aihot  2017-08-17 11:28:23  云计算 |   查看评论   
超级运算耗电量大,瑞士材料科学家呼吁基础研究救地球
      微电子革命在摩尔定律下不断扩大电脑运算能力,今天高端智能手机的运算能力已经等同于 1990 年的超级电脑,且运算能力还不断在进步,但背后一个问题是,当强大的电脑越来越普遍,相对消耗的电力就会非常可观,如果摩尔定律持续发展,电子设备将在几十年内消耗地球上超过一半的能源预算。
 
      要如何做到永续?麻省理工科技评论 (MIT Technology Review) 访问苏黎世联邦理工学院材料科学家 Nicola Spaldin 指出,材料科学家可以拯救地球,若找到解决方案,就可以从基础上突破现状,改变资讯科技的样貌以及我们使用的方式。
 
      材料科学决定人类文明走向,如复合材料像是纤维和树脂的发现,让人们能够将刀片附着在刀片上,以产生刀具和轴。冶炼技术的发现发展出青铜和铁器时代,造成农业发生根本性变化,最后形成城市与国家。金属技术也是武器技术发展重大变革,4 千年之后引发工业革命。
 
      电子的发现促进真空管、固态晶体管和微电子学的发展。现代电子产品所需的超纯硅,最初是为第二次世界大战中的高频雷达接收机所开发。材料科学的每一个突破都改变世界和我们与之相互作用的方式。但是这些变化发生后,先前的生活方式也完全改变。
 
      Spaldin 认为,要克服硅能源危机将需要类似的突破技术。但是,若不能继续使用硅,那么要以什么取代?Spaldin 提出具有铁电和铁磁特性的多铁性材料,她表示,通常改变材料磁性的唯一方法是用磁场,但是 Spaldin 等人已经展示如何用电场改变多铁材料的磁性。
 
      报导认为,大量基于硅的资讯处理和储存必须仰赖磁性,磁性需要磁场操纵,而使用电场能更有效地做到这一点,Spaldin 表示,用电场取代现有的磁力技术为节能、小型化和高效提供巨大机会。多铁性材料有其他有用的属性,在这些材料的内部,铁电偶极子可以排列不同的方向,形成域的偶极子以及域之间的边界出现有趣变化。
 
      这些边界形成导电通道,可以透过电场来移动和重新布置,这在存储器或资讯处理架构中具有潜在应用。这些多铁性材料的表面也具有电子性质,可以产生催化反应。多铁性材料可能让科技业摆脱硅,而仰赖生产糠酸锰或锰酸钇或铋铁氧体的产业,和新一代高能效资讯处理设备。
 
      当然多铁性材料只是许多决定外来科技样貌的其中之一种方法,她说,“改变历史进程的真正突破不会来自改进现有材料或设备,也不会来自现有的技术,而是一个不成熟的个人或小团体的基础研究人员,将知识的界限推向尚未应用的方向。”Spaldin 强调基础研究的重要性,在现行科技发展如火如荼的当下,也必须得到足够的滋养。
 

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