最近Google 的深度學(xué)習計算機 AlphaGo（人稱(chēng)阿爾法狗）以 4:1 戰勝人類(lèi)最好的棋手之一李世石，人工智能成為大家口中的熱詞，深度學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )被熱烈討論。但問(wèn)題的另一面被忽視了：阿爾法狗其實(shí)是人類(lèi)發(fā)現擁有的計算能力不足后，研究出的解決方案。

這種情況并不多見(jiàn)。

以往人們面對許多困難問(wèn)題時(shí)，總有一個(gè)終極點(diǎn)子：暴力法（Brute Force Attack），反正有摩爾定律帶來(lái)的大量計算資源，那就用這個(gè)海量計算能力去碾壓眼前的問(wèn)題吧。想做出一個(gè)能贏(yíng)人類(lèi)的國際象棋軟件？用機器來(lái)暴力窮舉所有可能的棋局，戰勝人類(lèi)冠軍的「深藍」電腦不就是這么做出來(lái)的么。

現在，圍棋棋局的可能數量是 10 的 170 次方，這個(gè)數字甚至超過(guò)整個(gè)宇宙中原子的數量。這么夸張的復雜性，單憑暴力法已經(jīng)不可能解決問(wèn)題，突然之間，計算能力成了人類(lèi)的限制。

然而，有了 Google 的大量資金在深度學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法上，阿爾法狗的勝利意味著(zhù)在現有計算資源掣肘的局面下，通過(guò)新的算法可以取得遠超想象的成果。相比起來(lái)，暴力法散發(fā)著(zhù)一種原始的氣息。

習慣了的科技進(jìn)步

過(guò)去的 10 年里，我們親身經(jīng)歷了一波科技浪潮，每一個(gè)人的生活方式都發(fā)生了巨變。

習慣了網(wǎng)購，習慣了薄如記事本的手提電腦，習慣了視網(wǎng)膜高清顯示屏，習慣了掏出手機進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，就能接到電話(huà)并條件反射般說(shuō)出自己的地址就能有車(chē)來(lái)接，習慣了吃飯的時(shí)候刷一下朋友圈的爆款文章，還習慣了科技公司的新品發(fā)布會(huì )：從喬布斯開(kāi)始到現在，沒(méi)開(kāi)過(guò)個(gè)發(fā)布會(huì )都不好意思說(shuō)自己是 CEO。

科技的劇烈發(fā)展似乎不像以往那樣刺激了，成為了一種理所應當的事情：理所應當每年都會(huì )有更好的手機和電腦，理所應當新的手機和電腦都會(huì )更快速性能更好。例如最近的蘋(píng)果公司發(fā)布會(huì )，雖然無(wú)論公司還是產(chǎn)品依舊偉大，我們已經(jīng)沒(méi)了那份激動(dòng)。

640-6.jpeg

所以要是我們告訴你，過(guò)不了幾年，你的新手機和電腦的性能可能也不會(huì )變得比現在好多少了，你會(huì )怎么想？并不是在夸大。再過(guò)一陣，全球半導體行業(yè)將正式宣布，摩爾定律很快就要結束它的生命和使命，成為歷史的一部分。

摩爾定律跟我有什么關(guān)系？

摩爾定律是許多初次了解科技行業(yè)的人最先接觸的概念。1965年，英特爾公司的創(chuàng )始人之一高登摩爾（Gordon Moore）在文章中預測：集成電路上的晶體管數量每一年就會(huì )翻一倍。很快這個(gè)預測被大家稱(chēng)為「摩爾定律」。

640-7.jpeg

你能用自己的電腦和手機看小視頻，上網(wǎng)，做 PPT，算財務(wù)模型，叫車(chē)叫外賣(mài)，約這個(gè)約那個(gè)，電腦和手機都在一刻不停地幫你做運算。這些運算的核心由設備的微處理器（Microprocessor）搞定，也常被叫做中央處理器（CPU）。它締造了現代人的幸福生活。

微處理器是集成電路（Integrated Circuits）的一種，顧名思義，是「把一堆電路集成到一小塊薄片上」。這塊薄片上鋪了大把大把的電路開(kāi)關(guān)，用來(lái)執行電腦最基本的邏輯：開(kāi)或關(guān)，1或0。這些電路開(kāi)關(guān)是所有現代智能設備的最基礎的組成部分，他們還有個(gè)名字，叫做晶體管（Transistors）。

