三進位制：芯片和計算機技術的顛覆性革命

要理解華為科學家提出的三進制芯片與計算邏輯的顛覆性，不妨從“計算機如何計數”這一基礎問題切人。我們熟知的計算機采用二進制（0和1），而三進制則以0、1、2三個數字表示信息。看似僅新增一個數字，其帶來的變革卻堪比從“蠟燭照明”邁向“LED照明”—不僅是性能的提升，更是底層邏輯的根本重塑。

二進制的天然局限：物理極限與效率瓶頸

二進制作為計算機的語言基礎，將所有信息轉化為0和1的序列（例如“你好”對應的二進制碼長達數十位）。然而這種二元體系正面臨三重挑戰。

1.物理層面：納米級尺度下的信號模糊化

現代芯片依賴硅基晶體管（電子開關）表示0（關）和1（開）。隨著制程微縮至1納米以下，量子隧穿效應與漏電流問題導致開關狀態不穩定一一如同越拉越細的繩索終將斷裂，晶體管的狀態區分度正逼近物理極限。

2.計算效率：進位規則的天然劣勢

二進制運算存在冗余進位：

加法： 1+1=10 （單次進位）， 1+1+1=11 （兩次進位）

三進制加法： 1+1=2 （無進位）， 1+1+1=10 （單次進位）

三進制的進位次數更少，意味著計算步驟更短、速度更快。比如算“ 3+3^′′ ，二進制要繞一圈（ 11+11=110 ），三進制直接是 10+10=20 （一步完成）。

3.存儲能力：“三個狀態”比“兩個狀態”能裝更多信息

同樣面積的芯片，三進制可以用0、1、2三個狀態存儲信息，而二進制只能用0和1。就像同樣大小的盒子，二進制只能放“蘋果”或“橘子”，三進制可以放“蘋果”“橘子”“香蕉”一單位面積的信息密度直接翻倍（理論上，n位三進制能表示3\"種狀態，n位二進制能表示2\"種狀態）。

三進制芯片的“顛覆性”：重新定義計算邏輯

華為科學家研究的三進制芯片，不是簡單地把二進制的0、1改成0、1、2，而是從芯片架構到計算邏輯的全面重構，解決了二進制的痛點，還打開了新的可能性：

1.突破物理極限：更穩定、更省電

三進制的“三個狀態”可以用更靈活的方式實現（比如電壓的不同區間：低電壓 =0 ，中電壓 ⁼¹ ，高電壓 =2 ）。這種設計能減少晶體管的“開關”頻率，從而降低漏電流和發熱，讓芯片在更小的體積下保持穩定，甚至可能延續“摩爾定律”（芯片性能每兩年翻倍）的有效性。

2.計算更快：復雜運算“一步到位”

三進制的進位規則更簡單（比如 1+1=2 ，不用像二進制那樣進1），尤其在處理浮點數運算（比如AI訓練中的矩陣計算、大數據分析中的統計）時，三進制的運算步驟比二進制少30% 以上。

3.適配AI時代：更接近人腦的“模糊計算”

人腦的神經元傳遞信號不是“非0即1”，而是有不同的強度（比如“有點興奮”“非常興奮\"）。三進制的“0、1、2\"天然能模擬這種\"模糊狀態”，讓芯片更擅長處理圖像識別、語音理解等需要“程度判斷”的AI任務。比如，用三進制芯片訓練神經網絡，可能比二進制芯片快2-3倍，能耗更低。

4.軟件生態的\"降維打擊”：重新定義編程邏輯

二進制的軟件生態（比如操作系統、編程語言）已經發展了幾十年，但三進制可以通過“兼容層\"或“新語言設計”，讓開發者更高效地利用三進制的優勢。比如，針對AI任務的編程，可能不再需要復雜的“浮點數優化”，直接用三進制的運算指令就能完成。

顛覆性意義：開啟多元計算時代

二進制統治計算機已經70多年，形成了從芯片制造到軟件生態的完整產業鏈。但三進制的突破，本質上是從“二元邏輯\"到“多元邏輯”的跨越一一它不僅能解決二進制的物理極限，還能讓計算更高效、更智能，甚至可能推動AI、量子計算、生物信息學等領域的革命。

對華為來說，這不僅是技術突破，更是搶占下一代計算標準的話語權。當二進制芯片的潛力被趨近極限時，三進制可能是下一個“必爭之地”。

未來，我們可能會看到：手機芯片更省電，續航翻倍；AI服務器算力暴增，訓練大模型的時間大幅縮短；自動駕駛、醫療影像等需要實時計算的領域，響應速度提升幾個數量級。

結語：從二元到多元的計算進化

二進制奠定了數字時代的基石，而三進制正構筑智能時代的新底座。這種變革不僅是計數方式的迭代，更是通過三態邏輯重構信息表示、運算規則與系統架構。當華為科學家推開這扇大門，展現在眼前的可能是一個算力密度提升、能耗顯著降低、AI性能飛躍的全新計算世界一一這或許就是三進制作為“顛覆性技術”的真正價值：它不僅解決問題，更重新定義了“計算”的本質。

（作者系本刊特約撰稿人）責編：王曉靜