Miért jobbak a modern számítógépek a régieknél? Az egyik magyarázat a mikrofeldolgozási teljesítmény terén az elmúlt évtizedekben végbement óriási fejlődéshez kapcsolódik. Nagyjából 18 havonta megduplázódik az integrált áramkörre szorítható tranzisztorok száma.
Ezt a tendenciát először 1965-ben az Intel társalapítója, Gordon Moore vette észre, és a közkeletű „Moore törvénye.” Az eredmények előremozdították a technológiát, és billió dolláros iparággá alakították át, amelyben elképzelhetetlenül erős chipek az otthoni számítógépektől az autonóm autókon át az okos háztartásig mindenben megtalálhatók eszközöket.
Ajánlott videók
De Moore törvényét nem lehet a végtelenségig folytatni. A csúcstechnológiai ipar talán szereti az exponenciális növekedésről és a digitálisan vezérelt „végéről” szóló beszédet szűkösség”, de vannak fizikai korlátai annak a képességnek, hogy folyamatosan csökkentsük az alkatrészek méretét egy chipet.
Mi az a Moore-törvény?
A Moore törvénye az Intel társalapítója, Gordon Moore megfigyelése 1965-ben. Azt írja ki, hogy nagyjából 18 havonta megduplázódik az integrált áramkörbe nyomható tranzisztorok száma.”
A legújabb chipeken lévő több milliárd tranzisztor már láthatatlan az emberi szem számára. Ha a Moore-törvény 2050-ig érvényesülne, a mérnököknek egyetlen hidrogénatomnál kisebb alkatrészekből kell tranzisztorokat építeniük. A cégeknek is egyre drágább lépést tartani. Új forgácsgyártó üzemek építése milliárdokba kerül.
Ezeknek a tényezőknek köszönhetően sokan azt jósolják, hogy a Moore-törvény a 2020-as évek elején le fog fogyni, amikor a chipek olyan összetevőket tartalmaznak, amelyek csak körülbelül 5 nanométernyire vannak egymástól. Mi történik ezután? Megtorpan-e a technológiai fejlődés, mintha ma megrekedtünk volna ugyanazt a Windows 95-ös számítógépet használva, amely néhány évtizeddel ezelőtt is volt?
Nem igazán. Íme hét ok, amiért a Moore-törvény vége nem jelenti az általunk ismert számítási folyamat végét.
Moore törvénye nem ér véget „csak úgy”
Képzeljük el azt a katasztrófát, amely akkor érne bennünket, ha holnap a termodinamika törvénye vagy Newton három mozgástörvénye megszűnne működni. A Moore-törvény a neve ellenére nem egy ilyen univerzális törvény. Ehelyett ez egy olyan megfigyelhető tendencia, mint az a tény, hogy Michael Bay hajlamos újat kiadni Transzformátorok film nyáron – kivéve, tudod, jó.
Két Intel 8080-as lapka az 1970-es évekből (balra fent), az Intel 486 és Pentium 1989-ből és 1992-ből (jobbra fent), a Dual-Core Xeon Processor 5100 2006-ból és az i7 8. generáció 2017-ből.
Miért hozzuk ezt fel? Mert Moore törvénye nem úgy ér véget, mintha valaki kikapcsolná a gravitációt. Csak azért, mert már nem duplázódik meg a tranzisztorok száma egy chipen 18 havonta, nem jelenti azt, hogy a fejlődés teljesen leáll. Ez csak azt jelenti, hogy a fejlesztések sebessége valamivel lassabban fog megtörténni.
Képzeld el, mint az olajat. Felszínre hoztuk a könnyen elérhető dolgokat, most pedig olyan technológiákat kell használnunk, mint a repesztés, hogy hozzáférhessünk a nehezebben elérhető erőforrásokhoz.
Jobb algoritmusok és szoftverek
Gondoljunk csak azokra az NFL- vagy NBA-sztárokra, akik annyi pénzt keresnek, hogy nem kell aggódniuk amiatt, hogy a meglévő megtakarításaik tovább maradnak. Ez egy kissé zavaros, de mégis helyénvaló metafora a Moore-törvény és a szoftver kapcsolatára.
Sokkal magasabb prioritássá válik, hogy ugyanazokból a chipekből nagyobb teljesítményt préseljünk ki.
Bár vannak gyönyörűen kódolt szoftverek, a programozóknak sokszor nem kellett túl sokat aggódniuk az egyszerűsítés miatt. kódjukat, hogy évről évre kevésbé lassú legyen, mert tudják, hogy a jövő évi számítógép-processzorok már képesek lesznek futtatni jobb. Ha azonban Moore törvénye már nem halad előre, akkor erre a megközelítésre már nem lehet támaszkodni.
A nagyobb szoftverteljesítmény kipréselése ugyanazon lapkákból ezért sokkal fontosabb lesz. A sebesség és a hatékonyság érdekében ez jobb algoritmusok létrehozását jelenti. A sebességen túl, remélhetőleg ez elegánsabb szoftvert jelent majd, amely nagy hangsúlyt fektet a felhasználói élményre, a megjelenésre és a minőségre.
Még ha a Moore-törvény holnap véget érne is, a mai szoftverek optimalizálása továbbra is évekig, ha nem évtizedekig tartó növekedést biztosítana – hardverfejlesztés nélkül is.
Speciálisabb chipek
Ezzel együtt a chiptervezők egyik módja annak, hogy leküzdjék az általános célú chipek fejlődésének lelassulását, ha helyette egyre speciálisabb processzorokat gyártanak. A grafikus feldolgozó egységek (GPU-k) csak egy példa erre. Egyedi speciális processzorok is használhatók neurális hálózatok, számítógépes látás számára önvezető autók, hangfelismerésés a tárgyak internete eszközei.
