當(dāng)大腦神經(jīng)學(xué)遇上半導(dǎo)體

電腦產(chǎn)業(yè)建基于沙子之上;沙子里含硅，而硅非常適合制作電晶體。不斷縮小電晶體推動(dòng)著電腦產(chǎn)業(yè)，更小的電晶體提升了硬體效能并減少電力消耗，縮小的速率則依循摩爾定律。

1982年，1美元可以買下數(shù)千個(gè)電晶體，到了2012年，一美元可以買到2，000萬(wàn)個(gè)電晶體。但專家指出，最先進(jìn)的電晶體，價(jià)格可能會(huì)增至每美元1，900萬(wàn)個(gè)?，F(xiàn)代電晶體已經(jīng)太小，進(jìn)一步縮小變得更難、更昂貴，效果也不是那么好。

摩爾定律短時(shí)間內(nèi)不致告終，但任何指數(shù)型的趨勢(shì)都不可能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。工程師已有許多未來(lái)電晶體的構(gòu)想，許多人想重新設(shè)計(jì)電晶體，或是改變制作電晶體的材料，除此之外，全新的運(yùn)算方式也有機(jī)會(huì)成為救星。

2012年，英特爾推出了直立的鰭式電晶體，合理的下一步就是推出“繞式匣極”電晶體。目前英特爾己經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室作出了這種電晶體，但大規(guī)模生產(chǎn)勢(shì)必相當(dāng)困難。另一個(gè)選擇是改用其他的材料;不管是做成“納米管”，還是厚度只有一個(gè)原子的薄膜“石墨烯”，碳都是許多研究者的最愛(ài)。但碳也有些重大缺點(diǎn)，例如，石墨烯在自然狀態(tài)下無(wú)法關(guān)閉其傳導(dǎo)性。

某種裝置在物理上可行，不代表在經(jīng)濟(jì)上可行;高昂的成本可能會(huì)在物理之前先一步終結(jié)摩爾定律。就算此事真的發(fā)生，電腦還是可以更快;改善程式編寫(xiě)可以增加軟體效能，專精化硬體也可以大幅提升速度。

未來(lái)甚至有可能出現(xiàn)不需要傳統(tǒng)電晶體的電腦。最知名的方式即為量子運(yùn)算，但目前距離現(xiàn)實(shí)十分遙遠(yuǎn)。以量子機(jī)制取代傳統(tǒng)運(yùn)算非常困難，速度亦十分受限;量子運(yùn)算只在少數(shù)任務(wù)比一般電腦快，其他領(lǐng)域并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

最具野心的想法，則是以生物腦為靈感的“神經(jīng)運(yùn)算”。生物腦在數(shù)字運(yùn)算的能力上雖然不敵如統(tǒng)電腦，但在模式辨識(shí)等領(lǐng)域卻表現(xiàn)極強(qiáng)，而且能源效率極佳。問(wèn)題在于，人類對(duì)腦部的了解還不夠完整。不過(guò)，大腦科學(xué)目前十分熱門，如果這方面的研究計(jì)劃真能帶來(lái)成功果實(shí)，今日的強(qiáng)大硅晶片，或許會(huì)像被它們?nèi)〈臋C(jī)械式計(jì)算機(jī)一樣，顯得既原始又笨重。