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想象一下，装有生物处理模块的机器人在牧场（甚至在高原地区的恢复草地）上行走，把吃进去的各种原料加工成燃料、化学制品以及药品等产品，然后再把产品运至采集设备。这些机器人看起来像牛，或者只是类似于现在的卫星导航的自动化收割机外加了一个发酵罐。这些混合的“机器牛”，实际上就是移动微型啤酒作坊，将是自主的分布式生物制造平台。
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不管这种混合体的最终形式是什么，我们将使用最合适的生物组件、机器人或者数字计算机。其中的重点不在于计算机技术将扩展生物学的极限，而是由于两种技术的相互影响，将在一些新的方向上取得进步。
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这听起来有点天方夜谭，但本书涵盖的是未来30多年的发展。生物技术的优势已经创造了巨大的需求，进入壁垒已经急剧降低，30年后我们的经济将极其依赖于整合了工程化生物和非生物的混合设备。
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很难预测在将来制造的人工产品具体会是什么样子，但展望未来，关键的一点是过去和现在的种种限制将不复存在。未来并不是由我们今天已知的生物学来定义的，而是由我们明天将创造的生物学来决定的。
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[1]本章作者罗伯特·卡尔森是一位科学家、企业家，著有《生物技术：生命工程的任务、危机和新方向》一书，是生物经济资本公司（Bioeconomy Capital）的总经理，并担任战略和工程咨询公司——生物干燥（Biodesic）的首席顾问。
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[2]“湿件”一词的起源尚需考证，20世纪50年代被用于指代人类的脑力，与硬件、软件对应。1988年因鲁迪·卢克的著作《湿件》而广泛传播。——译者注
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超级技术：改变未来社会和商业的技术趋势 [:1704607196]
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超级技术：改变未来社会和商业的技术趋势 第4章 超越摩尔定律[1]
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微处理器性能的巨大进步使得计算革命成为可能。未来，革命还将以其他方式继续下去。
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1971年，当时还默默无闻，后来才名震硅谷的英特尔，发布了一款名为4004的芯片，这是世界上第一款可商用的微处理器，这意味着数字运算的所有电子电路都包装在一个微小的芯片里面。当时，这是一个奇迹，包含了2300个微型晶体管，每个大约10000纳米（十亿分之一米），与血液中的红细胞差不多大小。晶体管是一个在“开”和“关”之间转换的电子开关，在物理层面表示信息的基本组成元素——0和1。
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2015年，英特尔——现在世界上领先的芯片制造商，收入超过550亿美元，发布了Skylake芯片。虽然公司没有公布具体的数字，但估计该芯片有大约15亿—20亿个晶体管。每个晶体管只有14纳米，如此之小，以至于用肉眼都看不见，因为它们比人类可见光的波长还小一个数量级。
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大家都知道现在的计算机比以前的要好，但是很难说清楚好多少，因为没有其他的消费技术有如此快的提升速度。以汽车来类比：如果1971年的汽车与电脑芯片以相同的速度提升，那么到2015年，最新汽车的速度最高将达到每小时约4.2亿英里。这大概是光速的2/3，或者可以在12秒内绕地球一圈。如果这个还太慢，那么在2017年年底之前将出现速度再提升一倍、比光速更快的模型。
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这个令人振奋的观察结果是英特尔创始人戈登·摩尔于1965年首次发现的。摩尔指出，集成电路里面元件数量每年翻一番，后来改为每两年翻一番。摩尔定律已经是一个被验证了的预言，为整个计算机行业奠定了基础。每年英特尔和台积电等公司花费数十亿美元研究如何不断地缩小计算机芯片里面的元件。同时，摩尔定律已经帮助我们创造了一个新世界：芯片已经嵌入从水壶到汽车（越来越具有自动驾驶功能）的一切事物，数百万人在虚拟世界里休闲娱乐，金融市场被计算机算法操纵，很多专家担心人工智能将很快接管所有工作。
