行政能力之邏輯推理:集成電路思想的提出
與認(rèn)識活動對應(yīng)的另一類活動是解題活動,解題就是解決問題。根據(jù)問題的難易程度,以及解題者所用方式方法的不同,可將解題的活動分為常規(guī)性解決 問題和創(chuàng)造性解決問題(非常規(guī)性解決問題)兩類。
日常生活、各類管理和生產(chǎn)等活動大多屬于常規(guī)性解決問題的活動。因?yàn)閷@些活動來說,其任務(wù)主要已不是提高認(rèn)識,而是解決問題。由于所要解決的問題帶有基礎(chǔ)性和常規(guī)性,常常是數(shù)量大,應(yīng)用面廣, 并且已經(jīng)過人類千百年的探索、實(shí)踐和無數(shù)次的重復(fù), 已有了現(xiàn)成可靠的解決辦法、先例和經(jīng)驗(yàn),即使其中某些問題解決得并不妥貼,其結(jié)果也已為社會習(xí)俗所接受,無須創(chuàng)新或一時(shí)難以創(chuàng)新。
在技術(shù)發(fā)明史上,集成電路產(chǎn)生之前,人們圍繞晶體管元件所進(jìn)行的改進(jìn)工作就帶有明顯的常規(guī)解題色彩。晶體管的發(fā)明,為日益復(fù)雜的電子設(shè)備帶來了 福音,然而電子元器件的這些變革,仍然滿足不了電子工業(yè)迅速發(fā)展的需要。飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星申的復(fù)雜電子設(shè)備需要幾十萬、幾百萬,甚至更多的晶體管和電阻、電容等電子元件。當(dāng)年晶體管在與電子管激烈 較量中,電子管的體積、重量、可靠性和成本等方面 所暴露出來的缺點(diǎn),又重新出現(xiàn)在晶體管面前。這就 提出了微型化的要求。
如何向微型化發(fā)展呢?技術(shù)人員最初都是利用常規(guī)解決問題方式。為了克服晶體管的這些弱點(diǎn),他們想盡辦法使它的體積變小,與之配套的電阻、電容、 線圈、繼電器、開關(guān)等元器件也沿著小型化的道路被 壓縮成微型電子元器件。晶體管一次又一次地被縮小, 最小的已達(dá)到只有米粒一樣大小。然而,晶體管本身 的小型化畢竟是有限度的,當(dāng)它達(dá)到一定程度時(shí)就很 難再縮小了。
于是,人們又著手做改進(jìn)裝配技術(shù)的嘗試。專家 們將小型晶體管和其他小型電子元件,緊密地排在一 起,裝配在薄薄的帶有槽孔的絕緣基板上,用超聲波 或電子束焊好,再把這安裝好的基板一塊塊地重疊起來,構(gòu)成一個(gè)高度密集的立方體,形成高密度裝配的"檄模組件"。采用這種方法,最高可以把200多萬個(gè)元件封裝到1立方米的體積中,這幾乎達(dá)到了封裝密度的 極限,再想按常規(guī)解題模式,組裝更多的元件已經(jīng)無望了。
事實(shí)表明,電子設(shè)備中焊接點(diǎn)越多,誘發(fā)故障的可能性就越多。微模組件雖然縮小了元件所占的空間, 但并沒有減少各元件之間的焊接點(diǎn)數(shù)目。因此,微模組件也就沒能提高電子設(shè)備的可靠性。同時(shí),由于元件過分密集,裝配很不方便,而且成品率很低,結(jié)果 電子設(shè)備的成本又增高了。因此,要想繼續(xù)改進(jìn)電子設(shè)備,必須另辟蹊徑,探索小型化的新道路。
人們發(fā)現(xiàn)晶體管中真正起作用的部分是芯片,按照理論計(jì)算,一個(gè)小功率晶體管芯片的面積只要數(shù)十平方微米的地盤就足夠了。但是,由于技術(shù)上還不能在更小的尺寸范圍內(nèi)作精確處理,芯片往往需要占用0·5平方毫米大小。也就是說,芯片刃%的面積被白白浪費(fèi)了。 對這個(gè)問題,當(dāng)時(shí)人們頭腦中受常規(guī)的電路觀念束縛較深,只是在維護(hù)分立狀態(tài)、單獨(dú)元件的基本思 想上去縮小尺寸,思想觀念的束縛自然就束縛了手腳。
