Kodėl šiuolaikiniai kompiuteriai yra daug geresni už senus? Vienas iš paaiškinimų yra susijęs su didžiuliu pažangos skaičiumi mikroprocesorių galios srityje per pastaruosius kelis dešimtmečius. Maždaug kas 18 mėnesių tranzistorių, kuriuos galima įspausti į integrinį grandyną, skaičius padvigubėja.
Šią tendenciją 1965 m. pirmą kartą pastebėjo „Intel“ įkūrėjas Gordonas Moore'as ir populiariai vadinama „Moore'o dėsnis. Rezultatai pastūmėjo technologijas į priekį ir pavertė ją trilijonų dolerių pramone, kurioje neįsivaizduojamai galingų lustų galima rasti visur – nuo namų kompiuterių iki autonominių automobilių iki išmaniosios buities prietaisai.
Rekomenduojami vaizdo įrašai
Tačiau Moore'o dėsnis gali tęstis neribotą laiką. Aukštųjų technologijų pramonei gali patikti jos kalbos apie eksponentinį augimą ir skaitmeniniu būdu pagrįstą „pabaigą“. trūkumas“, tačiau yra fizinės ribos, leidžiančios nuolat mažinti komponentų dydį lustas.
Kas yra Moore'o dėsnis?
Moore'o įstatymas yra „Intel“ įkūrėjo Gordono Moore'o 1965 m. pastebėjimas. Jame teigiama, kad maždaug kas 18 mėnesių tranzistorių, kuriuos galima įspausti į integrinį grandyną, skaičius padvigubėja.
Jau dabar milijardai tranzistorių naujausiuose lustuose yra nematomi žmogaus akiai. Jei Moore'o įstatymas tęstųsi iki 2050 m., Inžinieriai turės sukurti tranzistorius iš komponentų, mažesnių nei vienas vandenilio atomas. Taip pat įmonėms vis brangiau atsilikti. Naujų lustų gamyklų statyba kainuoja milijardus.
Dėl šių veiksnių daugelis žmonių prognozuoja, kad Moore'o dėsnis išnyks 2020-ųjų pradžioje, kai lustuose yra tik maždaug 5 nanometrų atstumu vienas nuo kito esantys komponentai. Kas bus po to? Ar technologinė pažanga sustoja, lyg šiandien būtume įstrigę naudodami tą patį „Windows 95“ kompiuterį, kurį turėjome prieš porą dešimtmečių?
Ne visai. Štai septynios priežastys, kodėl Moore'o dėsnio pabaiga nereikš mums žinomo skaičiavimo progreso pabaigos.
Moore'o įstatymas nesibaigs „taip“
Įsivaizduokite nelaimę, kuri mus ištiktų, jei rytoj termodinamikos dėsnis arba trys Niutono judėjimo dėsniai nustotų veikti. Moore'o įstatymas, nepaisant jo pavadinimo, nėra universalus tokio pobūdžio įstatymas. Vietoj to, tai pastebima tendencija, pavyzdžiui, tai, kad Michaelas Bay linkęs išleisti naują Transformatoriai filmas vasarą - išskyrus, žinote, geras.
Du „Intel 8080“ lustai iš 1970-ųjų (viršuje kairėje), „Intel 486“ ir „Pentium“ nuo 1989 m. ir 1992 m. (viršuje dešinėje), „Dual-Core Xeon Processor 5100“ nuo 2006 m. ir „i7 8th Generation“ nuo 2017 m.
Kodėl mes tai keliame? Nes Moore'o įstatymas nesibaigs taip, kaip kažkas išjungia gravitaciją. Vien todėl, kad lusto tranzistorių skaičius padvigubėja kas 18 mėnesių, dar nereiškia, kad pažanga visiškai sustos. Tai tiesiog reiškia, kad patobulinimų greitis vyks šiek tiek lėčiau.
Įsivaizduokite kaip aliejų. Išvydome lengvai pasiekiamus dalykus, o dabar turime naudoti tokias technologijas kaip laužymas, kad gautume prieigą prie sunkiau pasiekiamų išteklių.
