Hvorfor er moderne datamaskiner så mye bedre enn gamle? En forklaring er knyttet til det enorme antallet fremskritt som har funnet sted innen mikroprosessorkraft de siste tiårene. Omtrent hver 18. måned dobles antallet transistorer som kan klemmes inn på en integrert krets.
Denne trenden ble først oppdaget i 1965 av Intels medgründer Gordon Moore, og blir populært referert til som "Moores lov." Resultatene har drevet teknologien fremover og forvandlet den til en trillion-dollar industri, der Ufattelig kraftige brikker finnes i alt fra hjemmedatamaskiner til autonome biler til smarte husholdninger enheter.
Anbefalte videoer
Men Moores lov kan kanskje ikke fortsette på ubestemt tid. Den høyteknologiske industrien kan elske snakket om eksponentiell vekst og en digitalt drevet "slutt på knapphet», men det er fysiske grenser for muligheten til kontinuerlig å krympe størrelsen på komponenter på en chip.
Hva er Moores lov?
Moores lov er en observasjon gjort av Intels medgründer Gordon Moore i 1965. Den sier at omtrent hver 18. måned dobles antallet transistorer som kan klemmes inn på en integrert krets."
Allerede milliarder av transistorer på de nyeste brikkene er usynlige for det menneskelige øyet. Hvis Moores lov skulle fortsette gjennom 2050, vil ingeniører måtte bygge transistorer fra komponenter som er mindre enn et enkelt hydrogenatom. Det er også stadig dyrere for bedrifter å følge med. Å bygge fabrikasjonsanlegg for nye flis koster milliarder.
Som et resultat av disse faktorene forutsier mange at Moores lov vil forsvinne en gang på begynnelsen av 2020-tallet, når brikkene har komponenter som er bare rundt 5 nanometer fra hverandre. Hva skjer etter det? Står den teknologiske fremgangen i stå, som om vi satt fast i dag med den samme Windows 95-PCen vi eide for et par tiår siden?
Ikke egentlig. Her er syv grunner til at slutten av Moores lov ikke vil bety slutten på datafremgangen slik vi kjenner den.
Moores lov vil ikke ende "bare sånn"
Se for deg katastrofen som ville ramme oss hvis termodynamikkens lov eller Newtons tre bevegelseslover i morgen sluttet å fungere. Moores lov, til tross for navnet, er ikke en universell lov av denne typen. I stedet er det en observerbar trend som det faktum at Michael Bay har en tendens til å gi ut en ny Transformatorer film om sommeren - bortsett fra, du vet, bra.
To Intel 8080-brikker fra 1970-tallet (øverst til venstre), Intel 486 og Pentium fra 1989 og 1992 (øverst til høyre), Dual-Core Xeon-prosessor 5100 fra 2006, og i7 8. generasjon fra 2017.
Hvorfor tar vi opp dette? Fordi Moores lov kommer ikke bare til å ende som at noen slår av tyngdekraften. Bare fordi vi ikke lenger har en dobling av transistorer på en brikke hver 18. måned, betyr det ikke at fremgangen vil stoppe helt opp. Det betyr bare at hastigheten på forbedringer vil skje litt langsommere.
Se for deg det som olje. Vi har fått det lett tilgjengelige på overflaten, nå må vi bruke teknologier som fracking for å få tilgang til ressursene som er vanskeligere å få tak i.
Bedre algoritmer og programvare
Tenk på de NFL- eller NBA-stjernene som tjener så mye penger at de ikke trenger å bekymre seg for at de eksisterende sparepengene deres varer lenger. Det er en litt rotete, men fortsatt relevant, metafor for forholdet mellom Moores lov og programvare.
Å presse mer ytelse ut av de samme sjetongene vil bli en mye høyere prioritet.
Selv om det er vakkert kodet programvare der ute, har programmerere mye av tiden ikke trengt å bekymre seg for mye om strømlinjeforming koden deres for å gjøre den mindre treg år etter år fordi de vet at neste års dataprosessorer vil kunne kjøre den bedre. Hvis Moores lov ikke lenger gjør de samme fremskrittene, kan denne tilnærmingen imidlertid ikke lenger stole på.
Å presse mer programvareytelse ut av de samme brikkene vil derfor bli en mye høyere prioritet. For hastighet og effektivitet betyr det å lage bedre algoritmer. Utover hastighet vil det forhåpentligvis bety mer elegant programvare med et stort fokus på brukeropplevelse, utseende og kvalitet.
Selv om Moores lov skulle ta slutt i morgen, vil optimalisering av dagens programvare fortsatt gi år, om ikke tiår, med vekst – selv uten maskinvareforbedringer.
Mer spesialiserte sjetonger
Når det er sagt, er en måte for brikkedesignere å overvinne nedbremsingen av fremskritt innen generelle brikker å lage stadig mer spesialiserte prosessorer i stedet. Grafikkbehandlingsenheter (GPUer) er bare ett eksempel på dette. Tilpassede spesialiserte prosessorer kan også brukes til nevrale nettverk, datasyn for selvkjørende biler, stemme gjenkjenning, og Internet of Things-enheter.
