上 ， 物種 會 如何 演化 。 唯有 接受 極 短 的 時間 週期 （ 微秒 、 奈秒 、 微微秒 ） ， 電腦 先驅 才 可能 思考 機器 如何 只要 切換 開關 就 能 解出 問題 。 電腦 操作 的 核心 概念 就 是 ， 機器 的 運作 快 得 讓 人 難以 想像 。 速度 就是 電腦 的 秘密 武器 。 要是 電腦 運作 的 速度 沒 那麼 快 ， 沒有 人 會 願意 花費 大量 的 時間 和 材料 來 建造 電腦 。 若是 電腦 只 有 每 秒 一千 次 的 開關 速度 ， 那麼 要 算出 二 加 二 ， 就 會 用到 整整 一 秒鐘 ， 也許 兩 秒鐘 。 以 這 個 速度 ， 根本 不必 買 一 台 機器 。 人類 的 腦 是 極為 精密 複雜 、 功能 強大 、 極 有 效率 的 計算機 ， 誰 都 不必 花錢 買 ， 而且 解決 問題 的 速度 更 快 。 而 現在 電路 中 的 導線 往往 會 讓 事情 變慢 。 電腦 中 的 電晶體 會 回應 電子 信號 而 開關 。 一 股 電脈波 穿過 導線 ， 抵達 電晶體 ， 電晶體 就 會 開啟 ； 另 一 股 脈波 出現 ， 電晶體 就 會 關閉 。 無論 電晶體 本身 的 開關 切換 有 多麼 快 ， 都 要 等到 脈波 抵達 ， 告訴 它 該 做 什麼 ， 它 才 能夠 開關 。 一 個 電路 裡面 的 導線 越 多 ， 這些 傳訊 脈波 就 必須 傳 得 更 遠 。 在 一九五 g 年代 ， 電腦 速度 的 限制 因素 就 在於 電子 信號 通過 電路 的 行進 時間 有 多 長 。 最 大型 的 電腦 內部 可能 有 幾 英里 的 線路 ， 脈波 從 電路 的 一 端 傳到 另 一 端 需要 很 久 ， 嚴重 拖慢 了 計算 速度 。 乍看 之下 ， 這 個 問題 好像 有 兩 個 可能 的 解決 方案 ： 要不 就是 加速 信號 ， 讓 信號 在 大型 電路 中 移動 得 更 快 ， 要不 就是 縮短 電路 。 然而 ， 就 目前 來 看 ， 電子 信號 通過 電路 ， 具有 眾所周知 的 速度 限制 — — 光速 。 如果 近代 物理學 正確 ， 就 沒有 任何 東西 能 移動 得 比 光 更 快 。 那 就 只 剩下 第二 個 方案 。 若要 提高 運算 速度 ， 就 得 縮短 傳訊 脈波 必須 行進 的 距離 ， 也 就 是 讓 電路 變小 。 可是 電路 變小 就 意味 著 容量 減少 。 這 個 結果 變成 兩難 。 以 電子 工程師 的 行話 來 說 ， 電腦 的 「 能力 」 測定 基準 ， 不僅 要 看 處理 問題 的 難度 ， 還要 看 解決 問題 的 速度 。 只要 連上 更多 電晶體 ， 就 有 可能 （ 至少 在 成本 和 大小 還 不 算 嚴重 問題 的 情況 下 ） 提高 解決 問題 的 能力 。 但 更多 電晶體 和 更多 導線 就 意味 著 更 大 的 電路 ， 而 這 就 會 降低 運算 的 速度 。 因此 ， 本來 努力 試圖 提高 運算 能力 ， 卻 反而 造成 運算 能力 降低 。 這 就 是 科技 上 無法 擺脫 的 兩難 困境 ： 數量 暴行 。 諾宜斯 回憶 ， 「 當時 面臨 的 狀況 清楚 無疑 ， 那 就 是 大小 決定 效能 。 在 運算 速度 受限 的 前提 下 ， 成本 、 可靠度 、 效用 等等 ， 不只 評估 效能 ， 還要 看 電路 的 大小 和 複雜度 。 」 基爾比 也 回憶 道 ， 「 你 可以 清楚 看到 ， 你 想 做 的 東西 都 需要 那麼多 電晶體 、 那麼多 零件 — — 不論 從 成本 的 觀點 ， 從 大小 的 觀點 ， 隨便 你 要 用 什麼 角度 來 看 ， 都 簡直 是 不 可行 。 