当代电子学的发展动向 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：专论

　　当代电子学的发展动向
陈增圭
电子学是现代信息科学技术的基础。无论是经济发达国家，还是发展中国家，都把电子技术的研究开发放在极其重要的战略位置，普遍认为：“电子工业是国民经济的倍增器”，“军事电子是现代国防的核心和基石”。
如果从１８８３年爱迪生发现电子发射算起，电子学已经走过了１００余年的历程。在新旧世纪即将交替的最后１０年，电子科学技术又在酝酿着重大的变革。
“电子管”的复苏　在电子学发展的第一阶段，真空电子管曾是至高无上的“皇帝”。后来由于固体电子学引发的一场技术革命，晶体管以及随后发展的集成电路逐步取代了真空电子管的地位，并促使电子科学技术发生了深刻的变化，面貌一新。但是在当前一个令人惊奇的迂回过程中，科学家又企图摒弃晶体管，而重新采用“真空电子管”。不过这种“电子管”与老式电子管完全不同，它是利用电子的波动性，借助于集成电路工艺，在硅片上刻蚀制成的一种微型电子器件（在一平方毫米硅片上，可刻蚀一万个以上真空微电子管，其集成密度为晶体管的１００至１０００倍，而功耗只有晶体管的１％），这就是国际电子学界称之为第三次电子技术革命的标志——真空微电子管。许多科学家估计，到９０年代中期，真空微电子管即可取代目前的晶体管集成电路并进入商业性领域。
真空微电子管有着广泛的应用前景。用它可做成高分辨率的平板型电视机和超高速计算机。美国贝尔实验室和海军研究实验室已开展了存储器和光响应开关等方面的研究并取得了进展。此外，由于这种器件的抗辐射性、耐高温、温度变化适应性强以及潜在的高速度，使军事部门倍感兴趣。
神经网络“研究热”　众所周知，现代计算机技术的飞速发展和广泛应用，极大地改变了当今人类社会的面貌，然而计算机还是远不如人的大脑。因而人们试图通过对人脑神经结构的模拟，来构造新型的智能计算机，这就是神经网络研究的由来。近几年来，在全世界出现了一个空前的研究热潮。目前的研究大多集中于设计网络结构和寻找有效的学习训练方法；开发设计原理和技术，构造完整的图像、语音识别系统；致力于实现大规模神经网络的全集成化等方面。随着这些方面研究工作的进展，将来可能产生实用的实时神经网络系统，从而为学习、识别和计算提供崭新的现代化途径。１９９０年１月，日本富士通公司宣布，已研制成功世界上最高速超级神经网络计算机，它的运算速度为每秒５亿次，可用于智能机器人和未来的仓库管理系统。
新一代的电视——高清晰度电视（ＨＤＴＶ）（美国目前已改称为“高清晰度系统”）它已成为继计算机之后的又一个国际性竞争热点。日本、西欧和美国先后投入大批的科技力量，花费巨额资金进行研究、开发和推广应用。日本广播用高清晰度电视技术的探索起步最早。经过长达１４年的研究开发，率先在１９８５年建立了高清晰度电视实验台。日本预定今年发射ＢＳ—３ｂ广播卫星，届时日本广播协会将通过它每天播８至１０小时的节目。欧洲共同体于１９８５年制定了“尤里卡９５计划”，预计到１９９５年将全面启用高清晰度系统。美国在１９８３年９月成立了高级电视制式委员会。随后美国广播公司、安培、泰克等公司在麻省理工学院设立了高级电视研究计划。
非广播高清晰度电视主要将用于军事系统、气象遥感、影视、医疗卫生、工业、科研教育等领域。日本、西欧还将研究成果推广应用于工业监测、精密测量、计算机终端和图像处理等方面，大大加速了这些方面高技术的发展。
总之，作为新一代电视，高清晰度电视具有更强的图像、声音临场感与感染力，其信息量为现行电视的５倍。它将对现行电视产生重大变革，并对电子信息产业和社会各方面产生巨大影响。
２１世纪的通信网——综合业务数字网（ＩＳＤＮ）通信是信息化时代的重要标志之一，它标志着一个国家的现代化水平。随着半导体集成电路和电子计算机的发展，通信技术进入了一个新的历史时期，其主要特征是通信技术的数字化、自动化、智能化、综合化。光纤通信技术的普遍应用，计算机与通信的紧密结合，综合业务数字网的迅速发展和广泛应用，这是当代通信技术发展的总趋势。其中，综合业务数字网尤其引人注目。目前世界上发达国家所有的电信公司都把在本世纪内或２１世纪初建立起全面的综合业务数字网作为主要目标。
综合业务数字网是利用单一的通信网和数字技术来实现电话、电报、传真和数据等综合业务的服务。而目前电信网都是专用的，每种网络只提供一种服务。每逢出现一种新业务就要建立一种新的网络。显然，综合业务数字网的实现将使网络资源得到充分利用，从而带来极大的经济效益，同时全数字网可大大提高传输质量，并简化网络和降低成本。预计９０年代末到下世纪初通信技术将出现崭新的面貌，它标志着人类将进入高度信息化的时代。
（本文作者是中国科学院电子学研究所副所长、研究员）