后來,人們在線路構(gòu)成過程中得到了啟發(fā)。一個(gè)電路的組成,無非是把整體材料分割開發(fā),做成各種不同的獨(dú)立元件,分擔(dān)單獨(dú)的功能,然后把這些分立的元件彼此焊接、組裝到一起,成為一個(gè)完整的線路,完 成整體功能。這是從整體到分立再到整體的過程。難道這個(gè)由分而合的過程是必經(jīng)之途嗎?為什么不可以 將備分立元件直接集合在整體材料上呢?也就是說, 按電子設(shè)備的功能要求,在整體材料中把各功能的元件集成為一個(gè)系統(tǒng)電路。組成電路的各種元件晶 體管、電阻、電容,以及引線從外觀上己不能再分辨出來,因?yàn)樗鼈兌急患铣梢粋(gè)不可分割的密集整體。 這樣一來,傳統(tǒng)電路中功能各異的分立元件界限就消除了。
1952年,美國科學(xué)家達(dá)默首先提出了這一閃光的技術(shù)思想,幾年后,第一塊集成電路問世,人類電子技術(shù)有了巨大飛躍。在集成電路思想引導(dǎo)下,人類又出現(xiàn)了超大規(guī)模集成電路,1996年,微處理芯片的集成度已高達(dá)1000萬個(gè)晶體管以上。英特爾公司預(yù)計(jì)2012年,就可以將10億個(gè)晶體管集成到一塊不到小指甲幾分之一的硅片上。集成電路的發(fā)明過程中創(chuàng)造性 解決問題的作用是顯而易見的。當(dāng)然也正是由于人們在常規(guī)解決問題方式上的反復(fù)探索,歷經(jīng)曲折,才可 能扭轉(zhuǎn)思路,提出全新的思想,可見常規(guī)解決問題方 式的作用同樣也是不可忽視的。
從上述事例可以看出,在常規(guī)解決問題活動中, 人們主要思考"應(yīng)該怎樣做",并套用以往的經(jīng)驗(yàn)、規(guī) 則、習(xí)俗、法規(guī)、先例等所提供的樣式,旨在使問題 較順利地得到解決,而結(jié)果又能為社會所接受。常規(guī) 性解決問題的態(tài)度以模仿照搬現(xiàn)成的方式方法和規(guī)則 辦主,力求一絲不茍地運(yùn)用前人、他人成功的經(jīng)驗(yàn)和成熟的辦法。其方法論原則是將一般的經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則套 用到具體問題上,注重問題的共性和解法的普遍性, 因此,它同樣推崇理性原則和邏輯思維方式。
某種常規(guī)解決問題方法首次應(yīng)用時(shí),實(shí)際上是一種創(chuàng)造性解決問題的方式。因?yàn)樵谒皼]有先例, 而這一方法一旦廣為人們所用或其中含有的科學(xué)道理已成為普遍的、公開的科學(xué)原理時(shí),創(chuàng)造性解決問題的方式就變成了常規(guī)解決問題的方式。 比如,宋真宗時(shí)代,皇宮內(nèi)的一場大火,使大片宮室樓臺、殿閣亭榭成了廢墟。宋真宗命丁謂負(fù)責(zé)重建宮殿。當(dāng)時(shí),要完成這項(xiàng)重大的建筑工程,需要解決一系列的相關(guān)難題。一是大批的廢墟垃圾如何清理; 二是從何處運(yùn)進(jìn)大量新土;三是如何解決運(yùn)輸問題。
這三個(gè)難題,倘不統(tǒng)籌兼顧,而是各自分別解決,那不僅要造成成本費(fèi)用和時(shí)間上的大量浪費(fèi),而且施工現(xiàn)場很可能亂成一團(tuán),城市的交通和生活秩序也要受到極大干擾。 如果按現(xiàn)代系統(tǒng)工程的方法,這個(gè)問題可以通過 建立系統(tǒng)模型,經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算,確定最佳方案。而在那個(gè)時(shí)代,丁謂不可能做到這些。但他卻設(shè)計(jì)了一套十分合理的工程方案:他命令先開挖一條大水渠,將挖出的土就作為施工用的新土;等水渠引上水,就可以把建筑用的木材、石料用船運(yùn)過來,這樣就解決了運(yùn)輸問題;等工程完工后,最后將水渠的水放干,再將廢墟垃圾填在空渠里,重新填為平地。
這一方式在那個(gè)時(shí)代絕對是一個(gè)創(chuàng)造性解題的典范。
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