第48章 （碳化硅2）：短板
2031年11月，亮国火箭城麦可和达芙妮在家中接待了艾琳，一见面，达芙妮就关切地问道：「安德克病重，你怎麽回亮国来了？他身体好些了吗？」
「病情一度挺严重的，现在有所好转，平稳了。我回亮国是因为这边的研究项目需要收尾。」艾琳说，「安德克也很关心他给麦可的信，让我代他听听麦可的想法。」
麦可略显尴尬，心中暗想：艾琳不会是替传媒大亨来下最后通的吧？
他说道：「非常感谢安德克的关心。他的信使我很感动，我知道，他不是为了他自己。「
艾琳抬眼看着麦可，等着他说下去。达芙妮笑着出来打圆场，说道：「我知道麦可的答案，你猜怎麽着？他的答案竟然与你给他的另一封信有关。」
「另一封信？你是说米罗夫的玛雅笔记吗？」艾琳问道。
达芙妮兴致勃勃地向艾琳讲起了玛雅笔记的内容。米罗夫上尉深入研究玛雅历法及其与之对应的行星会合周期，得到了一个惊人的结论。
玛雅人除了日常使用的二十进位制以外，特别偏爱以三进位表示的具有对称美的特殊数值，比如13=(111)3，金字塔台阶总数364=（111111)3，地球的公转周期以及水星丶金星丶火星和土星与地球的会合周期的最小公倍数7174440=（111111111111000)3。
金星与地球的会合周期是584天，这个数值与365的公约数是73，584/73=8。玛雅人认为这个巧合很神奇，他们把8当做金星的贡献数，并记录在石板上。在三进位中，8=(22)3=(1.0.-1)3=
(10T)3，具有对称性。
米罗夫从8这个数字中得到启发，他猜想，玛雅人之所以认为8是一个神奇而特殊的数值，很可能是他们发现8用三进位表示呈现出的对称美甚至超过3个1丶6个1丶12个1等等的重复对称性。
两个2比三个1在逻辑形式上更优美吗？显然不是，因为它们都是简单重复，在逻辑形式上是一样的。
那8到底特殊在哪呢？因为在三进位中，只有1丶0丶-1（记作T）三个表示符，而8正好占全了这三个表示符，并且是中心对称形式，8=(10T)3。
任何一个整数n都能用任何进位制表示，一般地，进位制取正整数，用b表示，n的位数用m表示，则，n=∑a*b^m，a取0至（b-1），m取0至m-1。
因为b-1模b等于-1，所以十进位中的9可以规定为-1，二十进位制中的-1则是19。b=3，也即三进位时，b-1=2，2就被规定为-1。
这种规定下的三进位，只有1丶0丶-1，称为对称（平衡）三进位。在计算机中，使用对称三进位，由于-1是两个字符，习惯上用字母「T」表示。
8=(22)3=(1.0.-1)3=(10T)3，由此能够看出8在三进位中既是最全面，又是最简洁的更高级的对称形式，它包含了1丶0丶-1全部三个表示符。
艾琳被说得有些发懵，好复杂啊，二进位的0和1不是更简洁吗？为什麽要引入-1？
麦可突然不着边际地问道：「艾琳，下礼拜三晚上我们有一个聚会，你能来吗？『
艾琳被问得一时摸不着头脑，回想了一下自己的日程，今天才星期二，下星期的时间表还没排定。
她一边想着，一边回答：「我很愿意参加你们的聚会，但能不能来，我不确定。」
麦可和达芙妮相视一笑，他对艾琳说：「我刚才的问题和你的回答在日常生活中极为常见。
它源自于人脑的思维习惯，给人脑输入一个问题，得到的答案不是只有是和否。很多情况下，还有第三个答案，不确定。」
艾琳恍然大悟：「在对称三进位中，1表示是，T表示否，0表示不确定。这种判断方式显然与人脑更匹配。其实在我的基因工程研究中，不确定的情况太多了，只是我原来没想到使用三进位。」
达芙妮替麦可回答了艾琳来访所关心的问题：「有梦想的男人总是很执着的。我一开始很担心，安德克劝说麦可放弃火星改造计划，麦可会给出否定的答案，还好，他现在的答案是不确定。」
艾琳紧追不舍：「下周三我能否参加聚会，现在的答案是不确定，但是过几天我就会给出是或者否的确定性答案。你继续或者放弃火星改造计划不会一直不确定吧？」
麦可略显严肃地说道：「把火星改造成地球的『备胎」，将是人类的一次壮举，带来的好处大到无法估量，当然也伴随着风险。我打算用三进位升级计算机，以超强的算力做一次模拟实验，
等结果出来，我就能确定了。」
艾琳想起了临行前安德克的嘱咐，说道：「我们只有一个地球，安德克提醒你，哪怕只有百万分之一的风险，也不能建设所谓的超光波电站。再好的模拟实验，也不可能得出零风险的结论吧？」
