5月19日,工信部正式转发了国发〔2015〕28号《国务院关于印发《中国制造2025》的通知》。
现在“互联网+”很热,那实际是Everything+互联网,现在看来,应该是还有许多产业发展余地的。但是,从稍远一点来看,新硬件时代一定会到来。
话说这几天有一个说法,而且今天的光明日报也刊登了,就是:美国悄悄地进入了新硬件时代。
新硬件到底指什么?新硬件的基础是在于元器件的工艺方面,而不是花样翻新。
最近几年,美国一直在探索摩尔定律失去效用以后怎么办?而摩尔本人在前几天接受媒体采访时说“摩尔定律至少还可以再活个60年”。
要说美国新硬件时代的标志性的东西,当属Soggy computing(浸水计算),本月最新一期的IEEE《频谱》杂志对其作了详细介绍。
上文提及,新硬件到底指什么?又新在何处?或许从Soggy computing(浸水计算)中可以窥个一二出来。
原IBM资深研究员,现德国普朗克微结构物理研究所所长斯图尔特·帕金对计算的未来有一个看法:不要主板、单个存储芯片和数以亿计的高速晶体管,而未来新奇的东西是激发头脑的盒子、充满液体驱动的膨胀与收缩的电路,而且其时钟把40年前的微处理器也特别的快。
“人们一直奉行的理念——‘做小、做快’是错误的。”他说。“花费许多能量是为了追求高速。”而把计算速度降低到类似人脑的速度,只需大约几十赫兹的数量级、用完全不同的体系结构就能做到,而且可以消耗很少的能量。
近年来,美国的工程师们尝试了制造类似大脑的电路的各种方法。斯图尔特·帕金聚焦于二氧化钒(金属氧化物材料的一种,能够从绝缘状态转换到导电状态)的研究。
二氧化钒可以做成功耗极低的开关——而且无需电源就可以保持原来的状态。由于在常温下,二氧化钒可以以相当低的能量由绝缘转为导通。从而,很久以来,二氧化钒就被公认为是做电气开关的好办法。
但要具体实现起来,却很困难。为了改变电压能使之转换状态,斯图尔特·帕金和其他研究人员设计了新的晶体管。
相关设计包括一个二氧化钒薄膜,上面做一个门,有一滴离子液体和带离子的盐:二者模糊分界,形成液体。把电压施加到液态门上,正、负电荷向液滴的对边移动。它们在二氧化钒薄膜附近累积,从而提高薄膜附近的电场,所以它可以用于把薄膜从绝缘状态转换到导电状态。
早期的研究工作所得出的结论是,液体门的电气状态可以像今天的硅晶体管一样形成一种改变机制。但最近的研究表明,不同的机制也可以引起改变。
2013年,斯图尔特·帕金和他的研究团队报告说,液体门可以从二氧化钒中拉出氧原子进入液体(这是电迁移的形式)。
斯图尔特·帕金和他的研究团队今年一月的美国科学院院刊发表论文称,在薄膜晶体结构的效应在物理上相当有戏剧性,会导致材料膨胀3%。而当二氧化钒被加热以后,它变成金属,相应地会缩小约0.3%。
这个改变表明,液体门可以诱发材料的结构性改变。他们在研究这类电路怎么用二氧化钒装置形成3D打印。
哈佛大学的姆·拉马纳坦用另一个思路考虑薄膜金属氧化物。其研究团队认为,许多离子晶体被称为氧通气器,像固态海绵一样可以吸收很多氧,并释放它。
去年,他们用固体门加一个电压到釤、 镍和氧的化合物。他们用这个门从材料中抽进并抽出氢原子,发现可以引起100万倍的电阻改变。他们也在研究怎样用这个材料,用液体门制造类似人脑的电路。
与二氧化钒不同的是,基于镍酸盐材料的开关从绝缘到金属要达到摄氏100度以上,因此,其应用受限。
国发〔2015〕28号《国务院关于印发《中国制造2025》的通知》中指出:“实施制造强国战略,加强统筹规划和前瞻部署,力争通过三个十年的努力,到新中国成立一百年时,把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国,为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实基础。”
由此可见,加强新硬件方面的研究与探索具有重大意义。
责任编辑:饶军
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