第三章 未来世界的基础建设

    如果要我打赌,我赌接下来10年随着摩尔定律的减速,我们会做出调整。

    ——加来道雄

    未来世界看起来是什么样子?还不清楚。不过,只要未来世界不是被外星智慧控制,其基础设施一定是从过去的世界生长起来的。

    如同过去世界的运行是通过对智力和资本的分配,不同权属的资产的转换与流通,以及对规范公权与私利的制度网络的构建,未来世界的运行在很大程度上取决于对计算权力和能力的分配,不同权属的信息与数据的流通,以及对存取开源或私有软件的硬体网络的构建。以上基础设施显然不宜全部由私人拥有的商业公司来建设,有的甚至不应被任何一个国家或组织所控制,但创新技术在这些领域的率先应用却往往由私人商业公司驱动。

    除了学者的好奇心和荣誉感、政府的危机意识,私人公司的盈利动机是一股最主要的力量。没有一家大公司会放弃参与未来世界的基础建设和标准制定。这是一条在不可逆的时间线上不会重复打开的机会窗口。

    不断地增加芯片的计算能力,提高有线和无线互联网的覆盖范围和转输速度,建立各类云服务,满足随之而来的服务器、网络和终端设备的安全需求,可以想象成在一代人的时间里从无到有地完成以下任务:修筑长城,建设华尔街,发现新大陆,登陆月球……同时,还要保证不发生两次世界大战。

    能不能完成这个任务?“全球50大最聪明公司”在这个领域遇到了前所未有的挑战。一方面,它们需要给股东和市场建立它们自己也十分不确定的信心;另一方面,它们要把短期资金和不总能稳定产出的人类智力下注在一个长期愿景上,就像孙正义新募的“愿景基金”所做的。“全球50大最聪明公司”必然是优秀的投资和并购者,而这一章中出现的投资和并购会更高频。在基础设施这么容易被控制的市场里,如果有一家与你无关的初创公司在研发你不知道的技术,它就是量子隧穿效应里一个测不准的电子——可能在你这边,也可能在竞争对手那边。

    摩尔定律继续有效还是就此结束?这是一个问题

    2013年,登上“全球50大最聪明公司”榜单的公司中有7家在事关未来的基础设施领域取得进展。

    在过去的半个世纪里,由英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出的摩尔定律(Moore's law)一直是未来世界基础设施建设的最重要的预测模型:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍。也有人使用英特尔首席执行官大卫·豪斯(David House)的“18个月”版本:18个月会将芯片的性能提高一倍。

    集成度越高,晶体管的价格越便宜,也就引出了摩尔定律的经济学效益:在20世纪60年代初,一个晶体管要10美元左右,但随着晶体管越来越小,小到在一根头发丝上可以放1000个晶体管时,每个晶体管的价格只有千分之一美分。按运算10万次乘法的价格算,IBM704计算机的价格为85美分, IBM709计算机的价格降到17美分。到20世纪60年代中期,IBM耗资50亿美元研制的IBM360系统计算机的价格已变为3.0美分。

    摩尔定律是建立在观察基础上的大胆预测,而不是一个物理定律或其他自然规律,所以其在长时间跨度中必然会受到真正的自然规律及更严格的学科理论的约束和证否。对摩尔定律的威胁来自两个学科,其一是物理学。当晶体管中原子的数量越来越少时,物理极限制约着其进一步发展。当闸极长度足够短的时候,量子力学和海德堡测不准就会接管。集成电路的工作换了一个汇报对象,其绩效就会因为量子隧穿效应而变得不可靠。物理学家加来道雄(Michio Kaku)在2012年表示,摩尔定律终会失效的两大主因是高温和漏电,这正是硅材料本身所决定的。

    其二是经济学。随着集成电路芯片的性能得到大幅度提高,芯片生产厂的成本也在相应提高。而时间越往后,两者的增长会越来越令人瞠目。1995年,戈登·摩尔在《经济学人》杂志上撰文说:“现在令我感到最担心的是成本的增加……这是另一条指数曲线。”这一说法被人称为“摩尔第二定律”。20年后,《经济学人》的一篇文章指出,摩尔定律已经开始放缓,主要是经济原因。晶体管可以进一步缩小,但其代价变得越来越昂贵。正如摩尔第二定律所述,当芯片尺寸缩小到0.1微米时,芯片生产厂的成本将增至100亿美元,比建一座核电站的投资还大。由于花不起这笔钱,越来越多的公司退出了芯片行业。

    1998年,中国台湾地区的台湾积体电路制造股份有限公司董事长张忠谋表示,“摩尔定律”在未来10到15年依然适用。2009年,IBM的研究员预测,“摩尔定律”的时代将会结束,因为研究和实验室的成本需求十分高昂,有财力投资在创建和维护芯片工厂的企业很少,且制造过程也越来越接近半导体的物理极限,将会难以再缩小下去。

    在没有更好的替代方案之前,大公司和科学家还在继续挖掘硅的潜力,从而在未来几年时间里维持摩尔定律的生命力,比如“超摩尔定律”(More-Than-Moore,MTM)。摩尔定律在Logic类和Memory类的集成电路的发展中提出和得到验证,而MTM则适用于更多类型的集成电路,如Analog、RF、Image Sensor、Embedded DRAM、Embedded FLASH、MEMS、High Voltage等,通过改变基础的晶体管结构(SOI、FIN-FET)、各类型电路兼容工艺、先进封装(晶圆级封装、Si P、3D多芯片封装)等技术,使一个系统级芯片能支持越来越多的功能,同样可以降低芯片的成本、提高电路的等效集成度。

    对硅芯片的升级和替代沿着多个研发方向进行,全新的芯片材料是其中一个。2012年10月28日,IBM的科学家宣称,最新研制的碳纳米管芯片是符合“摩尔定律”的新选择。IBM托马斯·J.沃森研究中心的研究人员在硅芯片上组装了10000个碳纳米管晶体管,纳米管晶体管的距离约为150纳米。不过,这离大规模生产还有很长的路。要达到实用水平,至少需要实现数十亿个纳米管排列成阵列。纳米管之间的距离也需要进一步缩短。研究中心的物理科学主任Supratik Guha认为,只有当每层碳纳米管间的距离达到几纳米时,新技术才能取代硅晶体管。

    IBM的早期工作表明,纳米管晶体管可以将芯片的运行速度提高3倍,而硅晶体管的功耗只有三分之一。直径只有2纳米的纳米管—碳分子类似于卷起的铁丝网,和基于硅的芯片技术比起来,芯片制造商理论上可以在一枚芯片上装下更多的晶体管。研究人员的努力还包括想办法为数十亿个晶体管中的每一个单独添加原子尺度的垂直立柱,作为电接点;以及通过使用硅衬底,使得这种工艺最终可以作为额外的步骤直接插入现有的制造流程中。最后,他们必须找到大规模生成超纯半导体碳纳米管的方式。这些问题的解决可能需要5~10年的时间。