制作微處理器和晶體管需要的最基本材料是半導體，最常用的最經(jīng)濟實(shí)惠的半導體就是硅。所以，微處理器、晶體管和硅是所有現代生活的發(fā)源和基石。所以，全球科技中心才會(huì )叫做硅谷而不是鈦谷鋁谷。

640-4.png

摩爾本人后來(lái)將芯片升級的周期修訂為 2 年。1971 年，英特爾發(fā)布第一塊商用微處理器 4004。它包涵了 2300 個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管大約為人體紅細胞的大小。從那時(shí)候開(kāi)始，依照修訂后的摩爾定律，集成電路上的晶體管數量每 2 年左右翻一倍。隨后的 40 年，摩爾定律成了科技進(jìn)步的核心推動(dòng)力。一年一度晶體管數量的翻倍引起處理器運行速度的翻倍，進(jìn)而帶來(lái)硬件設備性能的翻倍和成本的縮減，進(jìn)而為更加強大的軟件、系統以及計算提供了可能。

今天，全世界已有 30 億人使用智能手機。你手中的 iPhone 的計算處理能力甚至強于當年 NASA 登月計劃的主計算機。（No offense, Android users.）

過(guò)去的 40 年幾乎所有行業(yè)都被技術(shù)改造，源頭是摩爾定律引發(fā)的計算能力大爆炸。就連測試核彈爆炸的次數都減少了：因為人們可以利用巨量的計算能力，在電腦上進(jìn)行逼真的爆炸模擬。

今天，我們在潛意識中認為每年一次的手機升級和產(chǎn)品發(fā)布是理所應當的。是摩爾定律讓我們有了這種近乎虛妄的感覺(jué)。

摩爾定律不是個(gè)定律

然而摩爾定律并不是個(gè)定律，它和「牛頓三定律」這種完全不是一回事。50年來(lái)，它的成立并不是由于物理上的局限，而是整個(gè)芯片行業(yè)的刻意選擇和協(xié)商。

一直以來(lái)，新一代處理器出來(lái)后，開(kāi)發(fā)者程序員們搞出新的軟件，這些軟件更充分地利用新設備的性能，也毫無(wú)保留地耗盡了這些性能。很快消費者發(fā)現自己的電腦和手機卡了。于是英特爾們接著(zhù)努力，搞出新一代的處理器。

從 1990 年起，每隔 2 年，全球半導體行業(yè)會(huì )發(fā)布一個(gè)計劃，他們自己把這個(gè)叫做路線(xiàn)圖 Roadmap。每個(gè)文件的大意是說(shuō)：「未來(lái)三年我們還跟之前的幾十年一樣，按照摩爾定律走，具體來(lái)說(shuō)是 blah blah blah。希望大家都自律。」就這樣，幾十年來(lái)，全球芯片行業(yè)所有生產(chǎn)商和供應商聯(lián)合起來(lái)，跟著(zhù)摩爾定律走，這是在其他任何行業(yè)中都不曾見(jiàn)到的情景。

走到盡頭的摩爾定律

事情出現了變化。半導體行業(yè)已經(jīng)宣布，即將面世的行業(yè)路線(xiàn)圖不會(huì )再依照摩爾定律。這意味著(zhù)行業(yè)正式公開(kāi)承認，摩爾定律很快就要結束了。

原因？原因是物理，就像是到一定程度就無(wú)法再薄的攝像頭一樣，是早已注定的結局。我們把這個(gè)叫做物理邊界，有 3 個(gè)問(wèn)題：尺寸，散熱，成本。

尺寸

人類(lèi)對尺度的理解能力是極弱的。例如，摩爾定律說(shuō)芯片上的晶體管數量每?jì)赡攴环@是什么概念？大多數人無(wú)法從直覺(jué)上體會(huì )到。

