張遠(yuǎn)波：石墨烯和它的兄弟姐妹們 | 視頻
編者按
9月30日，墨子沙龍第二季第七場(chǎng)活動(dòng)，邀請(qǐng)到了來(lái)自復(fù)旦大學(xué)的張遠(yuǎn)波教授，張遠(yuǎn)波教授2000年畢業(yè)于北京大學(xué)技術(shù)物理系，2006年于哥倫比亞大學(xué)獲得物理系博士學(xué)位，2011年入選“青年千人”計(jì)劃，至今在復(fù)旦大學(xué)任教擔(dān)任物理系教授、博士生導(dǎo)師。張遠(yuǎn)波教授的主要研究領(lǐng)域是實(shí)驗(yàn)?zāi)蹜B(tài)物理。
此次活動(dòng)中，張遠(yuǎn)波教授和我們分享了人類材料的發(fā)展歷史。材料也可以說(shuō)是人類文明發(fā)展的象征，從真空三極管到硅，從超大規(guī)模集成電路到用膠帶撕出來(lái)的石墨烯，材料的變遷推動(dòng)著文明的發(fā)展。張遠(yuǎn)波教授說(shuō)：“當(dāng)摩爾定律遇到瓶頸，當(dāng)新材料不斷刷新器件的微小程度，未來(lái)的我們能不能把神威電腦裝在手機(jī)里呢？"
“我們唯一的局限，是我們的想象力?！?/p>
演講 | 張遠(yuǎn)波
責(zé)編 | 呂浩然
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張遠(yuǎn)波：大家好，我是張遠(yuǎn)波。首先感謝主辦方，給我這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家聊聊石墨烯和它的兄弟姐妹們。石墨烯大家都很熟悉，從報(bào)紙上、新聞里聽(tīng)到各種各樣石墨烯的新聞，它其實(shí)還有很多兄弟姐妹。
在開(kāi)始石墨烯的討論之前，我想先聊一下我們整個(gè)材料的發(fā)展歷史。如果說(shuō)我們回到史前，我們?nèi)祟惖脑缙跉v史其實(shí)是由材料定義的。人類經(jīng)過(guò)的石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代，這些都是以材料命名的。如果按照這個(gè)“慣例”，為我們這個(gè)時(shí)代找一種材料來(lái)定義的話，毫無(wú)疑問(wèn)就是硅。不光是從我們現(xiàn)今常用的計(jì)算機(jī)、電腦，還有能源方面，比如太陽(yáng)能電池，統(tǒng)統(tǒng)都需要借助硅的特殊性質(zhì)。
硅真正開(kāi)始進(jìn)入我們生活的一個(gè)開(kāi)端是在1947年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)硅這個(gè)材料可以做成一個(gè)電子開(kāi)關(guān)。如果做成電子開(kāi)關(guān)的話，那這個(gè)開(kāi)關(guān)就可以控制另一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以一次一次連續(xù)下去。如果我們用開(kāi)關(guān)的通和斷的狀態(tài)來(lái)定義0和1，就可以做通用的計(jì)算，這就是我們現(xiàn)在最基本的計(jì)算原理。
在硅和半導(dǎo)體出現(xiàn)之前，我們的電子計(jì)算機(jī)其實(shí)是這樣的：計(jì)算機(jī)內(nèi)的電子開(kāi)關(guān)是用真空的三極管，如果大家見(jiàn)過(guò)老式的收音機(jī)，打開(kāi)發(fā)現(xiàn)里面有這樣的管子。它其實(shí)就是一種電子開(kāi)關(guān)，我們知道的最早的電子計(jì)算機(jī)之一就是非常有名的ENIAC，它里面就有17000多個(gè)電子開(kāi)關(guān)，還包括其它的電容電阻等等。
這樣一個(gè)設(shè)備，重量超過(guò)27噸，占了整整一個(gè)房間。但是它的功能其實(shí)現(xiàn)在看來(lái)，非常有限。它的運(yùn)算速度只是比我們手工計(jì)算速度快了大概幾千倍而已。
但是半導(dǎo)體的出現(xiàn)徹底改變了計(jì)算的面貌。半導(dǎo)體，顧名思義，就是導(dǎo)體跟絕緣體之間的一種材料。我們可以用電壓控制它的導(dǎo)電性能，來(lái)決定它是導(dǎo)通或關(guān)斷，推動(dòng)一個(gè)小的電壓，來(lái)控制中間的一個(gè)薄層半導(dǎo)體，這樣就可以建造一個(gè)電子開(kāi)關(guān)。