」 諾宜斯 說 那時 「 技術界 有 一 大部分 的 人 竭盡 全力 尋找 一 種 解決之道 。 」 基爾比 說 ， 「 當時 有 非常 多 的 工作 在 進行 … … 。 大家 差不多 都 認為 ， 這 是 個 不得不 解決 的 問題 。 」 諾宜斯 並 說 ， 「 很 顯然 ， 已經 有 個 市場 在 等 著 看 哪 一 個 發明 者 能夠 成功 。 」 英雄 終 將 登場 說來 也 巧合 ， 最後 成功 的 發明 者 ， 是 兩 位 在 相互 競爭 公司 中 任職 的 工程師 。 也就是說 ， 這 個 重要性 震撼 全球 的 技術 問題 並 沒有 交給 學院 科學家 。 解決 這 個 問題 的 ， 並 不 是 大學 實驗室 裡 的 研究 人員 ， 而是 在 工業 實驗 中 埋頭苦幹 ， 距離 生產線 不遠 的 工程師 。 科學家 和 工程師 常常 將 他們 的 工作 分成 兩 大 類 ， 有時 說成 是 基礎 研究 和 應用 研究 。 近代 世界 有 些 最 關鍵 的 發明 和 發現 ， 是 透過 基礎 研究 而 產生 的 ， 也 就 是 沒有 針對 任何 特定 用途 的 工作 。 愛因斯坦 的 宇宙 圖像 、 弗萊明 發現 盤尼西林 、 波耳 的 原子核 藍圖 、 華森 和 克里克 的 DNA 「 雙螺旋 」 模型 等 ， 這些 後來 產生 龐大 實用 意義 的 成果 ， 卻 都 來自於 基礎 研究 。 而 在 現代 生活 中 ， 也 有 同樣 多 的 基本 工具 （ 電燈 、 電話 、 維他命丸 、 網際網路 ） 是 由於 針對 某 種 清楚 焦點 的 努力 ， 為 了 解決 某 個 特定 問題 而 產生 的 。 也許 可以 說 ， 基礎 研究 和 應用 研究 之間 的 區別 ， 正 包括 了 科學家 與 工程師 之間 的 差異 。 科學家 的 動力 來自於 對 知識 的 渴求 ； 正 如 諾貝爾 物理學獎 得主 費曼 ︵ Richard Feynman ︶ 所 說 ， 他們 的 動機 是 「 發現 事物 真相 的 樂趣 」 ； 相形之下 ， 工程師 都 是 以 解決 問題 為 導向 。 他們 的 樂趣 在於 使 事物 順利 運作 。 單石 概念 是 一 項 工程 解決 方案 。 它 避開 數量 暴行 的 方法 ， 就 是 將 巨大 的 數量 減為 一 ： 整 個 電路 由 一 個 零件 構成 — — 即使 是 最 複雜 的 電路 設計 ， 也 可以 用 一 塊 「 單石 」 半導體 材料 ， 納入 所有 的 元件 和 所有 的 互連 。 這 個 概念 的 實體 產品 — — 也 就是 工程師 熟悉 的 積體電路 ， 以及 大多數 人 知道 的 半導體 晶片 ， 已經 徹底 改變 了 這 個 世界 ， 就 像 電話 、 燈泡 ， 以及 汽車 一樣 。 積體電路 是 時鐘 、 電腦 、 攝影機 和 計算器 的 心臟 ， 是 計步器 和 掌上型 電腦 的 心臟 ， 也 是 外太空 探測器 和 深海 聲納 、 烤箱 、 打字機 、 行動電話 以及 網際網路 伺服器 的 心臟 。 美國 國家 科學院 曾經 說 過 ， 積體電路 是 「 第二 次 工業 革命 」 的 始祖 。 第一 次 工業 革命 增大 了 人類 的 肉體 力氣 ， 讓 人們 不必 再 做 勞力 的 苦工 ； 晶片 造成 的 革命 則 增強 了 我們 的 智慧 力量 ， 讓 人們 從 勞心 的 計算 工作 中 解脫出來 。 擔任 英國 女王 首席 科學 顧問