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[怀旧，展望] 电磁场仿真软件：首选的“半电路、半电磁场”电路设计技术途径

要点：

   2019-02-23（2019-04-06），“半电路、半电磁场”的集成电路设计构想

https://idea.cas.cn/zhhh/gcjskxygjs/gcjskxygjs_dzyxx/info/2019/514804.html

   在集成电路的走向纳米的时期，当基于量子力学的电路设计尚未完成时，建议研制专门的电磁场仿真软件，依据经典电磁理论进行“半电路、半电磁场”的集成电路设计。这是目前进一步提高集成度的可能途径之一。

   仍然是最好的思路，转眼就是5年的时间。

   最大的担心：

   万一麦克斯韦经典电磁理论的“精度”不够，怎么办？再加上数值计算中误差的积累？以及各种材料电磁性质参数的误差？……

一、记忆初中：函数有“列表法、曲线法、公式法”3种具体的表示方法

   在初中学习“函数”时，学过“函数”有：列表法、曲线法、公式法，共计三种具体的“表示”方式。

   但是，随着我们的努力学习和提高，逐渐忘记了“函数的列表法、曲线法”，几乎只有柯西老师还记得“函数不一定要有解析表达式。”^[1]

   更悲哀的似乎是：“公式法”，对函数的表示能力，远低于“列表法、曲线法”！！

   感慨（1）：

   柯西，并且只有柯西（Augustin-Louis, Baron Cauchy, 1789-08-21 ~ 1857-05-23, 67）老师，由于他还记得函数有“列表法、曲线法、公式法”3种具体的表示方法，从而一举成为人类数学史上综合排名第一的伟大数学家！

图1  （美）莫里斯·克莱因，《古今数学思想》IV，第 96 页局部

   感慨（2）：

   我又想起初中的数学知识了。

   是不是我也会成为位列“人类数学史上综合排名”前一亿的数学家？

   感慨（3）：

   2024年诺贝尔物理学奖发给了“人工智能”专家。

   The Nobel Prize in Physics 2024 was awarded jointly to John J. Hopfield and Geoffrey E. Hinton "for foundational discoveries and inventions that enable machine learning with artificial neural networks"

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/

   于是，又想起希尔伯特老师（人类数学史上综合排名第四的伟大数学家）的名言：“对物理学家来说，物理学太难了，需要客观公正、根基雄厚的数学帮助他。”

   由于对“数学”、“逻辑”自身的认识欠充分，可能会使一些“理论物理学”的数学推导，最终经不住实体物理实验的检验。

   感慨（4）：

   请不要忘记大数学家柯尔莫哥洛夫（Андре́й Никола́евич Колмого́ров‎, Andrey Nikolaevich Kolmogorov, 1903-04-25 ~ 1987-10-20）老师：

   研究中出现的困难往往不在于数学理论的推导过程中，而在于“为运用数学所作的假设的选择”和“由数学手段所得结果的解释”中。

https://www.global-sci.org/intro/article_detail/mc/11383.html

https://www.global-sci.org/intro/articles_list/mc/1401.html

   更不该忘记爱因斯坦：

   “提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。”

   Galileo formulated the problem of determining the velocity of light, but did not solve it, The formulation of a problem is often more essential than its solution, which may be merely a matter of mathematical or experimental skill, To raise new questions, new possibilities, to regard old problems from a new angle, requires creative imagination and marks real advance in science. The principle of inertia, the law of conservation of energy were gained only by new and original thoughts about already well-known experiments and phenomena. Many instances of this kind will be found in the following pages of this book, where the importance of seeing known facts in a new light will be stressed and new theories described. （Evolution of Physics, 第 92 页）

图2  爱因斯坦斯坦和 Léopold Infeld 合作的一本书《Evolution of Physics》, 1938, Cambridge University Press, 第 92 页局部

二、“半电路、半电磁场”电路：电磁场仿真软件

   从《中国大百科全书》词条“近场/near field”、“微波网络/microwave network”、“微波集成电路/microwave integrated circuit”、“天线/antenna”；

   以及天线电磁场的“感应近场区域、辐射近场区域、菲涅耳区域（Fresnel）、远场区域（夫琅和费，Fraunhofer）”划分习惯看，

   “电磁场仿真软件”是真正的工业化“半电路、半电磁场”电路实用的首选设计工具。

   自行创新类似“传输线/transmission line （电报方程/telegraph equation）”的简化版近似公式，不是工业化设计的首先技术途径。这样做，多少有些“拉大旗作虎皮，包着自己，去吓唬别人。”的味道。

参考资料：

[1] 胡作玄. 第三次数学危机[M]. 成都: 四川人民出版社，1985-04.