因?yàn)榭刂频牟牧现荒芸刂票”〉囊粚?，如果太厚就無(wú)法控制，所以這個(gè)器件本身就是一個(gè)界面。這反而是一個(gè)好現(xiàn)象，因?yàn)檫@樣器件就可以做得很小。
所以半導(dǎo)體器件出現(xiàn)之后，原本很大的真空管就可以做得很小。在一九六幾年的時(shí)候，美國(guó)Texas Instruments（編者注：德州儀器）的Kilby發(fā)現(xiàn)：我們可以在一個(gè)芯片上面，將很多的器件和電子開(kāi)關(guān)集中在一塊，實(shí)現(xiàn)一個(gè)更復(fù)雜的功能。從此，一發(fā)不可收拾，人們可以把那么多電子器件整合在一個(gè)小小的芯片上，來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。所以從那時(shí)候開(kāi)始，半導(dǎo)體一直沿著這個(gè)路徑發(fā)展到今天。
所以在六幾年的時(shí)候，科學(xué)家就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在一個(gè)芯片上集成十個(gè)左右的電子器件，這樣的功能我們稱之為小規(guī)模集成電路。1968年，就可以把幾百個(gè)器件集成在一個(gè)小芯片上面，我們稱之為中規(guī)模集成電路；然后繼續(xù)往下發(fā)展，1971年，可以在一個(gè)小的芯片上面集成兩萬(wàn)個(gè)器件，所有的這些器件都是一次成型，大大節(jié)省成本；1980年，數(shù)量能達(dá)到一百萬(wàn)，我們稱之為超大規(guī)模的集成電路。可見(jiàn)工程師對(duì)起名字很不講究，一直用這個(gè)思路來(lái)取名。
現(xiàn)在已經(jīng)到了一百萬(wàn)以上，所以就叫做極大規(guī)模集成電路。我們現(xiàn)在的芯片數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一百萬(wàn)，但名字還叫極大規(guī)模集成電路。下圖就是一個(gè)芯片，也是極大規(guī)模集成電路，上面每一個(gè)小塊就有成千上萬(wàn)的電子元件在里面，我們?nèi)庋垡呀?jīng)看不到了。
為什么這些廠商要拼命地把這些器件做得很小，然后塞在一個(gè)芯片里面？這是基于一個(gè)分析，由IBM的Robert Dennard等人在上世紀(jì)八十年代做的一個(gè)分析。
如果我們把芯片做得小，在同一個(gè)面積上的密度增大一倍的話，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度就可以增大一倍，這是完全成（正）比例的。所以，我們?nèi)绻哑骷鲂 衙芏茸兇蟮脑?，只有好處、沒(méi)有壞處，好處就是我們可以做更復(fù)雜的東西，可以做更快的計(jì)算。
所以這也是為什么，我們從六十年代開(kāi)始一直到今天，持續(xù)把樣品變小，把線做得更密。
1961年，Gordon Moore就總結(jié)出來(lái)一個(gè)規(guī)律：他發(fā)現(xiàn)每過(guò)十八個(gè)月，芯片密度就會(huì)增加一倍，隨之而來(lái)的結(jié)果就是每過(guò)十八個(gè)月，芯片的速度就會(huì)增加一倍。這被后世稱為摩爾定律，這其實(shí)也是一個(gè)指數(shù)的增長(zhǎng)，指數(shù)增長(zhǎng)是非?？斓摹?/p>
假如我們把歷史上這些計(jì)算機(jī)的節(jié)點(diǎn)畫在下圖上，會(huì)發(fā)現(xiàn)他確實(shí)是這樣的關(guān)系，從六幾年到現(xiàn)在都還遵循Moore的這個(gè)規(guī)律。
假設(shè)這個(gè)數(shù)據(jù)可以一直延續(xù)下去，按照這個(gè)規(guī)律預(yù)演，在2023年的時(shí)候，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，已經(jīng)可以跟我們?nèi)四X的計(jì)算能力相媲美了，這是一個(gè)非?？焖俚脑鲩L(zhǎng)。