舉個(gè)例子。1965 年的某一天，小明下決心按照摩爾定律的指引跑步。那么他面臨的情況是這樣的：

兩年之內，他每天只跑一個(gè)小型游泳池的長(cháng)度：

640.png

兩年后，他跑步的距離翻倍：

640-2.png

10 年后：

640-3.png

26 年后：

640-9.jpeg

50 年后（也就是 2015 年）：

640-10.jpeg

1971年，微處理器上每個(gè)晶體管的造價(jià)是 150 美元，2015 年的價(jià)格為 0.0003 美元。1971 年的每個(gè)芯片上有 2300 個(gè)晶體管，2015 年有 13 億個(gè)。早期的晶體管將近有一個(gè)手掌大，如今最先進(jìn)的英特爾芯片制造工藝中，晶體管的尺寸是14納米：

640-11.jpeg

實(shí)際上，14 納米這個(gè)尺寸已經(jīng)不是你找一個(gè)好的顯微鏡就能用肉眼觀(guān)察到了。甚至可以說(shuō) 14 納米的晶體管是不可見(jiàn)的，因為這個(gè)尺寸已經(jīng)小于可見(jiàn)光的波長(cháng)。

如果摩爾定律繼續生效，下一步會(huì )是什么尺寸？可能 10 納米。如果英特爾要玩命，也許最終會(huì )達到 2 納米，也就是 10 個(gè)原子并排放的寬度。

到了這個(gè)尺寸，人類(lèi)芯片制造行業(yè)的經(jīng)驗已經(jīng)不再適用了。這個(gè)尺寸屬于量子物理的世界，這個(gè)世界有人類(lèi)無(wú)法控制的不確定性，有上帝投出的骰子，還有薛定諤那只不死不活的貓。

640-12.jpeg

散熱

尺寸小帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是散熱。一位業(yè)內人士說(shuō)：「曾經(jīng)有一段時(shí)間日子超美好，那時(shí)候只要我們把尺寸縮小，好事兒自然來(lái)：芯片的計算能力會(huì )提升，能耗也會(huì )降低」。然而在 2000 年左右，晶體管尺寸縮減到 90 納米（一根頭發(fā)寬度的百分之一）的時(shí)候，芯片開(kāi)始出現過(guò)熱的狀況，熟悉行業(yè)的人已經(jīng)知道摩爾定律大勢已去了。

為了解決過(guò)熱的問(wèn)題，芯片制造商采用了兩個(gè)辦法：

限制微處理器執行計算機指令的速度（Clock Speed），從而限制了芯片中電子的速度；
將集成電路分成多個(gè)核，這樣降低每一個(gè)核的功率和發(fā)熱。（所以其實(shí)你就沒(méi)想過(guò)，為什么最近幾年來(lái)聽(tīng)到這么多「4 核」「8 核」這種莫名其妙又不明覺(jué)厲的描述？）

640-13.jpeg

這兩個(gè)方法非常成功，至少摩爾定律沒(méi)有在 15 年前就失效。現在，行業(yè)的普遍預計是，摩爾定律會(huì )在 2020 年左右結束。

成本

第三個(gè)問(wèn)題是成本。芯片尺寸越小，晶體管越多，對于制造商來(lái)說(shuō)，成本就越高。如今，依照摩爾定律的芯片升級每發(fā)生一回，整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)，包括所有配套設施，光刻儀器，全部都要翻新。今天一個(gè)尖端芯片工廠(chǎng)的造價(jià)大約為 70 億美元，業(yè)內估計當芯片尺寸到 5 納米時(shí)，工廠(chǎng)的造價(jià)為 160 億美元，幾乎是英特爾年收入的三分之一。

如果翻新的成本高于可能的收益，傳統的微處理器升級就停滯了。從經(jīng)濟角度看，摩爾定律已經(jīng)結束了。

摩爾定律失效意味著(zhù)什么

摩爾定律失效，影響的絕不僅僅是芯片生產(chǎn)廠(chǎng)商，還包括其他所有在過(guò)去幾十年內被科技潛移默化影響的行業(yè)，以及所有享受到科技便利的普通人。所有對未來(lái)有遠大暢想的人，無(wú)論考慮的是人工智能、增強現實(shí)還是無(wú)人駕駛汽車(chē)，都要考慮這個(gè)問(wèn)題。

Peter Thiel 有句名言說(shuō)「我們多年前暢想的是會(huì )飛的汽車(chē)，但我們今天卻只擁有讓你輸入 140 個(gè)字的輸入框」。言下之意是我們期待的是足以影響現實(shí)生活的深層技術(shù)進(jìn)步，但獲得的卻是一點(diǎn)線(xiàn)上的娛樂(lè )生活方式。

