למה מחשבים מודרניים הרבה יותר טובים מאשר ישנים? הסבר אחד מתייחס למספר העצום של ההתקדמות שהתרחשה בכוח המיקרו-עיבוד בעשורים האחרונים. בערך כל 18 חודשים, מספר הטרנזיסטורים שניתן לסחוט על מעגל משולב מכפיל את עצמו.
מגמה זו נצפתה לראשונה בשנת 1965 על ידי מייסד שותף של אינטל, גורדון מור, ומכונה בדרך כלל "חוק מור." התוצאות הניעו את הטכנולוגיה קדימה והפכו אותה לתעשייה של טריליון דולר, שבה ניתן למצוא שבבים חזקים בצורה בלתי נתפסת בכל דבר, ממחשבים ביתיים, מכוניות אוטונומיות וכלה במשק בית חכם מכשירים.
סרטונים מומלצים
אבל ייתכן שחוק מור לא יוכל להימשך ללא הגבלת זמן. תעשיית ההיי-טק עשויה לאהוב את הדיבורים שלה על צמיחה אקספוננציאלית ו"סוף של מחסור", אבל יש גבולות פיזיים ליכולת לכווץ ללא הרף את גודל הרכיבים שבב.
מהו חוק מור?
חוק מור הוא תצפית שנעשתה על ידי מייסד אינטל, גורדון מור, בשנת 1965. הוא קובע שבערך כל 18 חודשים, מספר הטרנזיסטורים שניתן לסחוט על מעגל משולב מכפיל את עצמו".
כבר מיליארדי הטרנזיסטורים בשבבים האחרונים אינם נראים לעין האנושית. אם חוק מור יימשך עד שנת 2050, המהנדסים יצטרכו לבנות טרנזיסטורים ממרכיבים שקטנים מאטום מימן בודד. זה גם יותר ויותר יקר לחברות לעמוד בקצב. בניית מפעלי ייצור עבור שבבים חדשים עולה מיליארדים.
כתוצאה מגורמים אלה, אנשים רבים צופים שחוק מור ייעלם מתישהו בתחילת שנות ה-2020, כאשר שבבים כוללים רכיבים המרוחקים רק כ-5 ננומטר זה מזה. מה קורה אחרי זה? האם הקידמה הטכנולוגית נעצרת, כאילו נתקענו היום באמצעות אותו מחשב Windows 95 שבבעלותנו לפני כמה עשורים?
לא באמת. להלן שבע סיבות לכך שסוף חוק מור לא פירושו סוף התקדמות המחשוב כפי שאנו מכירים אותה.
חוק מור לא יסתיים 'סתם ככה'
דמיינו את האסון שיקרה לנו אם מחר חוק התרמודינמיקה או שלושת חוקי התנועה של ניוטון יפסיקו לפעול. חוק מור, למרות שמו, אינו חוק אוניברסלי מסוג זה. במקום זאת, זו מגמה נצפית כמו העובדה שמייקל ביי נוטה לשחרר חדש רוֹבּוֹטרִיקִים סרט בקיץ - מלבד, אתה יודע, טוב.
שני שבבי אינטל 8080 משנות ה-70 (משמאל למעלה), אינטל 486 ו-Pentium מ-1989 ו-1992 (מימין למעלה), מעבד Xeon Dual-Core 5100 מ-2006, ו-i7 דור 8 מ-2017.
למה אנחנו מעלים את זה? כי חוק מור לא יסתיים סתם כמו שמישהו מכבה את כוח המשיכה. זה שכבר אין לנו הכפלה של טרנזיסטורים על שבב כל 18 חודשים, לא אומר שההתקדמות תיעצר לחלוטין. זה רק אומר שמהירות השיפורים תתרחש קצת יותר לאט.
תדמיין את זה כמו שמן. קיבלנו את הדברים שקל להגיע אליהם על פני השטח, עכשיו אנחנו צריכים להשתמש בטכנולוגיות כמו פריקה כדי לקבל גישה למשאבים שקשה יותר להשיג.
