提起液態金屬， 大家會想到什麼？可能果粉會想到經常傳說在下一代iPhone中使用的黑科技， 硬體愛好者可能會想到散熱器。 但更多人估計會第一時間聯想到《終結者2》裡的反派T-1000。 電影裡這哥們的身體就是液態金屬做的， 可以隨便改變形狀， 受傷了能自我修復， 當然最後結局還是被老州長施瓦辛格幹掉了。
提起晶片， 我們會想到什麼呢？某些人的想法是這樣的：這東西我們好像造不出來等等。 晶片那可是高科技領域的核心技術， 要知道一枚並不大的晶片， 是建立在整個半導體革命， 和背後工程學、材料學、電腦科技、精密工業等技術體系和產業鏈之上的。 歐美國家用幾十年完成了這場變革， 並且不斷加強資訊和技術封鎖。 這種情況下中國想要短時間內掌握這門核心技術顯然不可能， 即使奮起直追， 也需要漫長的時間給予配合。
但是有沒有這樣一種可能：晶片本身的材料和工藝發生了翻天覆地的革命，
當然了， 今天看來這還有點遠，
已經顯示出威力的可程式設計液態金屬
液態金屬其實並不算特別前沿的技術， 但真正令人期待的是將液態金屬與電腦相結合， 達到人類可以控制液態金屬的效果。 這被稱為可程式設計液態金屬！
去年10月， 英國薩塞克斯大學和斯旺西大學聯合公佈了一項研究成果。 研究人員對外展示了他們通過改變電場強度， 讓液態金屬變身為各種二維形狀的技術。 比如說讓液態金屬給你比個心， 變成各種字母什麼的。
由於這項技術中， 控制液體成型的電場由電腦產生， 這就意味著人類已經可以通過程式設計的方式來遠端控制液態金屬， 並可以操縱它移動。
之所以必須是液態金屬來接受程式設計控制， 是因為相比於其他液體， 液態金屬本身導電性非常好， 適合通過電場啟動其狀態；而相比于普通固態金屬， 液態金屬又具備非常強的流性， 從而具備了程式設計可控性。
換句話說， 假如人類想要一種可以極其精細、複雜改變形狀與移動軌跡的位置，
當然了， 英國科學家們研究的可程式設計液態金屬目前只能在平面上移動。 想要像終結者那樣做出隨意變形的液體金屬機器人還不靠譜。 但即使這樣， 也已經給很多產業帶來了新的想像空間。
比如軟體機器人的連接器、高強度的柔性顯示幕、像水滴一樣進入體內的體驗機器人等等。 但比起這些， 可程式設計液態金屬真正引人遐思的地方， 在於它可能是取代電晶體的最佳選擇。
造終結者目前不大可能， 升級電腦有點靠譜
根據著名的循馮·諾依曼體系， 今天通行的電腦硬體系統由運算、存儲、控制、輸入、輸出五個部分構成。 而構成這些資訊運算部分的最基本原件， 就是我們非常熟悉的電晶體。
無論是晶片還是其他運算設備，基本原理都是調整通過電晶體電壓的高低，來讓電晶體現實出1或者0，從而達成二進位的經典計算。極大數量的電晶體在積體電路上協同工作，就構成了最近咱們非常熟悉的那個詞：晶片。
由於以上工作機制，新集成的電晶體數量越多，計算性能就會越好。所以這幾十年人類沒忙別的，就是在努力縮小電晶體的尺寸，提升單位面積中的電晶體數量。由於電晶體在不斷縮小、集成工藝越來越好，就出現了我們熟悉的“摩爾定律”。
於是問題來了，那就是無論電晶體的大小，還是晶片製造工藝，都肯定是有盡頭的，甚至很多科學家認為這個盡頭已經迫在眉睫。但毫無疑問，人類對計算能力的呼喚是深不見底的。這個矛盾怎麼解決呢？
一種思路是乾脆咱們不要0和1進制的經典計算了，用量子糾纏的方式重新構建計算邏輯，這就是大名鼎鼎的量子計算。
但還有一種思路，是直接在計算原件上下手，從材料上突破算力的限制。這個思路上的方案有不少，但今天最接近應用也最具有長期投資可能性的，就是程式設計液態金屬。
由於液態金屬具有很好的流動性、表面張力和導電性、散熱性，可以說是快速傳輸信號的理想材料。如果能夠通過電、溫度、磁場等條件來刺激液體金屬完成計算，那麼很可能突破摩爾定律的限制，讓人類的算力得到突飛猛進的發展。
這種可能性並不是僅僅停留在想像上，事實上，已經有非常多實驗室和企業開始以液態金屬為基礎，重新設計和開發新型電腦。比如IBM著名的類腦計算專案REPCOOL超級電腦。就是通過模仿人類大腦的資訊傳輸和存儲機制，以液態金屬作為資訊和能量的傳輸載體完成快速計算。
這個項目的預期，是到2030將一台性能達到1 peaflop每秒的電腦，從今天一間教室那麼大縮小到普通的桌上型電腦的大小。而程式設計液態金屬，是這一切的先決條件。
淘汰電晶體的大革命
既然液態金屬是一種被廣泛看好的計算設備原件，那麼一旦成熟起來，直接淘汰今天的電晶體和晶片並非沒有可能。
比如卡內基梅隆大學的非常知名的軟機械實驗室，就在開發開發一種由銦和鎵為主要物質的合成技術。其目的就是將計算單元轉化為液體，從而淘汰傳統電晶體。
