標籤:

《三體》中的,技術大爆炸,在現實生活中是否可能,概率有多大?


人類發展的一切基礎都是計算能力的提升,所以量子計算機將引領人類得技術大爆炸。

我們從頭看看人類的歷史。

距今320萬年前,在如今南非的衣索比亞,被認定為全人類始祖,可以直立行走的南方古猿Lucy正和自己部族在大草原上覓食,我們那時候處於食物鏈末端偏下部位,劍齒虎,猛獸等等,全是我們祖先的天敵。

不知她是否會想到,自己的後代兒孫會進化成為這個星球的統治者,並曾經以每天消滅一個物種的速度橫掃整個世界。

在Lucy之後310萬年的時間裡,人類的進化相當遲緩,直到10萬年前,人類不知道什麼原因FOXP2基因發生了突變,隨後慢慢的佔據了食物鏈的頂端,但即便如此這十萬年的進化現在看起來仍然是相當遲緩。

直到工業革命,人類科學進步的速度是越來越快的。人類從學會使用工具到進入農業時代花了數十萬年的時間;從農業時代到蒸汽機用了上萬年時間;而蒸汽機到電氣時代,不過200 年光景;而電氣時代到目前的信息時代,也就不到一百年。

而這一切發展的基礎便是人類的計算能力:

Lucy之後310萬年,人類的計算能力與其他動物一樣,基本沒有計算能力。

10萬年前-1萬年前,人類進化出了語言,具備了基礎的計算能力。

1萬年前-蒸汽機時代,人類會用算盤,會用各式計算工具。

蒸汽機到電氣時代,人類會使用機器,計算能力有了飛速提升。

電氣時代到目前的信息時代,按照摩爾定律的經驗,人類的計算能力每兩年翻一倍,直接成指數級成長,造成了我們目前看來的技術爆炸。

但是計算技術演化已經快碰到了物理上的極限,電腦元件尺寸正在趨近於原子的大小為了說明這為什麼是個問題,我們必須要先講解一些基本知識。

電腦是由執行簡單功能的簡單元件所組合而成,以呈現數據,意思就是運算並控制機械。

計算機晶元包含模組,模組包含邏輯門,邏輯門包含晶體管。晶體管代表著電腦的處理器里一個最簡單的型態,簡單說是個可以阻擋、通過信息的開關。而此信息是由比特構成,它可以設為0或者1,多個比特的組合通常代表著更複雜的信息。

將晶體管組合後會變成邏輯門,它還是只有簡單的功能,例如,一個AND門只有在輸入值皆為1時才會輸出1,否則就會輸出0。最終組合不同的邏輯門形成了有意義的模組,比方說加法的功能模組。

一旦你能夠使用加法,你也可以使用乘法,一旦可以使用乘法,基本上什麼都可以做了。自從所有基本運算都比一年級的數學簡單,你可將電腦想像為一群在回答基礎數學題的7歲小孩。足夠數量的小孩可以計算所有的東西,不論是天文物理或薩爾達傳說。

然而,隨著元件愈變愈小,量子力學讓事情變得很詭異。

簡而言之,一個晶體管只是一個電流開關。電流表示電子由一端流向另一端,所以開關就是可決定是否讓電子流過的單向通道。現今的晶體管尺寸大約是14納米,是艾滋病病毒直徑的1/8,並且是是紅血球的1/500。

當晶體管小到僅幾個原子大的尺寸時,電子會無視阻擋將自己傳送到另一端,這現象稱作量子隧穿效應。

在量子世界裡,物理運作方式和我們平常看到的不太一樣,而傳統的電腦就開始沒邏輯了。我們的科技正一步步接近物理的極限,為了解決這問題,科學家嘗試利用量子物理不尋常的特性中的優點,方法就是建造量子計算機。在一般電腦中,比特代表著信息的最小單位。

量子計算機使用的是量子比特,它同樣可以設成0和1。一個量子比特可以是任何二階的量子系統,像是自旋和磁場,或是單一的光子,0和1是系統中可能存在的狀態,就像是光子橫向或縱向的偏振。

在量子世界裡,量子比特不一定是0和1這兩種狀態之一,它可以在他們間同時表現出所有的偏振狀態,這被稱作為量子疊加。

但當你想把一個光子送到濾波器做測試時,它必須決定自己是縱向或橫向偏振,所以當它被觀測之前,量子比特就代表著0和1之間所有可能的疊加狀態,你無法預期是哪個狀態。但當你測量它的瞬間,它將會塌陷為一個固定的狀態,量子疊加狀態改變了遊戲的規則。

四個傳統比特中,每個比特各自表示兩種狀態中的一種,這共包含了16種不同的組合,但只能使用其的一組。四個量子比特則可以同時代表著16種狀態,每增加額外的量子比特,組合數將會是指數性的成長,20個量子比特就可以平行儲存100萬個數值。


《三體》當中提到的技術爆炸是一種概念,我本人非常認可,回想起來近兩百哪一次科技進步都是某一項的技術應用。而且現在很多各領域的技術都處於基礎研發階段,技術爆炸一定會來,而且我斷言技術爆炸會集中在某一段時間大概五年左右集中各行各領域產生技術爆炸式的飛躍。請記住,不是某一個行業,而是所有技術領域。(神學,哲學之類的不算技術領域)


推薦閱讀:

TAG:科技 | 三體 |