რატომ არის თანამედროვე კომპიუტერები ასე ბევრად უკეთესი ვიდრე ძველი? ერთი ახსნა ეხება უზარმაზარ მიღწევებს, რომლებიც მოხდა მიკროპროცესორულ ძალაში ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში. უხეშად ყოველ 18 თვეში ორმაგდება ტრანზისტორების რაოდენობა, რომელთა შეკუმშვა შესაძლებელია ინტეგრირებულ წრეში.
ეს ტენდენცია პირველად 1965 წელს დააფიქსირა Intel-ის თანადამფუძნებელმა გორდონ მურმა და მას პოპულარულად მოიხსენიებენ როგორც "მურის კანონი.” შედეგებმა წინ წაიწია ტექნოლოგია და გარდაქმნა ის ტრილიონ დოლარიან ინდუსტრიად, რომელშიც წარმოუდგენლად მძლავრი ჩიპები შეგიძლიათ იპოვოთ ყველაფერში, სახლის კომპიუტერებიდან ავტონომიურ მანქანებამდე და ჭკვიანი საყოფაცხოვრებო მოწყობილობები.
რეკომენდებული ვიდეოები
მაგრამ მურის კანონი შეიძლება ვერ გაგრძელდეს განუსაზღვრელი ვადით. მაღალტექნოლოგიურ ინდუსტრიას შეიძლება მოეწონოს მისი საუბარი ექსპონენციალურ ზრდაზე და ციფრული მნიშვნელობის „დასასრულზე დეფიციტი“, მაგრამ არსებობს კომპონენტების ზომების მუდმივი შემცირების უნარის ფიზიკური შეზღუდვები. ჩიპი.
რა არის მურის კანონი?
მურის კანონი არის Intel-ის თანადამფუძნებლის გორდონ მურის დაკვირვება 1965 წელს. მასში ნათქვამია, რომ დაახლოებით ყოველ 18 თვეში, ტრანზისტორების რაოდენობა, რომელთა შეკუმშვა შესაძლებელია ინტეგრირებულ წრეში, გაორმაგდება.
უახლეს ჩიპებზე უკვე მილიარდობით ტრანზისტორი უხილავია ადამიანის თვალისთვის. თუ მურის კანონი 2050 წლამდე გაგრძელდება, ინჟინრებს მოუწევთ ტრანზისტორების აშენება კომპონენტებისგან, რომლებიც უფრო მცირეა, ვიდრე წყალბადის ერთი ატომია. ასევე სულ უფრო ძვირი უჯდება კომპანიების შენარჩუნება. ახალი ჩიპების საწარმოო ქარხნების აშენება მილიარდები ჯდება.
ამ ფაქტორების შედეგად, ბევრი ადამიანი ვარაუდობს, რომ მურის კანონი 2020-იანი წლების დასაწყისში გაქრება, როდესაც ჩიპები შეიცავს კომპონენტებს, რომლებიც ერთმანეთისგან მხოლოდ დაახლოებით 5 ნანომეტრია დაშორებული. რა ხდება ამის შემდეგ? ჩერდება თუ არა ტექნოლოგიური პროგრესი, თითქოს დღეს დავრჩით იმავე Windows 95 კომპიუტერის გამოყენებით, რომელიც რამდენიმე ათეული წლის წინ გვეკუთვნოდა?
Ნამდვილად არ. აქ არის შვიდი მიზეზი, რის გამოც მურის კანონის დასასრული არ ნიშნავს გამოთვლითი პროგრესის დასრულებას, როგორც ეს ვიცით.
მურის კანონი "ასე" არ დასრულდება
წარმოიდგინეთ კატასტროფა, რომელიც დაგვემთხვა, თუ ხვალ თერმოდინამიკის კანონი ან ნიუტონის მოძრაობის სამი კანონი შეწყვეტს ფუნქციონირებას. მურის კანონი, მიუხედავად მისი სახელისა, არ არის ამ ტიპის უნივერსალური კანონი. ამის ნაცვლად, ეს არის შესამჩნევი ტენდენცია, როგორიცაა ის, რომ მაიკლ ბეი ახლის გამოშვებას ცდილობს ტრანსფორმატორები ფილმი ზაფხულში - გარდა, იცით, კარგი.