אלגוריתמים ותוכנה טובים יותר
תחשוב על אותם כוכבי NFL או NBA שמרוויחים כל כך הרבה כסף שהם לא צריכים לדאוג שהחסכונות הקיימים שלהם יימשכו זמן רב יותר. זו מטאפורה מעט מבולגנת, אך עדיין רלוונטית, ליחסים בין חוק מור לתוכנה.
סחיטת ביצועים נוספים מאותם שבבים תהפוך לעדיפות גבוהה בהרבה.
אמנם יש תוכנה מקודדת להפליא בחוץ, אבל רוב הזמן מתכנתים לא היו צריכים לדאוג יותר מדי לגבי ייעול הקוד שלהם כדי להפוך אותו פחות איטי שנה אחר שנה כי הם יודעים שמעבדי המחשבים של השנה הבאה יוכלו להפעיל אותו טוב יותר. עם זאת, אם חוק מור כבר לא עושה את אותן ההתקדמות, לא ניתן עוד להסתמך על גישה זו.
סחיטת ביצועי תוכנה נוספים מאותם שבבים תהפוך לפיכך לעדיפות גבוהה בהרבה. למהירות ויעילות, זה אומר ליצור אלגוריתמים טובים יותר. מעבר למהירות, אני מקווה שמשמעות הדבר היא תוכנה אלגנטית יותר עם רמה גדולה של התמקדות בחוויית משתמש, מראה ותחושה ואיכות.
גם אם חוק מור היה מסתיים מחר, אופטימיזציה של התוכנה של היום עדיין תספק שנים, אם לא עשרות שנים, של צמיחה - גם ללא שיפורי חומרה.
צ'יפס מיוחדים יותר
עם זאת, אחת הדרכים של מעצבי שבבים להתגבר על האטת ההתקדמות בשבבים למטרות כלליות היא לייצר במקום מעבדים מיוחדים יותר ויותר. יחידות עיבוד גרפי (GPU) הן רק דוגמה אחת לכך. ניתן להשתמש גם במעבדים מיוחדים בהתאמה אישית רשתות עצביות, ראייה ממוחשבת עבור מכוניות בנהיגה עצמית, זיהוי קולי, ומכשירי האינטרנט של הדברים.
ככל שחוק מור מאט, יצרניות השבבים יגבירו את הייצור של שבבים מיוחדים. GPUs, למשל, כבר מהווים כוח מניע לראייה ממוחשבת במכוניות אוטונומיות וברשתות רכב לתשתית.
עיצובים מיוחדים אלה יכולים להתפאר במגוון שיפורים, כגון רמות גבוהות יותר של ביצועים לוואט. חברות שמקפיצות על העגלה המותאמת אישית הזו כוללות את מובילת השוק אינטל, גוגל, Wave Computing, Nvidia, IBM ועוד.
בדיוק כמו תכנות טוב יותר, ההאטה בהתקדמות הייצור מחייבת את מעצבי השבבים להיות מתחשבים יותר בכל הנוגע לחלום על פריצות דרך ארכיטקטוניות חדשות.
זה כבר לא רק על הצ'יפס
חוק מור נולד באמצע שנות ה-60, רבע מאה לפני שמדען המחשבים טים ברנרס-לי המציא את ה-World Wide Web. למרות שהתיאוריה התקיימה מאז, יש גם פחות צורך להסתמך על עיבוד מקומי בעידן של מכשירים מחוברים. בטח, הרבה מהפונקציות במחשב האישי, בטאבלט או סמארטפון מעובדים במכשיר עצמו, אך מספר הולך וגדל לא.
בעזרת מחשוב ענן ניתן לבצע הרבה מהמשימות הכבדות במקומות אחרים.
מחשוב ענן אומר שהרבה מהמשימות הכבדות לבעיות חישוביות גדולות יכולות להתבצע במקום אחר בגדול מרכזי נתונים, תוך שימוש במערכות מקבילות מסיביות המנצלות פי כמה וכמה ממספר הטרנזיסטורים בסינגל רגיל מַחשֵׁב. זה נכון במיוחד עבור A.I. משימות אינטנסיביות, כמו העוזרות החכמות שבהן אנו משתמשים במכשירים שלנו.
