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[转帖]光纤不遵守摩尔定律,量子计算可以吗
发表于: 2018-6-4 15:56 3619

[转帖]光纤不遵守摩尔定律,量子计算可以吗

2018-6-4 15:56
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2017 年刚开始,谷歌光纤看起来失败了。谷歌母公司Alphabet 的负责谷歌光纤业务的Access 部门任命了一位新的首席执行官,数百名Access 的员工重新安排了其他部门的岗位。这个部门的前首席执行官克雷格·巴拉特(Craig Barratt)在2016 年已经宣布,Access 将暂停在几个城市推出光纤网络的计划。在关于未来的基础设施的规划中,什么技术的发展可能按着摩尔定律的节奏走,什么技术的应用不能,是“全球50 大最聪明公司”至关重要的战略判断。这决定了公司在该项技术研发上的投资回报周期是少于3 年还是超过15 年。


谷歌光纤的最大困难是华尔街。通过巨额资本支出铺设光纤有线网络来获取回报,其边际成本下降的速度可能远远达不到摩尔定律。安装光纤成本的80%以上是劳动力成本,这严重妨碍了这一基础设施的投资回报实现的速度,也会动摇华尔街的耐心。Verizon 在其FIOS 电视和高速互联网服务方面的支出遭到了投资者的质疑,最终导致公司缩减了FIOS 在全国范围内的扩张。其次,美国各州和地方政府几乎没有动力推动网络升级。新线缆铺设没有政府补贴,却有建设规范和许可证要求。此外,美国大多数城市的互联网服务由近乎垄断或双重垄断的公司提供(通常是有线电视公司和主要电信供应商),几乎没有竞争压力。也就是说,已经存在于市场上的公司无须进一步投入也可以维持多年的可观利润。


不过,美国有线网络的建设因为谷歌光纤的5 年行动而获益。传统的大型宽带服务提供商受到谷歌光纤的冲击。谷歌光纤刚亮相,AT&T 就宣布以一个难以置信的低价开始提供1G 传输速度的网络服务,并表示会将这项服务扩展至上百个城市。地方政府也受到激励,通过美国国家宽带计划把千兆网络带进大学城。


谷歌光纤唤醒了美国各地对光纤通信的市场需求,抖落了蒙在僵化产业结构和利益格局上的灰尘。但正如哈佛法学院的教授Susan Crawford 指出的,谷歌光纤的基本教训是,用对了技术,用错了商业模式。


不过,谷歌的另一个基础建设项目似乎商用在望。Alphabet 悄然将其互联网气球计划从研究实验室“项目”升级为独立公司。在提交给FCC(美国联邦通信委员会)的文件中,“Loon Inc.(公司)”取代了“Project(项目)Loon”。谷歌在这份文件中申请在波多黎各上空漂浮Loon 热气球,并为受飓风Maria 影响的地区提供互联网接入。


Loon 公司的成立标志着Alphabet 正在准备把Loon 热气球项目从GoogleX 实验室中剥离出来,独立运作。X 公司自主开发汽车项目的Waymo 公司去年也经历了类似的过程。2017 年2 月,电信行业资深人士Alastair Westgarth被挖到Project Loon,担任首席执行官。这表明一项实验技术或产品已经足够成熟,可以商业化,可以承受独立企业的财务压力。


尽管到目前为止,Loon 只在斯里兰卡、秘鲁和波多黎各等地区部署,但谷歌相信,有朝一日它可能成为一个产生数十亿美元收入的企业。到了2019 年,你或许就能在高空气球的帮助下查看电子邮件了。


在硬件方面,芯片业在人工智能和云领域的决斗吸引了更多资本下注。在公开市场,排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第1 位的英伟达成为投资者追捧的明星。该公司表示,主要的互联网和云服务提供商都在使用它们的芯片来优化服务,其用于新数据中心芯片研发的资金达30 亿美元。排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第13 位的英特尔已经投入了几百亿美元用于收购与投资一系列人工智能技术公司,获得的收益抵消了其主要市场萎缩造成PC 芯片销量下滑的影响。目前,该公司 46% 的收入都来自 PC芯片以外的产业。