[2] (美)克莱因(M.Kline)著, 张理京,张锦炎译, 北京大学数学系数学史翻译组译. 古今数学思想[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1979-1981. （汉译本共计 4 册）

[3] 2023-02-25，函数/function/李忠，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=111680&Type=bkzyb&SubID=99583

   一个变量与另外一个或几个变量的一种确定的依赖关系。数学的基础概念之一。

   起初人们把函数与常见的表达式联系在一起，认为那种由人们常见的表达式所决定的变量之间的关系才是函数。19世纪30年代，P.G.L.狄利克雷首次给出了函数的一般定义。

   函数本质上是数集（见集合）之间的一种对应（或称为映射）。

[4] 2022-12-23，数学函数/mathematical function/牟晨琪，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=316504&Type=bkzyb&SubID=81658

[5] 伊藤清. 柯尔莫哥洛夫的数学观与业绩[J]. 数学文化，2010,1 (3): 6-12.

https://www.global-sci.org/intro/article_detail/mc/11383.html

https://www.global-sci.org/intro/articles_list/mc/1401.html

   但是研究中出现的困难往往不在于数学理论的推导过程中，而在于“为运用数学所作的假设的选择”和“由数学手段所得结果的解释”中。

[6] 天津大学，2019-07-05，现代电工电子技术中心召开期末交流总结会

http://news.tju.edu.cn/info/1014/45900.htm

[7] 杨正瓴. 一种新型集成电路概念——串音计算. 北京: [N]中国科学报, 2019-08-15, 第7版 信息技术.

http://paper.sciencenet.cn/dz/dzzz_1.aspx?dzsbqkid=33013

http://paper.sciencenet.cn/dz/upload/2019/8/201981505629684.pdf

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/8/348727.shtm

[8] 杨正瓴. 关于“互容”概念的意义[J]. 电气电子教学学报，1995，17(4): 35-39.

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DQDZ199504010.htm

http://www.cqvip.com/QK/98031X/199504/2000725.html

[9] 中国科学院，科学智慧火花，杨正瓴，2019-04-06 22:14，“半电路、半电磁场”的集成电路设计构想

https://idea.cas.cn/zhhh/gcjskxygjs/gcjskxygjs_dzyxx/info/2019/514804.html

[10] 中国科学院，科学智慧火花，杨正瓴，2020-10-14 20:59，建议我国进行“半电路、半电磁场”集成电路的研制

https://idea.cas.cn/zhhh/gcjskxygjs/gcjskxygjs_dzyxx/info/2020/521171.html

[11] 中国科学院，科学智慧火花，杨正瓴，2023-08-11 23:52，多栅极场效应管可能简化“与非门”数字逻辑电路

https://idea.cas.cn/zhhh/gcjskxygjs/gcjskxygjs_dzyxx/info/2023/525324.html

[12] 2022-01-20，近场/near field/汪力，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=156841&Type=bkzyb&SubID=95653

   近场电磁波的径向分量不等于零，电磁场的空间变化不存在一个简单的一般关系，必须由辐射体上振荡电流的具体分布决定，需要精确求解矢量麦克斯韦方程才能确定。

[13] 2022-01-20，微波网络/microwave network/李嗣范，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=103739&Type=bkzyb&SubID=80513

[14] 2022-01-20，微波集成电路/microwave integrated circuit/龚中麟，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=144676&Type=bkzyb&SubID=99037

[15] 2023-08-18，天线/antenna/任朗、茅于宽、谢处方，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=103794&Type=bkzyb&SubID=80497