如果假設(shè)這個(gè)規(guī)律還可以繼續(xù)延續(xù)，在2045年一臺(tái)電腦的計(jì)算能力，（相當(dāng)于）人類所有的大腦和計(jì)算能力加一塊兒，這是一個(gè)非常驚人的計(jì)算能力，將會(huì)徹底改變我們的生活面貌。但實(shí)際上，我們生活的面貌已經(jīng)被這些半導(dǎo)體的計(jì)算器件徹底改變了，我們每天用著電腦、手機(jī)等等，無(wú)一不依賴于我們?cè)诎雽?dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)步。
給大家舉一個(gè)例子，就是這樣的一個(gè)指數(shù)增長(zhǎng)，到底有多快？1997年，IBM的深藍(lán)第一次打敗了世界象棋冠軍卡斯帕羅夫，當(dāng)年他們用的這臺(tái)超級(jí)電腦，在當(dāng)年的排名是259位，還不是最好的電腦，但是已經(jīng)打敗了我們?nèi)祟愖顓柡Φ膰?guó)際象棋大師。這臺(tái)電腦的計(jì)算能力一秒鐘可以有11.38個(gè)gigaflops（注：10^9，即十億次浮點(diǎn)運(yùn)算），這是它的計(jì)算速度。
但是僅僅過(guò)了二十年，華為即將在10月份發(fā)布的Mate10手機(jī)，它的計(jì)算能力是580個(gè)gigaflops。也就是說(shuō)，我們現(xiàn)在的手機(jī)的運(yùn)算能力已經(jīng)比當(dāng)年的超級(jí)計(jì)算機(jī)要強(qiáng)了很多。所以，我們的手機(jī)可以輕易地打敗世界上最厲害的國(guó)際象棋大師，這樣一個(gè)進(jìn)步的速度是非常驚人的。
如果我們把很多的芯片組合到一起，組成超級(jí)計(jì)算機(jī)的話，計(jì)算能力可以一直往上增加?，F(xiàn)在最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)在中國(guó)，這是最近中國(guó)制造的神威超級(jí)電腦，它的運(yùn)算能力是每秒鐘可以做93*10^15次運(yùn)算。大家也可以按照Moore定律做推測(cè)，說(shuō)不定過(guò)了幾十年之后，我們口袋里的手機(jī)就可以跟這個(gè)超級(jí)計(jì)算能力相匹敵。
我們做的這些推測(cè)，多少年之后我們的計(jì)算機(jī)能夠跟人腦比擬，甚至可以跟全人類的人腦的計(jì)算能力加起來(lái)相比擬，必須依賴Moore的這個(gè)假設(shè)，摩爾定律在以后的幾十年里面也還是成立的，可以一直發(fā)展下去。但實(shí)際上，其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)碰到了困難，這個(gè)困難是什么呢？
當(dāng)年Moore在做這個(gè)分析的時(shí)候，忽視了一些在當(dāng)時(shí)看來(lái)并不是很重要的事情，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的器件還比較大，還沒(méi)碰到這些問(wèn)題。但是如果器件做的更小的時(shí)候，就會(huì)碰到一些他當(dāng)時(shí)忽略的問(wèn)題，簡(jiǎn)單來(lái)講就是器件的性質(zhì)不好。
我們想要的一個(gè)理想開(kāi)關(guān)是關(guān)斷的時(shí)候是完全關(guān)斷，沒(méi)有任何電流通過(guò)。但如果器件做得更小的時(shí)候，關(guān)掉的時(shí)候照樣有電流可以過(guò)去。這個(gè)時(shí)候的電流完全是一個(gè)有害的、造成器件發(fā)熱的因素，CPU用了一會(huì)兒就會(huì)發(fā)熱就是這個(gè)道理。此外，因?yàn)槁╇姷年P(guān)系，我們就沒(méi)法判斷它到底是打開(kāi)還是關(guān)斷的，這也導(dǎo)致了一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題：器件無(wú)法做得更小。
摩爾定律依賴于器件可以一直變得更小，這樣就會(huì)碰到一個(gè)根本性的問(wèn)題。下圖（左）是一個(gè)我們?cè)陔娔X里用的傳統(tǒng)的MOSFET半導(dǎo)體系列，我們?cè)陂T電極上加電壓，在中間的信道控制關(guān)斷和打開(kāi)。如果我們加一個(gè)電壓之后，中間就導(dǎo)電了。
