混乱博物馆@如何更聪明地进行计算在黄金时代科幻作品中所描述的未来里

在黄金时代科幻作品中所描述的未来里，科技早已支持人们飞向外太空，在无垠的宇宙中探索。然而现实的阴差阳错，让科技发展导入了一条向内的信息虚拟之路。
在经过30多年后，计算机发展也站在了一个类似的分叉口。而这一次，向外和向内究竟哪一方会先取得突破呢？
－文字稿－
诸如阿瑟·克拉克，在上世纪五六十年代的科幻作品中描绘的数据和计算，大部分都是基于大型计算机的服务器—终端机模式。计算机界也曾有一个著名段子， IBM的创始人兼CEO沃森曾在1941年说：「我认为整个世界的计算机市场有五台的规模」。

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然而在PC发展很多年后，如今云计算风起云涌，似乎又回到了当初的那种服务器—终端机模式。这个「回归」真的是给人类绕了弯路吗？

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计算机的发展本质是基于人们对算力越来越大的需求。但「发展」一个系统如同我们往期节目中介绍的任何其他系统一样，并非是一个单一线性关系。

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一开始，人们能想到的，提高计算机算力最简单的办法就是增加计算单元的数量。从微观上看，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍。这就是由英特尔创始人之一戈登·摩尔（GordonMoore）提出的「定律」。

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在这背后支持这种「假想定律」的客观驱动力是半导体行业的核心——金属氧化物半导体效应管（MOSFET：MetalOxideSemiconductorFieldEffect），通俗的来讲就是晶体管的制造工艺。

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从1971年的10微米晶体管到2020年刚实现的5纳米制造工艺芯片，随着尺寸不断的缩小，晶体管的发展将越来越严重的受到一些物理极限的制约。最简单的例子就是当「闸极」长度足够短时，就会发生量子隧穿效应导致晶体管漏电。

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人们不得不停下来思考继续前进的方向。
一些人继续在微观领域探索，并将目光转向量子计算机。他们利用一些微小粒子可以呈现叠加态的特点，将多个量子比特组合来表示系统的不同状态，实现「同一时间内的多线程计算」，并以此实现对经典计算机部分功能的模拟甚至超越。

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但这么做的局限性也很明显，量子计算机目前只能用于特定的问题求解。如何针对量子计算机的硬件体系开发一套有较高契合度的软件系统还在研发摸索的过程中，前景尚且不明朗。

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另一些人则将目光转向另一端，进行宏观上的数量扩增——即将更多的电脑集合到一起，并进行协同运算，以此来实现并线操作，这与量子计算机思路有着异曲同工之妙。

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并线操作就好比将一件任务拆分成若干小份，将一个人按顺序操作需要1000小时才能完成的任务变成1000个人同时操作1小时就能完成，这就是「云计算」的基础。但所有的集体活动，都需要解决如何管理，分配和协调的问题。