卡弗·米德：教导硅像神经元一样行为的工程师

卡弗·米德用一个职业生涯编写了教导一代工程师如何设计计算机芯片的教科书，然后用下一个职业生涯争辩说，芯片应该停止模仿逻辑门，转而开始模仿人类视网膜。在电子学史上，很少有人能在几十年间两次重塑自己领域的根本假设，并且两次都正确。

从水电营地到加州理工学院

卡弗·安德烈斯·米德于1934年5月1日出生在加利福尼亚州贝克斯菲尔德，在山间小社区克恩维尔长大，他的父亲在那里的大克里克水电项目工作。他小时候获得了业余无线电执照，高中时在当地广播电台工作，这是他在任何正式培训之前进行的早期电子学实践学徒生涯。他在加州理工学院获得了全部三个学位——1956年的电气工程学士学位、1957年的硕士学位和1959-60年左右的博士学位——并在那里担任教职超过四十年，最终获得了戈登和贝蒂·摩尔工程与应用科学名誉教授的头衔，该教席以米德帮助命名其最著名想法的合作者命名。

命名摩尔定律

米德与后来成为英特尔联合创始人的戈登·摩尔的合作始于1959年左右。在研究晶体管小型化的物理学时，米德的分析表明，晶体管不仅会缩小，而且在缩小过程中会变得更快、更凉爽、更便宜——这是对摩尔凭经验观察到的趋势的物理证明。戈登·摩尔本人将“摩尔定律”这一术语的创造归功于米德。1972年，米德与布鲁斯·霍内森合作，预测晶体管最终可以在0.15微米的规模上制造，这一预测提前几十年大致捕捉到了半导体行业小型化曲线的实际落脚点。

米德-康威革命

米德对计算机行业最重要的个人贡献来自于他从1975年开始与施乐帕洛阿尔托研究中心的林恩·康威的合作。他们共同开发了一种超大规模集成（VLSI）芯片设计的结构化方法——一种通过简化设计规则来描述复杂电路的方法，使工程师（而不仅仅是专业物理学家）能够布局出可工作的硅片。他们1979年的教科书《VLSI系统导论》成为了一代芯片设计师的权威参考书，并引发了被广泛描述为集成电路构建方式的范式转变。米德于1970年在加州理工学院教授了世界上第一门大规模集成设计课程，并于1976年与伊万·萨瑟兰和弗雷德里克·B·汤普森一起帮助在那里建立了正式的计算机科学系。米德-康威多项目晶圆方法论使许多学生设计的独立芯片能够共享一次制造运行，这使得芯片设计首次可以在大学里教授，并使这对搭档在1981年获得了《电子杂志》成就奖。

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构建硅编译器和一系列公司

米德与他的博士生大卫·L·约翰森一起构建了第一个硅编译器，这是一种自动将设计师的规范转换为可工作的集成电路布局的工具，并于1981年共同创立了Silicon Compilers Inc.进行商业化，生产用于数字设备公司MicroVAX系列的芯片。米德随后帮助创立了二十多家公司，将他的研究直接转化为工业：1986年与费德里科·法金共同创立了Synaptics Inc.，其受神经网络启发的触摸板技术占据了笔记本电脑触控板市场的大部分份额；Sonic Innovations将他的芯片工作应用于助听器；Foveon构建了用于数码相机的神经启发式CMOS图像传感器；Impinj将他的浮栅晶体管工作应用于RFID技术。

转向大脑

到20世纪80年代，米德完全转移了他的研究重点，注意到电荷在晶体管中积累和消散的方式与它在生物神经元中发生的方式之间存在物理类比。他成为了神经形态工程的创始人物——构建模拟电子电路来模仿生物神经系统的计算架构，而不是传统数字芯片的离散逻辑——这是一个他被认为创造的术语，他与包括理查德·费曼在内的物理学家和神经科学家约翰·霍普菲尔德合作发展了这个想法。他的博士生米莎·马霍瓦尔德在1992年在他的指导下构建了一个可工作的硅视网膜，这是一个像生物眼睛一样处理视觉信息的模拟芯片，米德于1988年与理查德·F·里昂合作开发了一种模拟硅耳蜗，用于模拟听觉信号处理。

认可

米德的荣誉跨越了他职业生涯的两个阶段：2002年的国家技术奖章和计算机历史博物馆奖学金，1999年的莱梅尔森-麻省理工奖，1996年的IEEE约翰·冯·诺依曼奖章和菲尔·考夫曼奖，1997年的ACM艾伦·纽厄尔奖，1984年当选为美国国家工程院院士，1985年与林恩·康威共同获得的约翰·普莱斯·韦瑟里尔奖章，以及2022年的京都奖先进技术奖。他拥有五十多项美国专利。

为什么卡弗被称为天才

米德对这个词的声望基于一种不同寻常的双重行为：他是极少数不仅一次而且两次从根本上重塑了工程学科实践的技术专家之一，首先是米德-康威VLSI方法论，它使结构化芯片设计变得可教授和可扩展，后来是神经形态工程，这是一个他本质上创立的研究项目，他坚持认为生物学而不是布尔逻辑是未来计算机硬件的更好模型。同事和技术史学家特别指出他罕见地结合了对晶体管的深刻物理直觉与对神经科学同样严肃的参与——这是他那一代电气工程师中很少有人尝试的范围。诚实的复杂之处在于，他最著名的教科书成就，即VLSI设计革命，明确地归功于林恩·康威，她对该方法论和更广泛的芯片设计的独立贡献是实质性的，并记录在该领域的历史中；约翰·普莱斯·韦瑟里尔奖章是授予他们两人的。他后来的许多神经形态工作同样是通过与米莎·马霍瓦尔德等学生和理查德·里昂等同事的密切合作构建的，遵循了他整个职业生涯中洞察力与伙伴关系相结合而不是孤独发明的模式。