但是，門電極只能控制薄薄的一層，無(wú)法控制更厚的材料。當(dāng)材料變厚，電流就可以直接漏過(guò)去，就產(chǎn)生了漏電效應(yīng)，這就是問(wèn)題的根本所在。
其實(shí)在十幾年前，工程師就已經(jīng)注意到了這個(gè)漏電問(wèn)題。當(dāng)時(shí)發(fā)明了這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，發(fā)明人還是一個(gè)伯克利的華裔教授胡正明，他的想法就是這個(gè)器件不把它平躺在平面上，而是把它豎起來(lái)，像魚鰭一樣，所以就把它叫做FinFET（魚鰭場(chǎng)效應(yīng)管）。這樣就可以把門電極包裹起來(lái)，進(jìn)而對(duì)材料有一個(gè)更好的控制，可以暫時(shí)繞過(guò)漏電問(wèn)題。所以我們現(xiàn)在用的手機(jī)里面的晶體管，其實(shí)就是長(zhǎng)這樣子。
通過(guò)很多代的不懈努力，我們現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展到了什么地步？現(xiàn)在10nm的FinFET，每個(gè)豎起來(lái)的“魚鰭”都是一個(gè)器件，尺度已經(jīng)到了10nm左右，而10nm已經(jīng)商用化，可以用得到、買得到了。7nm的器件也已經(jīng)發(fā)布，還是同樣的價(jià)格。
但如果再往下，是不是還可以繼續(xù)？現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)不行了。5nm以下已經(jīng)不能用同樣的技術(shù)了，必須要找到新的辦法。如果我們按照摩爾定律的設(shè)想往下發(fā)展的話，理論上的極限在哪里？現(xiàn)在的器件是用具體材料做的，那么理論極限應(yīng)該是單原子，7nm納米的厚度也就只有70個(gè)原子這么厚。
所以，下一步是什么？這個(gè)是半導(dǎo)體工程師天天在思考的事情。其中一個(gè)解決辦法是將器件做的越來(lái)越薄，越來(lái)越逼近于單原子的厚度。但傳統(tǒng)的半導(dǎo)體是三維的材料，如果把傳統(tǒng)的半導(dǎo)體做成薄層之后，它原有的半導(dǎo)體性質(zhì)將完全消失。
所以，用原有的技術(shù)將器件做得越來(lái)越薄，這個(gè)思路是走不通的。但是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體走不通，新的材料說(shuō)不定可以克服這個(gè)問(wèn)題，這就是今天故事真正的主角——石墨烯。
石墨烯的出現(xiàn)給了材料學(xué)家很大的希望，它本身就是單原子，這個(gè)單原子的厚度還保持原本的特性，如果能做電子開(kāi)關(guān)的話，那就能一勞永逸地解決前述的問(wèn)題。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)本身就是一個(gè)很好的故事。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Geim group發(fā)現(xiàn)了石墨烯。其實(shí)石墨烯在發(fā)現(xiàn)之前一直存在于我們的身邊，比如鉛筆芯里面用的石墨，其實(shí)就是一層層的石墨烯摞起來(lái)的，單層的石墨其實(shí)就是石墨烯。Andre Geim和他的博士后Konstantin Novoselov在2010年也因?yàn)槭┑陌l(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。頒獎(jiǎng)詞里面就特別提到了，他（們）是因?yàn)樵诙S材料石墨烯里邊的發(fā)現(xiàn)而獲獎(jiǎng)的。
他們當(dāng)時(shí)怎么找到這個(gè)材料的呢？用的工具其實(shí)就是一卷膠帶，這個(gè)膠帶并不是高科技的膠帶，而是我們?cè)谖木叩昀锩婵梢再I到的那種。先把石墨片放在膠帶上，鋪滿整個(gè)膠帶，再用手壓一壓，揭起來(lái)一層，這樣就成功了。然后需要把揭起來(lái)的石墨放到顯微鏡下，觀察、尋找單層的石墨烯。在顯微鏡下，我們就可以通過(guò)肉眼看到單層的碳原子，這是非常神奇的事情。