安全仍是软件业当仁不让的主角。尝试将海量、智能的边缘设备接入物联网,安全漏洞可能造成“僵尸网络”(2017 年“10 大全球突破性技术”之一)。2016 年年底,黑客破解了大量的互联网设备(如相机),组成了僵尸网络,拿下了包括Reddit 和推特在内的网站。针对“僵尸网络”的防护措施既是技术挑战,也是巨大的商机。


Mayhem 是由安全公司ForAllSecure 设计的一款软件,可以自动查找和修复软件中的漏洞。排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第35 位的ForAllSecure 于2012 年从卡内基梅隆大学中脱颖而出,由卡内基梅隆大学教授David Brumley 和他的两名博士生共同创立。


Mayhem 于2016 年战胜了100 多台自动化机器,赢得了美国国防部高级研究计划局在拉斯维加斯举办的网络挑战大赛(Cyber Grand Challenge,CGC)和200 万美元奖金。该比赛首次证明全自动化系统可以实时保护用户免受软件漏洞的危害。


ForAllSecure 正在签约第一批客户,其中可能包括联邦政府机构、金融服务公司和互联网连接设备制造商等。该公司工具在网络设备中发现的以前未被发现的漏洞数量是14 个。ForAllSecure 也正在与美国国防部合作,商讨如何将Mayhem 应用到现实世界中查找和修复漏洞。


在那场比赛中率领MechanicalPhish 软件获得第三名的加州大学圣巴巴拉分校教授Giovanni Vigna 则表示,包括美国政府在内,许多人更喜欢人为干预系统,而不是让软件自动运行。这会减慢整个进程。他希望网络安防软件最终被允许在较少的人类监督下自动执行。


2017 年,中国公司开始利用自己的市场优势,在云服务市场追赶上来。排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第41 位的阿里巴巴已经成为世界上最大的电子商务公司,现在它紧随亚马逊和微软成为云计算服务提供商。


和亚马逊一样,阿里巴巴最初只是投资云基础设施,以便为其在线商店和支付服务提供支持,然后才决定将云计算作为一项服务面向其他公司。该公司旗下的阿里云(Alibaba Cloud)子公司现在是其发展最快的业务,并走出了中国,把数据中心建在美国,以及欧洲、澳大利亚及亚洲东部的其他国家和地区。阿里巴巴还利用云端向世界各地的中小型企业提供大数据服务。该计划是其世界电子贸易平台(Electronic World Trade Platform)项目的一部分,旨在帮助小公司跨越国界,开展更广泛的业务。


云储存和共享文件应用的市场还不明朗,市场在等待Dropbox 准备于2017 年晚些时候启动的IPO(首次公开招股)。这将是自Snap 之后最大的美国科技公司IPO 项目。在2014 年的融资中,该公司的估值接近100 亿美元。这次IPO 不仅是对Dropbox 估值的考验,更是对这一细分市场的预言。如果用云服务替换掉所有的传统硬盘和Windows 或Mac 程序,这一市场的价值将高达300 亿美元。


最初,Dropbox 把握了IT 行业的机遇:当大多数公司使用诸如亚马逊提供的公共云平台时,Dropbox 将数十亿客户的文件从亚马逊平台转移到自己的3 个数据中心,通过最优化网络资源,减少用户存储和同步所需的时间。然而,云存储之后的发展并非一帆风顺。亚马逊、苹果、微软和谷歌等巨头公司纷纷放弃云存储服务,为其他主要产品让路。随着产品价格走低,云存储公司的日子不好过。Box 于2015 年1 月23 日首次在纽约证交所上市交易,市值约为16.7 亿美元,低于此前融资中的24 亿美元。截止到现在,Box 的股票价格还徘徊在14 美元的发行价附近。2015 年,Fidelity 和T. Rowe Price 等大型投资者将Dropbox 的估值降低了50%。


根据Gartner 的分析,Dropbox 的竞争对手有130 家。谷歌提供的G Suite包含了谷歌文档和Gmail 等应用的商务版本;Facebook 开发了名为Workplace的协作服务应用;微软正在改进自己的云产品,捍卫Windows 和Office 的垄断地位带来的巨大市场份额;Box 与医疗卫生及金融服务等高度管制行业合作密切。此外,像Asana、Atlassian 和Slack 也是Dropbox 的潜在敌人。


