Pourquoi les ordinateurs modernes sont-ils tellement meilleurs que les anciens? Une explication tient au nombre considérable de progrès réalisés dans le domaine de la puissance des microprocesseurs au cours des dernières décennies. Tous les 18 mois environ, le nombre de transistors pouvant être insérés dans un circuit intégré double.
Cette tendance a été repérée pour la première fois en 1965 par le co-fondateur d'Intel, Gordon Moore, et est communément appelée «La loi de Moore.» Les résultats ont propulsé la technologie vers l’avant et l’ont transformée en une industrie pesant des milliards de dollars, dans laquelle des puces incroyablement puissantes peuvent être trouvées dans tout, des ordinateurs personnels aux voitures autonomes en passant par les ménages intelligents dispositifs.
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Mais la loi de Moore ne pourra peut-être pas perdurer indéfiniment. L’industrie de la haute technologie pourrait aimer ses discours sur une croissance exponentielle et une « fin de l’ère » axée sur le numérique. rareté », mais il existe des limites physiques à la capacité de réduire continuellement la taille des composants sur une puce.
Qu’est-ce que la loi de Moore ?
La loi de Moore est une observation faite par Gordon Moore, co-fondateur d’Intel, en 1965. Il indique que tous les 18 mois environ, le nombre de transistors pouvant être insérés dans un circuit intégré double.
Les milliards de transistors des dernières puces sont déjà invisibles à l’œil humain. Si la loi de Moore devait perdurer jusqu’en 2050, les ingénieurs devront construire des transistors à partir de composants plus petits qu’un seul atome d’hydrogène. Il est également de plus en plus coûteux pour les entreprises de suivre le rythme. Construire des usines de fabrication de nouvelles puces coûte des milliards.
En raison de ces facteurs, de nombreuses personnes prédisent que la loi de Moore disparaîtra au début des années 2020, lorsque les puces comporteront des composants espacés d’environ 5 nanomètres seulement. Que se passe-t-il après cela? Le progrès technologique s'arrête-t-il, comme si nous étions coincés aujourd'hui avec le même PC Windows 95 que nous possédions il y a une vingtaine d'années ?
Pas vraiment. Voici sept raisons pour lesquelles la fin de la loi de Moore ne signifiera pas la fin du progrès informatique tel que nous le connaissons.
La loi de Moore ne s’arrêtera pas « comme ça »
Imaginez le désastre qui nous arriverait si, demain, la loi de la thermodynamique ou les trois lois du mouvement de Newton cessaient de fonctionner. La loi de Moore, malgré son nom, n’est pas une loi universelle de ce type. Il s’agit plutôt d’une tendance observable, comme le fait que Michael Bay a tendance à sortir un nouveau Transformateurs film en été – sauf, vous savez, bien.
Deux puces Intel 8080 des années 1970 (en haut à gauche), les Intel 486 et Pentium de 1989 et 1992 (en haut à droite), le processeur Dual-Core Xeon 5100 de 2006 et le i7 de 8e génération de 2017.
Pourquoi évoquons-nous cela? Parce que la loi de Moore ne va pas se terminer comme si la gravité était désactivée. Ce n’est pas parce que nous n’avons plus le doublement du nombre de transistors sur une puce tous les 18 mois que les progrès vont s’arrêter complètement. Cela signifie simplement que les améliorations seront un peu plus lentes.
Imaginez-le comme du pétrole. Nous avons obtenu les ressources faciles d’accès en surface, nous devons maintenant utiliser des technologies comme la fracturation hydraulique pour accéder aux ressources les plus difficiles à obtenir.
De meilleurs algorithmes et logiciels
Pensez à ces stars de la NFL ou de la NBA qui gagnent tellement d’argent qu’elles n’ont pas à se soucier de faire durer plus longtemps leurs économies existantes. C’est une métaphore un peu brouillonne, mais toujours pertinente, de la relation entre la loi de Moore et le logiciel.
Extraire plus de performances des mêmes puces deviendra une priorité bien plus élevée.
Bien qu'il existe des logiciels magnifiquement codés, la plupart du temps, les programmeurs n'ont pas eu à trop se soucier de la rationalisation. leur code pour le rendre moins lent année après année car ils savent que les processeurs informatiques de l'année prochaine seront capables de l'exécuter mieux. Toutefois, si la loi de Moore ne permet plus les mêmes avancées, cette approche ne peut plus être fiable.
Tirer davantage de performances logicielles des mêmes puces deviendra donc une priorité bien plus importante. Pour plus de rapidité et d’efficacité, cela signifie créer de meilleurs algorithmes. Au-delà de la vitesse, nous espérons que cela signifiera un logiciel plus élégant avec une grande attention portée à l'expérience utilisateur, à l'apparence et à la qualité.
Même si la loi de Moore devait prendre fin demain, l’optimisation des logiciels actuels permettrait encore des années, voire des décennies, de croissance, même sans améliorations matérielles.
Des puces plus spécialisées
Cela dit, une façon pour les concepteurs de puces de surmonter le ralentissement des progrès des puces à usage général consiste à fabriquer des processeurs toujours plus spécialisés. Les unités de traitement graphique (GPU) n'en sont qu'un exemple. Des processeurs spécialisés personnalisés peuvent également être utilisés pour les réseaux de neurones, vision par ordinateur pour voitures autonomes, reconnaissance vocaleet les appareils Internet des objets.
