日光之下并无新事, there is nothing new under the sun ？

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[“被”命题作文] “模拟计算”；“串音”、“半电路、半电磁场”电路

术语 terminology

电路： electric circuit

电磁场： electromagnetic field

集成电路： integrated circuit

串音： crosstalk

干扰： interference, interfere

互容： mutual capacitance

载流子： charge carrier, charged carrier

一、日光之下并无新事 there is nothing new under the sun ？

1.1  3000年前的某古书

   据说，距今 3000年的某古书里写到：

   第1:9 已有的事、后必再有．已行的事、后必再行．日光之下并无新事。 What has been will be again, what has been done will be done again; there is nothing new under the sun.

   第1:10 岂有一件事人能指着说、这是新的。那知、在我们以前的世代、早已有了。 Is there anything of which one can say, "Look! This is something new"? It was here already, long ago; it was here before our time.

1.2  杜牧

   公元825年的《阿房宫赋》：

   秦人不暇自哀，而后人哀之；后人哀之而不鉴之，亦使后人而复哀后人也。

   距今约 1200年。

1.3  黑格尔

   1822年在《Lectures on the Philosophy of History》里说：

   “人类从历史中学到的唯一教训，就是人类无法从历史中学到任何教训。

    But what experience and history teach is this, - that peoples and governments never have learned anything from history, or acted on principles deduced from it.”

   距今才 200年。

   从计算机硬件的历史看：

   日光之下并无新事, there is nothing new under the sun ？

   有，但并不多。

二、宋德生老师 1986-04 的《信息革命的技术源流》

   到现在过去 37年了。

   近40年集成电路（芯片）生产方面有什么真正的“原始”创新吗？

   （1）林本坚（Burn-Jeng Lin）的浸润式光刻（Immersion lithography）。

   （2）碳纳米（石墨烯 Graphene）晶体管。不过没听到用于实际的集成电路生产的消息。

   （3）“串音”、“半电路、半电磁场”电路。

   分子计算、生物计算之类，看看宋老师《信息革命的技术源流》的“6-3 奔向第五代”，根据书中第 273-278 页，似乎不算新名词。

   林本坚老师（美国工程院院士，2008）的浸润式光刻，成就了 ASML （荷兰的“先进半导体材料光刻公司 Advanced Semiconductor Material Lithography”）的光刻机。

   碳纳米（石墨烯 Graphene）晶体管：“石墨烯晶体管没有如期出现”。

http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract15236.shtml

宋继强，英特尔中国研究院院长，2019

   于是，“串音”、“半电路、半电磁场”电路，是几乎唯一的“设计原理”性进展了。

三、由“半电路、半电磁场”电路退化出的“串音”芯片

3.1  2017年的“串音”芯片实体：利用导线间的电磁场干扰实现逻辑计算

   2017-11，以美国学者在 2017 IEEE International Conference on Rebooting Computing 的会议论文“A new concept for computing using interconnect crosstalks”为标志，“串音”芯片硬件实体正式登场：

   过去要尽力消除的集成电路内部导线之间的串音干扰（由电磁场引起），现在被改造成为逻辑门计算的元件。

   这种利用导线间电磁场相互干扰的集成电路芯片，集成度高、功耗低、可靠性高，速度往往也提高。是重振计算科学技术的未来可能途径之一。

3.2  1995年的理论预言：不受欢迎的寄生的“部分电容”用作信号传输的“元件”

   假如您感兴趣，请亲自核对一下。傻 1995年《关于“互容”概念的意义》第 38 页局部截图如下：

图1  傻 1995年《关于“互容”概念的意义》第 38 页局部截图

http://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=2000725&from=Qikan_Search_Index

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

https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/QK199500046092

   在实践上，由于“互容”可看成是寄生在寄体上“部分电容”的特定表现，因此，“互容”概念的建立，意味着有可能将通常不受欢迎的寄生的“部分电容”用作信号传输的“元件”。这在特殊电路中应有所考虑。由于互容参数较小，因而可考虑用来实现高集成度的快速的“神经网络”这类多互联的电路集成（即直接利用寄生的“互容”参数来实现电路的互联）。

3.3  “半电路、半电磁场”电路

   一般地，这是一种同时利用“载流子”、“电磁场”进行信号加工的新型电路。是电路设计“原理”的创新。

   对照：

   （1）现有的集成电路，以“载流子”作为信号或能量的主要载体；尽力避免“电磁场”引起的相互干扰。

   （2）宋继强（英特尔中国研究院院长）老师 2019年写到：“80%的工作都是基于材料的改革”、“另外20%的工作基本上都是在寻求化学工艺方面的进步”。似乎都难以归为“原理”级别的创新。

