Γιατί οι σύγχρονοι υπολογιστές είναι τόσο καλύτεροι από τους παλιούς; Μια εξήγηση σχετίζεται με τον τεράστιο αριθμό προόδων που έχουν σημειωθεί στην ισχύ μικροεπεξεργασίας τις τελευταίες δεκαετίες. Περίπου κάθε 18 μήνες, ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να συμπιεστούν σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα διπλασιάζεται.
Αυτή η τάση εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 1965 από τον συνιδρυτή της Intel, Gordon Moore, και αναφέρεται ευρέως ως "Νόμος του Μουρ.» Τα αποτελέσματα ώθησαν την τεχνολογία προς τα εμπρός και τη μεταμόρφωσαν σε μια βιομηχανία τρισεκατομμυρίων δολαρίων, στην οποία Τα αφάνταστα ισχυρά τσιπ μπορούν να βρεθούν σε οτιδήποτε, από οικιακούς υπολογιστές μέχρι αυτόνομα αυτοκίνητα έως έξυπνα νοικοκυριά συσκευές.
Προτεινόμενα βίντεο
Αλλά ο νόμος του Μουρ μπορεί να μην μπορεί να συνεχιστεί επ' αόριστον. Η βιομηχανία υψηλής τεχνολογίας μπορεί να λατρέψει τη συζήτηση για εκθετική ανάπτυξη και ένα ψηφιακά καθοδηγούμενο «τέλος του σπανιότητα», αλλά υπάρχουν φυσικά όρια στην ικανότητα να συρρικνώνεται συνεχώς το μέγεθος των εξαρτημάτων ένα τσιπάκι.
Τι είναι ο νόμος του Μουρ;
Ο νόμος του Moore είναι μια παρατήρηση που έγινε από τον συνιδρυτή της Intel, Gordon Moore, το 1965. Δηλώνει ότι περίπου κάθε 18 μήνες, ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να συμπιεστούν σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα διπλασιάζεται».
Ήδη τα δισεκατομμύρια τρανζίστορ στα τελευταία τσιπ είναι αόρατα στο ανθρώπινο μάτι. Εάν ο νόμος του Moore συνεχιζόταν μέχρι το 2050, οι μηχανικοί θα πρέπει να κατασκευάσουν τρανζίστορ από συστατικά που είναι μικρότερα από ένα άτομο υδρογόνου. Είναι επίσης όλο και πιο ακριβό για τις εταιρείες να συμβαδίζουν. Η κατασκευή εργοστασίων κατασκευής νέων τσιπ κοστίζει δισεκατομμύρια.
Ως αποτέλεσμα αυτών των παραγόντων, πολλοί άνθρωποι προβλέπουν ότι ο Νόμος του Μουρ θα εκτονωθεί κάποια στιγμή στις αρχές της δεκαετίας του 2020, όταν τα τσιπ διαθέτουν εξαρτήματα που απέχουν μόνο περίπου 5 νανόμετρα μεταξύ τους. Τι γίνεται μετά από αυτό; Σταματάει η τεχνολογική πρόοδος, σαν να είχαμε κολλήσει σήμερα χρησιμοποιώντας τον ίδιο υπολογιστή με Windows 95 που είχαμε πριν από μερικές δεκαετίες;
Όχι πραγματικά. Ακολουθούν επτά λόγοι για τους οποίους το τέλος του Νόμου του Μουρ δεν θα σημαίνει το τέλος της υπολογιστικής προόδου όπως την ξέρουμε.
Ο νόμος του Μουρ δεν θα τελειώσει «έτσι»
Φανταστείτε την καταστροφή που θα μας συνέβαινε αν, αύριο, ο νόμος της θερμοδυναμικής ή οι τρεις νόμοι κίνησης του Νεύτωνα έπαυαν να λειτουργούν. Ο νόμος του Moore, παρά το όνομά του, δεν είναι ένας παγκόσμιος νόμος αυτού του είδους. Αντίθετα, είναι μια παρατηρήσιμη τάση όπως το γεγονός ότι ο Michael Bay τείνει να κυκλοφορήσει ένα νέο Μετασχηματιστές ταινία το καλοκαίρι — εκτός, ξέρετε, καλή.