Dropbox 要想保持100 亿美元的估值,就得成功地从一款免费应用发展成一家企业IT 基础服务提供商,同时将云存储技术融入人们的日常生活当中。每个月都有约1000 万名新用户注册使用Dropbox 服务,之中又有越来越多的用户选择升级到每年100 美元的专业版服务。此外,一旦公司意识到Dropbox可以提高员工的工作效率,就可能购买Dropbox Business 服务(该服务专门为大于5 人的团队工作打造)。2017 年,已经有20 多万家公司注册了Dropbox Business,而在2014 年这一数字仅为5 万家。


2014 年,Dropbox 的销售额是4 亿美元,之后每年的销售额都超过7.5亿美元。这些增长部分归功于Dropbox Business 带来的增长。根据Bessemer Venture Partners 的统计,云软件公司的合理估值一般为年收入的4.7 倍。因此,即使Dropbox 上市时年收入达到10 亿美元,投资者仍需要相信公司的价值是其年销售额的10 倍。


人们还在寻找更多可以延续摩尔定律传奇的新技术。默默努力的量子计算似乎有了新的希望。又一家初创公司、排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第28 位的Rigetti Computing 已经制造出量子芯片的原型。虽然许多大公司包括谷歌、IBM 和微软等也在研究量子计算,但是Rigetti 认为自己的方法成本较低,可以更快地商业化。


Rigetti Computing 于2013 年由Chad Rigetti 创立,在计算机科学、工程学、物理学和化学领域拥有不同背景的团队,采取了高度跨学科的方法来开发技术。Rigetti Computing不仅计划使用量子计算构建世界上功能最强大的计算机,还计划使其计算资源可以为大部分公司所用。该公司目前正在开发云计算平台,利用其芯片来支持人工智能和计算化学。


2017 年,Rigetti Computing 完成了6400 万美元的A 轮和B 轮融资。其中,A 轮的2400 万美元由Andreessen Horowitz 领衔;B 轮4000 万美元由Vy Capital 领衔,紧随其后的是Andreessen Horowitz。


排在2017 年“全球50 大最聪明公司”榜单第27 位的微软和第39 位的IBM 也还在持续开发量子计算技术,并试图使之成为云服务的一部分。微软发展了操控马约拉纳费米子的量子计算方法,同时,其商用云服务业务正在增长,预计年收入150 亿美元。IBM 计划日后将量子计算作为云服务出售。IBM 的另一项重大突破是碳纳米管。《麻省理工科技评论》“35 位35 岁以下科技创新青年”(TR35)获得者曹庆所在的IBM 托马斯·J. 沃森研究中心研究团队,使用了一种全新的技术来构建电流流入、流出的碳纳米管触点——使用钼金属来直接接驳碳纳米管端部,从而减小了体积。他们还添加了钴,使得这种连接在较低温度下也能生效。最终,整个晶体管的接脚面积被压缩到了40 平方纳米。这个数字成为国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)近10 年来的新标杆。


作为最有希望替代传统超级计算机的下一代计算工具,2017 年“10 大全球突破性技术”之一的量子计算机正在接近其商业化的临界点。大公司和初创公司的研究进展表明,市场将要获得曾经难以想象的计算能力。


D-Wave 仍跑在量子计算的“另类”道路上。2017 年,D-Wave 宣称,新型量子计算机“2000Q”具有2000 个量子位的性能,量子比特数是传统模型的两倍,这使它在类似最新型飞机优化测试上的计算表现更突出。据说与一个CPU 和2500 个核心GPU 相比,2000Q 计算时间至少要快1000 倍。D-Wave 称,网络安全公司Temporal Defense Systems 以1500 万美元的价格购买了2000Q,用于开发网络安全应用。