ორი Intel 8080 ჩიპი 1970-იანი წლებიდან (ზედა მარცხნივ), Intel 486 და Pentium 1989 და 1992 (ზედა მარჯვნივ), Dual-Core Xeon პროცესორი 5100 2006 წლიდან და i7 მე-8 თაობა 2017 წლიდან.
რატომ ვაყენებთ ამას? იმის გამო, რომ მურის კანონი არ დამთავრდება ისე, როგორც ვინმე აჩერებს გრავიტაციას. მხოლოდ იმიტომ, რომ ჩვენ აღარ გვაქვს ტრანზისტორების გაორმაგება ჩიპზე ყოველ 18 თვეში, არ ნიშნავს, რომ პროგრესი მთლიანად შეჩერდება. ეს უბრალოდ ნიშნავს, რომ გაუმჯობესების სიჩქარე ცოტათი ნელი იქნება.
წარმოიდგინე ზეთივით. ჩვენ მივიღეთ ადვილად მისაწვდომი ნივთები ზედაპირზე, ახლა ჩვენ გვჭირდება ისეთი ტექნოლოგიების გამოყენება, როგორიცაა ფრეკინგი, რათა მივიღოთ წვდომა უფრო რთულ რესურსებზე.
უკეთესი ალგორითმები და პროგრამული უზრუნველყოფა
იფიქრეთ NFL-ის ან NBA-ის იმ ვარსკვლავებზე, რომლებიც იმდენ ფულს შოულობენ, რომ არ უნდა ინერვიულონ იმაზე, რომ არსებული დანაზოგი უფრო დიდხანს გაგრძელდეს. ეს ოდნავ ბინძური, მაგრამ მაინც შესაბამისი მეტაფორაა მურის კანონსა და პროგრამულ უზრუნველყოფას შორის ურთიერთობისთვის.
ერთი და იგივე ჩიპებიდან მეტი მუშაობის გამორთვა ბევრად უფრო მაღალი პრიორიტეტი გახდება.
მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ლამაზად კოდირებული პროგრამული უზრუნველყოფა, პროგრამისტებს ხშირად არ უწევთ ფიქრი გამარტივებაზე მათი კოდი, რათა ის ნაკლებად დუნე იყოს წლიდან წლამდე, რადგან მათ იციან, რომ მომავალი წლის კომპიუტერული პროცესორები შეძლებენ მის გაშვებას უკეთესი. თუმცა, თუ მურის კანონი იგივე წინსვლას აღარ მოაქვს, ამ მიდგომას ვეღარ დაეყრდნობა.
მაშასადამე, ერთი და იგივე ჩიპებიდან მეტი პროგრამული უზრუნველყოფის მუშაობის შეკუმშვა ბევრად უფრო პრიორიტეტი გახდება. სიჩქარისა და ეფექტურობისთვის, ეს ნიშნავს უკეთესი ალგორითმების შექმნას. სიჩქარის მიღმა, იმედია, ეს ნიშნავს უფრო ელეგანტურ პროგრამულ უზრუნველყოფას მომხმარებლის გამოცდილებაზე, გარეგნობასა და ხარისხზე ფოკუსირებული დიდი დონით.
მაშინაც კი, თუ მურის კანონი ხვალ დასრულდება, დღევანდელი პროგრამული უზრუნველყოფის ოპტიმიზაცია მაინც უზრუნველყოფს წლების, თუ არა ათწლეულების ზრდას - ტექნიკის გაუმჯობესების გარეშეც კი.
უფრო სპეციალიზებული ჩიპები
ამასთან, ჩიპების დიზაინერების ერთ-ერთი გზა ზოგადი დანიშნულების ჩიპების მიღწევების შენელების დასაძლევად არის უფრო სპეციალიზირებული პროცესორების გაკეთება. გრაფიკული დამუშავების ერთეულები (GPU) ამის მხოლოდ ერთი მაგალითია. სპეციალიზებული პროცესორების გამოყენება ასევე შეიძლება ნეირონული ქსელები, კომპიუტერული ხედვისთვის თვითმართვადი მანქანები, ხმის ამოცნობა, და ნივთების ინტერნეტის მოწყობილობები.