    2013年,IBM入选“全球50大最聪明公司”榜单的上榜理由是用包含光传输数据的电路技术推动计算的物理边界的扩展。这表明,延长摩尔定律生命周期的另一个研发方向——仍以硅芯片为基础,用光通路取代电路在芯片之间传输数据,可能更快地商业化。

    从21世纪初开始,IBM等大公司就开始重点发展硅芯片光学信号传输技术,以在未来取代芯片之间的传统数据电路。2010年,IBM在日本东京发布了其在芯片技术领域的最新突破——CMOS集成硅纳米光子学技术。该芯片技术可将电子和光子纳米器件集成在一块硅芯片上,使计算机芯片之间通过光脉冲进行通信。

    另一家始终大力度投入研发下一代芯片技术,包括硅芯片光学信号传输技术的是英特尔。2013年9月,英特尔、康宁(Corning)宣布共同研发了新的光纤传输技术,在300米之内可以达到1.6Tbit/s(200GB/s)的速度。这种光纤采用了康宁的Clear Curve LX多模光纤技术,并搭配Intel MXC光学接口,未来可以支持英特尔硅光子技术产品。同年11月,富士通宣布与英特尔合作,成功打造并展示了全球第一台基于Intel OPCIe(光学PCI-E)的服务器,而其中的核心技术就是英特尔苦心研发多年的硅光子。

    英特尔是2013年在“移动处理器”上表现优异的“全球50大最聪明公司”,而它在智能手机芯片市场的份额并不理想。

    移动处理器市场真正的王者是同在“全球50大最聪明公司”榜单上的芯片设计厂商ARM Holdings(以下简称ARM)。这家总部设在英国的公司设计高性能、廉价、低耗能的处理器方案,并将其授权给第三方合作伙伴;第三方合作伙伴生产基于ARM架构的芯片,ARM则按芯片的价格与出货量获得一次性授权费与版税提成。

    2006年,ARM全球芯片出货量为20亿片。2007年,总出货量已突破100亿片。2012年,基于ARM设计的芯片在全球智能手机市场上的份额超过95%,ARM的股价上涨近40%。

    ARM还侵入了服务器和PC市场,持续给英特尔施加压力。这家创立才22年的公司,已经从移动芯片设计扩展到平板电脑、PC和服务器处理器,成为计算领域的一个更大的代理商。

    实力日益增强的ARM通过并购扩大了自己的领先地位。2013年12月, ARM宣布收购在光影计算领域拥有领先技术的公司Geomerics。

    还有更大的家伙盯着ARM。在ARM创办早期,苹果曾投入300万美元拥有ARM43%的股份。1998年,ARM在英国和美国同时上市后,苹果逐渐卖出了这些股份。12年后,苹果表示有意以80亿美元的价格收购ARM公司,但没有成功。

    ARM真正易手,得等到3年后的孙正义。

    2013年,科技公司对基础设施中互联网覆盖范围和转输速度提出各种解决方案和改善措施,虽然有些改变并不惹眼。提供卫星通信服务的创业公司Kymeta就是这样一家“全球50大最聪明公司”。

    Kymeta致力于生产一种能在卫星和移动交通工具(如汽车、飞机和轮船)之间建立宽带连接的高性能天线m Tenna。比起传统的卫星天线,m Tenna更加轻薄、廉价和高效。这家公司还为个人用户开发一个便携式卫星热点,其大小和一台笔记本电脑差不多。2012年8月,Kymeta获得1200万美元的投资,参与投资的除了媒体公司Liberty Global、风投机构Lux Capital之外,还包括微软创始人比尔·盖茨。

    2013年,Kymeta开始和丰田合作。在2016年北美车展上,丰田的一款新车采用了Kymeta的平板卫星通信技术,大大提高了数据传输及获取能力。丰田希望未来为旗下的更多新车型配备数据通信模块,而卫星通信技术也成为该公司考虑的最为重要的技术之一。

    有些矛盾在未来仍然不会改变。

    首先,欲解决指数式增长的数据传输需求和台阶式跳跃的带宽约束之间的矛盾,市场始终需要完美方案之外的补充技术,比如美国电视连续剧《硅谷》中假想的压缩技术。

    2013年,Gmail视频的技术支持商Vidyo通过使用压缩技术在智能手机上启用高清视频会议,威胁到思科之类提供相似服务的公司。Vidyo提供基于软件的协作技术和基于产品的可视通信解决方案,是视频会议业界率先采用H.264标准进行视频压缩,可扩展视频编码(SVC)的。

    Vidyo的创始人奥弗·夏皮罗在2004年年初离开Radvision后,开始考虑视频会议网络如何改善通用IP网络的数据包丢失和延迟对现有系统的挑战。他意识到,要利用最先进的H.264压缩技术,视频会议系统需要新的系统设计。奥弗·夏皮罗开发了一种新的架构,其中MCU(多点控制器)用低成本路由器代替,所有的编码和解码都在终点完成。2005年10月,公司从其合资伙伴那里获得了第一轮融资。2010年6月,在拉斯维加斯,Vidyo展示了第一个视频会议系统,通过通用IP网络在高清多方视频会议中以2560×1440p的分辨率获得1440p(解码)。几天后,该公司宣布了一项合作伙伴关系,包括与惠普扩大惠普Halo组合,提供可在企业网络运行的视频会议系统和桌面终端。

    另一个不会改变的矛盾是在爆发式增长的数据和相对滞后的数据分析能力之间。“全球50大最聪明公司”Factual就希望通过收集和分析大数据集,创建可以支持各种软件的知识库。这是一个新兴市场。在靠近公司总部的地方, Factual储存着500TB(太字节)的数据,这大致相当于整个美国国会图书馆所需数据量的两倍。在亚马逊庞大的计算机云内部,该公司还存储着更多的数据。

    Factual同时向大公司和小开发商提供数据,数据中包括可用的政府数据、以TB为计量单位的公司数据,以及全球50个国家和地区的6000多个地方的信息,每一条信息都有17~40条相关描述。Factual用30种不同的方式对80多万家餐馆加以描述,其中包括地址、所有权以及食客和卫生组织的评价等。此外,这些数据还包括5亿个网页的信息、一份美国高中列表,以及美国180万名医疗保健专家的办公室所在地、特长和保险偏好等,还包括1.4万种葡萄酒的列表、从1950年到1974年的军用飞机事故,以及大型庆典活动的参加人数等。