על ידי ביצוע עיבוד זה במקום אחר, והתשובה נמסרת בחזרה למכונה המקומית שלך כשהיא מחושב, מכונות יכולות להיות חכמות יותר באופן אקספוננציאלי מבלי להחליף את המעבדים שלהן כל 18 חודשים או כך.
חומרים ותצורות חדשות
עמק הסיליקון זכה לשמו מסיבה מסוימת, אבל החוקרים עסוקים בחקירת שבבים עתידיים שיכולים להיות עשויים מחומרים אחרים מלבד סיליקון.
לדוגמה, אינטל עושה עבודה מדהימה עם טרנזיסטורים הבנויים בתלת מימד כלפי מעלה דפוס במקום להניח שטוח כדי להתנסות בדרכים שונות לארוז טרנזיסטורים במעגל גלשן. חומרים אחרים כמו אלה המבוססים על יסודות מהעמודה השלישית והחמישית של הטבלה המחזורית יכולים להשתלט על הסיליקון מכיוון שהם מוליכים טובים יותר.
נכון לעכשיו, לא ברור אם החומרים הללו יהיו ניתנים להרחבה או במחיר סביר, אבל בהתחשב במומחיות המשולבת של הטוב ביותר של תעשיית הטכנולוגיה - והתמריץ שיתלווה אליו - חומר המוליכים למחצה הבא יכול להיות שם בחוץ הַמתָנָה.
מחשוב קוונטי
מחשוב קוונטי הוא כנראה הרעיון הכי "בחוץ" ברשימה הזו. זה גם השני הכי מרגש. מחשבים קוונטיים הם, כרגע, טכנולוגיה ניסיונית ויקרה מאוד. הם חיה שונה מהמחשבים האלקטרוניים הדיגיטליים הבינאריים שאנו מכירים, המבוססים על טרנזיסטורים.
במקום לקודד נתונים לביטים שהם 0 או 1, מחשוב קוונטי עוסק בביטים קוונטיים, שיכולים להיות 0, 1 וגם 0 ו-1 בו-זמנית. בקיצור? סופרפוזיציות אלו יכולות להפוך מחשבים קוונטיים למהירים ויעילים הרבה יותר ממחשבי הזרם המרכזי הקיימים כיום.
יצירת מחשבים קוונטיים טומנת בחובה המון אתגרים (צריך לשמור עליהם קרים להפליא, דבר אחד). עם זאת, אם מהנדסים יצליחו לפצח את הבעיה הזו, ייתכן שנוכל להפעיל התקדמות עצומה בקצב כה מהיר שזה יגרום לראשו של גורדון מור להסתחרר.
דברים שאנחנו עדיין לא יכולים לחשוב עליהם
מעט מאוד אנשים היו חוזים סמארטפונים בשנות ה-80. הרעיון שגוגל תהפוך לענקית שהיא או שאתר מסחר אלקטרוני כמו אמזון יהיה בדרך להפוך לחברה הראשונה של טריליון דולר היה נשמע מטורף בתחילת שנות התשעים.
הנקודה היא שבכל הנוגע לעתיד המחשוב, אנחנו לא מתכוונים לטעון שאנחנו יודעים בדיוק מה יש מעבר לפינה. כן, כרגע מחשוב קוונטי נראה כמו תקוות המחשוב הגדולות לטווח ארוך שלאחר חוק מור, אבל רוב הסיכויים שבעוד כמה עשורים מחשבים ייראו אחרת לגמרי מאלה שאנו משתמשים בהם היום.
בין אם מדובר בתצורות חדשות של מכונות, שבבים עשויים מחומרים חדשים לגמרי, או סוגים חדשים של מחקר תת-אטומי שנפתח לפתח דרכים חדשות לאריזת טרנזיסטורים על שבבים, אנו מאמינים שעתיד המחשוב - עם כל ההמצאה שהוא כרוך בו - יהיה א-בסדר.
המלצות עורכים
- קרדיולוגיה חדשה A.I. יודע אם תמות בקרוב. הרופאים לא יכולים להסביר איך זה עובד
