從KMGTP和mμnpf看技術的發展及局限性

這篇文章提出了一個“技術自由空間”的概念，并應用了一種MmT坐標系。

當人類實現了空間或時間上的某個宏觀或者微觀尺度，即稱為該尺度下的技術自由。

“技術自由空間”，用來度量人類探索世界的自由度，隨著這個空間范圍的擴大，人類探索世界的自由度也就越大。

技術自由空間=微觀技術自由空間+宏觀技術自由空間

1 K MG TP

千 兆 吉 太 拍

1999年，我在寫研究生論文，導師給了我一臺486電腦，500M硬盤，4M內存，操作系統安裝的是Windows 95，占用了100多M硬盤空間，剩下的不到400M供其它軟件安裝和文件存儲。而僅僅4M的內存空間則提供了所有軟件運行的空間。

今天，主流的筆記本電腦硬盤1T(增大了2000倍）內存16G（增大了4000倍），操作系統安裝Windows 10，初始需要占用3~4G以上的空間，隨著使用時間的增長，最終需要占用40G以上的空間。

從計算機術語上來說，1K是指的1024個單位，為什么用1024呢，因為在2進制中210即1024，稱為1K，220為1M，230為1G，240為1T，250為1P。

Kilo Byte（千字節）=1024 B

Mega Byte（兆字節）=1024 KB

Giga Byte（吉字節）=1024 MB

Tera Byte（太字節）=1024 GB

Peta Byte（拍字節）=1024 TB

當KMGTP作為商業單位時（如市面上賣的硬盤標的容量）換算關系則采用了十進制，103-1K（千），106-1M（百萬），109-1G（十億），1012-1T（萬億），1015-1P（千萬億）；1 M=1000 K，1 G =1000 M，1 T=1000 G，1 P=1000 T。

2000年之前，G都很少聽到，T更無人提及，大家更多用到的是M，在中關村，花1800塊錢買了128M內存的朋友也大有人在?，F在，同樣的價錢買到的內存是當時的容量上千倍，更不用說性能的巨大提升了，這是摩爾定律帶給我們的好處。

今天，大的硬盤用T作為計量單位，如今最大的硬盤有上百個T，假以時日，硬盤空間超過1000T，P也會派上用場。

千兆吉太拍，是往大了說。

2 m μ np f

毫 微 納 皮 飛

毫微納皮飛，是往小了說。 mμnpf，和KMGTP不同，一般都是從十進制上進行定義，很少有人用二進制進行描述。

m(毫)：代表 千分之一，10-3

μ(微)：代表 百萬分之一，10-6

n(納)：代表 十億分之一，10-9

p(皮)：代表 萬億分之一，10-12

f(飛)：代表 千萬億分之一，10-15

mμnpf在空間尺度描述上，用的最多的就是在半導體制造領域。

1958年，Jack Kilby基爾比制造出地球上第一塊集成電路，包含電阻、電容、二極管和三極管組成的Phase-Shift Oscillator ，成品的尺寸為：0.12ｘ0.4英寸（3.05ｘ10.2mm），這時候，晶體管的尺度還需要用毫米mm來度量。

1971年，Intel 4004 內含2300個晶體管，使用 10 μm 制程；

1989年，Intel 486 內含120萬個晶體管，使用 1 μm 制程；

2000年，Intel Pentium 4 內含4200萬個晶體管，使用 0.18μm 制程；

2019年，Intel i9-9980內含約100億個晶體管，使用 14 nm 制程；

目前，7nm已經是成熟工藝，5~3nm也已經量產，成功應用到產品中...... 還能更小嗎？應該還是可以的，目前芯片制造的頭部大廠都在努力推進1nm技術，當然這只是概念上的推進，即從晶體管密度上進行等效描述。 從目前的工藝技術上來講，晶體管的最小結構還無法做到1nm，因為1nm的寬度上最多只能容納3個硅原子。

mμnpf在時間尺度描述上，則和KMGTP相對應，互為倒數，頻率為1K的時鐘，其周期為1m秒；頻率為1M的時鐘，其周期為1μ秒；頻率為1G的時鐘，其周期為1n秒；頻率為1T的時鐘，其周期為1p秒,頻率為1P的時鐘，其周期為1f秒。 飛秒有多短，一飛秒之于一秒，如同一秒之于 3171 萬年。 飛秒雖然極短，依然可以細分，其千分之一為阿秒，一阿秒之于一秒，如同一秒之于 317.1 億年，約為宇宙年齡的兩倍多。 2023年諾貝爾物理學獎，就和阿秒有關，該諾獎研究成果“展示了一種產生阿秒光脈沖的方法，可用于測量電子移動或改變能量的快速過程?！?該諾獎的重要意義還在于其拓展了人類的“技術自由空間”。

