不妨設(shè)想一下，假如讓我們忘記一切關(guān)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，回到100年前，讓毫無(wú)概念的你設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)器，?你會(huì)怎么想?？計(jì)算機(jī)的文藝復(fù)興 (qq.com)

• 只有人會(huì)計(jì)算，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)器，肯定要從從人腦出發(fā)，研究神經(jīng)系統(tǒng)
• 模擬的還是數(shù)字的？?就像物理學(xué)中的波和粒的爭(zhēng)論一樣，信息到底應(yīng)該是連續(xù)的模擬模式還是離散的數(shù)字模式呢？哪一種才是信息的本質(zhì)？
• 神經(jīng)元是很奇怪的裝置，信息是離散，但處理的過(guò)程卻是模擬的
• 模擬模式：
• 是什么：模擬信號(hào)指的是那些具有連續(xù)值的信號(hào)，比如溫度傳感器在溫度改變時(shí)的輸出電壓。
• 為什么：
• 模擬模式更符合人類通信的特點(diǎn)。比如我們說(shuō)話時(shí)的聲音是連續(xù)的模擬信號(hào)，我們的眼睛接收的圖像也是。
• 實(shí)時(shí)性好：模擬計(jì)算的過(guò)程不需要像數(shù)字計(jì)算那樣，按照時(shí)鐘周期一步一步的處理數(shù)據(jù)，輸入信號(hào)后可以直接得到運(yùn)算結(jié)果，有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。
• 精確度高：模擬信號(hào)是連續(xù)的，不會(huì)像數(shù)字信號(hào)那樣因?yàn)楸Ａ艟鹊膯?wèn)題而累積誤差最后偏離目標(biāo)。
• 支持人物：控制論之父，諾伯特維納。
• 數(shù)字模式：
• 是什么：而數(shù)字信號(hào)則是離散的值，如果使用二進(jìn)制，信號(hào)只有高電平1和低電平0。
• 為什么：
• 模擬計(jì)算機(jī)很難做到通用化，每次解決新問(wèn)題都需要設(shè)計(jì)新的模擬電路
• 模擬計(jì)算機(jī)，需要使用者有很強(qiáng)的模擬電路知識(shí)，這意味著它只能在高校和實(shí)驗(yàn)室這樣的專業(yè)環(huán)境中使用
• 擬信號(hào)恰恰因?yàn)樘^(guò)精確和連續(xù)，一旦受到微弱的干擾，就會(huì)帶上一些小數(shù)，這些不起眼的小數(shù)可能在后續(xù)的電路中被放大
• 支持人物：馮·諾依曼和香農(nóng)
• 后續(xù)：和優(yōu)點(diǎn)相比，模擬計(jì)算的這些缺點(diǎn)是致命的，因?yàn)槊恳粭l都是計(jì)算機(jī)發(fā)展道路上的嚴(yán)重障礙。人們經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐后不得不承認(rèn)這一點(diǎn)，實(shí)際上包括維納在內(nèi)的那些模擬派人士也開(kāi)始慢慢的傾向于數(shù)字模式。
• 人腦太過(guò)復(fù)雜，沒(méi)有希望被當(dāng)作設(shè)計(jì)電子計(jì)算機(jī)和其他職能機(jī)器的現(xiàn)實(shí)模型。
• 馮諾依曼架構(gòu)：基于數(shù)字模式的，運(yùn)算與存儲(chǔ)分離的架構(gòu)
• 是什么：控制器，運(yùn)算器和存儲(chǔ)器。現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)中一般把控制器和運(yùn)算器塞進(jìn)了CPU，而存儲(chǔ)器一般就是我們常說(shuō)的內(nèi)存。
• 優(yōu)點(diǎn)：把運(yùn)算和存儲(chǔ)分開(kāi)，并采用數(shù)字模式帶來(lái)了極高的通用性和可實(shí)施性，計(jì)算機(jī)工業(yè)也因此迎來(lái)了繁榮的今天。但遺憾的是這 只是一個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)最為恰當(dāng)?shù)姆桨福钦胬怼?/li>
• 缺點(diǎn)：可以說(shuō)處于大數(shù)據(jù)和人工智能初級(jí)階段的我們，正面臨著人們對(duì)智能化以及萬(wàn)物互聯(lián)日益增長(zhǎng)的需求和落后的算力之間的矛盾。而基于數(shù)字信號(hào)的馮諾依曼架構(gòu)機(jī)器無(wú)法解決這種矛盾。（摩爾定律的失效）
• 存儲(chǔ)墻：在處理器和存儲(chǔ)器分離的架構(gòu)中，兩者之間存在長(zhǎng)期存在性能裂縫，存儲(chǔ)芯片始終趕不上處理器的性能，這嚴(yán)重制約了后者的發(fā)展。
• 功耗墻：在馮諾依曼架構(gòu)中還有一個(gè)最糟糕的根本性問(wèn)題，處理器和存儲(chǔ)器分離導(dǎo)致數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的開(kāi)銷無(wú)法避免。
• 如果改良難以產(chǎn)生出路，那徹底的變革便是唯一的選擇：存算一體。
• 。。。。。。
• 這雖然已經(jīng)突破了馮諾伊曼架構(gòu)的約束，但還是基于數(shù)字模式的邏輯計(jì)算。近些年大家又開(kāi)始追問(wèn)那個(gè)更加本質(zhì)的問(wèn)題：數(shù)字的還是模擬的？
• 文藝復(fù)興：數(shù)字的還是模擬的？
• 人工智能-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的工作原理：。。。。。。
• 但從CPU到GPU再到專門設(shè)計(jì)的TPU，雖然一步步的提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算力，但走的還是數(shù)字電路的路子。
• 所以近些年人們開(kāi)始為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基于模擬計(jì)算的【存算一體】芯片。

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