Geresni algoritmai ir programinė įranga
Pagalvokite apie tas NFL ar NBA žvaigždes, kurios uždirba tiek daug pinigų, kad joms nereikia rūpintis, kad turimos santaupos išliktų ilgiau. Tai šiek tiek netvarkinga, bet vis dar aktuali Moore'o įstatymo ir programinės įrangos santykio metafora.
Didesnio našumo išspaudimas iš tų pačių lustų taps daug didesniu prioritetu.
Nors ten yra gražiai užkoduota programinė įranga, daug laiko programuotojams nereikėjo per daug jaudintis dėl supaprastinimo savo kodą, kad metai iš metų jis būtų ne toks vangus, nes jie žino, kad kitais metais kompiuterių procesoriai galės jį paleisti geriau. Tačiau jei Moore'o dėsnis nebepadarys tokios pat pažangos, šiuo požiūriu nebegalima pasikliauti.
Todėl iš tų pačių lustų programinės įrangos našumo išspaudimas taps daug didesniu prioritetu. Dėl greičio ir efektyvumo tai reiškia geresnių algoritmų kūrimą. Tikimasi, kad tai ne tik greitis, bet ir elegantiškesnė programinė įranga, daug dėmesio skiriant vartotojo patirčiai, išvaizdai ir kokybei.
Net jei Moore'o dėsnis baigtųsi rytoj, šiandieninės programinės įrangos optimizavimas vis tiek suteiktų metų, o gal net dešimtmečius, augimą – net ir be techninės įrangos patobulinimų.
Labiau specializuoti lustai
Atsižvelgiant į tai, vienas iš būdų lustų dizaineriams įveikti sulėtėjusį bendrosios paskirties lustų pažangą yra sukurti vis labiau specializuotus procesorius. Grafikos apdorojimo įrenginiai (GPU) yra tik vienas to pavyzdys. Taip pat gali būti naudojami specializuoti procesoriai neuroniniai tinklai, kompiuterinė vizija skirta savarankiškai važiuojančių automobilių, balso atpažinimas, ir daiktų interneto įrenginiai.
Moore'o įstatymui lėtėjant, lustų gamintojai padidins specializuotų lustų gamybą. Pavyzdžiui, GPU jau yra kompiuterinio matymo varomoji jėga autonominiuose automobiliuose ir transporto priemonėse į infrastruktūros tinklus.
Šie specialūs dizainai gali pasigirti daugybe patobulinimų, pavyzdžiui, didesnio našumo vienam vatui. Prie šio pasirinkto modelio įeinančios įmonės yra rinkos lyderis „Intel“, „Google“, „Wave Computing“, „Nvidia“, IBM ir kt.
Kaip ir geresnis programavimas, gamybos pažangos sulėtėjimas verčia lustų dizainerius būti labiau apgalvotiems, kai reikia svajoti apie naujus architektūrinius laimėjimus.
Tai jau ne tik apie traškučius
Moore'o įstatymas gimė septintojo dešimtmečio viduryje, ketvirtį amžiaus anksčiau nei kompiuterių mokslininkas Timas Bernersas-Lee išrado pasaulinį internetą. Nors nuo to laiko teorija pasitvirtino, taip pat mažiau reikia pasikliauti lokalizuotu apdorojimu prijungtų įrenginių amžiuje. Žinoma, daug funkcijų jūsų kompiuteryje, planšetiniame kompiuteryje ar išmanusis telefonas apdorojami pačiame įrenginyje, tačiau vis daugiau jų neapdoroja.
Naudojant debesų kompiuteriją, daug sunkių darbų galima atlikti kitur.
Debesų kompiuterija reiškia, kad daug sunkumų, susijusių su didelėmis skaičiavimo problemomis, gali būti atliekami kitur, dideliuose duomenų centrai, naudojant masiškai lygiagrečias sistemas, kurios naudoja daug kartų daugiau tranzistorių įprastame single kompiuteris. Tai ypač pasakytina apie A.I. intensyvios užduotys, pvz., išmanieji asistentai, kuriuos naudojame savo įrenginiuose.
