宇宙计算机

计算机的名字

宇宙计算机是由麻省理工学院的一位科学家赛斯·劳埃德（Seth Lloyd）根据摩尔定律，推算出来的能达到的最大性能的计算机的名字。

由来

将近50年前，Intel公司的创始人之一戈登·摩尔提出了一条定律，这就是现在广为人知的摩尔定律：集成电路芯片的集成度每18个月提高一倍。迄今为止，半导体工业仍然忠实地按照摩尔定律的方向前进。然而，人们仍然在不停的怀疑，摩尔定律到底能够维持多久？

要预测10年或是100年后的芯片制造技术决非易事──想想看，10年前你绝不会相信今天的3D游戏会如此的逼真；20年前，一台今天来说极普通的家用电脑都能称得上超级电脑。谁能知道10年后我们会使用什么样的电脑呢？

但是，给技术的发展确定一个极限却绝非不可能。另外一个例子是田径运动的纪录。如果俄国撑杆跳运动员布勃卡每次把纪录提高1厘米，撑杆跳的记录存在上限吗？当然存在，我们可以下结论：布勃卡最多跳150亿光年高──那是我们这个宇宙的大小。同样，根据爱因斯坦的相对论，100米跑的成绩极限是100m/c（c为真空光速），运动员无论如何也不能像闪电那么快。

这种结论毫无疑问会令人晕倒。夸张，太夸张了。然而，从理论上，这些结论无懈可击。难道不是吗？布勃卡跳不出宇宙（其实我们还能进一步确定这个上限：只要计算一下布勃卡体内到底能储存多少能量），刘易斯也不能追上光。当然，这种结论也可能毫无用处。

发展历程

不过，确定这种物理极限也是一种严肃的研究项目。在6月10日出版的《物理评论快报》上，麻省理工学院的赛斯·劳埃德（Seth Lloyd）；计算出了我们能够建造的──不过恐怕谁也不相信它能被建造出来──最大计算机的性能。这个计算机，就是宇宙。

大约在两年前，劳埃德在《自然》杂志上发表了一篇文章，计算了一台“终极笔记本电脑”的性能。他所依据的不是任何已知的计算机制造技术，而是基本的物理规律：光速、普朗克常数、万有引力常数。

每一个物理系统，例如一块水果糖；一杯水、一罐氧气，都由粒子组成。信息论认为，粒子的状态能够用来存储0或者1。也就是说，物理系统可以看作一种“存储器”。如果粒子状态改变了，0或1也就相应的改变，这可以视为一种“运算”。按照这种观点，任何物质都能被视为一台计算机。

假设有这样一台“终极笔记本电脑”，它的质量是1千克，体积是1升，这差不多是一台主流笔记本电脑的质量和体积。劳埃德使用物理定律确定了这台笔记本电脑的性能上限。计算过程可能有点让人费解，简单说来是这样的。对于计算机，进行计算需要能量；还需要时间。“终极笔记本电脑”所包含的能量可以通过爱因斯坦的质能关系计算出，那大约是（10的17次方）焦耳（无论如何也不能再多了，即便这台电脑拥有最新型号的锂离子电池）。根据它所包含的能量，再加上量子物理学的原理，劳埃德最终得出了一个数字：每秒运算（10的51次方）次。

劳埃德说，这一结论表明，宇宙计算机的程序可以被视作原始量子涨落，它相当于产生星系的“种子”，但是“它不运行Windows或者Linux，我们应该希望它永远不会。”

意义

其他的科学家还从这一成果中看到的宇宙的短处。北加利福尼亚大学的Y. Jack Ng认为，劳埃德的结论表明，宇宙计算机不太“聪明”，它的效率不高，一次操作只能处理一个比特。

当然，这个看起来十分古怪的理论还有另外一个用途。根据劳埃德的“终极笔记本电脑”理论，250年之后，摩尔定律将达到它最终的极限。

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