把石墨弄成單層之后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這完全就是一個(gè)新材料，它的物理性質(zhì)跟石墨完全不同。
半導(dǎo)體領(lǐng)域經(jīng)常提到能帶的概念，就是在一個(gè)材料里它可以存在的電子態(tài)。然而在石墨烯里面，兩個(gè)能帶之間是沒(méi)有空隙的。我們回頭看，石墨烯之所以被寄予很大的厚望是因?yàn)槿绻茏鲭娮娱_(kāi)關(guān)的話，甚至于能取代硅。
但是觀察石墨烯的能帶以后，很多人心里就會(huì)涼半截：如果沒(méi)有能帶（間隙）的話，就無(wú)法做很好的開(kāi)關(guān)，在任何時(shí)候都有電流可以通過(guò)。所以，這樣的能帶結(jié)構(gòu)給了石墨烯優(yōu)美的物理性質(zhì)，卻在實(shí)際應(yīng)用上產(chǎn)生了一個(gè)無(wú)法解決的瓶頸。
但石墨烯的出現(xiàn)卻給出了一個(gè)全新的視角，它的單層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了全新的性質(zhì)，這樣就可以把它推廣到別的材料。除了石墨以外，有上百種材料都是這樣一層層摞起來(lái)的，只是每一層不一樣而已。按照這樣的想法，可以尋找更多的新材料，石墨烯不行，那是不是別的材料可以呢？現(xiàn)在還不清楚，但這是一個(gè)新的機(jī)會(huì)。
二維硫族化合物、一些高溫超導(dǎo)體等等，很多都是這樣的一層一層的材料。不光有半導(dǎo)體，還有超導(dǎo)體、金屬等等。對(duì)這些材料的探索，是材料物理、也是凝聚態(tài)物理一個(gè)前沿的問(wèn)題，這也是非?；钴S的一個(gè)領(lǐng)域。
我們同陳（仙輝）老師合作，最近找到了一個(gè)新材料——黑磷。黑鱗本身是一個(gè)“老”材料，但如果將它做成薄層的話，發(fā)現(xiàn)它的能帶中間是有空隙的。利用這個(gè)空隙，我們就可以把它當(dāng)做半導(dǎo)體來(lái)用，制做電子開(kāi)關(guān)。這也給我們很大的希望，我們現(xiàn)在正在想辦法，把這個(gè)方法、材料做得更好、更大，希望觀察它的性質(zhì)，是否可以滿足計(jì)算的需求。
我們剛才討論，假如說(shuō)把半導(dǎo)體的材料做成電子開(kāi)關(guān)，而且可以把它做得很密、很小的話，可以讓我們的計(jì)算信息處理速度很快，處理更復(fù)雜、更快的計(jì)算。然而，我們現(xiàn)在不光對(duì)計(jì)算有要求，對(duì)信息存儲(chǔ)也有要求?，F(xiàn)在是大數(shù)據(jù)的時(shí)代，有海量數(shù)據(jù)需要處理。這些信息需要存儲(chǔ)在一些介質(zhì)上面，而且要有很方便的辦法來(lái)讀取。
那么，這些信息怎么存儲(chǔ)起來(lái)？這也跟材料有關(guān)。現(xiàn)有的存儲(chǔ)介質(zhì)主要是硬盤，信息在硬盤里面長(zhǎng)什么樣子？
下圖可以看出，每個(gè)條紋都是一個(gè)磁頭，如果磁鐵的磁場(chǎng)方向是向上的，我們就把它設(shè)為0，反之設(shè)為1，所有信息全部都轉(zhuǎn)化為0和1。磁頭可以探測(cè)這個(gè)磁場(chǎng)方向，到底是0還是1，然后讀取出來(lái)。如果磁頭上面用一個(gè)更強(qiáng)的磁場(chǎng)，把底下的磁場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)的話，就可以把0和1寫進(jìn)去。
所以，我們有很方便的辦法進(jìn)行讀寫，這也是現(xiàn)在存儲(chǔ)的基礎(chǔ)。當(dāng)然最近這些年，我們有別的辦法，比如半導(dǎo)體器件，也可以把這個(gè)0跟1存起來(lái)。我們現(xiàn)在看到的，當(dāng)然也是很多代的科學(xué)家、工程師努力的結(jié)果。
現(xiàn)在存儲(chǔ)的密度最大能做到多大？一立方英寸能存1.3T的信息。換算到單位面積，一個(gè)字節(jié)僅有20納米乘20納米，已經(jīng)到了納米量級(jí)。再換算成原子的話，大概是兩百原子乘兩百原子的一個(gè)面積，大概是四萬(wàn)左右的原子。當(dāng)然，現(xiàn)在還沒(méi)有做到單原子層。
