在一個(gè)理想的情況下，每顆電腦芯片上的所有晶體管都應(yīng)該是一樣的。摩爾定律關(guān)于硅芯片的動(dòng)力每十八個(gè)月翻一番的預(yù)言在未來的三、四十年中仍將繼續(xù)發(fā)揮它振奮人心的指導(dǎo)性，而半導(dǎo)體工程師需要做的只需每年將所有晶體管的尺寸壓縮約10%而已。

　　但在現(xiàn)實(shí)世界中，情況變得相當(dāng)復(fù)雜。因?yàn)槭聦?shí)上，晶體管就如同冬天的雪花--沒有兩個(gè)是完全相同的。到目前為止這種略微的差異尚沒有產(chǎn)生較大的影響，但這一點(diǎn)很快將被推翻?！翱偟膩碚f”，Intel微處理器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究主任謝克哈-波爾卡指出，“隨著晶體管的體積向越來越小的趨勢(shì)發(fā)展，它們之間的差異性也在不斷的增加。而將來，兩顆并排在一起的晶體管外觀上雖然同樣大小，但它們的電氣性質(zhì)可能會(huì)有很大的不同?！倍?strong>電氣性質(zhì)的差異顯然要比外觀差異產(chǎn)生的影響嚴(yán)重得多，它意味著兩者之間在性能上會(huì)有難以預(yù)料的偶然性差別，而直接的結(jié)果就是使芯片工作產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素，進(jìn)而導(dǎo)致電腦、移動(dòng)電話、導(dǎo)航系統(tǒng)及其他采用該半導(dǎo)體電路的設(shè)備產(chǎn)品產(chǎn)生不可靠性。

　　不過最近，喬治亞州理工學(xué)院所進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，有“較大的希望”能夠解決此類不可預(yù)知的差異性所導(dǎo)致的問題。然而具有諷刺意味的是，解決的方法竟部分源于該問題的本身。該學(xué)院嵌入式系統(tǒng)及技術(shù)研究中心的主任克里士納-佩倫介紹說，既然在十年或者更長的時(shí)間內(nèi)，對(duì)硅晶體管的品質(zhì)控制仍然無法實(shí)現(xiàn)的話，“不如就從不確定性的角度出發(fā)，嘗試去適應(yīng)這種不確定性并探討處理它的辦法?！?

　　佩倫最近展示了他的第一塊體現(xiàn)這種“適應(yīng)性”的芯片原型，圍繞這片原型的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了利用不確定性解決問題的可行性。這種芯片的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)能。能耗的降低不僅有助于減少芯片的發(fā)熱量，同時(shí)也能延長如移動(dòng)電話、手持電腦以及其他電池供電設(shè)備的供電周期。未來采用這種芯片的手機(jī)的續(xù)航時(shí)間可能長達(dá)以周而非以日計(jì)算。佩倫認(rèn)為，在一般的能耗水平下，這種新技術(shù)能夠減少約20%的能源損耗。而對(duì)于犧牲速度換取續(xù)航時(shí)間的應(yīng)用程序而言，能夠節(jié)省的能耗也隨之更高，“而這也是一項(xiàng)劃得來的交易”。

　　除了精密化帶來的質(zhì)量控制問題外，過高的發(fā)熱也是威脅當(dāng)今高速芯片發(fā)展的一個(gè)突出問題。為了避免銅線路過熱而發(fā)生熔化，一些新型的芯片設(shè)置了頻率限速器，能夠避免芯片頻率因急劇上升而使積聚的大量熱量無法及時(shí)散發(fā)。但佩倫指出，這些芯片所產(chǎn)生的大部分熱量歸根到底源于今天芯片設(shè)計(jì)中奉行的確定性思維。因?yàn)樾酒诿恳徊降倪\(yùn)算前對(duì)某一個(gè)位是0還是1都需要進(jìn)行絕對(duì)的確定，而這個(gè)過程在無形中就消耗了大量的能量。所以，當(dāng)芯片無需通過這個(gè)過程來保證數(shù)據(jù)的絕對(duì)正確性時(shí)，能量損耗也會(huì)得到大大的緩解，另外芯片的速度也會(huì)同時(shí)得到提高。這也是佩倫的“隨機(jī)比特”(probabilistic bits，或稱Pbits)理論中所提出的一個(gè)觀點(diǎn)：“不確定性走向了成為障礙物的反面，從而變成了一種資源?！?

　　佩倫還指出，Pbit芯片在解決芯片量產(chǎn)的不確定性問題之前還有一些短期的用途?！捌涫紫鹊靡赃\(yùn)用的方面不在于通用計(jì)算領(lǐng)域”，這是Intel芯片橫行的地盤，“相反，它們將首先運(yùn)用在有特殊用途的嵌入式環(huán)境之中?！?