    在这个新行业中,Factual的竞争对手包括微软,后者称其Windows Azure Marketplace拥有“数万亿个数据点”和一个语言翻译器。此外,人们也可以向Azure出售数据集。另外一些公司,如Infochimps提供地理和社交数据, Gnip和Datasift等公司提供来自Twitter及其他社交网站的深度数据,由另一名数学家创立的Wolfram Alpha则拥有苹果Siri所使用的数据和计算。一家名为Clear Story的年轻公司正试图把所有这些公司都绑在一起,希望提供让普通人使用的“数据集市”。

    Factual的计划是,为相互之间联系紧密的数千个超计算云建立全球范围内最主要的数据参照系。其价值因为未来世界云服务的重要性而凸显。在这一领域,虚拟化技术和云基础架构厂商VMware一直在用收购加强自己的技术储备。

    2010年8月,VMware收购了实时数据中心性能分析与软件开发商Integrien、云安全软件开发商 TriCipher;2012年4月,收购了云数据分析服务商Cetas Software;2012年7月,收购了云自动化解决方案提供商 Dynamic Ops Inc。

    2012年7月,VMware宣布以10.5亿美元的现金收购软件定义网络(SDN)的先驱者、开源政策网络虚拟化私人控股企业Nicira,以扩大网络虚拟化产品组合。这也成为它第一次上榜“全球50大最聪明公司”榜单的理由:通过软件定义的网络,使云服务变得更加强大。

    SDN 包括三个特点:一、完全将网络虚拟化、软件化,让网络完全和虚拟服务器一样灵活;二、解开网络软件与特定的硬件之间的挂钩,这样,每一家公司都可以加入不同类型的网络——不仅仅是主流运营商提供的;三、无限拓展硬件的可能性。

    那几年,Nicira是硅谷最热门的新创公司之一,投资者包括安德利森·霍洛维茨(Andreessen Horowitz)、Lightspeed Venture Partners和NEA,以及VMware联合创始人黛安·格林(Diane Greene)和风投资本家安迪·拉克列夫(Andy Rachleff)。Nicira开发了网络虚拟平台(NVP),完全改变了企业建造网络的方式。VMware 通过虚拟机(hypervisor)进而构建网络虚拟化环境。但 VMware 的虚拟网络路由器功能有限,用户无法通过多个虚拟机来组建一个复杂的虚拟网络。而 SDN 技术所保证的“网络虚拟化与软件化”,让多个虚拟机组建一个复杂的虚拟网络成为可能 [1] 。

    Nicira早期投资者Andreessen Horowitz的合伙人之一Ben Horowitz告诉Business Insider,若未来20年要在数据网络领域保证领先地位,就只有一家公司,那就是Nicira。这正是VMware需要的。

    相比SDN技术已经成为资产并购的目标,NDN(Named Data Networking,数据网络)更多地还是实验室里科学家研究的课题。

    互联网发明于20世纪60年代,目的是将数据发送到连接到单个网络的静态计算机的固定地址。但今天互联网络上各种各样的小型设备可以从一个地方移动到另一个地方,断开又连上多种不同的网络。几年之后,50亿台联网设备就会增加到几百亿台。当新技术和更多的设备上线,基础网络效率和安全将面临严重的挑战,重新开发的压力与日俱增。

    2013年,美国国家科学基金会(National Science Foundation)于2010年启动的未来互联网架构计划(Future Internet Architecture Program)在大学里完成了测试。该计划的核心概念是,用户应该始终能够从最近的位置获得数据,而不是必须通过某固定地址的某个特定数据中心。

    美国国家科学基金会资助了在加州大学洛杉矶分校、罗格斯大学、宾夕法尼亚大学和卡内基梅隆大学类似的互联网架构项目。其中,加州大学洛杉矶分校计算机科学家Lixia Zhang领导的NDN项目最具革命性。

    在NDN网络里,用户可以通过数据的名称来请求数据,而不是通过IP地址。使用数据名称可以方便地在设备之间直接共享数据。用户不再需要为了在设备之间转移数据,先发送请求到可能有万里之遥的云端服务器,然后数据才能返回一个屋子里的另一个设备上。

    这个以数据为中心的概念允许安全性和隐私性设置可以直接根据数据的敏感程度直接附加在数据之上,不再需要使用VPN和防火墙这样的设置。在NDN网络中,每个指定的数据片段都与一个加密密钥相关联,每个数据包都带有一个加密签名,确保数据的来源;如果需要隐私,数据也会加密。

    除了NDN,宾夕法尼亚大学Steenkiste的XIA(e Xpressive Internet Architecture,表达式互联网架构)项目,也正在探索如何在用户之间命名和传输数据。XIA项目的总体目标是使网络更加灵活,以适应未来的技术。

    不同于目前的联网协议假定一个用户同一时间只需要一个网络接口,罗格斯大学(Rutgers Winlab)实验负责人Dipankar Raychaudhuri表示,原则上,新架构下的联网设备可以同时连接两个或多个网络。这将解决长期折磨我们的一个烦恼:智能手机不能同时使用4G和Wi-Fi。手动切换会花费用户更多的成本,而自动转接时,Wi-Fi不能在连接之前判断用户是否有权使用,这意味着手机会不停地试着打开所有的门,不管它背后是不是墙。

    你不知道哪块云会下雨,不过雨只可能在云里

    2014年,“全球50大最聪明公司”榜单中有6家与云、物联网或量子计算的基础服务有关。

    俄罗斯裔美国人马克·贝尼奥夫(Marc Benioff)从中学时代就开始写软件赚钱,15岁时创立Liberty Software公司,然后进入南加州大学(USC)就读,毕业后就进入甲骨文(Oracle)公司,26岁成为甲骨文公司有史以来最年轻的副总裁。

    马克·贝尼奥夫长期推广SaaS(Software As A Service,软件即服务)的观念,后来又提出PaaS(Platform As A Service,平台即服务)。1999年,当时37岁的他创办了企业云计算公司Salesforce。他将Salesforce的市场定位为“软件终结者”。

    2003年Salesforce推出Sforce,为世界首个公开的企业云计算API程序语言。2006年Salesforce推出Apex,是世界首个云计算程序语言。2009年,Salesforce成为首家年度收入达10亿美元的企业云服务商。

    到2014年,位居“全球50大最聪明公司”榜单第5位的Salesforce的在线市场中,商业应用的数量达到2150个。Salesforce提供了一个平台,使客户无须拥有自己的软件,也无须花费大量资金和人力用于记录的维护、储存和管理,所有的记录和数据都储存在Salesforce上面。不同于购买软件,Salesforce用户随时可以根据需要去增加新的功能或删除一些不必要的功能,按需使用。

