Por que os computadores modernos são muito melhores que os antigos? Uma explicação está relacionada ao enorme número de avanços ocorridos no poder do microprocessamento nas últimas décadas. Aproximadamente a cada 18 meses, o número de transistores que podem ser inseridos em um circuito integrado dobra.
Esta tendência foi detectada pela primeira vez em 1965 pelo cofundador da Intel, Gordon Moore, e é popularmente conhecida como “Lei de Moore.” Os resultados impulsionaram a tecnologia e transformaram-na numa indústria de biliões de dólares, na qual chips inimaginavelmente poderosos podem ser encontrados em tudo, desde computadores domésticos até carros autônomos e residências inteligentes dispositivos.
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Mas a Lei de Moore pode não durar indefinidamente. A indústria de alta tecnologia pode adorar o seu discurso sobre crescimento exponencial e um “fim do ciclo” impulsionado digitalmente. escassez”, mas existem limites físicos para a capacidade de diminuir continuamente o tamanho dos componentes em um chip.
O que é a Lei de Moore?
A Lei de Moore é uma observação feita pelo cofundador da Intel, Gordon Moore, em 1965. Afirma que aproximadamente a cada 18 meses, o número de transistores que podem ser espremidos em um circuito integrado dobra.”
Os bilhões de transistores dos chips mais recentes já são invisíveis ao olho humano. Se a Lei de Moore continuar até 2050, os engenheiros terão de construir transistores a partir de componentes menores que um único átomo de hidrogênio. Também é cada vez mais caro para as empresas acompanhar. Construir fábricas para novos chips custa bilhões.
Como resultado desses fatores, muitas pessoas prevêem que a Lei de Moore desaparecerá em algum momento no início da década de 2020, quando os chips apresentarem componentes separados por apenas cerca de 5 nanômetros. O que acontece depois disso? O progresso tecnológico está paralisado, como se hoje estivéssemos presos ao mesmo PC com Windows 95 que possuímos há algumas décadas?
Na verdade. Aqui estão sete razões pelas quais o fim da Lei de Moore não significará o fim do progresso da computação como o conhecemos.
A Lei de Moore não terminará ‘simplesmente assim’
Imagine o desastre que nos aconteceria se, amanhã, a lei da termodinâmica ou as três leis do movimento de Newton deixassem de funcionar. A Lei de Moore, apesar do nome, não é uma lei universal deste tipo. Em vez disso, é uma tendência observável como o fato de Michael Bay tender a lançar um novo Transformadores filme no verão - exceto, você sabe, bom.
Dois chips Intel 8080 da década de 1970 (canto superior esquerdo), o Intel 486 e Pentium de 1989 e 1992 (canto superior direito), o processador Dual-Core Xeon 5100 de 2006 e o i7 de 8ª geração de 2017.
Por que mencionamos isso? Porque a Lei de Moore não vai terminar como alguém desligando a gravidade. Só porque já não duplicamos o número de transístores num chip a cada 18 meses não significa que o progresso irá parar completamente. Significa apenas que a velocidade das melhorias acontecerá um pouco mais lenta.
Imagine isso como óleo. Colocamos na superfície o que é fácil de alcançar, agora precisamos usar tecnologias como o fracking para obter acesso aos recursos mais difíceis de obter.
Melhores algoritmos e software
Pense naquelas estrelas da NFL ou da NBA que ganham tanto dinheiro que não precisam se preocupar em fazer com que suas economias durem mais. Essa é uma metáfora um pouco confusa, mas ainda assim pertinente, para a relação entre a Lei de Moore e o software.
Extrair mais desempenho dos mesmos chips se tornará uma prioridade muito maior.
Embora existam softwares lindamente codificados por aí, muitas vezes os programadores não precisam se preocupar muito com a simplificação. seu código para torná-lo menos lento ano após ano, porque eles sabem que os processadores de computador do próximo ano serão capazes de executá-lo melhorar. Contudo, se a Lei de Moore não fizer mais os mesmos avanços, esta abordagem não poderá mais ser confiável.
Extrair mais desempenho de software dos mesmos chips se tornará, portanto, uma prioridade muito maior. Para velocidade e eficiência, isso significa criar algoritmos melhores. Além da velocidade, esperamos que isso signifique um software mais elegante, com um grande nível de foco na experiência do usuário, na aparência e na qualidade.
Mesmo que a Lei de Moore terminasse amanhã, a otimização do software atual ainda proporcionaria anos, se não décadas, de crescimento – mesmo sem melhorias de hardware.
