宇宙計算機是由麻省理工學院的一位科學家賽斯·勞埃德(Seth Lloyd)根據摩爾定律,推算出來的能達到的最大性能的計算機的名字。
基本介紹
- 中文名:宇宙計算機
- 提出者:賽斯·勞埃德
- 依據:摩爾定律
- 類型:計算機
由來,發展歷程,意義,
由來
將近50年前,Intel公司的創始人之一戈登·摩爾提出了一條定律,這就是現在廣為人知的摩爾定律:積體電路晶片的集成度每18個月提高一倍。迄今為止,半導體工業仍然忠實地按照摩爾定律的方向前進。然而,人們仍然在不停的懷疑,摩爾定律到底能夠維持多久?
要預測10年或是100年後的晶片製造技術決非易事──想想看,10年前你絕不會相信今天的3D遊戲會如此的逼真;20年前,一台今天來說極普通的家用電腦都能稱得上超級電腦。誰能知道10年後我們會使用什麼樣的電腦呢?
但是,給技術的發展確定一個極限卻絕非不可能。另外一個例子是田徑運動的紀錄。如果俄國撐桿跳運動員布勃卡每次把紀錄提高1厘米,撐桿跳的記錄存在上限嗎?當然存在,我們可以下結論:布勃卡最多跳150億光年高──那是我們這個宇宙的大小。同樣,根據愛因斯坦的相對論,100米跑的成績極限是100m/c(c為真空光速),運動員無論如何也不能像閃電那么快。
這種結論毫無疑問會令人暈倒。誇張,太誇張了。然而,從理論上,這些結論無懈可擊。難道不是嗎?布勃卡跳不出宇宙(其實我們還能進一步確定這個上限:只要計算一下布勃卡體內到底能儲存多少能量),劉易斯也不能追上光。當然,這種結論也可能毫無用處。
發展歷程
不過,確定這種物理極限也是一種嚴肅的研究項目。在6月10日出版的《物理評論快報》上,麻省理工學院的賽斯·勞埃德(Seth Lloyd);計算出了我們能夠建造的──不過恐怕誰也不相信它能被建造出來──最大計算機的性能。這個計算機,就是宇宙。
大約在兩年前,勞埃德在《自然》雜誌上發表了一篇文章,計算了一台“終極筆記本電腦”的性能。他所依據的不是任何已知的計算機製造技術,而是基本的物理規律:光速、普朗克常數、萬有引力常數。
每一個物理系統,例如一塊水果糖;一杯水、一罐氧氣,都由粒子組成。資訊理論認為,粒子的狀態能夠用來存儲0或者1。也就是說,物理系統可以看作一種“存儲器”。如果粒子狀態改變了,0或1也就相應的改變,這可以視為一種“運算”。按照這種觀點,任何物質都能被視為一台計算機。
假設有這樣一台“終極筆記本電腦”,它的質量是1千克,體積是1升,這差不多是一台主流筆記本電腦的質量和體積。勞埃德使用物理定律確定了這台筆記本電腦的性能上限。計算過程可能有點讓人費解,簡單說來是這樣的。對於計算機,進行計算需要能量;還需要時間。“終極筆記本電腦”所包含的能量可以通過愛因斯坦的質能關係計算出,那大約是(10的17次方)焦耳(無論如何也不能再多了,即便這台電腦擁有最新型號的鋰離子電池)。根據它所包含的能量,再加上量子物理學的原理,勞埃德最終得出了一個數字:每秒運算(10的51次方)次。
勞埃德說,這一結論表明,宇宙計算機的程式可以被視作原始量子漲落,它相當於產生星系的“種子”,但是“它不運行Windows或者Linux,我們應該希望它永遠不會。”
意義
其他的科學家還從這一成果中看到的宇宙的短處。北加利福尼亞大學的Y. Jack Ng認為,勞埃德的結論表明,宇宙計算機不太“聰明”,它的效率不高,一次操作只能處理一個比特。
當然,這個看起來十分古怪的理論還有另外一個用途。根據勞埃德的“終極筆記本電腦”理論,250年之後,摩爾定律將達到它最終的極限。