公平地說(shuō)，雖然我們沒(méi)有看到 Peter Thiel 呼吁的那個(gè)層次的科技進(jìn)步，現實(shí)生活還是獲得了極大改善，今天我們已經(jīng)不能想象一個(gè)沒(méi)有科技支撐的生活方式了。

有趣的是，雖然科技的飛速進(jìn)步的原始驅動(dòng)力是摩爾定律，但更加吸引人注意的是軟件行業(yè)。

Peter Thiel 認為「140 字輸入框」屬于比特的進(jìn)步，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，而「會(huì )飛的汽車(chē)」是原子的進(jìn)步，也就是人們對現實(shí)物理世界的駕馭。他認為我們已經(jīng)看夠了互聯(lián)網(wǎng)和軟件的顛覆性，人們需要把一部分力量用在改善現實(shí)世界中。這是他自己的堅持，也是他做成如此多成功投資的重要原因：

640-14.jpeg

有趣的是，所謂比特的進(jìn)步，說(shuō)到底卻是由摩爾定律推動(dòng)的，后者仍然是原子的進(jìn)步，但人們往往忽略這一點(diǎn)，將目光集中在互聯(lián)網(wǎng)上。美國的科技圈對這一點(diǎn)更加先知先覺(jué)。尤其在最近五年來(lái)，中美兩國科技圈對同一事物的不同稱(chēng)呼，能夠清楚反映這一點(diǎn)：在國內，人們更多會(huì )去談「互聯(lián)網(wǎng)」，而不是「科技」。國內說(shuō)「互聯(lián)網(wǎng)金融」，美國說(shuō)「科技金融（Fin-tech）」，國內說(shuō)「O2O（Online-to-offline）」，美國說(shuō)「按需經(jīng)濟（On-demand Economy）」。

現在，我們總結出 3 個(gè)目前科技行業(yè)認同的解決辦法

這些辦法也是未來(lái)行業(yè)發(fā)展最重要的 3 個(gè)趨勢。

1、軟件行業(yè)的革新

暴力法的盛行其實(shí)是一種奢侈。就跟「何不食肉糜」一樣，何不用暴力計算去碾壓?jiǎn)?wèn)題呢？反正有摩爾定律在，不愁機器性能不夠，而且用不了多久更加強大的設備又要出現。這是摩爾定律帶來(lái)負面心態(tài)，也造成了軟件開(kāi)發(fā)的浪費和低效。在經(jīng)濟上這很劃算，雖然我的代碼實(shí)現很糟糕，但沒(méi)關(guān)系，可以湊合著(zhù)用啊，過(guò)兩年有了新設備就好辦了。

長(cháng)期來(lái)說(shuō)這不是好事。因為這樣看技術(shù)的進(jìn)步更多是摩爾定律帶來(lái)的更強計算能力、數據存儲技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )帶寬，軟件和算法則相對滯后。

摩爾定律的終結意味著(zhù)我們可以迎來(lái)軟件行業(yè)的新時(shí)代。更多的資金和腦力會(huì )被用在像阿爾法狗這樣的東西上。有了資源投入，我們很快會(huì )迎來(lái)更高效的編程語(yǔ)言、編譯系統和應用設計。

我們預計軟件行業(yè)會(huì )真正迎來(lái)它的成熟時(shí)期，工程師將更加關(guān)注代碼的效率，以及如何更加聰明地利用現有資源做出不可思議的東西出來(lái)，例如阿爾法狗。

2、云計算

云計算這個(gè)詞似乎都被人說(shuō)爛了。但在摩爾定律即將失效時(shí)，它不再是一個(gè)概念，而是一種必然。越來(lái)越多的活動(dòng)發(fā)生在移動(dòng)端：手機、平板、智能手表和其他智能硬件，不僅要求設備更薄，芯片更加微小，而且要求移動(dòng)設備不發(fā)熱、低能耗、省電。

同時(shí)，以前的「電腦」是獨立設備，所有計算能力都存在你的主機里面。軟件好不好用還要看你的電腦性能有多少盡量。現在移動(dòng)設備劇增，越來(lái)越多的計算能力被轉移到云端。云計算曾經(jīng)是一個(gè)流行語(yǔ)，現在卻同時(shí)是科技行業(yè)不得不做的一件事情。

