模擬領域——一切皆有可能

我時常會被不懂技術的朋友或家人問到這樣的問題：“這些被叫做芯片(IC)的到底是什么東西？”以及“它們是如何工作的？”。我盡所能地給予解釋，當然，我會盡量使這些答案貼合提問人的背景和理解能力。到最后我通常會以這樣的回答收尾：你幾乎可以將它看作是一個純粹的魔術，我們可以構建各種IC，并讓它們重復、可靠地工作。

但有些時候，即使是作為工程師的我們，也沒能以應有的尊敬態度接受那些令人印象深刻或意想不到的成就。情況確實如此，即使那些成就打破了我們長期堅持的信仰。

有兩個例子很能說明問題。第一個是數字用戶線(DSL)：過去人們一直認為電話線本地環路的可用帶寬只有3dB，覆蓋的頻率范圍大約為300Hz到3000Hz。此外還認為：由于環路的固有帶寬很低，因此小帶寬沒有問題；環路不均勻、未知，并具有不斷變化的頻譜響應；環路是有噪聲的；語音頻譜包含大多數能量且容易理解，噪聲是其中的一部分，一切都很正常；而在相對很窄的帶寬之外，沒有什么是可以被利用的。

顯然，后來的DSL開發人員沒有局限于窄帶、噪聲以及總體來說很糟糕的頻譜特性。通過移走所有電信系統中安裝的線路濾波器，以及采用復雜的模擬和數字信號處理技術，并加上一些先進的數據編碼和解碼算法，本地環路現在可以在終端用戶和附近的交換局之間提供相當快速的數據傳輸速率。這是一個了不起的成就，并且來之不易。

另一個例子是現在很常見的基于科里奧利效應的流體質量流量計。這是一種非常真實的物理效應，體現在許多地方，比如地球上空氣和水流的大規模、宏觀旋轉，以及遠程炮彈和導彈明顯的飛行曲線。

然而不知為什么，過去的工程師們就能夠接受這種宏觀效應，在小得多的尺寸上充分發揮這種宏觀效應的優勢，為流體和泥漿創建精確、相對緊湊的質量流量計。通過將流體流過一個振蕩中的U形管，同時檢測管子由于科里奧利效應引起的扭曲就可以實現這種測量，盡管中間還會遇到一些設計和技術難題。當我第一次聽到上述這種流量計時，我就在想“他們做了什么？怎么做的？這是不可能的!”

看起來我們永遠不該說“不可能”，即使是對我們自己。所以現在，我正在思考移相器、傳輸器、三度儀、隱身器甚至曲速驅動器!