麦可想了想，举例说道：「原子弹给人类造成的危害历史见证过了，但是核电是清洁能源，
要不要建设核电站呢？核电站的风险不止理论上存在，现实中也发生过核灾难。但直到今天，地球上仍然有上百座核电站正在运行。」
三人都陷入了沉默，看来相互说服并不容易，话题自然而然地转到了三进位计算机上面。
上世纪七十年代，前苏联停止了三进位计算机的研发，因为他们既缺钱又没有完整的产业链，
最重要的原因是亮国和欧洲二进位计算机的设备和应用并未对前苏联进行封锁。
前苏联人发现既然想买就买得到，支出的成本和费用远远低于自成体系地搞一套三进位的巨大投入，那又何乐不为呢？
与此同时，以二进位为基础的计算机产业迅猛发展，电晶体代替了电子管，单位面积中的集成电路密度越来越大，计算速度指数级提高，以一年甚至半年为时间单位的摩尔定律竟然不可思议地持续了几十年之久。
存储丶计算丶传输和封装技术日新月异，新材料丶新工艺层出不穷。网际网路丶移动网际网路丶人工大模型（AI）丶AGI以及智慧机器人为代表的各种智能设备，你方唱罢我登场，对算力的需求越来越高。
终于摩尔定律接近了物理极限，集成电路宽度从几十纳米到几纳米之后，原有的工艺已经无法支持更密集的排列。
人工大模型像是张开血盆大口，吞噬着人类本就不足的电力资源。
低耗能丶节电的计算方案被提上日程，三进位架构重新成为研发的热点。
理论上，单位面积实现相同的运算能力，三进位架构下的集成电路密度低于二进位，低功耗优势明显。反之，同样的集成电路密度条件下，三进位架构的运算速度高于二进位。
但是三进位架构必须从头开始，除了要额外付出巨大的投入，遇到的困难也很多，三进位架构的第一个短板就是元器件材料问题。
基于三进位的元器件技术路线可以说是百花齐放，归结起来有两大类。
一类是利用碳纳米管，在纳米级操控下，不同圈层直径口径可以输出高丶中丶低三种稳定电压，实现分别代表1丶0丶-1三种状态，称为「管径法」。
另一类技术路线是将三种不同的金属和氧化物堆叠起来，比如金属锂丶磷酸锂和金属镍，各自输出不同的电压，表示三种不同的状态，称为「堆叠法」。
以上两类方法都能明显地降低功耗，提升计算速度，各自输入输出的三种电压之间的转换具有可逆重复性，这也是三进位计算机元器件的必要条件。
三进位架构具有明显的低功耗优势，达到节电的目的，但是人工大模型除了大量耗电之外，还大量耗水。
在很多国家和地区，水资源比电力资源还稀缺。
随着集成电路排列的密集程度达到了原子尺度，纳米级的集成电路晶片在生产和运行过程中，
散热成了大问题。
传统的风扇已经无法满足需求，聪明的工程师们把整个电路板都泡在特制的「水」里，用循环水来降温，也就是所谓的「浸入式」。
怎样能节约水呢？
在电子信息大潮中，电晶体技术不断进步，第一代电晶体是矽，第二代电晶体是砷化镓，第三代电晶体是碳化矽。
新的技术需求和新材料往往是相互成就丶相伴相生的。有的时候也会令人尴尬，发明了一种新材料，却没有应用需求，而有的应用需求又找不到适合的材料。
在计算机工业发展的很长一段时间里，对于耐高温材料元器件的需求并不是很强烈。
这既是一个成本问题，也是一个应用场景必要性的问题。没有人把计算机放在火上烤，耐高温又有什麽用呢？
上世纪中叶以后的几十年里，前苏联发射探测器登陆金星的尝试进行了二十多次，几乎都没有成功传回信号，因为金星表面高温高压，温度超过400度，地球上现有的任何电气设备都将被烧毁而无法使用。
新需求呼唤新材料，碳化矽就是一种耐高温丶低电阻丶硬度高丶稳定性强的材料，碳化矽制成的元器件可以抵御500度的高温，
亮国航天局在即将发射的金星探测器上使用的各种电气设备几乎都换成了碳化矽元器件。
达芙妮知道一些新型金星探测器的情况，对麦可说：「你的想法是不止金星探测器，而是在计算机的生产和运行过程中也大量使用碳化矽元器件，抵御高温，降低散热的需求，达到节水的目的。」
麦可神秘地笑了，说道：「如果元器件能耐高温，我们就能把水冷重新改回风冷，那将不只是节水，是根本就不用水了。」
「啊？你是怎麽想出来的，看来在创新的路上不仅需要科学家，更需要能够引领方向的战略家呀！」达芙妮感叹道。
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压章集句诗：
无劳比素丝，唐，杜甫此石幸胜之。宋，辛弃疾昔我未尝造，宋，黄叔美行藏贵适时。清，姜再恒