于是芯片廠(chǎng)商需要考慮的人分成了兩部分：一方面是普通的消費者和他們越來(lái)越多的移動(dòng)設備，再過(guò)一段時(shí)間，這一部分設備自身的計算性能很可能不會(huì )大幅提升了，但通過(guò)為需求和應用設計的芯片，可能會(huì )更加便攜、省電、易用。另一方面是云計算的提供商，亞馬遜 Google 微軟們，他們不用考慮太多移動(dòng)端的問(wèn)題。對芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，這部分用戶(hù)的占比會(huì )越來(lái)越大，也會(huì )越來(lái)越受重視。

總而言之，未來(lái)幾年過(guò)了某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)后，作為個(gè)人用戶(hù)，你的所有需求都可以通過(guò)「設備 + 云端計算」這樣的模式滿(mǎn)足。你的隨身設備自身的性能不會(huì )更強，除非你愿意接受更大的設備。

3、新硬件技術(shù)

也可以純粹從硬件找出路。有這么幾種可能性：

新的芯片架構

全球半導體行業(yè)目前的新策略是，他們忍夠了，不打算像以前那樣從摩爾定律出發(fā)搞些新的芯片出來(lái)，然后陷入那個(gè)被新軟件剝削資源，然后被消費者罵，然后推出新芯片這個(gè)舊循環(huán)。

0-12.jpeg

相反，他們會(huì )從應用出發(fā)，考慮手機、電腦以及各種數據中心的需求，然后向底層延伸，最終確定需要什么樣的芯片來(lái)滿(mǎn)足這些需求。所以會(huì )有越來(lái)越多具備特定功能的芯片，例如專(zhuān)門(mén)用作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )計算、圖像識別、云計算，或者預先內置各種消費端需求，比如高通的系統芯片（System on a Chip）。

材料科學(xué)

有許多備選，例如矽鍺合金（SiGe）和砷化銦鎵（InGaAs），或者設計全新的芯片結構，例如納米管、生物分子、自旋電子芯片。目前來(lái)看，難度都很大。

量子計算機

當然并不是沒(méi)有其它的選擇。剛才提到的晶體管最終縮小到2納米后，主宰機器性能的將是量子物理。Google 搞的量子計算機 D-Wave 就是想以此為出發(fā)點(diǎn)找到全新的范式。到目前為止，無(wú)論多么高精尖的人類(lèi)計算機，基本原件都是晶體管，相當于一個(gè)開(kāi)關(guān)，有兩種狀態(tài)：1 和 0，或者開(kāi)和關(guān)。而量子計算機的晶體管卻有3種狀態(tài)，0、1 以及「同時(shí)是 0 和 1」，或者說(shuō)，開(kāi)、關(guān)以及「同時(shí)是開(kāi)和關(guān)」。

這個(gè)「同時(shí)是開(kāi)和關(guān)」的狀態(tài)是量子物理的態(tài)疊加原理（Superposition）。上面提到半死不活的貓就是薛定諤本人所講的例子。顯然，有了疊加態(tài)（以及量子糾纏），運算能力會(huì )遠超普通計算機，前提是 Google 開(kāi)發(fā)出有實(shí)用性的量子計算機。

過(guò)去 50 年科技的穩定進(jìn)步很美妙，當定律失效時(shí)，未來(lái)似乎顯得有些黯淡。我們認為摩爾定律即將失效不意味著(zhù)科技進(jìn)步的停滯，而意味著(zhù)變化本身的性質(zhì)發(fā)生改變。再也沒(méi)有一個(gè)「定律」去指引大家按部就班地升級。這種確定性正在被逐漸消除，這迫使人們追尋新的思路和手段。下一個(gè)爆發(fā)性的變化可能會(huì )發(fā)生在其他任何地方。未來(lái)有很多挑戰，但也會(huì )更有趣。

所以，摩爾定律的終結不是進(jìn)步的終結。言下之意是，我并沒(méi)有說(shuō)你沒(méi)辦法買(mǎi)到更好的手機了。

人工智能概念股：埃斯頓、科大智能、漢王科技、江南化工、華東數控、和而泰、中科曙光、永創(chuàng )智能、北京君正、通富微電、永創(chuàng )智能、勁拓股份。