როდესაც მურის კანონი შენელდება, ჩიპების მწარმოებლები გაზრდიან წარმოებას სპეციალიზებულ ჩიპებზე. მაგალითად, GPU-ები უკვე წარმოადგენენ ავტონომიურ მანქანებში კომპიუტერული ხედვის მამოძრავებელ ძალას და ინფრასტრუქტურულ ქსელებს.
ამ სპეციალურ დიზაინს შეუძლია დაიკვეხნოს მთელი რიგი გაუმჯობესებებით, როგორიცაა შესრულების უფრო მაღალი დონე თითო ვატზე. კომპანიებს, რომლებიც ახტებიან ამ მორგებულ ჯგუფს, მოიცავს ბაზრის ლიდერს Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM და სხვა.
ისევე, როგორც უკეთესი პროგრამირება, წარმოების მიღწევების შენელება აიძულებს ჩიპების დიზაინერებს იყვნენ უფრო გააზრებული, როდესაც საქმე ეხება ახალ არქიტექტურულ გარღვევებს.
ეს აღარ არის მხოლოდ ჩიპებზე
მურის კანონი დაიბადა 1960-იანი წლების შუა ხანებში, მეოთხედი საუკუნით ადრე, სანამ კომპიუტერული მეცნიერი ტიმ ბერნერს-ლი მსოფლიო ქსელს გამოიგონებდა. მიუხედავად იმისა, რომ თეორია მას შემდეგ მართებულია, ასევე ნაკლებია საჭიროება დაეყრდნოს ლოკალიზებულ დამუშავებას დაკავშირებული მოწყობილობების ეპოქაში. რა თქმა უნდა, ბევრი ფუნქციაა თქვენს კომპიუტერზე, ტაბლეტზე ან სმარტფონი დამუშავებულია თავად მოწყობილობაზე, მაგრამ მზარდი რაოდენობა არა.
Cloud computing-ით ბევრი მძიმე ტვირთის აწევა შეიძლება სხვაგან განხორციელდეს.
ღრუბლოვანი გამოთვლები ნიშნავს, რომ დიდი გამოთვლითი პრობლემების დიდი აწევა შეიძლება განხორციელდეს სხვაგან, დიდი მონაცემთა ცენტრები, რომლებიც იყენებენ მასიურად პარალელურ სისტემებს, რომლებიც იყენებენ ტრანზისტორების მრავალჯერ მეტ რაოდენობას ჩვეულებრივ ერთში კომპიუტერი. ეს განსაკუთრებით ეხება A.I. ინტენსიური ამოცანები, როგორიცაა ჭკვიანი ასისტენტები, რომლებსაც ჩვენ ვიყენებთ ჩვენს მოწყობილობებზე.
ამ დამუშავების სხვაგან განხორციელებით და პასუხის მიწოდებით თქვენს ადგილობრივ აპარატს, როცა ეს მოხდება გამოთვლებით, მანქანებს შეუძლიათ ექსპონენტურად უფრო ჭკვიანები გახდნენ პროცესორების შეცვლის გარეშე ყოველ 18 თვეში ერთხელ ან ისე.
ახალი მასალები და კონფიგურაციები
სილიკონის ველმა თავისი სახელი მოიპოვა მიზეზის გამო, მაგრამ მკვლევარები დაკავებულნი არიან მომავალი ჩიპების გამოკვლევით, რომლებიც შეიძლება დამზადებული იყოს სილიკონის გარდა სხვა მასალებისგან.
მაგალითად, Intel აკეთებს გასაოცარ სამუშაოს ტრანზისტორებთან, რომლებიც აგებულია ზევით 3D-ში შაბლონი იმის ნაცვლად, რომ დააგოთ ბინა, რათა ექსპერიმენტი ჩაატაროთ ტრანზისტორების წრეზე შეფუთვის სხვადასხვა გზებით დაფა. სხვა მასალებს, როგორიცაა პერიოდული ცხრილის მესამე და მეხუთე სვეტების ელემენტებზე დაფუძნებული, სილიკონის აღება შეიძლება, რადგან ისინი უკეთესი გამტარები არიან.