Jei šis apdorojimas bus atliktas kitur, o atsakymas bus išsiųstas atgal į jūsų vietinį įrenginį skaičiuojant, mašinos gali tapti eksponentiškai išmanesnės, nekeičiant procesorių kas 18 mėnesių arba taip.
Naujos medžiagos ir konfigūracijos
Silicio slėnis savo vardą pelnė ne be priežasties, tačiau mokslininkai tiria būsimus lustus, kurie galėtų būti pagaminti iš kitų medžiagų nei silicis.
Pavyzdžiui, „Intel“ atlieka nuostabų darbą su tranzistoriais, kurie yra sukurti 3D aukštyn modelis, o ne klojimas plokščias, kad galėtumėte eksperimentuoti su skirtingais būdais supakuoti tranzistorius į grandinę lenta. Kitos medžiagos, pavyzdžiui, pagrįstos elementais iš trečiosios ir penktosios periodinės lentelės stulpelių, galėtų perimti silicį, nes jos yra geresni laidininkai.
Šiuo metu neaišku, ar šios medžiagos bus keičiamos, ar įperkamos, tačiau atsižvelgiant į bendrą geriausia technologijų pramonėje – ir paskata, kuri bus su ja – kita puslaidininkinė medžiaga galėtų būti ten laukimas.
Kvantinė kompiuterija
Kvantinė kompiuterija turbūt yra pati „visiškiausia“ idėja šiame sąraše. Tai taip pat antra labiausiai įdomi. Šiuo metu kvantiniai kompiuteriai yra eksperimentinė ir labai brangi technologija. Jie skiriasi nuo mums žinomų dvejetainių skaitmeninių elektroninių kompiuterių, pagrįstų tranzistoriais.
Užuot kodavęs duomenis į bitus, kurių skaičius yra 0 arba 1, kvantinis kompiuteris nagrinėja kvantinius bitus, kurie gali būti 0, 1 ir 0 bei 1 tuo pačiu metu. Ilga istorija trumpa? Dėl šių superpozicijų kvantiniai kompiuteriai gali būti daug greitesni ir efektyvesni nei šiuo metu esami įprasti kompiuteriai.
Kvantinių kompiuterių kūrimas reikalauja daug iššūkių (vienam dalykui juos reikia laikyti neįtikėtinai šaltai). Tačiau jei inžinieriai sugebės išspręsti šią problemą, galime pasiekti didžiulę pažangą tokiu greičiu, kad Gordonui Moore'ui apsisuktų galva.
Dalykai, apie kuriuos dar negalime galvoti
Labai mažai žmonių būtų numatę išmaniuosius telefonus devintajame dešimtmetyje. Idėja, kad „Google“ taps tokiu milžinu, koks jis yra, arba kad būtų tokia elektroninės prekybos svetainė kaip „Amazon“. kelyje tapti pirmąja 1 trilijono dolerių bendrove devintojo dešimtmečio pradžioje būtų skambėjęs beprotiškai.
Esmė ta, kad kalbant apie kompiuterijos ateitį, mes neteigsime, kad tiksliai žinome, kas yra už kampo. Taip, šiuo metu kvantinė kompiuterija atrodo kaip didelė ilgalaikė skaičiavimo viltis po Moore'o dėsnio, tačiau tikėtina, kad po kelių dešimtmečių kompiuteriai atrodys visiškai kitaip nei tie, kuriuos naudojame šiandien.
Nesvarbu, ar tai naujos mašinų konfigūracijos, lustai, pagaminti iš visiškai naujų medžiagų, ar nauji subatominių tyrimų tipai. naujų būdų, kaip tranzistorius sudėti į lustus, tikime, kad kompiuterijos ateitis su visu išradingumu bus A-gerai.
Redaktorių rekomendacijos
- Naujoji kardiologija A.I. žino, ar greitai mirsi. Gydytojai negali paaiškinti, kaip tai veikia
