理工學院和科羅拉多大學的工程師近日成功研發出新的微加工技術,可用于生産有史以來最小的3D半導體,尺寸是目前主流商用産品的三分之一。為了突破生産工藝的限制,該團隊在新進開發的微加工工藝熱原子層蝕刻(thermal ALE)基礎上進行了改進。該研究的第一作者盧文傑說:“這就有點像是一層層的剝洋蔥。在每個循環中,我們隻能蝕刻掉2%的納米材料。這使我們具有超高的精度和對過程的精确控制。”在實驗中,研究人員使用該技術制造了FinFET(鳍片場效應半導體),目前業界所能達到的最好精度為5nm,而該團隊能夠達到2.5nm的超高精度。

  【小雲評論】為了實作2.5nm的高精度,麻省理工學院和科羅拉多大學的工程師們先是将合金半導體铟镓砷材料暴露于氟化氫上,用于在基闆表面上形成薄薄的金屬氟化物層,然後該團隊添加了一種名為二甲基氯化鋁(DMAC)的有機化合物,用于觸發配位體交換化學反應。DMAC中名為“ligands”的離子和金屬氟化物層中的原子結合,是以當DMAC被清除時,它将單個原子從金屬表面上剝離。每次刻蝕僅0.2nm,當重複數百次過程時,蝕刻精度可以達到令人驚歎的地步。從這個簡單的過程描述來看,該團隊達成了兩個重要的裡程碑:第一,它們使用了新的材料;第二,新材料實作了0.2nm的蝕刻精度,雖然不清楚這一技術是否可以用于商業化生産,但晶片制程工藝的極限顯然還未到來。

10、美國高校用上AI招生助理

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  【新聞摘要】 據《今日美國》報道,人工智能很可能在高等院校的招生和新生入學工作方面發揮積極的作用:人工智能公司Conversica提供“對話式”AI商業解決方案,可以用于高等教育招生助理,該産品通過對資料特征進行分析,幫助商學院的招生人員“預測那些導緻入學申請成功或失敗的因素”,繼而推理出學生的畢業和辍學情況,以此提供招生建議;佐治亞州立大學與AI公司AdmitHub合作,通過使用名為“突襲(Pounce)”的AI聊天機器人系統,自動回答新生入學時的常見問題,進而提高被錄取新生的秋季入學率,在秋季開學前的三個月時間裡,新生們咨詢了20多萬個問題,平均響應時間僅為7秒,在之後的兩年,分别降低了22%和37%的新生流失。

  【小雲評論】無論是對申請入學的學生進行預測評估,還是為即将踏入校門的新生提供問答服務,AI都極大節省了本已非常緊張的高校人力資源,這也是AI的主流應用趨勢之一,即通過資料智能取代那些繁瑣的低價值重複勞動。但AI的應用仍然無法解決許多根本性問題,比如說高校入學申請過程的透明和公正,且“算法偏見”也是客觀存在的事實(畢竟AI的“價值觀”隻是創造者價值觀的重制和延伸)。是以,道德倫理與法律風險制約AI在決策工作領域裡的受認可程度,這一現象将長期存在,更重要的是,在标準化AI能力的基礎上,建構起适合當今社會發展和經濟增長需要的人機混合的工作方式十分必要。