    另两家公司把基于云端的文件储存与共享服务视为覆盖了个人与企业用户的超级市场,竞争尤为激烈。2014年,排在“全球50大最聪明公司”榜单第6位、由Y Combinator孵化的Dropbox和排在第14位、刚接受了Salesforce投资的Box虽然都还没上市,却均广受资本的关注。

    拥有2亿用户的Dropbox投资方包括贝莱德集团、T.Rowe Price 、摩根士丹利、红杉资本和Greylock Partners。其创始人Drew Houston 毕业于麻省理工学院计算机科学系,是Phi Delta Theta的一员,与另一位创始人Arash Ferdowsi因此相识。2007年,因Drew Houston经常忘记带USB等存储设备而创建了Dropbox公司。2012年,Dropbox已经拥有1亿名注册用户。

    Dropbox在2014年融资3.5亿美元,估值达到100亿美元。Drew Houston聘用摩托罗拉移动主管丹尼斯·伍德赛德担任首任首席运营官,为IPO做筹备。丹尼斯·伍德赛德曾任职于麦肯锡咨询公司,2003年加入谷歌,担任运营专家,之后一直负责摩托罗拉的移动手机部门。接着,Dropbox招聘了超过200名销售人员。在这之前,Dropbox只是一家完全依赖互联网点击量、没有一名销售人员的公司。

    更早成立的Box 公司(又称 Box,前身为 Box)是一个在线文件共享以及云内容管理服务平台,上榜时使用Box的第三方移动应用的数量是1000个。该服务的核心内容是通过将文件上传到 Box 实现共享协作。Box 提供三种用户类型:企业、商务与个人。根据不同的用户类型,Box 提供的服务包括无限制的存储空间、自定义与管理控制。拥有第三方集成中包含谷歌的应用程序、Net Suite 与 Salesforce 的应用程序。

    Box 在 2005年获得了马克·库班的天使投资。2006年从 Draper Fisher Jurvetson 处获得第一轮的 150万美元融资;第二轮融资在 2007年年底,获得 600万美元。2009年再从 Venture Partners 和 Draper Fisher Jurvetson 处获得 710万美元融资,使得其融资金额达到 1460万美元。2011年,Box 获得Meritech Capital Partners、Andreessen Horowitz 公司和新兴资本合伙人的 4800万美元融资,这 4800万美元中包括凯利科技创业投资的债务融资的 1000万美元。同年年末,Box 又获得了 8100万美元的一轮融资,投资者包括 SAP 和salesforce。2012年年中,Box 从泛大西洋与一些公司(包括以前的支持者)中筹集到 1.25 亿美元,此时 Box 的估值在 12亿~15 亿美元。

    云越重要,对云的安全的担心就越膨胀。CSR集团数字鉴识科学家雅各布·威廉姆斯(Jacob Williams)的研究表明,使用Dropbox和类似的服务可以越过公司的防火墙,植入恶意软件,因为它们会被认定为是网页流量,通常不受管制。

    2013年,美国国家安全局遭曝光,被指出曾多次收集谷歌、微软、雅虎和Facebook等互联网公司的数据后,关于“是否要将我们的数据交由云数据公司管理”这一话题又受到了公众的强烈关注。因此,安全科技公司提出了一些可能的方案与产品。

    Bit Torrent,这家公司的同名文件共享协议软件备受争议。这项技术被称为Bit Torrent Sync,它将不同计算机和移动设备上的文件夹和文件进行同步,服务方式类似Dropbox,但无须将数据复制到中央云服务器。通常基于云的文件同步服务通过自己的服务器传输所有数据,并将数据保存在那里,但Bit Torrent软件相反,设备通过互联网直接相联,添加或更改文件时会即时更新文件。

    设计上的差异意味着使用Bit Torrent Sync的用户不必担心托管数据的云公司是否妥善保管了用户的数据。虽然同步的数据确实需要通过互联网传播,在那里它可能被监管机构(如美国国家安全局)拦截,但是它是以强加密形式传播的。Bit Torrent Sync设计的缺点是两台设备必须同时在线才能同步,因为没有永远在线的中介服务器。

    根据软件发回Bit Torrent的匿名数据表明,每月已经有超过200万人在使用Bit Torrent软件。有些公司为了避免基于云的解决方案的支出,或者为了确保数据留在公司内部,已经在使用Bit Torrent Sync。

    排在2014年“全球50大最聪明公司”榜单第29位的是Git Hub。Git Hub是一个通过Git进行版本控制的软件源代码托管服务,由Git Hub(曾称Logical Awesome)的开发者Chris Wanstrath、P.J.Hyett和Tom Preston-Werner使用Ruby on Rails编写而成。这个共享计算机代码的网站一半是生产力工具,一半是社交网络。

    上榜时,网站上存储的共享软件数有1070万。截至2015年,Git Hub已经有超过900万名注册用户和2110万个代码库,成为世界上最大的代码存放网站和开源社区。

    上市公司飞思卡尔(Freescale)排在2014年“全球50大最聪明公司”榜单的第44位。这家由摩托罗拉半导体部门剥离上市的公司于2006年被黑石集团(Blackstone Group)领导的财团以176亿美元收购。它为物联网制作的具有处理器、内存功能的芯片,尺寸为2平方毫米。飞思卡尔掌握的技术强烈吸引了布局物联网的买家,并加速了这一行业的兼并速度。

    2014年的“神奇小子”,是排在榜单第40位的加拿大公司D-Wave Systems。虽然连《麻省理工科技评论》也不清楚该公司“是否发明了量子计算机”,谨慎地将该公司的产品称为“机器”,但它上榜是因为“确实解决了一些问题,且表现非常好”。在对比测试中,一台传统计算机为解决某个问题需要花费30分钟时间,而D-Wave的“机器”花了不到半秒。

    D-Wave 系统公司由佐迪·罗斯(Geordie Rose)创立。佐迪·罗斯认为传统的量子计算机构思方法是一种很差的设计,导致长期以来突破有限。2003年他认为需要找到另一种达成量子运算的方法,于是在当年成立了D-Wave 系统公司。

    量子计算机最大的困难在于操作量子位元必须使用量子缠结,而在这个过程中外部的任何因素都会有干扰,所以必须搭配庞大复杂的机器设计,用以隔绝外部环境的任何干扰,这导致能存在的量子位元有限。佐迪·罗斯根据“绝热量子运算”理论设计出的计算机能回避这问题的大部分,但该计算机只能运行量子退火算法(Quantum Annealing),无法运行Shor算法。不少人怀疑D-Wave运算系统是否真正用上了量子效应。