   无线电传播系统中辐射或（和）接收电磁波的设施。

[16] 2022-06-16，电报方程/telegraph equation/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=38955&Type=bkzyb&SubID=61951

[17] 2023-10-19，传输线/transmission line/方粮，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=32640&Type=bkzyb&SubID=81429

   可用于传输高频交变电信号并保持其波形的专用电缆或其他导线。通常，当交变信号的波长接近线缆长度时，需要使用传输线。

相关链接：

[1] 2024-06-25，[请教，讨论，笔记] 柯西：函数不一定要有解析表达式。（关联：分布参数系统 distributed parameter system）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1439715.html

[2] 2022-08-14，[小科普] 我不打算劝柯西：“你还以为自己是高斯啊！”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1351144.html

[3] 2023-08-01，[笔记] 重读《古今数学思想》序言有感

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397502.html

[4] 2023-05-28，[好书推荐] 克莱因的《古今数学思想》 Mathematical Thought from Ancient to Modern Times

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1389718.html

[5] 2022-08-02，[求助] 希尔伯特“物理对于物理学家来说实在是太难了!”的出处

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1349735.html

[6] 2024-05-16，[请教，讨论] 同一律与柯尔莫哥洛夫 Kolmogorov 的数学观

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1434414.html

[7] 2024-05-19，[羡慕，讨论，物理] 仅推公式就能得到成果的人

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1434748.html

[8] 2024-06-18，[汇报，讨论] 傻，你为什么不亲自研制“半电路、半电磁场”电路？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1438747.html

[9] 2023-08-21，[征求意见稿] “半电路、半电磁场”电路：目标和现状

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1399839.html

[10] 2023-08-10，[阶段性要点汇报] “半电路、半电磁场”电路（fiecuit）：概念、现状和未来的可能发展

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1398591.html

[11] 2023-08-05，[推测] “半电路、半电磁场”电路的价值，大于“晶体管+集成电路”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397985.html

[12] 2023-08-03，[Discussion] Who proposed firstly the "semi-circuit, semi-electromagnetic field"/crosstalk circuit all over the world? [讨论] 谁在全球首先提出“半电路、半电磁场”/串音电路？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397769.html

[13] 2023-08-02，[短评] “半电路、半电磁场”电路的退化形式：“串音”芯片

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397649.html

[14] 2023-07-30，[“被”命题作文] “模拟计算”；“串音”、“半电路、半电磁场”电路

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397241.html

[15] 2023-05-01，“五一”国际劳动节：真空管 → 晶体管、集成电路 → “半电路、半电磁场”电路 → ……

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1386442.html

[16] 2020-02-27，“半电路、半电磁场”电路的基本含义

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1220675.html

[17] 2019-08-04，[请教] “半电路、半电磁场”集成电路简称“半场”集成电路？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1192378.html

[18] 2019-07-11，[请教] 有没有必要通过媒体《专访》推动“半电路、半电磁场”集成电路芯片的预研？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1189103.html

[19] 2024-06-17，[互容，mutual capacitance] “互容”进入教材的情况（美国诺贝尔奖得主，俄罗斯科学院院士）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1438597.html

[20] 2024-06-05，[互容，mutual capacitance] 向 Zakharevich 校长汇报

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1437048.html

[21] 2024-06-04，[往日（19）, P vs NP]：从互容、排序、矩阵乘法、定性推理，到 P vs NP

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1436894.html

[22] 2023-07-28，[小资料] 将“互容 mutual capacitance”概念记在我名下的三位 IEEE Fellows 与院士

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1397056.html

[23] 2021-05-02，往日（5）：1993年 IEEE 的一则 Erratum 勘误（互容 mutual capacitance）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1284768.html

[24] 2019-07-10，电路概念《互容》汇报后记

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1188921.html

[25] 2023-07-14，“电磁学的实验再检验”：经典电磁学实验当代再检验的起因、意义要点

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395251.html

[26] 2024-08-15，[请教，讨论] 电磁学的实验再检验（19）：在外太空进行光子性质实验测试

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1446710.html

[27] 2023-10-26，[最主流，实体的物理实验波形] “费曼电容器充电”的电压波形观察

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1407363.html

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