Waarom zijn moderne computers zoveel beter dan oude? Eén verklaring houdt verband met het enorme aantal vorderingen dat de afgelopen decennia heeft plaatsgevonden op het gebied van microverwerkingskracht. Ongeveer elke 18 maanden verdubbelt het aantal transistors dat op een geïntegreerd circuit kan worden geperst.
Deze trend werd voor het eerst opgemerkt in 1965 door Gordon Moore, medeoprichter van Intel, en wordt in de volksmond ‘De wet van Moore.” De resultaten hebben de technologie voortgestuwd en getransformeerd in een miljardenindustrie Onvoorstelbaar krachtige chips zijn te vinden in alles, van homecomputers tot autonome auto's en slimme huishoudens apparaten.
Aanbevolen video's
Maar de wet van Moore kan misschien niet oneindig doorgaan. De hightechindustrie zou dol kunnen zijn op haar praatjes over exponentiële groei en een digitaal gedreven ‘einde van’ schaarste”, maar er zijn fysieke grenzen aan het vermogen om de omvang van componenten voortdurend te verkleinen een chip.
Wat is de wet van Moore?
De wet van Moore is een observatie gemaakt door Intel-medeoprichter Gordon Moore in 1965. Er staat dat ongeveer elke 18 maanden het aantal transistors dat op een geïntegreerd circuit kan worden geperst, verdubbelt.”
De miljarden transistors op de nieuwste chips zijn nu al onzichtbaar voor het menselijk oog. Als de wet van Moore tot 2050 zou blijven gelden, zullen ingenieurs transistors moeten bouwen uit componenten die kleiner zijn dan één enkel waterstofatoom. Het wordt voor bedrijven ook steeds duurder om bij te blijven. Het bouwen van fabrieken voor nieuwe chips kost miljarden.
Als gevolg van deze factoren voorspellen veel mensen dat de wet van Moore ergens begin jaren twintig zal verdwijnen, wanneer chips componenten bevatten die slechts ongeveer 5 nanometer uit elkaar liggen. Wat gebeurt er daarna? Komt de technologische vooruitgang tot stilstand, alsof we vandaag de dag vastzitten op dezelfde Windows 95-pc die we een paar decennia geleden hadden?
Niet echt. Hier zijn zeven redenen waarom het einde van de wet van Moore niet het einde betekent van de computervooruitgang zoals wij die kennen.
De wet van Moore zal niet ‘zomaar’ eindigen
Stel je de ramp voor die ons zou overkomen als morgen de wet van de thermodynamica of de drie bewegingswetten van Newton niet meer zou functioneren. De wet van Moore is, ondanks zijn naam, geen universele wet van dit soort. In plaats daarvan is het een waarneembare trend, zoals het feit dat Michael Bay de neiging heeft om een nieuwe uit te brengen Transformatoren film in de zomer - behalve, weet je, goed.
Twee Intel 8080-chips uit de jaren 70 (linksboven), de Intel 486 en Pentium uit 1989 en 1992 (rechtsboven), de Dual-Core Xeon Processor 5100 uit 2006 en de i7 8e generatie uit 2017.
Waarom brengen we dit ter sprake? Omdat de wet van Moore niet zomaar zal eindigen als iemand de zwaartekracht uitschakelt. Het feit dat we niet langer elke 18 maanden een verdubbeling van het aantal transistors op een chip hebben, betekent niet dat de vooruitgang volledig tot stilstand komt. Het betekent alleen dat de snelheid van verbeteringen iets langzamer zal plaatsvinden.
Stel je het voor als olie. We hebben de gemakkelijk bereikbare dingen aan de oppervlakte gekregen, nu moeten we technologieën zoals fracking gebruiken om toegang te krijgen tot de moeilijker te verkrijgen hulpbronnen.
Betere algoritmen en software
Denk aan die NFL- of NBA-sterren die zoveel geld verdienen dat ze zich er geen zorgen over hoeven te maken dat hun bestaande spaargeld langer meegaat. Dat is een ietwat rommelige, maar nog steeds relevante metafoor voor de relatie tussen de wet van Moore en software.
Meer prestaties uit dezelfde chips halen zal een veel hogere prioriteit krijgen.
Hoewel er prachtig gecodeerde software bestaat, hoefden programmeurs zich vaak niet al te veel zorgen te maken over het stroomlijnen hun code om het jaar na jaar minder traag te maken, omdat ze weten dat de computerprocessors van volgend jaar het kunnen uitvoeren beter. Als de wet van Moore echter niet langer dezelfde vooruitgang boekt, kan er niet langer op deze aanpak worden vertrouwd.
Meer softwareprestaties uit dezelfde chips halen zal daarom een veel hogere prioriteit krijgen. Voor snelheid en efficiëntie betekent dat het creëren van betere algoritmen. Naast snelheid betekent dit hopelijk ook elegantere software met veel aandacht voor gebruikerservaring, look-and-feel en kwaliteit.
Zelfs als de wet van Moore morgen zou eindigen, zou het optimaliseren van de software van vandaag nog steeds voor jaren, zo niet tientallen jaren van groei zorgen – zelfs zonder hardwareverbeteringen.
Meer gespecialiseerde chips
Dat gezegd hebbende, is een manier voor chipontwerpers om de vertraging van de vooruitgang op het gebied van chips voor algemene doeleinden te overwinnen, het maken van steeds meer gespecialiseerde processors. Grafische verwerkingseenheden (GPU's) zijn hiervan slechts een voorbeeld. Er kunnen ook aangepaste, gespecialiseerde processors voor worden gebruikt neurale netwerken, computervisie voor zelfrijdende auto's, Spraakherkenningen Internet of Things-apparaten.