   并且，主流的现状是：“石墨烯晶体管没有如期出现；许多带有具体日期的预测也都普遍失准；随着工艺越来越小，越来越难以控制和生产半导体芯片。”

噢噫，尊敬的看官，还用我多说？

噢噫，尊敬的看官，您读懂了“半电路、半电磁场”电路？

四、“模拟计算机/analog computer”、“模数混合计算机/hybrid computer”

   模拟计算机：使用连续变化的物理量进行计算。速度快，但精度偏低。

   模数混合计算机：在“精确的数字计算”控制下的“连续变化的物理量”计算。合理配合，具有优势。

   模拟计算或模拟电路，优点是速度快，缺点是精度低。要想获得高精度的模拟计算机，需要大大的钞票。这是少数人的特 权，一般老百姓根本用不起。

   于是，不用我去详细评价近年“模拟计算”、“数字、模拟混合计算”的“新进展”了吧！一般而言，这些进展不是原理性的，是技术性的；但值得大力研究。

   做人要厚道，说话得积德！！

五、你吹牛吧？

   “半电路、半电磁场”电路，肯定不是说空话、肯定不是吹大牛！

   那你为什么木有进展？

   我有精力吗？我有时间吗？

   “半电路、半电磁场”电路，比“P对NP”问题更重要吗？

   “半电路、半电磁场”电路，比“经典电磁理论再检验”更重要吗？

图2  麦克斯韦老师高兴了：还是真傻厚道！得用我的方程啊！

最美的公式：你也能懂的麦克斯韦方程组（微分篇）

https://picx.zhimg.com/v2-b4084311dc0070d92087c2b5cad96d5d_r.webp?source=172ae18b&consumer=ZHI_MENG

https://www.zhihu.com/tardis/zm/art/78503083?source_id=1005

   这是真的！

   “半电路、半电磁场”电路的设计，目前推测利用经典的麦克斯韦方程组就行了！

   不必使用量子力学。

https://www.nature.com/articles/nature13570

六、要点

   （1）1995年中国人提出“用寄生电容传输信号”的集成电路理论构想。

   （2）2017年美国学者研制出了“串音”集成电路硬件芯片。

   （3）现在中国人正在做“半电路、半电磁场”电路的相关思考。

图3  乔峰大侠温馨打听：谁妨碍了“半电路、半电磁场”电路的研制？

图4  乔峰大侠温馨打听：谁妨碍了“半电路、半电磁场”电路的研制？

以上两幅图片，出处忘了。感谢原作者和有关人员！

图5  大师费曼：肯定不是我。

Richard Feynman laughing, Photo by Floyd Clark. Physics. 1974

https://calisphere.org/item/e068084bb4a7d1b1ee9312a5a1f49f4a/

图6  费曼：我也在打听这事。

https://silviutolu.com/wp-content/uploads/2020/01/feynman_04-650x650.jpeg

https://silviutolu.com/richard-feynman-todays-icon-1-1-2020/

图7  费曼：乔大侠不方便的话，我替你劝劝他们！

裁剪自：https://ysfine.com/feynman/feyjad11.jpg

https://www.ysfine.com/feynman/fphoto.html

图8  新冠病毒 COVID-19

https://i0.statig.com.br/bancodeimagens/00/yc/bz/00ycbz2nj4c7qdjl3k232wdoy.jpg

https://www.giromarilia.com.br/guia-giro/secao/saude/noticia/brasil-chega-a-6-milhoes-de-casos-de-covid-19/36914

图9  知道我的厉害了吧？费曼先生，您意下如何？

https://tse4-mm.cn.bing.net/th/id/OIP-C.eW4RS_Dd4qFQFKmZOC-0igHaE5?pid=ImgDet&rs=1

傻言：这事不能怪我吧？

图10  猪八戒，裁剪自：

https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=784896914,1139520620&fm=253&gp=0.jpg  

参考资料：

[1] 2022-01-20，模拟计算机/analog computer/计算机硬件分支，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=207401&Type=bkzyb&SubID=81428

[2] 2022-01-20，模数混合计算机/hybrid computer/计算机硬件分支，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=207403&Type=bkzyb&SubID=81428

[3] 2022-01-20，数字计算机/digital computer/计算机硬件分支，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=207402&Type=bkzyb&SubID=81428

