## 249｜科技前沿：怎么用激光做计算？

这里是《得到头条》，我是徐玲。

今天我们从两个话题出发，为你提供知识服务。一是未来15年的芯片工艺路线图发布，二是国家开放大学上线终身教育平台。

今天的第一条，来自彭天放老师的硬科技报告。

5月17日，欧洲一年一度的未来峰会在比利时安特卫普召开。在峰会上，著名的比利时微电子技术研究中心IMEC发布了未来15年的芯片工艺路线图。这张路线图，从今年台积电和三星即将量产的3nm工艺开始，一口气规划了未来七代的芯片工艺，比如2024年的2nm工艺、2028年的1nm工艺，甚至一直展望到了2036年的0.2nm的芯片工艺。

要注意，这个路线图并不是简单的喊口号，而是对未来每一代工艺，都提出了具体的晶体管结构。我们在之前的节目里聊到，业界一直以来就有摩尔定律快要到头的担心。这次发布等于是把未来15年，业界打算怎么继续摩尔定律的技术路线图公布出来了，非常重磅。

消息就是这样，来看看能学到什么知识。

这张未来15年的芯片工艺路线图，是沿着传统的芯片性能改进方向前进，制程越小，性能越高。不过你知道吗，决定芯片性能的，除了制程，还有一个重要指标，这就是晶体管的工作频率。现在芯片的工作频率，跟20年前奔腾4芯片的频率差不多，都是3-5GHz，也就是每秒钟30-50亿次。这个速度听起来很厉害，其实在微观世界里，并不是一个很夸张的数字。

在过去20年里，跟芯片制程的突飞猛进完全不同，晶体管的工作频率就没怎么提高过。这主要是因为，发热问题很难解决。一旦晶体管的工作频率超过了每秒钟几十亿次这个范围，芯片就会变成一块不折不扣的电烙铁，很容易就把自己烧坏了。

怎么才能进一步提高晶体管的工作频率呢？目前科学界大概有两个思路。第一个思路，是更换晶体管的材料，用其他材料来替代硅。比如北京大学彭练矛院士研究的碳纳米管芯片，就是非常有代表性的研究方向。第二个思路，就是改变计算的媒介，比如，用激光来替代电子，这是一个目前非常热门的研究领域。

你知道，传统的晶体管是用电子来做计算媒介的。通俗地说，就是在一块半导体上施加电压，让材料中的一大群电子聚在一起或者散开，来控制晶体管的开和关。这个通过电压来控制电子聚散过程，是要耗费一些时间的，很难做得特别快。

而用激光做计算，是利用了激光和原子的相互作用，不需要电子大范围的移动，只需要引发原子周围一些电子的状态跃迁，需要的时间就少得多。这背后的关键，是一个叫做“光激发”的物理过程。

简单来说，当特定频率的光照射到一些固体表面的时候，固体里的一部分电子会在光的照射下，从被束缚的状态变得可以做定向运动。如果光的频率、波形等参数调整合适，这些定向运动的电子就会形成可以被测量的电流信号。如果再进一步，用两束激光分别代表两个需要被运算的数字；而且这两种光刚好能够在固体里面引发两种类型不同的电流，不就可以用光来进行计算了吗？

最近，科学家就是根据这个原理，搭建出了目前世界上工作频率最高的逻辑门电路。这是5月11号，德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究团队在《自然》杂志上发表的一篇研究。研究人员用一种超短脉冲激光作为计算媒介，做了一个原型电路，这个电路的计算频率理论上可以达到PHz量级，也就是每秒钟千万亿次。比起目前晶体管每秒钟几十亿次的计算频率，高出了大概100万倍。

研究人员用来被光照射的固体，是一个长和宽都只有几微米的石墨烯薄膜，薄膜的两端贴上了用来测量电信号的黄金电极。然后，用两束激光来照射固体，一束负责照射石墨烯薄膜的正中央，引发一种所谓“实载流子”所构成的电流；另一束负责照射石墨烯薄膜和黄金电极的交界处，引发一种所谓“虚载流子”所构成的电流。