Naarmate de wet van Moore vertraagt, zullen chipmakers de productie van gespecialiseerde chips opvoeren. GPU's zijn bijvoorbeeld al een drijvende kracht achter computervisie in autonome auto's en voertuig-naar-infrastructuurnetwerken.
Deze speciale ontwerpen kunnen bogen op een reeks verbeteringen, zoals hogere prestatieniveaus per watt. Bedrijven die op deze aangepaste kar springen, zijn onder meer marktleider Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM en meer.
Net als beter programmeren dwingt de vertraging in de productieontwikkeling chipontwerpers om bedachtzamer te zijn als het gaat om het bedenken van nieuwe architecturale doorbraken.
Het gaat niet langer alleen om de chips
De wet van Moore ontstond halverwege de jaren zestig, een kwart eeuw voordat computerwetenschapper Tim Berners-Lee het World Wide Web uitvond. Hoewel de theorie sindsdien stand heeft gehouden, is er in een tijdperk van verbonden apparaten ook minder noodzaak om te vertrouwen op gelokaliseerde verwerking. Zeker, veel van de functies op uw pc, tablet of smartphone worden op het apparaat zelf verwerkt, maar een groeiend aantal niet.
Met Cloud computing kan een groot deel van het zware werk elders worden gedaan.
Cloud computing betekent dat een groot deel van het zware werk voor grote computerproblemen elders in het algemeen kan worden uitgevoerd datacenters, die massaal parallelle systemen gebruiken die vele, vele malen het aantal transistors in een gewone single gebruiken computer. Dat geldt vooral voor A.I. intensieve taken, zoals de slimme assistenten die we op onze apparaten gebruiken.
Door deze verwerking elders te laten uitvoeren en het antwoord terug te sturen naar uw lokale machine wanneer dat het geval is berekend, kunnen machines exponentieel slimmer worden zonder dat ze hun processor elke 18 maanden hoeven te vervangen Dus.
Nieuwe materialen en configuraties
Silicon Valley heeft niet voor niets zijn naam gekregen, maar onderzoekers zijn druk bezig met het onderzoeken van toekomstige chips die van andere materialen dan silicium kunnen worden gemaakt.
Intel doet bijvoorbeeld geweldig werk met transistors die in opwaartse 3D zijn gebouwd patroon in plaats van plat te leggen om te experimenteren met verschillende manieren om transistors op een circuit te verpakken bord. Andere materialen, zoals die gebaseerd op elementen uit de derde en vijfde kolom van het periodiek systeem, zouden het van silicium kunnen overnemen omdat ze betere geleiders zijn.
Op dit moment is het niet duidelijk of deze stoffen schaalbaar of betaalbaar zullen zijn, maar gezien de gecombineerde expertise van de Het beste van de technologie-industrie – en de stimulans die daarmee gepaard gaat – zou het volgende halfgeleidermateriaal kunnen zijn aan het wachten.
Kwantumcomputers
Kwantumcomputers is waarschijnlijk het meest “daarbuiten” idee op deze lijst. Het is ook de op een na meest opwindende. Kwantumcomputers zijn op dit moment een experimentele en zeer dure technologie. Ze zijn een ander dier dan de binaire digitale elektronische computers die we kennen, die op transistors zijn gebaseerd.
In plaats van gegevens te coderen in bits die 0 of 1 zijn, houdt kwantumcomputers zich bezig met kwantumbits, die tegelijkertijd 0, 1 en zowel 0 als 1 kunnen zijn. Om een lang verhaal kort te maken? Deze superposities zouden kwantumcomputers veel sneller en efficiënter kunnen maken dan de huidige reguliere computers.
Het maken van kwantumcomputers brengt veel uitdagingen met zich mee (enerzijds moeten ze ongelooflijk koud worden gehouden). Als ingenieurs dit probleem echter kunnen oplossen, kunnen we mogelijk enorme vooruitgang boeken in een tempo dat zo snel is dat Gordon Moore er duizelig van wordt.
Dingen waar we nog niet aan kunnen denken
Zeer weinig mensen hadden in de jaren tachtig smartphones voorspeld. Het idee dat Google de reus zou worden die het is of dat een e-commercewebsite zoals Amazon zou zijn op koers om het eerste bedrijf met een waarde van 1 biljoen dollar te worden zou begin jaren negentig gek hebben geklonken.
Het punt is dat we, als het gaat om de toekomst van computers, niet zullen beweren precies te weten wat er op de loer ligt. Ja, op dit moment lijkt kwantumcomputing op de grote computerhoop op de lange termijn na de wet van Moore, maar de kans is groot dat computers er over een paar decennia heel anders uit zullen zien dan de computers die we nu gebruiken.
Of het nu gaat om nieuwe configuraties van machines, chips gemaakt van geheel nieuwe materialen, of nieuwe vormen van subatomair onderzoek die nieuwe manieren bedenken om transistors op chips te verpakken, geloven wij dat de toekomst van computergebruik – met alle vindingrijkheid die het met zich meebrengt – zal zijn A oke.
Aanbevelingen van de redactie
- Nieuwe cardiologie A.I. weet of je binnenkort zult overlijden. Artsen kunnen niet uitleggen hoe het werkt