    2011年,D-Wave在《自然》杂志发表了一篇论文,说明D-Wave的芯片拥有某些量子特性,使一直怀疑D-Wave的麻省理工学院教授、计算机专家Scott Aaronson承认D-Wave至少不是骗局,确实有些不同于传统计算机的特性。2011年5月11日,D-Wave推出了D-Wave One,这被有争议地称为世界上第一台商用量子计算机。

    不过,有一点毫无疑问:在所有研究量子计算的企业与机构中,D-Wave是最先在商业上取得成功的。或许正是其备受质疑的相对简单而可能不够稳定的量子比特技术,使该公司能够首先生产商用产品。而其竞争对手,包括大学和谷歌、微软、IBM这样的大公司,研究量子计算机的努力尚未达到可以商业化的程度。

    2011年,国防工业承包商Lockheed Martin成为D-Wave系统的首名客户,双方签下多年合约,购入D-Wave One量子运算系统。2013年5月,NASA (美国国家航空航天局)和谷歌也共同预订了一台采用512量子位的D-Wave Two量子计算机。同年11月2日,D-Wave公司演示了其声称的28量子位的绝热量子计算机,其使用的量子计算芯片在位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室的微型设备实验室制造。

    半导体业需要增加“带宽”

    对物联网(Internet of Things,IoT)巨大市场潜力的共同兴趣以及大公司不断上涨的研发成本,希望继续担当未来的基础设施供应商角色的半导体业迫切感到“带宽”不够。这促使主要IC供应商在2015年积极并购,迅速填补其产品与技术组合中缺失的部分。

    行业研究机构ICInsights的一份研究简报中称,2015年,仅在上半年公布的半导体产业并购协议的总值就高达726亿美元,是过去5年(2010—2014年)并购交易年度平均值的将近6倍。除了2015年5月芯片制造商安华高(Avago)以370亿美元现金加股票收购博通公司(Broadcom)、2015年6月1日英特尔以167亿美元的现金收购阿尔特拉(Altera),同样引人注目的是2015年3月荷兰恩智浦半导体公司(NXP)宣布以118亿美元的现金加股票方式收购飞思卡尔(Freescale)。

    飞思卡尔连续两年上榜“全球50大最聪明公司”榜单,排在2015年榜单的第24位。2015年3月3日,荷兰半导体制造商恩智浦以现金加股票收购飞思卡尔。按收购价估计,飞思卡尔的价值约为118亿美元。飞思卡尔的主要产品为面向嵌入和通信市场的芯片。该公司拥有广泛的专利组合,包括大约6100项专利。

    频繁的并购导致主要芯片制造商和供应商的数量进一步减少。本来,初创芯片公司在这个巨头出没的行业机会就不多,现在连大公司也要为未来的立足点打下桩基。其中,最成功的是排在2015年“全球50大最聪明公司”榜单第28位的英伟达。通过将GPU芯片树立为深度学习和无人驾驶汽车必不可少的硬件,其7000 项专利形成了竞争壁垒。

    对一家作软件起家的互联网公司来说,谷歌情有独钟的基础设施是光纤。

    谷歌光纤(Google Fiber)是谷歌公司最初在堪萨斯州的堪萨斯城和密苏里州的堪萨斯城试点光纤通信建造高速互联网基础设施的一项实验性服务。逾1100个社区为成为首批试点进行申请。2011年3月,谷歌宣布堪萨斯州的堪萨斯城将成为谷歌光纤的首个试验城市。此后该服务衍生到了亚特兰大、奥斯汀、夏洛特、纳什维尔、普若佛等城市。

    2010年2月,谷歌向城市开放申请首批光纤线路、为大众提供每秒千兆级别的互联网服务之前,美国有线宽带已经有16年没有大规模升级了。而根据美国联邦通信委员会发布的该机构首个美国国家宽带计划,强调了价格的可负担性和大量带宽的重要性,需要一定程度的“过度建设”:即使家庭和企业已经拥有了容量较小的线路,也要将光纤拓展到那里。美国国家宽带计划确定了一个目标,在可承担的价格范围内,提供下载传输速度为100Mbit/S的宽带网络。2015年,只有15%的美国家庭网络速度达到了25Mbit/S,远远落后于瑞典、韩国和日本。

    对谷歌而言,投资物理网络并非单纯追求业务本身的短期资本回报,而是看中当互联网更有价值、拥有更多的流量之后的其他收益。当然,如果谷歌在搜索和在线广告市场没有主导地位,公司领导层不愿意对核心业务以外的项目进行长期投资,或者没有一个双重股权结构来保持其创始人对公司的控制、隔离公司高管与华尔街的压力,美国的有线网络设施可能会继续停滞不前。

    不止谷歌光纤,想当未来基础服务商、排在2015年“全球50大最聪明公司”榜单第12位的谷歌还开发了Loon热气球项目。这项旨在扩大互联网接入的“10大突破性技术”希望发送灌满氦气的热气球,让数十亿人第一次上网。Loon热气球项目是谷歌的一个实验性计划,由Google X实验室负责,用离地20千米的热气球当网络接点,取代陆地基站为发展中国家的市场提供无线上网信号,并计划与当地运营商合作,提高覆盖率。

    Google X实验室研究了18个月后,2013年6月在新西兰进行了实验。2015年在秘鲁测试时,谷歌热气球团队与西班牙电信合作提供网络接入信号。借助20~30个高空热气球,该项目便可覆盖相当于瑞士国土面积的区域。谷歌希望在澳大利亚、智利、乌拉圭、巴拉圭及阿根廷形成一个热气球网络。由于谷歌热气球通过改变高度来充分利用风向,从而保持位置基本固定。这并非科技巨头设计的唯一一种新型上网方式。2015年排在“全球50大最聪明公司”榜单第29位的Facebook也在开发名为Aquila的无人机上网服务。

    给芯片提需求的不只是“人”

    在芯片业,为人工智能、物联网和云服务供应硬件已经成为共识,但对智能手机订单的争夺更加残酷,芯片商脚下的地壳并不稳定。

    ARM被收购了。2016年7月18日,英国“脱欧”公投结束后仅几周,趁着市场预期不稳,日本软银集团以243亿英镑(约合309亿美元)全现金方式收购了ARM公司。6月下旬在硅谷,7月第一周在马尔马里斯(Marmaris,土耳其海滨城市),58岁的孙正义和ARM的首席执行官西蒙·赛格斯(Simon Segars)、董事局主席斯图尔特·钱伯斯(Stuart Chambers)吃了两顿饭,谈定了交易。之后,孙正义还分别致电英国首相和财政大臣,提供了一系列具有法律约束力的保证来确保交易得到英国政府的支持 [2] 。2015年,基于ARM技术的芯片出货量比前一年多出近30亿片,达到150亿片。

