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脱碳入硅趋势下的AIoT

2019-10-22 21:34:57 作者:中国龙团队
      科幻作家刘慈欣在小说《乡村教师》中曾描写了“碳基联盟”和“硅基帝国”之间的星际战争。人类毫无疑问属于“碳基联盟”的一员,一方面人体是由以“碳”元素为核心的有机体构成;另一方面人类靠碳水化合物维持生命,同时驱动人类穿越农耕时代、工业时代进入信息时代的能源都是碳基燃料(薪柴、煤炭、石油、天然气等等)。
      当硅晶体的半导体特性被发现和运用之后,以硅片为基础的光伏板将太阳的辐射能转换为电能,为人类提供源源不断的清洁能源;以硅和二氧化硅为原材料的芯片和光纤,为集成电路和互联网的发展奠定了基础。
      人类的一只脚已经踏入“硅基帝国”,但另一只脚却迟迟无法踏入。主要由于人类自身“碳基”硬件条件的限制,对信息接收(耳,人眼仍领先于现有技术水平)、传播(嘴和手)、处理和存储(大脑和DNA)的能力远远落后于“硅基”硬件。
      虽说PC和智能手机作为“硅基”工具和人体外挂的“硅基”器官(智能手机在一定程度上已经成为人体的通讯接口),大大增加了人类沟通的广度和效率。但人体自身器官提升的速度与“摩尔定律”相比几乎可以忽略,使用PC和智能手机码字的速度约60字/分钟,人类平均说话的速度还是200字/分钟左右。
      人眼依靠约700万视锥细胞和1亿多的视杆细胞可以接受高达5.76亿像素的图像数据,但人脑无法处理这么多的数据量。观看一部4K/8K高清视频或者IMAX3D电影,除了观影时的身心愉悦外,留在大脑中的信息跟阅读一篇几百字的影评几乎没有差异。虽然人眼可以秒杀目前所有的COMS,但对脸部特征的鉴定却被人脸识别系统秒杀,更别提人类偶尔还会犯一下东哥那样的“脸盲症”。
      AlphaGo轻松击败李世石和柯洁后,再乐观的人也不能否认对于信息的处理、预测和判断,只要能够利用算法进行逻辑推演,人类只有甘拜下风。至于信息的存储,人类对自己有比较清醒的认识,俗话说“好记性不如烂笔头”,更不及固态硬盘和云存储。
      人类代际间的信息传递,一方面靠DNA完成“碳基”硬件的传承,DNA精巧的双螺旋结构,数十亿的碱基对,蕴涵了数百万年来进化的信息,堪称完美的信息存储和传递工具。另一方面,通过教育传递知识,正如《乡村教师》所描绘的那样“老师和学生通过声波进行交流,大约每秒10比特”,这个交流过程需要持续20年才能完成基础的知识传递。而“硅基”硬件和算法软件的拷贝以秒为时间单位。
      虽然互联网让全球科学家和工程师们的“最强大脑”更高效的联结在一起,将科技创新的油门踩到底。但对人类自身硬件的改造离《黑客帝国》中的脑机接口和《钢铁侠》那样还有非常遥远的距离。与此同时得益于科学家和工程师们的努力,被冠以“无人”和“智能”的很多“硅基”新物种逐渐从影视作品中的概念变成实物:无人机、无人车、无人商店、智能仓库、智能家电、智能工厂等等。
      这些“硅基”物种的种类越来越多,但需要通过更快、更安全、更智能的数据交互,才能更好的为人类服务。现在全球70亿人口通过数十亿的PC和智能手机相连接;随着万物智能和万物互联(AIoT)的到来,未来全球的智能连接设备将数以百亿/千亿计,每年产生的数据量将超千亿TB。这也是5G提出的三大应用场景eMBB(大流量)、uRLLC(低延迟)和mMTC(海量物联)。个人用户的需求在3G/4G时代已经得到了很大的满足(除了AR/VR以外),就像个人用户对百兆/千兆宽带的体验感的差异其实并不大,因为人脑所能接收和处理的信息量是有限的。但“硅基”物种对算力和数据的需求,仍在按照“摩尔定律”快速增长。
      3G/4G时代的移动互联网,产生了智能手机以及微信、支付宝、抖音等APP改变了生活方式;而5G/6G时代的万物互联(AIoT),将增强信息/数据的生产力,进而改变社会的


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