模拟领域——一切皆有可能

我时常会被不懂技术的朋友或家人问到这样的问题：“这些被叫做芯片(IC)的到底是什么东西？”以及“它们是如何工作的？”。我尽所能地给予解释，当然，我会尽量使这些答案贴合提问人的背景和理解能力。到最后我通常会以这样的回答收尾：你几乎可以将它看作是一个纯粹的魔术，我们可以构建各种IC，并让它们重复、可靠地工作。

但有些时候，即使是作为工程师的我们，也没能以应有的尊敬态度接受那些令人印象深刻或意想不到的成就。情况确实如此，即使那些成就打破了我们长期坚持的信仰。

有两个例子很能说明问题。第一个是数字用户线(DSL)：过去人们一直认为电话线本地环路的可用带宽只有3dB，覆盖的频率范围大约为300Hz到3000Hz。此外还认为：由于环路的固有带宽很低，因此小带宽没有问题；环路不均匀、未知，并具有不断变化的频谱响应；环路是有噪声的；语音频谱包含大多数能量且容易理解，噪声是其中的一部分，一切都很正常；而在相对很窄的带宽之外，没有什么是可以被利用的。

显然，后来的DSL开发人员没有局限于窄带、噪声以及总体来说很糟糕的频谱特性。通过移走所有电信系统中安装的线路滤波器，以及采用复杂的模拟和数字信号处理技术，并加上一些先进的数据编码和解码算法，本地环路现在可以在终端用户和附近的交换局之间提供相当快速的数据传输速率。这是一个了不起的成就，并且来之不易。

另一个例子是现在很常见的基于科里奥利效应的流体质量流量计。这是一种非常真实的物理效应，体现在许多地方，比如地球上空气和水流的大规模、宏观旋转，以及远程炮弹和导弹明显的飞行曲线。

然而不知为什么，过去的工程师们就能够接受这种宏观效应，在小得多的尺寸上充分发挥这种宏观效应的优势，为流体和泥浆创建精确、相对紧凑的质量流量计。通过将流体流过一个振荡中的U形管，同时检测管子由于科里奥利效应引起的扭曲就可以实现这种测量，尽管中间还会遇到一些设计和技术难题。当我第一次听到上述这种流量计时，我就在想“他们做了什么？怎么做的？这是不可能的!”

看起来我们永远不该说“不可能”，即使是对我们自己。所以现在，我正在思考移相器、传输器、三度仪、隐身器甚至曲速驱动器!