カーバー・ミード：シリコンにニューロンのように振る舞うことを教えたエンジニア
カーバー・ミードは、あるキャリアを、エンジニアの世代にコンピュータチップの設計方法を教える教科書を書くことに費やし、次のキャリアを、チップは論理ゲートを模倣するのをやめて人間の網膜を模倣し始めるべきだと主張することに費やした。エレクトロニクスの歴史において、自身の分野の根本的な前提を数十年離れて二度も再発明し、その両方で正しかった人物はほとんどいない。
水力発電キャンプからカルテックへ
カーバー・アンドレス・ミードは1934年5月1日にカリフォルニア州ベーカーズフィールドで生まれ、父親がビッグクリーク水力発電プロジェクトで働いていた山間の小さなコミュニティ、カーンビルで育った。少年時代にアマチュア無線の免許を取得し、高校時代には地元のラジオ局で働いた。これは正式な訓練に先立つエレクトロニクスの初期の実践的な見習い期間であった。彼はカルテックで1956年に電気工学の学士号、1957年に修士号、1959年から60年頃に博士号という3つの学位すべてを取得し、40年以上にわたって教員として留まり、最終的にはゴードン・アンド・ベティ・ムーア工学・応用科学名誉教授という称号を保持した。この講座は、ミードがその最も有名なアイデアを命名するのを手伝った協力者にちなんで名付けられた。
ムーアの法則の命名
後にインテルの共同設立者となるゴードン・ムーアとのミードの協力関係は1959年頃に始まった。トランジスタの微細化の物理学に取り組む中で、ミードの分析は、トランジスタは単に縮小するだけでなく、そうすることでより速く、より涼しく、より安くなることを示した。これはムーアが経験的に観察していた傾向に対する物理的な正当化であった。ゴードン・ムーア自身が、「ムーアの法則」という用語を造ったのはミードであると認めている。1972年、ブルース・ホーナイゼンと協力して、ミードはトランジスタが最終的に0.15ミクロンのスケールで構築される可能性があると予測した。この予測は、半導体業界の微細化曲線が実際にどこに着地するかを数十年前にほぼ正確に捉えていた。
ミード・コンウェイ革命
ミードのコンピュータ業界への最も重要な個人的貢献は、1975年に始まったゼロックスPARCのリン・コンウェイとの協力によってもたらされた。彼らは共同で、超大規模集積（VLSI）チップ設計のための構造化された方法論を開発した。これは、専門の物理学者だけでなくエンジニアが機能するシリコンをレイアウトできるようにする簡略化された設計ルールを通じて複雑な回路を記述する方法であった。彼らの1979年の教科書『Introduction to VLSI Systems』は、チップ設計者の世代にとって決定的なリファレンスとなり、集積回路がどのように構築されるかというパラダイムシフトとして広く説明されるものを引き起こした。ミードは1970年にカルテックで世界初の大規模集積設計コースを教え、1976年にはアイヴァン・サザーランドやフレデリック・B・トンプソンと共に、そこで計算機科学を正式な学科として設立するのを手伝った。ミード・コンウェイのマルチプロジェクト・ウェーハ手法は、多くの個別の学生設計チップが単一の製造実行を共有できるようにし、大学で初めてチップ設計を教えられるようにし、1981年にElectronics Magazine Award for Achievementをペアにもたらした。
シリコンコンパイラと一連の企業の構築
博士課程の学生デビッド・L・ヨハンセンと共に、ミードは最初のシリコンコンパイラを構築した。これは、設計者の仕様を自動的に機能する集積回路レイアウトに変換するツールであり、1981年にそれを商業化するためにSilicon Compilers Inc.を共同設立し、Digital Equipment CorporationのMicroVAXラインで使用されるチップを生産した。ミードはその後、20社以上の設立を支援し、研究を直接産業界に翻訳した。1986年にはフェデリコ・ファジンと共にSynaptics Inc.を設立し、そのニューラルネットワークに触発されたタッチパッド技術はラップトップトラックパッド市場の大きなシェアを獲得した。Sonic Innovationsは彼のチップ研究を補聴器に応用し、Foveonはデジタルカメラ用のニューラルに触発されたCMOSイメージセンサを構築し、Impinjは彼のフローティングゲートトランジスタ研究をRFID技術に応用した。
脳への転換
1980年代までに、ミードは研究の焦点を完全に移していた。トランジスタ内で電荷が蓄積および散逸する方法と、生物学的ニューロン内でそれが起こる方法との間の物理的な類似性に気づいたからである。彼はニューロモーフィック工学の創設者となった。これは、従来のデジタルチップの離散的な論理ではなく、生物学的神経システムの計算アーキテクチャを模倣するアナログ電子回路を構築するものであり、彼が造語したとされる用語である。彼はリチャード・ファインマンを含む物理学者や神経科学者のジョン・ホップフィールドと協力してこのアイデアを発展させた。博士課程の学生ミシャ・マホワルドは、1992年に彼の監督下で機能するシリコン網膜を構築した。これは生物学的な目と同じように視覚情報を処理するアナログチップであり、ミードは1988年にリチャード・F・ライオンと共に聴覚信号処理をモデル化するアナログシリコン蝸牛に取り組んだ。
認識
ミードの栄誉は彼のキャリアの両半分に及んでいる。2002年の国家技術賞とコンピュータ歴史博物館フェローシップ、1999年のレメルソン-MIT賞、1996年のIEEEジョン・フォン・ノイマン・メダルとフィル・カウフマン賞、1997年のACMアレン・ニューウェル賞、1984年の全米工学アカデミーへの選出、1985年にリン・コンウェイと共有したジョン・プライス・ウェザリル・メダル、そして2022年の京都賞先端技術部門である。彼は50以上の米国特許を保持している。
カーバーが天才と呼ばれる理由
ミードのこの言葉への主張は、珍しい二重の行為に基づいている。彼は、工学分野の慣行を一度だけでなく二度も根本的に作り直した数少ない技術者の一人である。最初は、構造化されたチップ設計を教えやすくスケーラブルにしたミード・コンウェイVLSI手法であり、その後はニューロモーフィック工学である。これは、ブール論理ではなく生物学こそが将来のコンピュータハードウェアのより良いモデルであると主張することで彼が本質的に設立した研究プログラムである。同僚や技術史家は、トランジスタに関する深い物理的直感と神経科学への同様に真剣な関与という彼の稀な組み合わせを指摘している。これは彼の世代の電気エンジニアが試みた範囲をはるかに超えている。正直な複雑さは、彼の教科書で最も有名な業績であるVLSI設計革命が、リン・コンウェイと共同で明示的にクレジットされていることである。彼女のこの方法論およびより広範なチップ設計への独立した貢献は実質的であり、分野自体の歴史に記録されている。ジョン・プライス・ウェザリル・メダルは両者に共同で授与された。彼の後のニューロモーフィック研究の多くは、ミシャ・マホワルドのような学生やリチャード・ライオンのような同僚との緊密な協力によって同様に構築されており、孤独な発明ではなくパートナーシップと組み合わされた洞察というキャリアを通じたパターンに従っている。
遺産
今日、構造化されたルールベースのCAD手法で設計されたすべてのチップはミード・コンウェイのアプローチに由来しており、ミードが設立を支援したニューロモーフィック工学の分野は、現在、彼のシリコン網膜が概念が機能することを最初に証明してから数十年後に構築された、脳に触発された低電力コンピュータハードウェアの成長カテゴリーの基礎となっている。