D-Wave 甚至将摩尔定律作为参照,宣布计划每两年继续增加一倍量子比特。当然,这一切成绩还需要进一步说服科学界。


在科学界认可的主流研发方向上,谷歌和 IBM 也在竞争“量子霸权”(quantum supremacy)。“量子霸权”是加州理工学院物理学家 John Preskill发明的名词。通俗的解读就是:超级计算机目前的计算能力相当于拥有 5 ~20 个量子位的量子计算机,但当量子芯片的量子位达到 49 个以上时,量子计算机的能力将彻底将超级计算机甩在身后。


IBM 在2017 年年内推出全球首个商业“通用”量子计算服务 IBM Q。无独有偶,谷歌量子计算芯片团队的负责人 John Martinis 在美国电气和电子工程师协会(IEEE)TechIgnite 会议上表示,他的团队在2017 年年底前将用自家的量子芯片打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机。如果这个目标可以实现,谷歌将抢先主导“量子霸权”。


截至目前,科学家们已经研制出了能完全编程的5 个量子位的计算机,以及包括 10~20 个量子位的测试系统。但谷歌研究团队要制造的拥有 49 个量子位的量子计算机将会成为实用型量子计算机的坚实基础,该目标也让包括公司联合创始人谢尔盖·布林在内的谷歌管理层非常兴奋,他们意识到量子计算技术正在逐步成真。

量子计算最核心的技术是基于量子叠加特性的量子芯片。谷歌这支 25 人的研发团队已经成功开发出一种全新的量子芯片,此款芯片虽然只有 6 个量子位(甚至落后于谷歌之前研制的 9 个量子位芯片),但这些量子位被安置在一个2×3 的网状结构中。在网状放置的结构中依然保持量子位的可用性,就为今后实现更为复杂的装置奠定了基础。John Martinis 表示,基于 30~50 个量子位的芯片已在设计之中。


这种6 个量子比特的芯片还验证了凸点键合这一新的核心工艺。传统工艺是将量子比特与控制线路集成在一起形成量子芯片,而凸点键合工艺则是将量子比特和控制线路分别制作于两个不同的芯片上,然后将两个芯片对应的凸点键合在一起,形成量子计算芯片。这种工艺不仅大幅提高了量子计算芯片的可扩展性,还可以减少芯片中的控制线路,降低线路对量子比特的干扰。这项工艺两年前一经提出,就成为了谷歌团队主要关注和研究的对象。


虽然还要想办法解决量子芯片可扩展性和可编程性的问题,但马里兰大学教授、量子计算创业公司IonQ 的联合创始人Chris Monroe 仍然表示,这将是量子计算研究领域的一座里程碑。


更多关于网络安全领域技术创新与商业化应用的分析详见《麻省理工科技评论》编写的《未来版图:全球聪明公司的科技创新趋势和商业化路径》。





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书名

未来版图:全球聪明公司的科技创新趋势和商业化路径

书号

978-7-115-48267-9

作者名

麻省理工科技评论 著

DeepTech深科技 华创研究院 出品

陈序 编定

出版社

人民邮电出版社


内容提要

《麻省理工科技评论》作为世界上历史悠久、影响力极大的技术商业类杂志,每年都会依据公司的科技领军能力和商业敏感度这两个必要条件,从全球范围内选取50家未来可能会成为行业主导的聪明公司。
    

这些聪明公司,并非都是行业巨头,甚至专利数量、公司所在地以及资金规模都不在考察范围内。这些公司是“高精尖科技创新”与“能够保证公司利益最大化的商业模式”的完美融合。无论公办私营,无关规模大小,这些遍布全球的公司都有能力创造并抓住新的机遇。
    

本书以2011—2017年的榜单为蓝本,在生物医学、能源材料、计算机与通信、互联网与数字媒体,以及交通运输等行业领域中挑选出在技术创新、商业模式上有亮点的、国内读者比较感兴趣的百余家聪明公司,并以时间为经、行业为纬,梳理这些公司的技术创新和商业沉浮。旨在让读者知道,从判断一个突破性技术到真正实现技术的共享、吸收应用与再创新是一个艰难而微妙的过程。这其中需要对技术由浅入深、从点到面全面认识和理解,而要进一步将前沿知识转移、共享,则更与这个领域内核心人员和社交圈的融合程度密切相关。只有处理好这两点,深度的技术整合应用才有可能。


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