    2016年,有3家芯片商入选“全球50大最聪明公司”榜单。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第12位的英伟达,在无人驾驶和无人机市场都遥遥领先,提供全套人工智能解决方案。它还致力于将显卡芯片应用到虚拟现实系统中。在上榜前的一个季度,英伟达的收入高达13亿美元,比2015年全年增加了13%。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第30位的Movidius主要为计算机视觉应用开发芯片,这对下一代智能手机和无人机具有重要意义。谷歌Tango平板电脑和大疆的精灵4无人机都使用了Movidius的芯片。同时,该公司也发布了全新的增强现实与虚拟现实专用芯片。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第49位的英特尔已经尝试开展新业务,如云服务以及网络连接设备相关服务。公司借助可编程处理器测试深度神经网络,并将新型计算机存储设备推入市场。当然,其花费167亿美元收购Altera、控制可编程逻辑芯片市场的努力不会被市场忽略。

    同时,为了覆盖更广泛的应用场景,芯片还要满足一些“另类”的需求。

    五角大楼研究机构DARPA资助了Singular Computing公司的硬布线芯片。这款芯片无法正确执行数学计算,它计算1加1的结果,会得出2.01或1.98。Singular芯片的研发,是因为对于计算机上遇到的一些最难的问题,例如视频或其他来自现实世界的混乱数据,模糊性可以成为一种有效的手段。

    约瑟夫·贝茨不是第一个使用硬连线来更有效地压缩数据的人,这种概念被称为“近似计算”(2008年“10大全球突破性技术”之一)。麻省理工学院媒体实验室的教授、推特首席媒体科学家德布·罗伊(Deb Roy)认为,随着程序员开始从照片和视频中提取信息,或者试图让机器理解这个世界以及人类的行为,对近似计算的需求变得越来越普遍。

    公司联合创始人兼首席执行官约瑟夫·贝茨(Joseph Bates)曾与Sandia国家实验室、卡内基梅隆大学、海军研究办公室以及麻省理工学院合作,模拟了不精确的芯片如何使某些棘手的计算任务变得更有效率。最适合的问题是那些反映现实世界有着内置噪声的数据或需要近似值数据的数据问题。

    这一技术前景广阔,可用于诸如高分辨率雷达成像、立体照片提取三维信息和深度学习等应用领域。在软件的模拟测试中,完成跟踪视频中的汽车这样的任务,Singular的方法的处理速度比传统处理器快100倍,同时使用的功率不到2%。

    围绕云,互联网和高科技大公司也在逐步形成独特的比较优势,或是数据服务,或是人工智能学习,或是安全。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第41位的上市公司Fire Eye开发的计算机安全系统,将持续升级应对不断变化的网络威胁。其新的产品专注于公共安全、个人用户云服务以及检测定向电子邮件攻击。在行业形势并不好的背景下,Fire Eye公司已经成长为一家颇具规模的公司,其软件性能优越,吸引了一大批大型用户,例如摩根大通、索尼影业,以及泛欧实时全额自动清算系统(Target)。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第45位的IBM正处于转型期,虽然公司的销售量已经连续经历了16个季度的下降,云计算以及云分析方面的投资却从未停止。这些投资包括了并购一些公司,如Truven Health Analytics以及Weather Company。

    许多初创公司则想以开源方式重建细分市场基础服务的配置方式。排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第48位的Little Bits就是这样一家创业公司,它们的玩具产品由小元件通过磁力组合在一起,可以边玩边学。它们的目的是让硬件像软件一样在千家万户广泛使用,并且拆解复杂的技术产品,让任何人都可以搭建他们自己的发明设计。公司在70多个国家提供Little Bits单位,在2000多所学校中使用。公司已融资6200万美元,开源建筑套件已经在Barnes & Noble开始销售,公司也将和乐高以及MakerBot展开合作。基础建筑套件的售价为99~299美元。

    排在2016年“全球50大最聪明公司”榜单第1位的是亚马逊,除了Alexa的出色表现(见第一章),AWS(Amazon Web Services,亚马逊网络服务)云计算服务正在迅速发展,并将帮助亚马逊成为未来的基础服务商。

    光纤不遵守摩尔定律,量子计算可以吗

    2017年刚开始,谷歌光纤看起来失败了。谷歌母公司Alphabet的负责谷歌光纤业务的Access部门任命了一位新的首席执行官,数百名Access的员工重新安排了其他部门的岗位。这个部门的前首席执行官克雷格·巴拉特(Craig Barratt)在2016年已经宣布,Access将暂停在几个城市推出光纤网络的计划。

    在关于未来的基础设施的规划中,什么技术的发展可能按着摩尔定律的节奏走,什么技术的应用不能,是“全球50大最聪明公司”至关重要的战略判断。这决定了公司在该项技术研发上的投资回报周期是少于3年还是超过15年。

    谷歌光纤的最大困难是华尔街。通过巨额资本支出铺设光纤有线网络来获取回报,其边际成本下降的速度可能远远达不到摩尔定律。安装光纤成本的80%以上是劳动力成本,这严重妨碍了这一基础设施的投资回报实现的速度,也会动摇华尔街的耐心。Verizon在其FIOS电视和高速互联网服务方面的支出遭到了投资者的质疑,最终导致公司缩减了FIOS在全国范围内的扩张。

    其次,美国各州和地方政府几乎没有动力推动网络升级。新线缆铺设没有政府补贴,却有建设规范和许可证要求。此外,美国大多数城市的互联网服务由近乎垄断或双重垄断的公司提供(通常是有线电视公司和主要电信供应商),几乎没有竞争压力。也就是说,已经存在于市场上的公司无须进一步投入也可以维持多年的可观利润。

    不过,美国有线网络的建设因为谷歌光纤的5年行动而获益。传统的大型宽带服务提供商受到谷歌光纤的冲击。谷歌光纤刚亮相,AT&T 就宣布以一个难以置信的低价开始提供1G传输速度的网络服务,并表示会将这项服务扩展至上百个城市。地方政府也受到激励,通过美国国家宽带计划把千兆网络带进大学城。

    谷歌光纤唤醒了美国各地对光纤通信的市场需求,抖落了蒙在僵化产业结构和利益格局上的灰尘。但正如哈佛法学院的教授Susan Crawford指出的,谷歌光纤的基本教训是,用对了技术,用错了商业模式。

    不过,谷歌的另一个基础建设项目似乎商用在望。Alphabet悄然将其互联网气球计划从研究实验室“项目”升级为独立公司。在提交给FCC(美国联邦通信委员会)的文件中,“Loon Inc.(公司)”取代了“Project(项目) Loon”。谷歌在这份文件中申请在波多黎各上空漂浮Loon热气球,并为受飓风Maria影响的地区提供互联网接入。