3 和日常的關聯

千兆吉太拍KMGTP，毫微納皮飛mμnpf，這些抽象的單位和我們日常生活關聯起來又會有什么特別的意義呢？

例如，G（吉）代表10億，到底是多大的概念呢？

如果一個人的一生可以用秒來計算，假如他能活到80-100歲，就是2.5G秒-3.2G秒的時間。

3G秒的時間大約是95年，也就是說，我們大多數人是活不過3G秒的。

T（太）代表 萬億

1G秒大約是32年的時間，1T秒大約是32000年，人類進入“認知革命”也就是2T秒之前，也就是說2T秒之前，人類才和動物真正區分開來，躍升為食物鏈頂端的物種。

現在，GDP也可以用到T了，2022年已經有17個國家GDP過T，其中美國是25T，中國18T，分別占世界GDP總量的25%和18%。

光速（電磁波）是目前已知最快的速度，真空中30萬公里/秒，3*108米/秒，如果用納秒度量：0.3米/納秒，用皮秒度量：0.3毫米/皮秒，用飛秒度量：0.3微米/飛秒。

在有機基板上，傳播速度則要減半：150毫米/納秒，150微米/皮秒，150納米/飛秒。

在陶瓷基板或者硅基上，傳播速度則要減為三分之一：100毫米/納秒，100微米/皮秒，100納米/飛秒。

在微小的時間尺度里，光也變得很“慢"了，1飛秒的時間，信號甚至不能飛越一個晶體管的尺度。（7納米工藝的單個晶體管寬度大約為100納米），在這么微小的時間尺度內，信息是無法傳播的。

4 技術自由空間

MmT坐標系

這里，我們定義一個坐標系，稱之為MmT坐標系。 M-Macro代表宏觀尺度，m-micro代表微觀尺度，T代表實現的時間。 坐標系的橫軸代表空間或時間的尺度，左側代表微觀尺度，越往左側尺度越?。?0-1，10-2，10-3...10-12...10-15...，右側代表宏觀尺度：101，102，103...1012...1015...，原點為100； 坐標系的縱軸T代表人類實現該尺度的時間或年份，T往上為宏觀尺度實現的時間，T往下為微觀尺度實現的時間。 我們可以從原點到橫軸右側的某一個點為直徑畫一個圓，圓內的空間，稱之為宏觀技術自由空間；我們也可以從原點到橫軸左側的某一個點為直徑畫一個圓，圓內的空間，稱之為微觀技術自由空間。 縱軸上方為記錄宏觀自由空間實現的時間點，例如1980年，從宏觀圓的頂端做平行于橫軸的切線，與縱軸相交點，記錄該時間點。 縱軸下方為記錄微觀自由空間實現的時間點，例如1990年，從微觀圓的底端做平行于橫軸的切線，與縱軸相交點，記錄該時間點。

技術自由空間

什么是技術自由？

"實現"即為"技術自由"

當人類實現了空間或時間上的某個宏觀或者微觀尺度，即稱為該尺度下的技術自由。

這里，我提出“技術自由空間”的概念，用來度量人類探索世界的自由度，隨著這個空間范圍的擴大，人類探索世界的自由度也就越大。

技術自由空間=微觀技術自由空間+宏觀技術自由空間

按照KMGTP和mμnpf，我們就可以繪制出如下的技術自由空間：

隨著技術自由空間的不斷增大，兩側的圓都會逐漸切近縱軸，縱軸兩側的剩余的空間我們稱之為“X空間”，X空間代表著人類技術尚未實現或達到的空間或時間尺度。

隨著時間的推移，技術的不斷發展，兩邊的圓的直徑越來越大，在臨近原點處，圓弧接近直線，人類的技術自由空間也會越來越大，充滿了整個空間，X空間似乎被無限壓縮了。

確實，從近距離看，隨著技術自由空間的不斷增大，X空間似乎被壓縮的很小很小了。然而，當我們的視點放到更遠處，我們就會發現，無論如何增長，技術自由空間始終是有限空間，而X空間始終是無限空間。 人類的認知，如同技術自由空間一樣，無論怎么增長，增長的有多快，始終是有限的。 而未知，始終是無限的......

審核編輯：湯梓紅