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    NVIDIA在2010年推出Fermi费米架构,随后的Kepler开普勒、Maxwell麦克斯韦、Pascal帕斯卡、Volta伏达、Turing图灵都是以伟大的科学家来命名的,其实更早的2008年NVIDIA已经有使用Tesla特斯拉这个名字,不过那个是产品线的名字,和此后用科学家来命名GPU架构有些不同。

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    9月2号凌晨,NVIDIA正式发布了RTX 30系列显卡,新的显卡采用Ampere安培架构,新的架构采用了三星8nm工艺,拥有更大规模的GPU核心,FP32计算单元翻了一倍,引入了第二代RT Core和第三代Tensor Core,支持GDDR6X显存,RTX 30系列性能暴涨,RTX 3070的性能已经超越上代旗舰RTX 2080 Ti了,RTX 3080的性能则是RTX 2080的两倍,而RTX 3090是面向更高级别的8K游戏而设计的,能做到8K 60Hz,性能之强大是现在还不能想象的。

    而Ampere安培这个名字大家应该都不会陌生,中学物理课本里面肯定有他的名字,老师让我们一定要记住的右手螺旋定则其实就是安倍定则,而且电流的计量单位也是安培,毫无疑问NVIDIA这架构代号的来源就是著名法国物理学家、化学家和数学家安德烈-马里·安培 (André-Marie Ampère),他是经典电磁学的创始人之一,为了纪念他的贡献,国际单位制中电流的单位“安培”以他的姓氏命名。


    位于法国里昂的安培广场,图片来源:Wikimedia Commons

    安德烈-马里·安培的父亲是一位富商,受卢梭的思想影响,为他儿子设立了一个藏书丰富的私人图书馆,让他从小就在里面博览丛书,这些书籍激发起他对自然科学、数学和哲学的兴趣,他对数学最着迷,安培从12岁开就开始学习高等数学,据他自己回忆说,他的所有数学知识在18岁的时候就已经基本完成了。1799年,24岁的他在里昂担任数学教师,并开始有系统地研究数学,1802年布尔格中央理工大学任命安培为物理和化学教授,期间发表了一篇论述赌博的数学理论,显露出极好的数学根底,引起了社会上的注意。1804年他开始在新成立的巴黎综合理工学院担任教育工作,并在1807年成为那里的数学教授。1808年被任命为法国帝国大学总学监,1809年任巴黎工业大学数学教授,1814年当选为法国科学院院士,1824年任法兰西学院实验物理学教授,1827年当选为英国伦敦皇家学会外籍会员,他还获得了柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士。

    当然最为人所知的是安培对电子学重大贡献,1820年9月,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁感应,安培 立即想到有一种未知的力影响电流对于指针的偏转,他认为这未知的力可能是解开磁现象的关键。他立即就着手从事这方面的研究,建立描述电磁关系的物理理论和数学方程,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系,这也就是大家所熟悉的右手螺旋定则,也就是安培定则:

    1.假设用右手握住通电螺线管,弯曲的四指指向电流方向,那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。
    2.假设用右手握住通电导线,大拇指指向电流方向,那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向。

    1822年,安培发表了一篇论文,对实验现象进行总结,发现两根平行载流导线以各自产生的磁场对另一根导线产生作用力,电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥,对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。


    Schweigger Multiplier – 1820,图片来源:NationalMagLab

    而为了做这些实验,安培与约翰·施瓦格在哈雷大学开发了一种特殊的仪器,能使用指针来测量电流的确切大小,也就是后来被叫作检流计的东西。当然他们做出来的和现在用的检流计有很大的不同,当时的更像是一个指南针,使用导线绕着一个矩形框架绕了多圈做成一个线圈,磁化了的针悬在其中心,如果针偏转的话就说明已经通电了,电流越大针头偏转越多。他们的在一定程度上推动了检流计的发展。

    安培还提出了对电磁关系的物理理解,根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性,提出了著名的分子电流假说。他认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。

    1826年,安培提出载流导线中的电流与其产生的磁场之间的关系,并通过实验证明与他的数学能力总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系,也就是后来的安培定律。此后1827年,安培将他的电磁现象的研究综合在《关于电动力学现象之数学理论的回忆录,独一无二的经历》一书中出版,“电动力学”一词自此产生。

    受到安培的启发,法拉第、韦伯和麦克斯韦等其他科学家也进行了一些有关电和磁相关关系的实验,麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一,还把安培誉为“电学中的牛顿”。


    安培画像,图片来源:Wikimedia Commons

    安培在数学和化学方面也有不少贡献,他曾研究过概率论和积分偏微方程;他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘,导出过阿伏伽德罗定律,论证过恒温下体积和压强之间的关系,还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。其实在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。

    在安培逝世将近50年后,1889年著名的埃菲尔铁塔落成,安培的名字与另外71个法国著名科学家的名字一起被刻在埃菲尔铁塔上,以此来纪念他们在科学领域上重大的贡献。

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