這些是我們現(xiàn)在技術(shù)的最前端，我們可以跳出來(lái)想想：計(jì)算跟存儲(chǔ)的極限到底在哪里？世界是由物質(zhì)組成的，平常的物質(zhì)都是原子組成的，最后這個(gè)極限當(dāng)然就是在原子的使用。
這其實(shí)在納米技術(shù)出現(xiàn)之前，1959年，美國(guó)的科學(xué)家Feynman已經(jīng)想到這些問(wèn)題。他曾在一次報(bào)告中提到，“我想描述一個(gè)領(lǐng)域，雖然其中達(dá)到的成就并不多，但在理論上卻有很多的東西可以做。我現(xiàn)在要談的就是有關(guān)在一個(gè)小尺度下來(lái)操運(yùn)和控制東西的問(wèn)題，沒(méi)有任何的科學(xué)阻止我們這么做?！?/p>
他說(shuō)的這個(gè)領(lǐng)域，就是現(xiàn)在所說(shuō)的納米領(lǐng)域，在小的尺度下來(lái)操控和控制物質(zhì)。他當(dāng)時(shí)提到一個(gè)非常有趣的分析：假設(shè)從人類有歷史以來(lái)，有文字記錄以來(lái)，把所有的信息用原子存儲(chǔ)的話，到底要花費(fèi)多少原子？假設(shè)我們用125個(gè)原子編碼一個(gè)字符，把所有的信息計(jì)算一下到底需要多少原子？我們發(fā)現(xiàn)，需要10的15次方個(gè)原子。
這個(gè)數(shù)聽(tīng)起來(lái)非常大，但原子是非常小的。所以，假如說(shuō)把這些原子放在一起的話，占多少空間？大概就是一?；覊m的大小，這一?；覊m就可以存儲(chǔ)人類有史以來(lái)制造的信息，這是非常大的空間，也是Feynman所說(shuō)的空間。
當(dāng)然，用原子來(lái)存儲(chǔ)信息聽(tīng)起來(lái)是不可能的任務(wù)，但其實(shí)已經(jīng)有現(xiàn)成的系統(tǒng)做到了，這是我們自己，我們生物體本身。
我們生物體所有的信息，都是存儲(chǔ)在DNA分子里面，這個(gè)分子是一個(gè)長(zhǎng)鏈，有四個(gè)字母（A、T、C、G），每個(gè)字母其實(shí)就是一百多個(gè)原子，大概幾百個(gè)原子來(lái)組成字母。字母組成一個(gè)長(zhǎng)鏈之后，制造我們自己需要的所有信息都在里面，大腦的腦細(xì)胞怎么排列，頭發(fā)是黑的還是黃的，眼睛的顏色是什么，骨頭怎么長(zhǎng)，上面需要一個(gè)洞、神經(jīng)穿過(guò)去等等，全部信息都存在這個(gè)分子里面。它里面存著大概30億個(gè)堿基對(duì)，因?yàn)槭菃畏肿恿考?jí)，這些它可以把它全部塞在一個(gè)細(xì)胞核里面。
這樣的在原子量級(jí)的信息存儲(chǔ)是有現(xiàn)成的系統(tǒng)在應(yīng)用的，而且用得非常好。而且，不光是可以存儲(chǔ)，所有的生物系統(tǒng)都有一套非常完善的機(jī)制，這個(gè)信息可以復(fù)制，然后可以讀取出來(lái)，DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA，然后mRNA轉(zhuǎn)錄成蛋白質(zhì)等等。所以，生物體本身就是一個(gè)在原子（層面）信息處理、存儲(chǔ)信息的一個(gè)非常神奇的系統(tǒng)。
自然界已經(jīng)做到了，那么，我們作為信息存儲(chǔ)的產(chǎn)物能不能做到？能不能用工程、技術(shù)的辦法做到？在討論前沿的之前，假如在科學(xué)上不計(jì)成本的話，它的極限在哪？
最后，我想用Feynman的一段話做結(jié)尾，我們以后要往哪里走，這些科學(xué)上可能的事情我們能不能實(shí)現(xiàn)，這需要以后很多代科學(xué)家的共同努力。用他的話來(lái)講就是，人類尚且年輕，一切才剛剛開(kāi)始。我們遇到問(wèn)題是理所當(dāng)然的事情，但是未來(lái)還有千千萬(wàn)萬(wàn)年，我們的責(zé)任就是盡力去做、盡力去學(xué)，尋求更好的解決辦法，把它傳給后人。
這些用什么辦法實(shí)現(xiàn)，或者我們的科學(xué)到底要走向哪里？我們唯一的局限，是我們自己的想象力，謝謝大家。
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