Δύο τσιπ Intel 8080 από τη δεκαετία του 1970 (πάνω αριστερά), τα Intel 486 και Pentium από το 1989 και το 1992 (πάνω δεξιά), ο επεξεργαστής Dual-Core Xeon 5100 από το 2006 και ο i7 8ης γενιάς από το 2017.
Γιατί το αναφέρουμε αυτό; Γιατί ο νόμος του Μουρ δεν πρόκειται να τελειώσει απλά σαν κάποιος που απενεργοποιεί τη βαρύτητα. Ακριβώς επειδή δεν έχουμε πλέον διπλασιασμό των τρανζίστορ σε ένα τσιπ κάθε 18 μήνες δεν σημαίνει ότι η πρόοδος θα σταματήσει εντελώς. Σημαίνει απλώς ότι η ταχύτητα των βελτιώσεων θα γίνει λίγο πιο αργή.
Φανταστείτε το σαν λάδι. Έχουμε αποκτήσει τα εύκολα προσβάσιμα πράγματα στην επιφάνεια, τώρα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τεχνολογίες όπως το fracking για να αποκτήσουμε πρόσβαση στους πιο δύσκολους πόρους.
Καλύτεροι αλγόριθμοι και λογισμικό
Σκεφτείτε εκείνους τους αστέρες του NFL ή του NBA που κερδίζουν τόσα πολλά χρήματα που δεν χρειάζεται να ανησυχούν για να κάνουν τις υπάρχουσες αποταμιεύσεις τους να διαρκέσουν περισσότερο. Αυτή είναι μια ελαφρώς ακατάστατη, αλλά και πάλι σχετική, μεταφορά για τη σχέση μεταξύ του νόμου του Moore και του λογισμικού.
Η συμπίεση μεγαλύτερης απόδοσης από τις ίδιες μάρκες θα γίνει πολύ μεγαλύτερη προτεραιότητα.
Αν και υπάρχει όμορφα κωδικοποιημένο λογισμικό εκεί έξω, πολλές φορές οι προγραμματιστές δεν χρειάζεται να ανησυχούν πολύ για τον εξορθολογισμό τον κώδικά τους για να τον κάνουν λιγότερο αργό χρόνο με τον χρόνο επειδή γνωρίζουν ότι οι επεξεργαστές υπολογιστών του επόμενου έτους θα μπορούν να τον τρέξουν καλύτερα. Ωστόσο, εάν ο νόμος του Moore δεν κάνει πλέον τις ίδιες προόδους, αυτή η προσέγγιση δεν μπορεί πλέον να βασίζεται.
Επομένως, η συμπίεση μεγαλύτερης απόδοσης λογισμικού από τα ίδια τσιπ θα γίνει πολύ μεγαλύτερη προτεραιότητα. Για ταχύτητα και αποτελεσματικότητα, αυτό σημαίνει δημιουργία καλύτερων αλγορίθμων. Πέρα από την ταχύτητα, ελπίζουμε ότι θα σημαίνει πιο κομψό λογισμικό με μεγάλο επίπεδο εστίασης στην εμπειρία χρήστη, την εμφάνιση και την αίσθηση και την ποιότητα.
Ακόμα κι αν ο νόμος του Moore έληγε αύριο, η βελτιστοποίηση του σημερινού λογισμικού θα εξακολουθούσε να παρέχει χρόνια, αν όχι δεκαετίες, ανάπτυξης — ακόμη και χωρίς βελτιώσεις υλικού.
Πιο εξειδικευμένα τσιπ
Με αυτά τα λεγόμενα, ένας τρόπος για τους σχεδιαστές τσιπ να ξεπεράσουν την επιβράδυνση της προόδου στα τσιπ γενικής χρήσης είναι να κατασκευάσουν ολοένα και πιο εξειδικευμένους επεξεργαστές. Οι μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) είναι μόνο ένα παράδειγμα αυτού. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν προσαρμοσμένοι εξειδικευμένοι επεξεργαστές νευρωνικά δίκτυα, όραση υπολογιστή για αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα, αναγνώριση φωνήςκαι συσκευές Internet of Things.