[4] 澎湃新闻，2018-09-08，未来科学大奖揭晓：台积电传奇林本坚获数学与计算机科学奖

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_2421132

   9月8日下午14时许，第三届“未来科学大奖”在北京揭晓。林本坚摘得三项大奖之一的“数学与计算机科学奖”。奖金为100万美元奖金，使用方式不受限制。

   获奖评语：奖励他开拓浸润式微影系统方法，持续扩展纳米级集成电路制造，将摩尔定律延伸多代。

[5] 宋继强. 智能时代的芯片技术演进[J]. 科技导报, 2019, 37(3): 66-68.

doi:  10.3981/j.issn.1000-7857.2019.03.010

http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract15236.shtml

   在推进摩尔定律的过程中，80%的工作都是基于材料的改革。不光要研究怎样将芯片做小，还要研究如何用不同的方式来做这些器件。另外20%的工作基本上都是在寻求化学工艺方面的进步，如原子层沉积、原子层蚀刻等技术。

   经过多次尝试之后，收获的同时也发现了很多错误：石墨烯晶体管没有如期出现；许多带有具体日期的预测也都普遍失准；随着工艺越来越小，越来越难以控制和生产半导体芯片。

[6] 闵应骅，2018-01-12，放开思路，重振计算科学技术 (180112) 精选

https://blog.sciencenet.cn/blog-290937-1094444.html

[7] 闵应骅，2018-02-12，别忘了模拟计算机 (180212） 精选

https://blog.sciencenet.cn/blog-290937-1099526.html

[8] Naveen Kumar Macha, Vinay Chitturi, Rakesh Vijjapuram, Md. Arif Iqbal, Sehtab Hussain, Mostafizur Rahman.  A new concept for computing using interconnect crosstalks [C]. 2017 IEEE International Conference on Rebooting Computing (ICRC)， 08-09 November 2017: 46-47.

doi:  10.1109/ICRC.2017.8123636

https://ieeexplore.ieee.org/document/8123636

[9] Samuel K. Moore. 4 strange new ways to compute [News][J]. IEEE Spectrum ( Volume: 55, Issue: 1, January 2018): 10-11.

doi:  10.1109/MSPEC.2018.8241695

https://ieeexplore.ieee.org/document/8241695

[10] Igor L. Markov. Limits on fundamental limits to computation [J]. Nature, 2014, 512(7513): 147-154. 13 August 2014

doi:  10.1038/nature13570

https://www.nature.com/articles/nature13570

   Photonic waveguides and radio frequency links offer alternative integrated circuit interconnect, but still obey fundamental limits derived from Maxwell’s equations, such as the maximum propagation speed of electromagnetic waves. 

   光子波导和射频链路提供了替代的集成电路互连，但仍然遵守从麦克斯韦方程导出的基本限制，例如电磁波的最大传播速度。

[11] 2023-04-04，荷电载流子密度/charged carrier density/仲佰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=65334&Type=bkzyb&SubID=64298

[12] 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

[13] 杨正瓴. 关于“互容”概念的意义. 南京: [J]电工教学, 1995, 17(4): 35-39.

http://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=2000725&from=Qikan_Search_Index

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

https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/QK199500046092

[14] 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

   之后，在本期的教学研究类学术报告环节，杨正瓴老师结合《电磁场》《电工学》《电子学》的相关知识，汇报了自己关于“互容”的研究和思考，并讨论了“半电路、半电磁场”集成电路芯片的可能性。随着集成度的提高，芯片导体之间的空间距离会越来越近。这样，导体之间的分布参数（电磁场作用的一种表现）会越来越明显。在“半电路、半电磁场”集成电路芯片里，电磁信号的一部分通过导体传递，另一部分直接以电磁场的方式通过空间（绝缘体）直接传递。这可能是设计未来高集成度芯片的新途径之一。

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

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=76039

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

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=68642

相关链接：

[1] 2022-09-24，《信息革命的技术源流》第三轮阅读：创新真难！

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1356669.html

[2] 2021-08-10，[求证] ASML 腾飞的技术原因是什么？【immersion system】

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1299147.html

[3] 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

[4] 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

[2] 2019-06-29，有关 Fred C. Lee 李泽元老师的网页

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1187364.html

[3] 2019-07-10，电路概念《互容》汇报后记

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

[4] 2019-08-10，日记：今天凌晨 2019-08-10 02:42 (星期六) 提交了一个[内部汇报]

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1193165.html

[5] 2019-08-10，[求证] 1967年朗兰兹 Robert Phelan Langlands 写给韦伊的信里说

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1193149.html

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