Ahogy a Moore törvénye lassul, a chipgyártók felpörgetik a speciális chipek gyártását. A GPU-k például már a számítógépes látás mozgatórugói az autonóm autókban és a járművek infrastrukturális hálózataiban.
Ezek a különleges kialakítások számos fejlesztéssel büszkélkedhetnek, mint például a nagyobb wattonkénti teljesítmény. Ezen az egyedi sávon ugrik a piacvezető Intel, a Google, a Wave Computing, az Nvidia, az IBM és mások.
Csakúgy, mint a jobb programozás, a gyártási fejlődés lassulása arra készteti a chiptervezőket, hogy átgondoltabbak legyenek az új építészeti áttörések megálmodásakor.
Ez már nem csak a chipekről szól
Moore törvénye az 1960-as évek közepén született, egy negyedszázaddal azelőtt, hogy Tim Berners-Lee informatikus feltalálta a világhálót. Bár az elmélet azóta is igaz, a csatlakoztatott eszközök korában kevésbé kell a lokalizált feldolgozásra hagyatkozni. Persze, sok funkciót a számítógépen, táblagépen vagy okostelefon magán az eszközön dolgozzák fel, de egyre többen nem.
A felhőalapú számítástechnikával a nehéz terhek nagy része máshol is elvégezhető.
A felhőalapú számítástechnika azt jelenti, hogy a nagy számítási problémák nagy része máshol is elvégezhető. adatközpontok, masszívan párhuzamos rendszereket használva, amelyek sokszoros számú tranzisztort használnak fel egy hagyományos egyben számítógép. Ez különösen igaz A.I-re. intenzív feladatok, például az eszközeinken használt intelligens asszisztensek.
Azáltal, hogy ezt a feldolgozást máshol hajtják végre, és a választ visszaküldik a helyi gépre, amikor az megtörtént számolva a gépek exponenciálisan okosabbak lehetnek anélkül, hogy 18 havonta cserélni kellene a processzorukat, ill így.
Új anyagok és konfigurációk
A Szilícium-völgy valamiért kapta a nevét, de a kutatók elfoglaltak a jövőbeli chipek kutatásával, amelyek a szilíciumtól eltérő anyagokból is készülhetnek.
Például az Intel elképesztő munkát végez a tranzisztorokkal, amelyek felfelé 3D-ben vannak beépítve mintát, ahelyett, hogy lapos lenne, hogy kísérletezzen a tranzisztorok áramkörbe való csomagolásának különböző módjaival tábla. Más anyagok, például a periódusos rendszer harmadik és ötödik oszlopának elemein alapuló anyagok, átvehetik a szilíciumot, mert jobb vezetők.
Jelenleg nem világos, hogy ezek az anyagok méretezhetőek vagy megfizethetőek lesznek-e, de figyelembe véve a a technológiai ipar legkiválóbb anyaga – és az ezzel együtt járó ösztönző –, a következő félvezető anyag megjelenhet várakozás.
Kvantum számítástechnika
Kvantum számítástechnika valószínűleg a „legkiválóbb” ötlet ezen a listán. Ez egyben a második legizgalmasabb is. A kvantumszámítógépek jelenleg egy kísérleti és nagyon drága technológia. Különböző állatok, mint az általunk ismert bináris digitális elektronikus számítógépek, amelyek tranzisztorokon alapulnak.
Ahelyett, hogy az adatokat 0-s vagy 1-es bitekre kódolná, a kvantum-számítástechnika kvantumbitekkel foglalkozik, amelyek egyszerre lehetnek 0, 1, valamint 0 és 1. Hosszú történet röviden? Ezek a szuperpozíciók sokkal gyorsabbá és hatékonyabbá tehetik a kvantumszámítógépeket, mint a jelenleg létező mainstream számítógépek.
A kvantumszámítógépek készítése rengeteg kihívással jár (egy dolog miatt hihetetlenül hidegen kell őket tartani). Ha azonban a mérnökök meg tudják oldani ezt a problémát, akkor hatalmas előrelépést tudunk elérni olyan gyors ütemben, hogy Gordon Moore feje megfordulna.
Olyan dolgok, amelyekre még nem tudunk gondolni
Nagyon kevesen jósolták volna az okostelefonokat az 1980-as években. Az ötlet, hogy a Google lesz az az óriás, amilyen, vagy egy olyan e-kereskedelmi webhely, mint az Amazon jó úton halad, hogy az első 1 billió dolláros vállalattá váljon őrülten hangzott volna az 1990-es évek elején.
A lényeg az, hogy amikor a számítástechnika jövőjéről van szó, nem fogjuk azt állítani, hogy pontosan tudjuk, mi van a sarkon. Igen, jelenleg a kvantumszámítás a Moore-törvény utáni nagy, hosszú távú számítástechnikai reménynek tűnik, de valószínű, hogy néhány évtized múlva a számítógépek teljesen másképp fognak kinézni, mint a ma használtak.
Legyen szó gépek új konfigurációiról, teljesen új anyagokból készült chipekről vagy új típusú szubatomi kutatásokról A tranzisztorok chipekre való becsomagolásának új módjait, hisszük, hogy a számítástechnika jövője – a benne rejlő találékonysággal együtt – A-oké.
Szerkesztői ajánlások
- Új kardiológia A.I. tudja, hogy hamarosan meghalsz. Az orvosok nem tudják megmagyarázni, hogyan működik
