简介:本文剖析三进制与二进制的差异、三进制优势及未普及原因,阐述华为重拾三进制开发目的,为理解进制技术与计算产业发展提供视角。

在计算机发展历程中,二进制一直占据着主导地位,成为现代计算机的基石。然而,三进制作为一种理论上具有独特优势的计数系统,也吸引着众多科研人员的目光。近年来,华为对三进制的开发,更是引发了人们对这一古老而又新颖计数方式的重新审视。
二进制是计算机领域最为常见的进制,它只有0和1两个基本数码,遵循“逢二进一”的运算规则。这种简单的数字系统与电子元件的两种稳定状态(如电路的通断、电压的高低)天然契合,使得计算机硬件的设计和实现变得相对容易。例如,在晶体管构成的电路中,通过控制晶体管的导通与截止,就能轻松地表示0和1,进而实现各种复杂的计算操作。此外,二进制的运算规则也极为简洁,基本的加法和乘法运算通过简单的逻辑门电路就能完成,这为计算机的高效运行提供了坚实的基础。
三进制则采用0、1、2三个数码,遵循“逢三进一”的规则 ,还存在一种对称三进制,使用-1、0、1来表示数字。三进制具有多方面的优势。从数学角度来看,三进制的信息密度更高。在表示相同范围的数字时,三进制所需的位数比二进制更少。以十进制数100为例,二进制需要7位(1100100)来表示,而三进制仅需5位(10201) 。这意味着在存储和传输数据时,三进制能够更有效地利用资源,减少存储空间和传输带宽的需求。
三进制逻辑更接近人类大脑的思维方式。在日常生活中,人们对事物的判断往往不只是简单的“是”(对应二进制的1)或“否”(对应二进制的0),还存在“不确定”或“中间状态”,这类似于三进制中的2或对称三进制里的0。这种特性使得三进制在处理模糊信息和不确定性问题时具有先天优势,为计算机的模糊运算和自主学习提供了更大的可能性,在人工智能领域有着广阔的应用前景。
从硬件实现角度来看,三进制逻辑电路在某些方面也展现出优势。电压存在正电压(对应1)、零电压(对应0)和负电压(对应 -1)三种状态,这为三进制逻辑电路的实现提供了物理基础。而且三进制逻辑电路相比二进制逻辑电路速度更快、可靠性更高,需要的设备和电能也更少。
尽管三进制具有诸多优势,但长期以来却未得到普遍推广。从历史发展角度看,早期计算机发展过程中,二进制与电子技术的结合更为顺利。电子元件容易实现的“开”“关”两种状态与二进制完美匹配,使得二进制计算机在硬件实现上更为简单和成熟。当二进制计算机技术逐渐发展并形成完整的产业生态时,其他进制想要进入这个市场面临着巨大的障碍,包括硬件设计、软件开发、编程语言、算法理论等各个层面都已经围绕二进制建立起了成熟的体系,切换到三进制意味着要打破现有的生态,付出巨大的成本和风险。
华为重拾三进制开发,有着多方面的目的。在当前半导体技术面临瓶颈的背景下,三进制为计算技术的发展提供了新的方向。通过对三进制逻辑门电路等方面的研究,华为可以从底层架构入手,创新电路设计。华为申请的三进制相关专利,利用三值逻辑的27种单变量函数,简化了三进制逻辑电路的结构,减少了晶体管数量,从而降低了功耗并提高了计算效率,这对于解决当前芯片功耗过高的问题具有重要意义。
三进制在人工智能领域的潜在优势与华为在AI领域的布局高度契合。随着人工智能的快速发展,对计算能力和算法效率提出了更高的要求。三进制更接近人类思维的逻辑方式,有望为人工智能的发展带来新的突破,帮助华为在AI芯片等领域取得更大的竞争优势。如果华为能够推动三进制技术的发展并使其在行业内得到应用,将有可能在全球计算产业中掌握新的标准制定权,重塑产业格局,为未来的科技竞争奠定坚实的基础。