等一下，文章中的這麼多事怎麼都是外國人在幹啊？那我們豈不是又落後一大截？到時候搞個禁止出口液態金屬給我們不是更被動了？
萬幸的是，在液態金屬程式設計這個今天還處在探索期的方向上，中國人並沒有落後世界。國內最著名的業態金屬研究部門，是中科院的劉靜教授團隊。很多液態金屬領域的突破，尤其是液態金屬程式設計和將液態金屬轉化為計算單元方面，都在由中國團隊主導完成。
比如劉靜團隊曾率先證實了可以借助溫度變化，讓液態金屬在固態液態間轉化，從而以電阻值的不同來達成經典計算。
相比今天的晶片系統，液體金屬電腦至少有這樣幾個想像力：可以受到多種環境指令，同時完成複雜的平行計算，比傳統晶片又速度優勢；液態有更好的散熱性，可以極大程度避免計算發熱問題；能夠隨意改變形狀，做出來軟軟的晶片。
雖然這項技術尚有距離，但已經為很多電腦科學的問題指明了未來方向。其實晶片為軸心的電腦與半導體產業看似神秘，但其本身絕不是永恆的真理。各種各樣的科學突破都在不斷刷新，說不定哪天就給你來個“農民起義”，誕生出一個顛覆性的高科技產品！！！
而最重要的是，下一次計算反覆運算，中國極大概率會是重要的參與者，甚至推動者和引領者。
就是我們非常熟悉的電晶體。無論是晶片還是其他運算設備，基本原理都是調整通過電晶體電壓的高低，來讓電晶體現實出1或者0，從而達成二進位的經典計算。極大數量的電晶體在積體電路上協同工作，就構成了最近咱們非常熟悉的那個詞：晶片。
由於以上工作機制，新集成的電晶體數量越多，計算性能就會越好。所以這幾十年人類沒忙別的，就是在努力縮小電晶體的尺寸，提升單位面積中的電晶體數量。由於電晶體在不斷縮小、集成工藝越來越好，就出現了我們熟悉的“摩爾定律”。
於是問題來了，那就是無論電晶體的大小，還是晶片製造工藝，都肯定是有盡頭的，甚至很多科學家認為這個盡頭已經迫在眉睫。但毫無疑問，人類對計算能力的呼喚是深不見底的。這個矛盾怎麼解決呢？
一種思路是乾脆咱們不要0和1進制的經典計算了，用量子糾纏的方式重新構建計算邏輯，這就是大名鼎鼎的量子計算。
但還有一種思路，是直接在計算原件上下手，從材料上突破算力的限制。這個思路上的方案有不少，但今天最接近應用也最具有長期投資可能性的，就是程式設計液態金屬。
由於液態金屬具有很好的流動性、表面張力和導電性、散熱性，可以說是快速傳輸信號的理想材料。如果能夠通過電、溫度、磁場等條件來刺激液體金屬完成計算，那麼很可能突破摩爾定律的限制，讓人類的算力得到突飛猛進的發展。
這種可能性並不是僅僅停留在想像上，事實上，已經有非常多實驗室和企業開始以液態金屬為基礎，重新設計和開發新型電腦。比如IBM著名的類腦計算專案REPCOOL超級電腦。就是通過模仿人類大腦的資訊傳輸和存儲機制，以液態金屬作為資訊和能量的傳輸載體完成快速計算。
這個項目的預期，是到2030將一台性能達到1 peaflop每秒的電腦，從今天一間教室那麼大縮小到普通的桌上型電腦的大小。而程式設計液態金屬，是這一切的先決條件。
淘汰電晶體的大革命
既然液態金屬是一種被廣泛看好的計算設備原件，那麼一旦成熟起來，直接淘汰今天的電晶體和晶片並非沒有可能。
比如卡內基梅隆大學的非常知名的軟機械實驗室，就在開發開發一種由銦和鎵為主要物質的合成技術。其目的就是將計算單元轉化為液體，從而淘汰傳統電晶體。
等一下，文章中的這麼多事怎麼都是外國人在幹啊？那我們豈不是又落後一大截？到時候搞個禁止出口液態金屬給我們不是更被動了？
萬幸的是，在液態金屬程式設計這個今天還處在探索期的方向上，中國人並沒有落後世界。國內最著名的業態金屬研究部門，是中科院的劉靜教授團隊。很多液態金屬領域的突破，尤其是液態金屬程式設計和將液態金屬轉化為計算單元方面，都在由中國團隊主導完成。
比如劉靜團隊曾率先證實了可以借助溫度變化，讓液態金屬在固態液態間轉化，從而以電阻值的不同來達成經典計算。
相比今天的晶片系統，液體金屬電腦至少有這樣幾個想像力：可以受到多種環境指令，同時完成複雜的平行計算，比傳統晶片又速度優勢；液態有更好的散熱性，可以極大程度避免計算發熱問題；能夠隨意改變形狀，做出來軟軟的晶片。
雖然這項技術尚有距離，但已經為很多電腦科學的問題指明了未來方向。其實晶片為軸心的電腦與半導體產業看似神秘，但其本身絕不是永恆的真理。各種各樣的科學突破都在不斷刷新，說不定哪天就給你來個“農民起義”，誕生出一個顛覆性的高科技產品！！！
而最重要的是，下一次計算反覆運算，中國極大概率會是重要的參與者，甚至推動者和引領者。