Καθώς ο νόμος του Moore επιβραδύνεται, οι κατασκευαστές τσιπ θα αυξήσουν την παραγωγή σε εξειδικευμένα τσιπ. Οι GPU, για παράδειγμα, αποτελούν ήδη κινητήρια δύναμη για την όραση υπολογιστών σε αυτόνομα αυτοκίνητα και δίκτυα οχημάτων σε υποδομές.
Αυτά τα ειδικά σχέδια μπορούν να υπερηφανεύονται για μια σειρά βελτιώσεων, όπως μεγαλύτερα επίπεδα απόδοσης ανά watt. Οι εταιρείες που χρησιμοποιούν αυτό το προσαρμοσμένο bandwagon περιλαμβάνουν την κορυφαία αγορά της Intel, την Google, την Wave Computing, τη Nvidia, την IBM και άλλες.
Ακριβώς όπως ο καλύτερος προγραμματισμός, η επιβράδυνση των εξελίξεων στην κατασκευή αναγκάζει τους σχεδιαστές τσιπ να είναι πιο προσεκτικοί όταν πρόκειται να ονειρεύονται νέες αρχιτεκτονικές ανακαλύψεις.
Δεν πρόκειται πλέον μόνο για τις μάρκες
Ο νόμος του Μουρ γεννήθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1960, ένα τέταρτο του αιώνα πριν ο επιστήμονας υπολογιστών Tim Berners-Lee εφεύρει τον Παγκόσμιο Ιστό. Ενώ η θεωρία ισχύει από τότε, υπάρχει επίσης λιγότερη ανάγκη να βασιστούμε στην τοπική επεξεργασία σε μια εποχή συνδεδεμένων συσκευών. Σίγουρα, πολλές από τις λειτουργίες στον υπολογιστή, το tablet ή smartphone επεξεργάζονται στην ίδια τη συσκευή, αλλά ένας αυξανόμενος αριθμός δεν γίνεται.
Με το Cloud computing, μεγάλο μέρος της ανύψωσης βαρών μπορεί να πραγματοποιηθεί αλλού.
Το cloud computing σημαίνει ότι μεγάλο μέρος της βαριάς ανύψωσης για μεγάλα υπολογιστικά προβλήματα μπορεί να πραγματοποιηθεί αλλού σε μεγάλα κέντρα δεδομένων, χρησιμοποιώντας μαζικά παράλληλα συστήματα που χρησιμοποιούν πολλαπλάσιο αριθμό τρανζίστορ σε ένα κανονικό υπολογιστή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το A.I. εντατικές εργασίες, όπως οι έξυπνοι βοηθοί που χρησιμοποιούμε στις συσκευές μας.
Με την πραγματοποίηση αυτής της επεξεργασίας αλλού και την απάντηση στο τοπικό σας μηχάνημα όταν γίνει Υπολογιζόμενο, τα μηχανήματα μπορούν να γίνουν εκθετικά πιο έξυπνα χωρίς να χρειάζεται να αλλάζουν τους επεξεργαστές τους κάθε 18 μήνες ή Έτσι.
Νέα υλικά και διαμορφώσεις
Η Silicon Valley κέρδισε το όνομά της για κάποιο λόγο, αλλά οι ερευνητές είναι απασχολημένοι με τη διερεύνηση μελλοντικών τσιπ που θα μπορούσαν να είναι κατασκευασμένα από άλλα υλικά εκτός από πυρίτιο.
Για παράδειγμα, η Intel κάνει καταπληκτική δουλειά με τρανζίστορ τα οποία είναι ενσωματωμένα σε ένα τρισδιάστατο προς τα πάνω μοτίβο αντί να απλώνετε για να πειραματιστείτε με διαφορετικούς τρόπους συσκευασίας τρανζίστορ σε ένα κύκλωμα σανίδα. Άλλα υλικά όπως αυτά που βασίζονται σε στοιχεία από την τρίτη και την πέμπτη στήλη του περιοδικού πίνακα θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν το πυρίτιο επειδή είναι καλύτεροι αγωγοί.