上面这些专业名词我们不用刻意去记。你只要知道，这两束激光都可以通过波形调控，被赋予0和1的意义。当它们同时照射到石墨烯薄膜的时候，薄膜上的总电流就可以用来代表这两束激光的运算结果。

更重要的是，用来运算的激光，是一种叫做“超短脉冲激光”的特殊激光类型。它的持续时间在一飞秒——也就是千万亿分之一秒这个量级。这也就意味着，如果用这种激光作为运算介质，单个门电路每秒钟的运算次数，就有可能达到千万亿次的量级。这个运算速度，是目前晶体管的100万倍。也就是说，现在一颗芯片上，动辄需要几十亿枚晶体管完成的运算任务，如果用飞秒激光的运算单元来做，只需要几千枚就可以办到。

值得一提的是，发表这篇论文的学术带头人，从2007年读博士的时候，就一直深耕这个超快激光运算的研究方向。如今经过了15年的努力，才逐渐摸清了上面所说的激光波形控制、载流子的控制方程等等一系列复杂问题，终于制造出了这篇论文里面的原型电路。这样的科学精神，值得钦佩。

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来看今天的第二条。

最近，国家开放大学正式上线了终身教育平台（le.ouchn.cn），向全社会免费开放。目前在这个平台上，有全国338所知名高校的课程资源，以及网易云课堂、京东读书、喜马拉雅等平台上的学习资源，共计50万门课，都可以免费学习。

我特意登录平台看了一下，课程设置确实体现了“终身教育”这个主题。里面既有工学、理学、文学、医学等各类学科课程，也有烹饪、二手车评估、手机维修、电梯维修等职业技能课程，还有沟通、决策、Excel和PPT应用等职场软技能，还包括养生、剪纸、茶文化等丰富老年生活的内容。课程安排真的可以从18岁管到80岁。

我把网址链接放在文稿里了，你可以点进去看看。在“终身学习”这件事情上，我们有了越来越多的同行者，可谓“德不孤，必有邻”。

消息就是这样，来看看能学到什么知识。

你有没有发现一个矛盾：有越来越多的人认同“终身学习”的理念，但是却很少有人认同“终身工作”的理念。如果条件允许，我们都想尽量压缩职业生涯，争取“提前退休”，像那些互联网大佬一样，赚到了足够这辈子花的钱，40岁就隐退江湖。

且不说这个梦想现不现实，至少说明，我们大部分人都严重低估了职业生涯的长度。算个简单的账就知道：如果22岁参加工作，60岁退休，到40岁时职业生涯还没有跑到半程呢。更有意思的是，你可以猜一下，你在40岁之后赚到的钱，会占到你一生中总财富的百分之多少？

这个问题，其实是一本关于职业生涯的经典书《远见》里面提出来的，作者是奥美互动的全球CEO费瑟斯通豪。作者说，大多数人会猜，40岁以后赚的钱占总财富的60%，更激进一点的年轻人会猜40%。实际上，正确的答案是85%~90%。换句话说，我们严重低估了40岁以后的赚钱能力。因为40岁之后的职业生涯比上半段更长、职位和薪水更高，还可以享受复利的好处，实际上40~65岁才是一生中赚钱的主力时期，我们的绝大部分个人财富是这个时期创造的。到65岁时，个人财富会达到最高峰，之后缓慢下降。

你看，如果职业生涯不是短跑而是一场马拉松，并且决胜的关键是在比赛的后半程，那么，怎么把握节奏、怎么分配体力和能量，就显得至关重要了。在《远见》这本书里，作者把这场职业马拉松分成三个阶段，每个阶段有不同的任务和侧重。

