摩爾定律的終結

到底是什么導致這場混亂和爭議發生的呢？

量子計算機的興起實際上標志著硅時代開始接近尾聲。過去的半個世紀里，摩爾定律揭示了計算機行業強大的爆發規律，它也正是由英特爾的創始人戈登·摩爾提出并命名的。摩爾定律指出，計算機的計算能力每18個月就能翻一番。這個看似簡單的定律實際上有效追蹤并描述了計算機技術的顯著指數級增長。這項發明是人類歷史上前所未有的，沒有其他任何發明能在如此短的時間內產生如此普遍的影響。

計算機這項發明在登上歷史舞臺后，已歷經許多發展階段，每一個新階段的到來都極大地增強了計算機的能力，并且推動了重大的社會變革。事實上，摩爾定律一直可以追溯到19世紀的機械計算機時代。那時候，工程師還只能使用旋轉的圓柱體、齒輪、傳動裝置和輪轂來完成簡單的算術運算。到了20世紀之交，這些計算裝置開始使用電力運轉，于是繼電器和電纜取代了齒輪系統。到第二次世界大戰期間，計算機已經可以通過使用大量真空管進行復雜計算來破解政府高級密碼。第二次世界大戰后，真空管升級為晶體管，而隨著晶體管的體積不斷實現微縮，計算機的速度和功率也實現了持續進步。

早在20世紀50年代，只有五角大樓和跨國銀行等政府機構或大公司才能買得起大型計算機。這些計算機的功能非常強大（例如，ENIAC[10]可以在30秒內完成人類可能需要20小時才能完成的計算任務），但它們的價格昂貴、體積龐大，常常需要占據辦公樓的整整一層。后來，微芯片徹底改變了這個局面，經過幾十年的發展，微芯片的尺寸不斷減小，直到現在，指甲蓋大小的芯片都容納著大約10億個晶體管。如今，孩子用來玩電子游戲的手機比以前五角大樓用過的要占用一間屋子的笨重家伙的計算功能更強大，我們包袋里的筆記本電腦也比“冷戰”時期那些龐大的電腦更先進。

一切都將成為過去。計算機的每一次轉折性發展，都讓之前的技術遭到創造性破壞的沖擊，并最終走向被淘汰的命運。摩爾定律所指出的發展規律，在現實中已經出現放緩趨勢，照此下去最終勢必將停止。主要原因是，現在的微芯片已經非常緊湊了，最薄的晶體管層大約只有20個原子直徑那樣薄。而當晶體管層繼續壓縮到大約只有5個原子直徑時，電子的位置就將變得不確定，電子可能會逃逸出來，從而導致芯片短路，或者可能會產生大量熱量而進一步導致芯片熔化，囿于此，晶體管層繼續壓縮變薄的空間已經不斷收窄。換言之，根據物理定律，如果想要在主要材料為硅的基礎上繼續微縮，那么摩爾定律最終會面臨崩潰。由此來看，我們可能已經開始步入見證硅時代終結的階段。硅時代之后的下一個時代，可能正是我們所說的后硅時代，或者可以直接稱之為量子時代。

正如英特爾公司的桑賈伊·納塔拉詹所說的：“我們認為，我們已經從這個體系結構中擠出了所有你認為能夠擠出的空間。”[11]

下一輪技術浪潮來臨后，硅谷最終很有可能變成新“銹帶”[12]。

雖然現在放眼望去，一切似乎都還風平浪靜，但是這個新未來遲早會排山倒海而來。正如谷歌人工智能實驗室主任哈特穆特·內文所說：“表面上看起來什么都沒有發生，沒有任何風浪——直到你突然喊出‘哎喲，我怎么就來到這個全新世界了呢’。”[13]