Αυτήν τη στιγμή, δεν είναι σαφές εάν αυτές οι ουσίες θα είναι επεκτάσιμες ή προσιτές, αλλά δεδομένης της συνδυασμένης εμπειρίας των το καλύτερο υλικό της τεχνολογικής βιομηχανίας - και το κίνητρο που θα το συνοδεύει - το επόμενο υλικό ημιαγωγών θα μπορούσε να είναι εκεί έξω αναμονή.
Κβαντική Υπολογιστική
Κβαντική Υπολογιστική είναι ίσως η πιο «εκεί έξω» ιδέα σε αυτήν τη λίστα. Είναι επίσης το δεύτερο πιο συναρπαστικό. Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι, αυτή τη στιγμή, μια πειραματική και πολύ ακριβή τεχνολογία. Είναι ένα διαφορετικό ζώο από τους δυαδικούς ψηφιακούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές που γνωρίζουμε, οι οποίοι βασίζονται σε τρανζίστορ.
Αντί να κωδικοποιεί δεδομένα σε bit που είναι είτε 0 είτε 1, ο κβαντικός υπολογισμός ασχολείται με κβαντικά bit, τα οποία μπορεί να είναι 0, 1 και 0 και 1 ταυτόχρονα. Μεγάλη ιστορία σύντομη; Αυτές οι υπερθέσεις θα μπορούσαν να καταστήσουν τους κβαντικούς υπολογιστές πολύ πιο γρήγορους και πιο αποτελεσματικούς από τους υπάρχοντες επί του παρόντος mainstream υπολογιστές.
Η κατασκευή κβαντικών υπολογιστών φέρει πολλές προκλήσεις (για ένα πράγμα πρέπει να διατηρούνται απίστευτα κρύοι). Ωστόσο, εάν οι μηχανικοί μπορέσουν να λύσουν αυτό το πρόβλημα, μπορεί να είμαστε σε θέση να προκαλέσουμε τεράστια πρόοδο με τόσο γρήγορο ρυθμό που θα έκανε το κεφάλι του Γκόρντον Μουρ να περιστρέφεται.
Πράγματα που δεν μπορούμε να σκεφτούμε ακόμα
Πολύ λίγοι άνθρωποι θα είχαν προβλέψει τα smartphone στη δεκαετία του 1980. Η ιδέα ότι η Google θα γινόταν ο γίγαντας που είναι ή ότι θα ήταν ένας ιστότοπος ηλεκτρονικού εμπορίου όπως το Amazon σε καλό δρόμο για να γίνει η πρώτη εταιρεία αξίας 1 τρισεκατομμυρίου δολαρίων θα ακουγόταν τρελό στις αρχές της δεκαετίας του 1990.
Το θέμα είναι ότι, όταν πρόκειται για το μέλλον των υπολογιστών, δεν πρόκειται να ισχυριστούμε ότι γνωρίζουμε ακριβώς τι υπάρχει στη γωνία. Ναι, αυτή τη στιγμή ο κβαντικός υπολογισμός μοιάζει με τη μεγάλη μακροπρόθεσμη υπολογιστική ελπίδα μετά τον νόμο του Moore, αλλά οι πιθανότητες είναι ότι σε μερικές δεκαετίες οι υπολογιστές θα φαίνονται εντελώς διαφορετικοί από αυτούς που χρησιμοποιούμε σήμερα.
Είτε πρόκειται για νέες διαμορφώσεις μηχανών, τσιπ κατασκευασμένα από εντελώς νέα υλικά ή νέους τύπους υποατομικής έρευνας που ανοίγουν δημιουργώντας νέους τρόπους συσκευασίας τρανζίστορ σε τσιπ, πιστεύουμε ότι το μέλλον των υπολογιστών - με όλη την εφευρετικότητα που περιλαμβάνει - θα είναι Α-εντάξει.
Συστάσεις των συντακτών
- Νέα καρδιολογική Α.Ι. ξέρει αν θα πεθάνεις σύντομα. Οι γιατροί δεν μπορούν να εξηγήσουν πώς λειτουργεί