ამჟამად, უცნობია, იქნება ეს ნივთიერებები მასშტაბური თუ ხელმისაწვდომი, მაგრამ კომბინირებული ექსპერტიზის გათვალისწინებით ტექნიკური ინდუსტრიის საუკეთესო - და სტიმული, რომელიც მას თან ახლავს - შემდეგი ნახევარგამტარული მასალა შეიძლება იქ იყოს ელოდება.
კვანტური გამოთვლა
კვანტური გამოთვლა ეს არის ალბათ ყველაზე "გარე" იდეა ამ სიაში. ის ასევე მეორე ყველაზე საინტერესოა. კვანტური კომპიუტერები ამჟამად ექსპერიმენტული და ძალიან ძვირი ტექნოლოგიაა. ისინი განსხვავებული ცხოველია ჩვენთვის ცნობილი ორობითი ციფრული ელექტრონული კომპიუტერებისგან, რომლებიც დაფუძნებულია ტრანზისტორებზე.
იმის ნაცვლად, რომ მონაცემთა დაშიფვრა ბიტებად, რომლებიც არის ან 0 ან 1, კვანტური გამოთვლა ეხება კვანტურ ბიტებს, რომლებიც შეიძლება იყოს 0, 1 და 0 და 1 ერთდროულად. მოკლედ გრძელი ამბავი? ამ სუპერპოზიციებს შეუძლიათ კვანტური კომპიუტერები ბევრად უფრო სწრაფი და ეფექტური გახადონ, ვიდრე ამჟამად არსებული ძირითადი კომპიუტერები.
კვანტური კომპიუტერების დამზადება უამრავ გამოწვევას ატარებს (ერთი რამისთვის ისინი წარმოუდგენლად ცივად უნდა იყვნენ). თუმცა, თუ ინჟინრები შეძლებენ ამ პრობლემის მოგვარებას, ჩვენ შევძლებთ უზარმაზარი პროგრესის გამოწვევას ისეთი სწრაფი ტემპით, რომ გორდონ მურის თავი დატრიალდება.
რამ, რაზეც ჯერ ვერ მოვიფიქრებთ
ძალიან ცოტა ადამიანი იწინასწარმეტყველებდა სმარტფონებს ჯერ კიდევ 1980-იან წლებში. იდეა, რომ Google გახდება ის გიგანტი, რომელიც არის ან რომ ელექტრონული კომერციის ვებსაიტი, როგორიცაა Amazon, იქნებოდა გზაზეა გახდეს პირველი 1 ტრილიონი დოლარიანი კომპანია გიჟურად ჟღერდა 1990-იანი წლების დასაწყისში.
საქმე იმაშია, რომ როდესაც საქმე გამოთვლების მომავალს ეხება, ჩვენ არ ვაპირებთ პრეტენზიას ვიცოდეთ ზუსტად რა არის გარშემო. დიახ, ახლა კვანტური გამოთვლა ჰგავს დიდი გრძელვადიანი გამოთვლითი იმედის პოსტ-მურის კანონს, მაგრამ დიდი შანსია, რომ რამდენიმე ათწლეულში კომპიუტერები სრულიად განსხვავებულად გამოიყურებოდეს, ვიდრე დღეს ვიყენებთ.
იქნება ეს მანქანების ახალი კონფიგურაციები, სრულიად ახალი მასალებისგან დამზადებული ჩიპები ან სუბატომური კვლევის ახალი ტიპები, რომლებიც იხსნება ჩიპებზე ტრანზისტორების შეფუთვის ახალი გზების შექმნა, ჩვენ გვჯერა, რომ გამოთვლის მომავალი - მთელი გონიერებით, ეს იქნება ა-კარგი.
რედაქტორების რეკომენდაციები
- ახალი კარდიოლოგიის A.I. იცის მალე მოკვდები თუ არა. ექიმები ვერ ხსნიან როგორ მუშაობს