    Loon公司的成立标志着Alphabet正在准备把Loon热气球项目从Google X实验室中剥离出来,独立运作。X公司自主开发汽车项目的Waymo公司去年也经历了类似的过程。2017年2月,电信行业资深人士Alastair Westgarth被挖到Project Loon,担任首席执行官。这表明一项实验技术或产品已经足够成熟,可以商业化,可以承受独立企业的财务压力。

    尽管到目前为止,Loon只在斯里兰卡、秘鲁和波多黎各等地区部署,但谷歌相信,有朝一日它可能成为一个产生数十亿美元收入的企业。到了2019年,你或许就能在高空气球的帮助下查看电子邮件了。

    在硬件方面,芯片业在人工智能和云领域的决斗吸引了更多资本下注。在公开市场,排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第1位的英伟达成为投资者追捧的明星。该公司表示,主要的互联网和云服务提供商都在使用它们的芯片来优化服务,其用于新数据中心芯片研发的资金达30亿美元。排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第13位的英特尔已经投入了几百亿美元用于收购与投资一系列人工智能技术公司,获得的收益抵消了其主要市场萎缩造成PC芯片销量下滑的影响。目前,该公司 46%的收入都来自 PC芯片以外的产业。

    安全仍是软件业当仁不让的主角。尝试将海量、智能的边缘设备接入物联网,安全漏洞可能造成“僵尸网络”(2017年“10大全球突破性技术”之一)。2016年年底,黑客破解了大量的互联网设备(如相机),组成了僵尸网络,拿下了包括Reddit和推特在内的网站。针对“僵尸网络”的防护措施既是技术挑战,也是巨大的商机。

    Mayhem是由安全公司For All Secure设计的一款软件,可以自动查找和修复软件中的漏洞。排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第35位的For All Secure于2012年从卡内基梅隆大学中脱颖而出,由卡内基梅隆大学教授David Brumley和他的两名博士生共同创立。

    Mayhem于2016年战胜了100多台自动化机器,赢得了美国国防部高级研究计划局在拉斯维加斯举办的网络挑战大赛(Cyber Grand Challenge, CGC)和200万美元奖金。该比赛首次证明全自动化系统可以实时保护用户免受软件漏洞的危害。

    For All Secure正在签约第一批客户,其中可能包括联邦政府机构、金融服务公司和互联网连接设备制造商等。该公司工具在网络设备中发现的以前未被发现的漏洞数量是14个。For All Secure也正在与美国国防部合作,商讨如何将Mayhem应用到现实世界中查找和修复漏洞。

    在那场比赛中率领Mechanical Phish软件获得第三名的加州大学圣巴巴拉分校教授Giovanni Vigna则表示,包括美国政府在内,许多人更喜欢人为干预系统,而不是让软件自动运行。这会减慢整个进程。他希望网络安防软件最终被允许在较少的人类监督下自动执行。

    2017年,中国公司开始利用自己的市场优势,在云服务市场追赶上来。排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第41位的阿里巴巴已经成为世界上最大的电子商务公司,现在它紧随亚马逊和微软成为云计算服务提供商。和亚马逊一样,阿里巴巴最初只是投资云基础设施,以便为其在线商店和支付服务提供支持,然后才决定将云计算作为一项服务面向其他公司。该公司旗下的阿里云(Alibaba Cloud)子公司现在是其发展最快的业务,并走出了中国,把数据中心建在美国,以及欧洲、澳大利亚及亚洲东部的其他国家和地区。阿里巴巴还利用云端向世界各地的中小型企业提供大数据服务。该计划是其世界电子贸易平台(Electronic World Trade Platform)项目的一部分,旨在帮助小公司跨越国界,开展更广泛的业务。

    云储存和共享文件应用的市场还不明朗,市场在等待Dropbox准备于2017年晚些时候启动的IPO(首次公开招股)。这将是自Snap之后最大的美国科技公司IPO项目。在2014年的融资中,该公司的估值接近100亿美元。这次IPO不仅是对Dropbox估值的考验,更是对这一细分市场的预言。如果用云服务替换掉所有的传统硬盘和Windows或Mac程序,这一市场的价值将高达300亿美元。

    最初,Dropbox把握了IT行业的机遇:当大多数公司使用诸如亚马逊提供的公共云平台时,Dropbox将数十亿客户的文件从亚马逊平台转移到自己的3个数据中心,通过最优化网络资源,减少用户存储和同步所需的时间。然而,云存储之后的发展并非一帆风顺。亚马逊、苹果、微软和谷歌等巨头公司纷纷放弃云存储服务,为其他主要产品让路。随着产品价格走低,云存储公司的日子不好过。Box于2015年1月23日首次在纽约证交所上市交易,市值约为16.7亿美元,低于此前融资中的24亿美元。截止到现在,Box的股票价格还徘徊在14美元的发行价附近。2015年,Fidelity和T.Rowe Price等大型投资者将Dropbox的估值降低了50%。

    根据Gartner的分析,Dropbox的竞争对手有130家。谷歌提供的G Suite包含了谷歌文档和Gmail等应用的商务版本;Facebook开发了名为Workplace的协作服务应用;微软正在改进自己的云产品,捍卫Windows和Office的垄断地位带来的巨大市场份额;Box与医疗卫生及金融服务等高度管制行业合作密切。此外,像Asana、Atlassian和Slack也是Dropbox的潜在敌人。

    Dropbox要想保持100亿美元的估值,就得成功地从一款免费应用发展成一家企业IT基础服务提供商,同时将云存储技术融入人们的日常生活当中。每个月都有约1000万名新用户注册使用Dropbox服务,之中又有越来越多的用户选择升级到每年100美元的专业版服务。此外,一旦公司意识到Dropbox可以提高员工的工作效率,就可能购买Dropbox Business服务(该服务专门为大于5人的团队工作打造)。2017年,已经有20多万家公司注册了Dropbox Business,而在2014年这一数字仅为5万家。

    2014年,Dropbox 的销售额是4亿美元,之后每年的销售额都超过7.5亿美元。这些增长部分归功于Dropbox Business带来的增长。根据Bessemer Venture Partners的统计,云软件公司的合理估值一般为年收入的4.7倍。因此,即使Dropbox上市时年收入达到10亿美元,投资者仍需要相信公司的价值是其年销售额的10倍。