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摩尔定律的强弩之末
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这似乎已是强弩之末。现在，缩小芯片上的元件变得越来越困难，晶体管只有几十个原子大小，留给工程师的空间已经没有多少了。从1971年4004芯片的发布到2016年，摩尔定律大概经历了22个周期。如果该定律能够维持到2050年，那就意味着还有17个周期。在这种情况下，工程师必须弄清楚如何使用比氢原子更小的元件来制造计算机。其实氢原子是已知的最小的元素，任何人都知道，这项工作是不可能的。
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商业将在物理规则之前终结摩尔定律，因为缩小晶体管已经不能带来以前那样的边际效益了。使得摩尔定律真正有效的是被人们称为“登纳德缩放定律”（Dennard scaling，1974年由IBM工程师罗伯特·登纳德首先提出）的现象，该定律指出缩小芯片元件的尺寸能够使得芯片的速度更快、功耗更低、价格更便宜。换句话说，元件更小的芯片性能更好，这是计算机行业能说服消费者每隔几年更换最新型号产品的原因。但是古老魔术的魔力正在消逝，缩小芯片不再像以前那样使它们的速度更快或更有效率（见图4–1）。同时，超级复杂的设备带来成本的上升，削弱了芯片的经济利益。摩尔第二定律虽然没有第一定律那么严谨，但它指出芯片“铸造”厂的成本每四年翻一番。建一个现代芯片厂大概需要100亿美元，即使对于英特尔来说，这也是很大一笔钱。
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硅谷专家们一致认为，摩尔定律已经快走到头了。硅谷一家分析公司的负责人里尼·格文纳普说：“从经济角度来看，摩尔定律已经寿终正寝了。”IBM研发部负责人达里奥·吉尔也同样坦承：“我可以明确地说，计算机的未来不再仅仅是摩尔定律”。英特尔的前芯片设计师鲍勃·科威尔认为，到21世纪20年代初，芯片行业也许能够把芯片元件降到5纳米左右，同时他也说“但是我不认为能够比这走得更远”。
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图4–1 摩尔定律的终结
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换句话说，过去50年来最强的技术力量之一，很快将走到末路。计算机将不断以惊人的速度提高性能、降低成本的假设已经深深地烙印在人们的脑海里。这也是本书其他章节很多技术预测的基础，从自动驾驶汽车到更聪明的人工智能，以及其他一些更有趣的消费电子产品。除了缩小电子元件之外，还有其他的办法来提升计算机性能。摩尔定律的终结并不代表计算机革命的停滞，不过这的确意味着未来几十年将会与以前有很大不同，因为任何替代者都不会像摩尔定律在过去半个世纪那样可靠或者可复制。
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3D芯片和量子计算
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摩尔定律使得计算机的体积更小，将其从填满整个房间的巨兽变成了细小的、可以放在口袋里面的小方块，同时也让其更加省电：一部智能手机比1971年美国全部的计算能力还强，而这部智能手机只需充一次电就可以维持一天或者更长的时间。摩尔定律最让人瞩目的成就是它让计算机变得更快了。到2050年，摩尔定律的历史将作古，如果要让计算机继续变快，工程师将不得不使用其他一些方法。
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目前已经有一些简单的方法，一种是进行更好的编程。过去，摩尔定律惊人的速度让软件公司没有足够的时间来精简其产品。实际上，客户每隔几年就会购买速度更快的机器进一步磨灭了它们的积极性：让笨拙的代码运行得更快的最简单的方法可能就是等待一两年，等待硬件性能提升。随着摩尔定律慢慢失效，计算机行业极短的产品周期可能会开始延长，给程序员们更多的时间来打磨他们的产品。
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另一种方法是，针对某些数学算法设计专门的硬件。现在的芯片开始针对常用的功能采用专门的电路，例如，电影解码、加密所需的复杂计算或者视频游戏中绘制复杂的3D图形。随着计算机应用到其他产品，这种专用芯片将非常有用。例如，自动驾驶汽车将越来越多地使用计算机视觉，计算机将对这些真实世界的图像进行解读、物体分类和信息提取。这项任务要求很强的计算能力，而专用电路将带来显著的性能提升。