À mesure que la loi de Moore ralentit, les fabricants de puces vont augmenter leur production de puces spécialisées. Les GPU, par exemple, sont déjà un moteur de la vision par ordinateur dans les voitures autonomes et les réseaux de véhicules à infrastructures.
Ces conceptions spéciales peuvent se targuer d'une série d'améliorations, telles que des niveaux de performance par watt plus élevés. Les entreprises qui sautent dans ce train personnalisé incluent le leader du marché Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM, et plus encore.
Tout comme une meilleure programmation, le ralentissement des progrès de la fabrication oblige les concepteurs de puces à être plus réfléchis lorsqu’il s’agit d’imaginer de nouvelles avancées architecturales.
Il ne s'agit plus seulement de chips
La loi de Moore est née au milieu des années 1960, un quart de siècle avant que l’informaticien Tim Berners-Lee n’invente le World Wide Web. Même si cette théorie reste vraie depuis lors, il est également moins nécessaire de s’appuyer sur un traitement localisé à l’ère des appareils connectés. Bien sûr, de nombreuses fonctions de votre PC, tablette ou téléphone intelligent sont traités sur l’appareil lui-même, mais un nombre croissant ne le sont pas.
Avec le Cloud computing, une grande partie du gros du travail peut être effectuée ailleurs.
Le cloud computing signifie qu'une grande partie du gros du travail pour résoudre de gros problèmes informatiques peut être effectuée ailleurs dans de grandes centres de données, utilisant des systèmes massivement parallèles qui utilisent plusieurs fois plus de transistors dans un seul ordinateur. C’est particulièrement vrai pour l’IA. tâches intensives, comme les assistants intelligents que nous utilisons sur nos appareils.
En faisant effectuer ce traitement ailleurs et en renvoyant la réponse à votre machine locale lorsqu'elle est calculé, les machines peuvent devenir exponentiellement plus intelligentes sans avoir à changer de processeur tous les 18 mois ou donc.
Nouveaux matériaux et configurations
La Silicon Valley mérite son nom pour une bonne raison, mais les chercheurs sont occupés à étudier les futures puces qui pourraient être fabriquées à partir de matériaux autres que le silicium.
Par exemple, Intel réalise un travail étonnant avec des transistors construits selon une conception 3D ascendante. motif au lieu de le poser à plat pour expérimenter différentes façons d'emballer des transistors sur un circuit conseil. D’autres matériaux comme ceux à base d’éléments des troisième et cinquième colonnes du tableau périodique pourraient prendre le relais du silicium car ils sont de meilleurs conducteurs.
À l’heure actuelle, il n’est pas clair si ces substances seront évolutives ou abordables, mais étant donné l’expertise combinée des le meilleur de l’industrie technologique – et les incitations qui l’accompagneront – le prochain matériau semi-conducteur pourrait être disponible en attendant.
L'informatique quantique
L'informatique quantique est probablement l'idée la plus « là-bas » de cette liste. C’est aussi le deuxième plus excitant. Les ordinateurs quantiques sont actuellement une technologie expérimentale et très coûteuse. Ils sont différents des ordinateurs électroniques numériques binaires que nous connaissons, qui sont basés sur des transistors.
Au lieu de coder les données en bits 0 ou 1, l’informatique quantique traite les bits quantiques, qui peuvent être 0, 1 et 0 et 1 en même temps. Longue histoire courte? Ces superpositions pourraient rendre les ordinateurs quantiques beaucoup plus rapides et efficaces que les ordinateurs grand public actuellement existants.
Fabriquer des ordinateurs quantiques comporte de nombreux défis (ils doivent notamment être conservés incroyablement froids). Cependant, si les ingénieurs parviennent à résoudre ce problème, nous pourrons peut-être déclencher d’énormes progrès à un rythme si rapide qu’il ferait tourner la tête à Gordon Moore.
Des trucs auxquels nous ne pouvons pas encore penser
Très peu de gens auraient prédit les smartphones dans les années 1980. L'idée que Google deviendrait le géant qu'il est ou qu'un site de commerce électronique comme Amazon deviendrait en passe de devenir la première entreprise à 1 000 milliards de dollars aurait paru fou au début des années 1990.
Le fait est que, lorsqu’il s’agit de l’avenir de l’informatique, nous n’allons pas prétendre savoir exactement ce qui nous attend. Oui, à l’heure actuelle, l’informatique quantique ressemble au grand espoir informatique à long terme après la loi de Moore, mais il est probable que dans quelques décennies, les ordinateurs seront complètement différents de ceux que nous utilisons aujourd’hui.
Qu’il s’agisse de nouvelles configurations de machines, de puces fabriquées à partir de matériaux entièrement nouveaux ou de nouveaux types de recherche subatomique qui ouvrent de nouvelles façons d'intégrer des transistors sur des puces, nous pensons que l'avenir de l'informatique - avec toute l'ingéniosité qu'elle implique - sera Ah oui.
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