当林天元在核电木和人斗智斗勇时,冯天才正在研究碳纳米管做AI的人工智能。
之前人类几乎所有的电子产品用的都是叫硅晶片。硅晶片的技术现在已经达到极限了,在5纳米和3纳米线程漏电干扰严重,硅原子大小半径为110皮米,也就是0.11纳米,直径0.22nm。虽然3D晶体管的出现已经让芯片不再全部依赖制程大小,而制程工艺的提升,也意味着会决定3D晶体管横面积大小,不过,在不破坏硅原子本身的前提下,芯片制造目前还是有理论极限的,在0.5nm左右,之所以不是0.22nm,是因为本身硅原子之间也要保持一定的距离。而从实际角度上看,Intel在9nm制程上已经出现了切割良品率低和漏电率低的问题,所以0.5nm这个理论极限在目前的科学技术上看,几乎是不可能的。要产生新的电子产品,就要用新的材料,那就是碳纳米管。碳原子的各种半径:
原子半径:91pm
共价半径:77 pm
范德华半径: 170 pm
1pm=10^-12m
1nm=10^-9m
1nm=1000pm初看来碳原子的半径比硅原子没什么优势,其实不是这样的。
纳米管和石墨烯在电学和力学等方面有着相似的性质,有较好的导电性、力学性能和导热性,这使碳纳米管复合材料在超级电容器、太阳能电池、显示器、生物检测、燃料电池等方面有着良好的应用前景。此外,掺杂一些改性剂的碳纳米管复合材料也受到人们的广泛关注,例如在石墨烯/碳纳米管复合电极上添加CdTe量子点制作光电开关、掺杂金属颗粒制作场致发射装置。劳伦斯伯克利国家实验室曾将最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm,其晶体管就是由碳纳米管掺杂二硫化钼制作而成。碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,是一种与头发丝生物结构类似的碳结构。它的直径只有十亿分之一米,而长度却能够达到数千米,具有许多特殊的力学、电学和化学性能。
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以它具有很好的电学性能,同时又更加耐热。除此之外,它的韧性极高,是目前可制备出的具有最高强度比的材料,能够给复合材料的性能带来极大的改善。并且,虽然与高分子材料的结构相似,但其结构却比高分子材料稳定得多。使用碳纳米管替代硅为原料,能够让存储器和处理器以三维方式堆叠在一起,降低了数据在两者之间转换的时间,从而大幅提高了计算机芯片的处理速度。
近些年,随着碳纳米管及纳米材料研究的深入,其广阔的应用前景也在不断地展现出来。这种纤细的柔性材料被认为将来能够替代计算机或其他电子设备中的硅基芯片。
不过,科学家们在碳纳米管的制取上,一直都面临着一个难题。碳纳米管有着两种微观结构,即半导体型碳纳米管和金属型碳纳米管。制备过程中,这两种碳纳米管同时被混在一起。虽然它们都是制取后需要保留的材料,但是只有能将两者分开,才能发挥其功能作用。
为了解决这个难题,科学家们已经花费了数年的时间进行研究测试,无奈却只找到了将半导体型碳纳米管溶解剥离成聚合物的方法,这样一来,就仅仅只能够获得金属型碳纳米管,而获得半导体型碳纳米管的方法却一直未能找到。
如今,研究人员终于成功地反转了聚合物的电特性,从而能够剥离金属型管而只留下半导体型管。研究的下一步计划是研制出更高效的聚合物,使得这个过程商业化。最近中国科学家取的了突破。
人类第一台计算机核心是电子管的,后来核心被芯片取代,芯片很小却是一个平面展开,电子管却是可以做成立体的。而碳纳米管更好雕刻,更容易雕刻出立体的电路。比芯片更加立体,容量更加大,运算单元更多这就是碳纳米管的最大优势所在。
碳纳米管机器人可以有非常大的核心,比如像一个足球那么大,加上1纳米相当于量子级的电路。量变产生质变,量子的核心,也许并不比人脑差,而计算能力,和记忆能力远超人类。
一天冯天才的助手郝云问道:”人和机器最大的区别是什么。冯天才答:人和机器最大的区别是认知模式,人对同样一样东西有不同认知,而人工智能对同一样东西一般只能根据程式有一种认知。人对从没见过的东西也有认知人工智能对从没见过,而且没有程式的东西无法判断。
郝云:“对于AI,我们可以进一步缩小它们芯片的线程吗,我觉的线程缩的太小漏电干扰太严重了。”
冯天才:“难啊,再绝缘的物质,也需要距离的,空气绝缘
不是万能的,所以我们应该转换思路将电路造的更加立体,更加大,我们要更造芯片的沟通,要他们将芯片造的更加立体,更加大。我们才能造出性能更加优越的AI,当然为AI制作更加强大的程序,特别是自主学习程序时及其重要的。
郝云不但是冯天才工作上的助手,而且在生活上也对沉迷于研究中的冯天才多加照顾,后来他(她)们日久生情,结为夫妻,当然那是后话了。