    人们还在寻找更多可以延续摩尔定律传奇的新技术。默默努力的量子计算似乎有了新的希望。又一家初创公司、排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第28位的Rigetti Computing已经制造出量子芯片的原型。虽然许多大公司包括谷歌、IBM和微软等也在研究量子计算,但是Rigetti认为自己的方法成本较低,可以更快地商业化。

    Rigetti Computing于2013年由Chad Rigetti创立,在计算机科学、工程学、物理学和化学领域拥有不同背景的团队,采取了高度跨学科的方法来开发技术。Rigetti Computing不仅计划使用量子计算构建世界上功能最强大的计算机,还计划使其计算资源可以为大部分公司所用。该公司目前正在开发云计算平台,利用其芯片来支持人工智能和计算化学。

    2017年,Rigetti Computing完成了6400万美元的A轮和B轮融资。其中,A轮的2400万美元由Andreessen Horowitz领衔;B轮4000万美元由Vy Capital领衔,紧随其后的是Andreessen Horowitz。

    排在2017年“全球50大最聪明公司”榜单第27位的微软和第39位的IBM也还在持续开发量子计算技术,并试图使之成为云服务的一部分。微软发展了操控马约拉纳费米子的量子计算方法,同时,其商用云服务业务正在增长,预计年收入150亿美元。IBM计划日后将量子计算作为云服务出售。

    IBM的另一项重大突破是碳纳米管。《麻省理工科技评论》“35位35岁以下科技创新青年”(TR35)获得者曹庆所在的IBM 托马斯·J.沃森研究中心研究团队,使用了一种全新的技术来构建电流流入、流出的碳纳米管触点——使用钼金属来直接接驳碳纳米管端部,从而减小了体积。他们还添加了钴,使得这种连接在较低温度下也能生效。最终,整个晶体管的接脚面积被压缩到了40平方纳米。这个数字成为国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)近10年来的新标杆。 [3]

    作为最有希望替代传统超级计算机的下一代计算工具,2017年“10大全球突破性技术”之一的量子计算机正在接近其商业化的临界点。大公司和初创公司的研究进展表明,市场将要获得曾经难以想象的计算能力。

    D-Wave仍跑在量子计算的“另类”道路上。2017年,D-Wave宣称,新型量子计算机“2000Q”具有2000个量子位的性能,量子比特数是传统模型的两倍,这使它在类似最新型飞机优化测试上的计算表现更突出。据说与一个CPU和2500个核心GPU相比,2000Q计算时间至少要快1000倍。D-Wave称,网络安全公司Temporal Defense Systems以1500万美元的价格购买了2000Q,用于开发网络安全应用。

    D-Wave甚至将摩尔定律作为参照,宣布计划每两年继续增加一倍量子比特。当然,这一切成绩还需要进一步说服科学界。

    在科学界认可的主流研发方向上,谷歌和 IBM 也在竞争“量子霸权”(quantum supremacy)。“量子霸权”是加州理工学院物理学家 John Preskill发明的名词。通俗的解读就是:超级计算机目前的计算能力相当于拥有 5 ~20 个量子位的量子计算机,但当量子芯片的量子位达到 49 个以上时,量子计算机的能力将彻底将超级计算机甩在身后。

    IBM 在2017年年内推出全球首个商业“通用”量子计算服务 IBM Q。无独有偶,谷歌量子计算芯片团队的负责人 John Martinis 在美国电气和电子工程师协会(IEEE)Tech Ignite 会议上表示,他的团队在2017年年底前将用自家的量子芯片打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机。如果这个目标可以实现,谷歌将抢先主导“量子霸权”。

    截至目前,科学家们已经研制出了能完全编程的5个量子位的计算机,以及包括 10~20 个量子位的测试系统。但谷歌研究团队要制造的拥有 49 个量子位的量子计算机将会成为实用型量子计算机的坚实基础,该目标也让包括公司联合创始人谢尔盖·布林在内的谷歌管理层非常兴奋,他们意识到量子计算技术正在逐步成真。

    量子计算最核心的技术是基于量子叠加特性的量子芯片。谷歌这支 25 人的研发团队已经成功开发出一种全新的量子芯片,此款芯片虽然只有 6个量子位(甚至落后于谷歌之前研制的 9个量子位芯片),但这些量子位被安置在一个2×3的网状结构中。在网状放置的结构中依然保持量子位的可用性,就为今后实现更为复杂的装置奠定了基础。John Martinis表示,基于 30~50 个量子位的芯片已在设计之中。

    这种6个量子比特的芯片还验证了凸点键合这一新的核心工艺。传统工艺是将量子比特与控制线路集成在一起形成量子芯片,而凸点键合工艺则是将量子比特和控制线路分别制作于两个不同的芯片上,然后将两个芯片对应的凸点键合在一起,形成量子计算芯片。这种工艺不仅大幅提高了量子计算芯片的可扩展性,还可以减少芯片中的控制线路,降低线路对量子比特的干扰。这项工艺两年前一经提出,就成为了谷歌团队主要关注和研究的对象。

    虽然还要想办法解决量子芯片可扩展性和可编程性的问题,但马里兰大学教授、量子计算创业公司Ion Q的联合创始人Chris Monroe仍然表示,这将是量子计算研究领域的一座里程碑。

    展望

    为人工智能定制芯片,仍然是芯片厂商的研发重点。不论是正在被1600亿美元收购的高通的骁龙700,还是ARM的两款最新设计的芯片,麻省理工学院工程师设计的类脑芯片、亚马逊为Echo智能音箱订制的芯片……都在加强这一基础设施的扩展能力。

    至于量子计算,不同的计算架构将继续沿各自的道路前行。谷歌、IBM和英特尔的Gate Model阵营,微软的Topological方向,以及最早商业化的D-Wave的退火技术类型都在取得不同程度的进展。

    虽然没有电阻,但还是存在一些妨碍其商业化普及的阻抗,如量子计算整体成本在未来很长的时间里很难迅速降低;量子计算机的超导体所需的冷却设计尚无法小型化。对此,一方面,需要更多商业层面的创新,比如租赁模式;另一方面,依赖于量子芯片的计算能力能否保持每18~24个月都有数倍增长,这相当于不断缩小单位算力的空间。

    在EMTech峰会上,D-Wave的首席执行官Vern Brownell表示,下一步由Cypress制造的每个量子计算芯片将从目前的20万个约瑟夫逊结(Josephson Junction,其在量子计算芯片的作用相当于晶体管之于传统芯片)跃升至百万个,而与此同时,芯片尺寸并不会变得更大。

    * * *

    [1]. 《连线》Wired的报道。

    [2]. “Soft Bank to acquire UK’s Arm Holdings for £24.3bn”, Financial Times.

    [3]. “Carbon nanotube transistors scaled to a 40-nanometer footprint”,Science.