Etter hvert som Moores lov avtar, vil chipmakere øke produksjonen på spesialiserte sjetonger. GPUer, for eksempel, er allerede en drivkraft for datasyn i autonome biler og kjøretøy-til-infrastrukturnettverk.
Disse spesielle designene kan skilte med en rekke forbedringer, for eksempel høyere ytelsesnivåer per watt. Selskaper som hopper på denne tilpassede vognen inkluderer markedsleder Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM og mer.
Akkurat som bedre programmering, tvinger nedgangen i produksjonsfremskritt brikkedesignere til å være mer gjennomtenkte når det kommer til å drømme opp nye arkitektoniske gjennombrudd.
Det handler ikke lenger bare om chips
Moores lov ble født på midten av 1960-tallet, et kvart århundre før informatiker Tim Berners-Lee oppfant World Wide Web. Selv om teorien har holdt til siden den gang, er det også mindre behov for å stole på lokalisert prosessering i en tid med tilkoblede enheter. Jada, mange av funksjonene på din PC, nettbrett eller smarttelefon behandles på selve enheten, men et økende antall er det ikke.
Med Cloud computing kan mye av de tunge løftene utføres andre steder.
Cloud computing betyr at mye av de tunge løftene for store beregningsproblemer kan utføres andre steder i store datasentre, ved hjelp av massivt parallelle systemer som bruker mange, mange ganger antallet transistorer i en vanlig singel datamaskin. Det gjelder spesielt for A.I. intensive oppgaver, for eksempel de smarte assistentene vi bruker på enhetene våre.
Ved å få denne behandlingen utført et annet sted, og svaret levert tilbake til din lokale maskin når det er beregnet, kan maskiner bli eksponentielt smartere uten å måtte bytte prosessor hver 18. måned eller så.
Nye materialer og konfigurasjoner
Silicon Valley fikk navnet sitt av en grunn, men forskere er opptatt med å undersøke fremtidige brikker som kan være laget av andre materialer enn silisium.
For eksempel gjør Intel noe fantastisk arbeid med transistorer som er bygget i en oppadgående 3D mønster i stedet for å legge seg flatt for å eksperimentere med forskjellige måter å pakke transistorer på en krets borde. Andre materialer som de som er basert på grunnstoffer fra tredje og femte kolonne i det periodiske systemet kan ta over fra silisium fordi de er bedre ledere.
Akkurat nå er det ikke klart om disse stoffene vil være skalerbare eller rimelige, men gitt den kombinerte ekspertisen til teknologiindustriens fineste - og insentivet som vil følge med det - det neste halvledermaterialet kan være der ute venter.
Kvanteberegning
Kvanteberegning er sannsynligvis den mest "der ute" ideen på denne listen. Det er også det mest nest mest spennende. Kvantedatamaskiner er akkurat nå en eksperimentell og veldig kostbar teknologi. De er et annet dyr enn de binære digitale elektroniske datamaskinene vi kjenner, som er basert på transistorer.
I stedet for å kode data til biter som er enten 0 eller 1, håndterer kvanteberegning kvantebiter, som kan være 0, 1 og både 0 og 1 samtidig. Lang historie kort? Disse superposisjonene kan gjøre kvantedatamaskiner mye raskere og mer effektive enn eksisterende mainstream-datamaskiner.
Å lage kvantedatamaskiner har mange utfordringer (de må holdes utrolig kalde for én ting). Men hvis ingeniører kan løse dette problemet, kan vi kanskje utløse enorm fremgang i et tempo som er så raskt at det ville få Gordon Moore til å snurre i hodet.
Ting vi ikke kan komme på ennå
Svært få mennesker ville ha spådd smarttelefoner tilbake på 1980-tallet. Ideen om at Google skulle bli den giganten det er, eller at et e-handelsnettsted som Amazon ville bli på vei til å bli det første selskapet på 1 billion dollar ville ha hørtes gal ut på begynnelsen av 1990-tallet.
Poenget er at når det kommer til fremtiden for databehandling, kommer vi ikke til å hevde å vite nøyaktig hva som er rundt hjørnet. Ja, akkurat nå ser kvantedatabehandling ut som det store langsiktige datahåpet etter Moores lov, men sjansen er stor for at datamaskiner om noen tiår vil se helt annerledes ut enn de vi bruker i dag.
Enten det er nye konfigurasjoner av maskiner, brikker laget av helt nye materialer, eller nye typer subatomær forskning som åpner opp nye måter å pakke transistorer på brikker, tror vi fremtiden for databehandling – med all oppfinnsomheten det innebærer – vil være A-ok.
Redaktørenes anbefalinger
- Ny kardiologi A.I. vet om du snart dør. Leger kan ikke forklare hvordan det fungerer