在职业生涯的第一个15年，我们的任务是广泛探索，补齐短板。

换句话说，这个阶段我们应该追求职业生涯的丰富，而不是专精。可以有意识地到大公司待几年，再去创业团队待几年，去几个不同的城市工作，担任不同的岗位，接触不同的行业大牛。对长期的职业发展来说，拥有多样性经验的“职场混血”，要比一辈子只待一个公司、一个岗位的“职场纯种”更有竞争力。

同时，在担任不同岗位的过程中，我们可以很快发现自己的长板和短板。这一阶段的任务是尽快补齐短板，不要让它成为之后职业发展的绊脚石。总之在这个阶段，要建立尽可能陡峭的学习曲线，这比职位和收入更重要。

在职业生涯的第二个15年，我们的任务是聚焦长板，突出差异。

在这个阶段，要用“三环理论”来锚定自己职业生涯的主航道，深耕这个领域。你可以在白纸上画三个圆圈，它们分别代表：我擅长什么？我爱好什么？这个世界需要什么？三个圆圈的交集，就是应该锚定的、可以让我们自身价值最大化的主航道。

同时，这个阶段就不要补短板了，而是找到一个和自己技能互补的团队，然后把自己的长板发挥到极致。我们甚至应该主动给自己贴标签：“运营高手”“谈判专家”“笔杆子”“行动派”等等，不断强化差异点，树立起自己的职场品牌。

在职业生涯的第三个15年，我们的任务是优化长尾。不管是继续待在原来领域成为顾问和导师，还是在一个新领域开启第二曲线，重点都是，把过去30年积累的能力和个人品牌善加利用，发挥持续影响力。

就像这本书里说的：职场精英很少是腾空出世，而是在正确的时间做正确的事情，持续积累而成。

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来说说咱们得到的事儿。

夏天到了，得到及时上线了一本特别应景的书，《冯雪科学减肥法》，作者就是“三高”系列课程的主理人冯雪老师，她的本职工作是阜外医院心脏康复中心的主任。

为什么要请她来谈减肥呢？论减肥经验，所有医生里，心脏康复医生是绝对的第一梯队。心脏康复医生的一项核心任务，就是帮助患者做体重管理。很多世界级的权威减肥指南，都是由心脏康复医生参与编写的。冯雪老师所在的阜外医院，每年帮助超过8000人减肥成功。

市面上关于减肥的书特别多，冯雪老师的方法有什么特别之处？

最大的不同是，别人教减肥，拼命提醒你少吃，冯雪老师教减肥，会盯着你加餐。

比如最近，冯雪老师在知识城邦在线点评同学们的减肥饮食打卡，她又是劝同学别忘了加餐、别忘了主食，又是推荐卤牛腱子和鸡胸肉烤串，还建议大家吃火锅时，可以多点虾滑、爆肚、鸭血、菌菇。

她说：要减肥，一定要先吃饱。饿着肚子减肥，会给身体带来一系列连锁反应，反而得不偿失。科学减肥，你需要的是合理的饮食结构，和在此基础上微调生活习惯。吃对了，就离减肥成功不远了。冯雪老师的这本新书，就是让我们过上段子里说的那种生活：“吃饱了，可以开始减肥了！”

另外，我们还专门设计了一个“夏日不伤悲减肥食堂”，跟着冯雪老师减重成功的罗胖和脱不花会来客串主厨，和你分享他们的减肥食谱。你在得到app首页搜索减肥，就能找到食堂入口，欢迎围观。

今天就聊到这儿，《得到头条》，明天见。

### 💡 精华要点
- 1. 激光计算
- 如果用激光作为运算介质，运算速度可以达到目前晶体管的100万倍。现在一颗芯片上，动辄需要几十亿枚晶体管完成的运算任务，如果用飞秒激光的运算单元来做，只需要几千枚就可以办到。
- 2. 职业生涯
- 职业生涯不是短跑而是一场马拉松，并且决胜的关键是在比赛的后半程。怎么把握节奏、怎么分配体力和能量，就显得至关重要了。