Chips mais especializados
Dito isso, uma maneira de os projetistas de chips superarem a desaceleração dos avanços nos chips de uso geral é fabricar processadores cada vez mais especializados. Unidades de processamento gráfico (GPUs) são apenas um exemplo disso. Processadores especializados personalizados também podem ser usados para redes neurais, visão computacional para carros autônomos, reconhecimento de voze dispositivos de Internet das Coisas.
À medida que a Lei de Moore desacelera, os fabricantes de chips aumentarão a produção de chips especializados. As GPUs, por exemplo, já são uma força motriz para a visão computacional em carros autônomos e veículos para redes de infraestrutura.
Esses designs especiais podem apresentar uma série de melhorias, como maiores níveis de desempenho por watt. As empresas que aderiram a esse movimento personalizado incluem a líder de mercado Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM e muito mais.
Assim como uma melhor programação, a desaceleração nos avanços na fabricação obriga os projetistas de chips a serem mais cuidadosos quando se trata de sonhar com novos avanços arquitetônicos.
Não se trata mais apenas de chips
A Lei de Moore nasceu em meados da década de 1960, um quarto de século antes do cientista da computação Tim Berners-Lee inventar a World Wide Web. Embora a teoria tenha se mantido verdadeira desde então, também há menos necessidade de confiar no processamento localizado numa era de dispositivos conectados. Claro, muitas das funções do seu PC, tablet ou Smartphone são processados no próprio dispositivo, mas um número crescente não o é.
Com a computação em nuvem, grande parte do trabalho pesado pode ser realizado em outro lugar.
A computação em nuvem significa que grande parte do trabalho pesado para grandes problemas computacionais pode ser realizado em outros lugares de grande porte. data centers, usando sistemas massivamente paralelos que utilizam muitas, muitas vezes o número de transistores em um único computador. Isso é especialmente verdadeiro para IA. tarefas intensivas, como os assistentes inteligentes que usamos em nossos dispositivos.
Ao realizar esse processamento em outro lugar e a resposta ser devolvida à sua máquina local quando for calculado, as máquinas podem ficar exponencialmente mais inteligentes sem ter que trocar seus processadores a cada 18 meses ou então.
Novos materiais e configurações
O Vale do Silício ganhou esse nome por um motivo, mas os pesquisadores estão ocupados investigando futuros chips que poderiam ser feitos de outros materiais além do silício.
Por exemplo, a Intel está fazendo um trabalho incrível com transistores que são construídos em formato 3D para cima. padrão em vez de ficar plano para experimentar diferentes maneiras de empacotar transistores em um circuito quadro. Outros materiais, como aqueles baseados em elementos da terceira e quinta colunas da tabela periódica, poderiam substituir o silício porque são melhores condutores.
Neste momento, não está claro se estas substâncias serão escalonáveis ou acessíveis, mas dada a experiência combinada do o que há de melhor na indústria de tecnologia - e o incentivo que o acompanhará - o próximo material semicondutor pode estar disponível esperando.
Computação quântica
Computação quântica é provavelmente a ideia mais “lá fora” desta lista. É também o segundo mais emocionante. Os computadores quânticos são, neste momento, uma tecnologia experimental e muito cara. Eles são um animal diferente dos computadores eletrônicos digitais binários que conhecemos, que são baseados em transistores.
Em vez de codificar dados em bits que são 0 ou 1, a computação quântica lida com bits quânticos, que podem ser 0, 1 e 0 e 1 ao mesmo tempo. Longa história curta? Essas superposições poderiam tornar os computadores quânticos muito mais rápidos e eficientes do que os computadores convencionais existentes atualmente.
Fazer computadores quânticos traz muitos desafios (eles precisam ser mantidos incrivelmente frios para começar). No entanto, se os engenheiros conseguirem resolver este problema, poderemos ser capazes de desencadear um enorme progresso a um ritmo tão rápido que faria girar a cabeça de Gordon Moore.
Coisas em que ainda não conseguimos pensar
Muito poucas pessoas teriam previsto smartphones na década de 1980. A ideia de que o Google se tornaria o gigante que é ou que um site de comércio eletrônico como o Amazon seria no caminho certo para se tornar a primeira empresa de US$ 1 trilhão teria parecido loucura no início da década de 1990.
A questão é que, quando se trata do futuro da computação, não vamos afirmar que sabemos exatamente o que está por vir. Sim, neste momento a computação quântica parece a grande esperança de computação a longo prazo pós-Lei de Moore, mas é provável que dentro de algumas décadas os computadores tenham um aspecto totalmente diferente dos que usamos hoje.
Quer sejam novas configurações de máquinas, chips feitos de materiais inteiramente novos ou novos tipos de pesquisa subatômica que abrem criar novas maneiras de colocar transistores em chips, acreditamos que o futuro da computação - com toda a engenhosidade que ela envolve - será Um ok.
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