惠普实验室量子科研主任:计算时代未真正开启

　　6月13日北京消息：在未来10年内，传统硅芯片技术所能取得的计算进步将会受到物理法则的限制，而量子科研将超越硅技术，采用纳米技术使著名的“摩尔定律”的作用再持续50年。
　　6月6日，惠普实验室（HP Labs）量子科研小组主任Stan Williams（斯坦?威廉姆斯）来访中国，并于上午在惠普中国实验室接受了媒体专访。

　　


　　

　　图为惠普实验室（HP Labs）量子科研小组主任Stan Williams（斯坦?威廉姆斯）

　　Stan Williams是惠普公司的高级院士（Senior Fellow），并兼任加州Palo Alto惠普实验室量子科研（Quantum Science Research, QSR）小组主任，他领导的研究小组，在纳米技术研究方面处于世界领先地位。在未来10年内，传统硅芯片技术所能取得的计算进步将会受到物理法则的限制，而量子科研将超越硅技术，采用纳米技术使著名的“摩尔定律”的作用再持续50年。

　　纳米研究受到全球关注

　　在“2005年世界十大科技进展”评选中，中国科学界领袖路甬祥先生、徐匡迪先生等570名两院院士进行了投票，Stan Williams领导的惠普实验室量子科研小组发明的“交叉点阵逻辑门（Crossbar Latch）”新元件入选前三位，是“2005年世界十大科技进展”中唯一来自企业实验室的发明成果，引起了中国科学界与权威媒体的关注。

　　Stan Williams一直被推崇为纳米研究领域的主题演讲者和专家，曾受邀参加在德国林岛举行的年度“诺贝尔奖获得者”大会。他获得的奖项包括：斯隆研究奖（Sloan Foundation Fellowship）、纳米技术费曼奖（Feynman Prize in Nanotechnology）、裘利斯史普林格应用物理奖（Julius Springer Award for Applied Physics）和亨利椎富斯教师学者奖（Dreyfus Teacher-Scholar Award）。他曾担任过许多政府和科研机构的顾问，在2000年的美国国家纳米技术计划中，他是该计划工作室的联合组织者，以及研究报告的联合编辑。

　　计算时代尚未真正开启

　　Stan介绍，自从惠普创始人之一Dave Packard建立惠普实验室以来，他们就从未停止过基础研究的脚步。人类目前的计算效率还很低，完全有机会把现在的计算效率提高一亿倍，而这正是实验小组正在作的事情。包括他在内的惠普实验室量子科研小组成员们对纳米技术领域一直都很重视，他们认为这一技术无论对于惠普还是整个工业界来说都是非常重要的。因此他们一直把尽量缩短从物理理论研究到最终技术应用的时间作为工作目标。实验小组的口号是：计算时代尚未真正开启。

　　Stan最先展示的是采用惠普最新纳米技术的存储器，在一平方厘米的范围内该存储器的存储密度达到了100GB的超高容量。Stan坦言，这一半导体技术比现行的半导体标准技术提高了大约十年，而十年的提前量则一直是惠普实验室对自己的要求。由于采用了最先进的纳米技术，惠普可以保证这一存储器具有体积小、存储量大而且相当便宜的特点，最难能可贵的是，纳米技术支持这一存储器拥有更多的备用存储单元，所以它们的存储可靠性也同样值得信赖。目前，惠普不但把这一专利技术应用在一些打印成像领域，还把它转让给了一些专门生产存储芯片的公司。“惠普公司永远不会进入一个靠卖生产设备为生的行当里，”Stan笑着解释说，“因为我们做的是把技术转让给别人的买卖。”

　　让CPU 100%运转起来

　　随后，Stan又向记者介绍了纳米技术在企业计算里的一些应用方法。怎样让“摩尔定律”能够一直应用到本世纪末，是实验小组最关心的问题。过去的40年中，半导体工业厂商为了提高芯片的计算能力都在很专注地做两件事，怎么把单位面积内的三极管的数量增加和怎么把三极管的体积做小。而随着科技的发展，所有人都看到这么做最终会因为物理上的极限而撞到南墙。“我认为那绝不是一个最合适的办法，”Stan讲道，“我们实验小组专注的方向不是在一个芯片上怎样增加三极管的数量，而是如何让现有的三极管做更多的事情。”

　　惠普一直都在强调的是，如何从系统的角度去看问题。因此惠普发现，如今计算芯片遇到的瓶颈，不是CPU的时钟速率，而是连接线的问题。“打个比方来说，现在的计算系统的状态就好像是一个很细的管道，但是要让整个北京的所有用水都通过它来输送，”Stan解释说：“因此我们的工作就是把这个管道加大加粗。”

　　现在的计算机里，CPU实际上只有10%的时间真正在做工作，另外90%的时间是在等待信息的传输。如果有办法可以把CPU闲置的时间利用起来的话，那么其计算的能力就会有一个很大的提高。所以实验小组的工作就是想办法如何尽快的给CPU提供数据，不让它闲着。通过最先进的纳米技术Stan的科研小组作到了这一点，通过光电子的有机结合，芯片的计算能力至少可以提高10倍、100倍、甚至1000倍。

　　专注成就领先

　　与其他研究机构不同的是，惠普的研究一直都很专注，也很集中，整个公司所有研究纳米的人都集中在Stan的实验小组里。无论是基础的物理研究、理论研究，还是应用研究，所有的科学家都聚在一起。因为这些人的共同努力，惠普才会在计算系统的竞争中更具有优势。“我们希望对现有的系统能有一个成数量级的改善，而不是渐变的改善，”Stan说道，“我希望在将来，一个小小的手机就能比现在我们能够看到的所有计算机的功能都强大。从人机界面来说，现在计算机系统的智力还不如一只小小的昆虫，我相信将来的计算机系统可以和人有更个性化更亲密的交流。”他希望自己和实验小组能够在20年内实现这一目标。

　　Stan在采访的最后表示，惠普公司如今已经成为了全世界最大的IT公司，而且就增长速度来说，远远领先于其他同级别厂商。为了维持公司的增长势头和领先地位，惠普必须对IT领域里的每一个环节都非常清楚。只有这样，在对计算系统进行整体设计的时候，惠普才能够纵览全局，才能够做得比别人更好。