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回答马化腾知乎提问:一些基础科学的停滞制约了产业的

作者:广州双城热恋创意文化传播有限公司 来源:www.999loveyou.com 发布时间:2018-12-27 15:41:05
回答马化腾知乎提问:一些基础科学的停滞制约了产业的发展

马化腾近日在知乎上进行了提问,未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?我们无从而知,但电池和半导体领域可能在未来十年难以突破。

图/Reuters

腾讯董事会主席兼CEO马化腾近日在知乎上进行了提问。马化腾问道,“未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?产业互联网和消费互联网融合创新,会带来哪些改变?”

在短短几天内,知乎上已经得到了共计345条评论。该提问实际上是知乎2018“互联网洞见”十个提问的第一问,Pony Ma打响了第一枪,可以预见的是后续可能还会有Jack Ma,Robbin Li,“Are you OK”的雷总等行业大佬的提问。

图/知乎

目前知乎上的回答涵盖了基础科学(实际上有些是应用科学)的多个领域。知乎用户“谢熊猫君”撰写了6万字的文章描述了脑机借口是如何提升信息传输和学习能力,并发挥脑的价值的。用户“半佛仙人”则介绍了斯格明子霍尔效应与互联网数据存储。我们使用的各种服务都离不开存储,哪怕是云服务,其背后可能也有一组硕大的服务器。而斯格明子霍尔效应则将快速提高现有硬盘技术的写入读取速度和耐用性。

此外,网友们还提到了量子计算、柔性电子器件和可穿戴设备、DNA存储等看起来与我们很远,但很可能迅速取得突破的基础学科研究。

然而,有些领域的进展可能没那么快,而这与TMT行业的产业链又是息息相关的。

摩尔效应 芯片还能再小吗?

早在1965年,英特尔创始人之一戈登・摩尔(Gordon Moore)就提出,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

然而这一定律几乎已经要终结,因为我们现阶段芯片工艺所用的材料硅的物理特性给出了限制。

我们经常听到一些新闻,例如三星的10nm芯片,又或者是台积电的7nm芯片。半导体工艺中通常要考虑制程的大小,因为制程越小就能塞下更多的晶体管,从而使得成本降低。

然而,现有的硅材料再7nm就是一个节点,因为再小下去,就不能在保证性能的同时抑制漏电。这实际上是材料的限制,工业界已经有些将研发工作转向立体的结构上,也有用砷化铟镓等III-V族材料取代单晶硅来研发的,但这一进度是很缓慢的,而且存在现阶段不可逾越的障碍,就是你再小也小不过原子核。

图/Foter

知乎上的很多答案提到了石墨烯纳米材料这些。相比硅,石墨烯的确因其独特的二维结构,且具有体积小、表面积大、灵敏度高、响应时间短等特点,且良好的导热、导电和耐温特性,有着很大的发展潜力。但仅在十年中,且不说工业上的推广使用,光研发成本就不是现阶段能承担的起的。

当然,未来的一大方向可能是在结构上做文章,异构可能会在不需要更小晶体管就可以实现千百倍的算力提升。

电池已经卡了IT行业很多年了

知乎用户“苏莉安”提到:

当代最先进的消费电子设备居然有80%内部体积要让给电池,各种无人车、无人机、机器人、智慧工厂、自动化城市要么受困于续航时间而无法长期独立运作,要么就被电缆牢牢束缚着,简直成了整个互联网在硬件上扩张的最大累赘。

实际上,电池的能量密度是很难获得提高的,限制它的也同样是背后的基础科学,只不过这次是化学。

熟悉电池的朋友都知道,电池的原理很容易说明,就是被分成两部分的氧化还原反应。电池的负极体现了还原性,正极则体现了氧化性。电子通过外电路从负极流向正极,同时电解液中的正离子或负离子向正电极或负电极移动,正离子获得电子,负离子失去电子,从而将化学能转换为电能。像最常见的锂电池中,金属锂就在负极失去电子,然后锂离子(正离子)到正极参与氧化还原反应。

图/百度百科

相比直接燃烧的燃料,电池中必不可少的电解液等物质决定了它的能量密度是不如前者的。电池的原理(还包括各种材料等)决定了它是有序的,而有序性导致熵值降低。在有限制的情况下,锂是现阶段能找得到的最好的电池材料,既能满足反复的使用,又有很好的能量密度。

此外,还有对柔性电池的研究,不过它解决的不是我们上述的提及问题,而是为一类新设备,如可穿戴设备提供了实现的可能性。

总而言之,可能有些基础科学的突破会改变互联网,但电池和半导体真的已经在技术上停滞很久了。(完)

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(责任编辑:赵艳萍 HF094)

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