De ce computerele moderne sunt mult mai bune decât cele vechi? O explicație se referă la numărul enorm de progrese care au avut loc în domeniul puterii de microprocesare în ultimele câteva decenii. Aproximativ la fiecare 18 luni, numărul de tranzistori care pot fi strânși pe un circuit integrat se dublează.
Această tendință a fost observată pentru prima dată în 1965 de co-fondatorul Intel, Gordon Moore, și este denumită în mod popular „Legea lui Moore.” Rezultatele au propulsat tehnologia înainte și au transformat-o într-o industrie de un trilion de dolari, în care Cipurile neînchipuit de puternice pot fi găsite în orice, de la computere de acasă la mașini autonome până la gospodărie inteligente dispozitive.
Videoclipuri recomandate
Dar Legea lui Moore s-ar putea să nu poată continua la infinit. Industria de înaltă tehnologie i-ar plăcea să vorbească despre creșterea exponențială și despre un „sfârșit” condus de digital deficit”, dar există limite fizice ale capacității de a micșora continuu dimensiunea componentelor un cip.
Care este legea lui Moore?
Legea lui Moore este o observație făcută de co-fondatorul Intel, Gordon Moore, în 1965. Afirmă că aproximativ la fiecare 18 luni, numărul de tranzistori care pot fi stoarși într-un circuit integrat se dublează.”
Deja miliardele de tranzistori de pe cele mai recente cipuri sunt invizibile pentru ochiul uman. Dacă Legea lui Moore va continua până în 2050, inginerii vor trebui să construiască tranzistoare din componente care sunt mai mici decât un singur atom de hidrogen. De asemenea, este din ce în ce mai costisitor pentru companii să țină pasul. Construirea de fabrici de fabricare a așchiilor noi costă miliarde.
Ca urmare a acestor factori, mulți oameni prevăd că Legea lui Moore se va stinge la începutul anilor 2020, când cipurile prezintă componente care se află la doar aproximativ 5 nanometri una dintre ele. Ce se întâmplă după aceea? Progresul tehnologic se oprește, ca și cum am fi blocați astăzi folosind același PC Windows 95 pe care l-am deținut acum câteva decenii?
Nu chiar. Iată șapte motive pentru care sfârșitul Legii lui Moore nu va însemna sfârșitul progresului în calcul așa cum îl cunoaștem.
Legea lui Moore nu se va termina „așa”
Imaginează-ți dezastrul care s-ar întâmpla pe noi dacă mâine legea termodinamicii sau cele trei legi ale mișcării ale lui Newton ar înceta să mai funcționeze. Legea lui Moore, în ciuda numelui său, nu este o lege universală de acest fel. În schimb, este o tendință observabilă precum faptul că Michael Bay tinde să lanseze un nou Transformatoare film vara - cu excepția, știi, bine.
Două cipuri Intel 8080 din anii 1970 (stânga sus), Intel 486 și Pentium din 1989 și 1992 (dreapta sus), procesorul Xeon Dual-Core 5100 din 2006 și generația a 8-a i7 din 2017.
De ce aducem asta în discuție? Pentru că Legea lui Moore nu se va termina ca cineva care oprește gravitația. Doar pentru că nu mai avem o dublare a tranzistorilor pe un cip la fiecare 18 luni, nu înseamnă că progresul se va opri complet. Înseamnă doar că viteza îmbunătățirilor se va întâmpla puțin mai lent.
Imaginează-ți ca pe ulei. Am obținut lucrurile ușor de atins la suprafață, acum trebuie să folosim tehnologii precum fracking-ul pentru a obține acces la resursele mai greu de obținut.
Algoritmi și software mai buni
Gândiți-vă la acele vedete din NFL sau NBA care câștigă atât de mulți bani încât nu trebuie să-și facă griji că economiile lor existente vor dura mai mult. Aceasta este o metaforă ușor dezordonată, dar totuși pertinentă, pentru relația dintre Legea lui Moore și software.
Strângerea mai multor performanțe din aceleași cipuri va deveni o prioritate mult mai mare.
Deși există un software frumos codat, de multe ori programatorii nu au fost nevoiți să-și facă prea multe griji cu privire la eficientizare codul lor pentru a-l face mai puțin lent an de an, deoarece știu că procesoarele computerelor de anul viitor îl vor putea rula mai bine. Dacă Legea lui Moore nu mai face aceleași progrese, totuși, această abordare nu se mai poate baza.
Prin urmare, stoarcerea mai multor performanțe software din aceleași cipuri va deveni o prioritate mult mai mare. Pentru viteză și eficiență, asta înseamnă crearea de algoritmi mai buni. Dincolo de viteză, sperăm că va însemna un software mai elegant, cu un nivel deosebit de concentrare pe experiența utilizatorului, aspectul și calitatea.
Chiar dacă Legea lui Moore ar urma să se încheie mâine, optimizarea software-ului de astăzi ar oferi totuși ani, dacă nu decenii, de creștere – chiar și fără îmbunătățiri hardware.
Chip-uri mai specializate
Acestea fiind spuse, o modalitate prin care designerii de cipuri de a depăși încetinirea progreselor în cipurile de uz general este să producă procesoare din ce în ce mai specializate. Unitățile de procesare grafică (GPU) sunt doar un exemplu în acest sens. Procesoarele specializate personalizate pot fi folosite și pentru rețele neuronale, viziune computerizată pentru mașini cu conducere autonomă, recunoaștere vocală, și dispozitive Internet of Things.
Pe măsură ce Legea lui Moore încetinește, producătorii de cipuri vor crește producția pe cipuri specializate. GPU-urile, de exemplu, sunt deja o forță motrice pentru viziunea computerizată în mașinile autonome și în rețelele de infrastructură.
Aceste modele speciale se pot lăuda cu o serie de îmbunătățiri, cum ar fi niveluri mai mari de performanță pe watt. Printre companiile care se îndreaptă în acest grup personalizat se numără liderul de piață Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM și multe altele.
La fel ca o programare mai bună, încetinirea progreselor în producție îi obligă pe designerii de cipuri să fie mai atenți atunci când vine vorba de a visa noi descoperiri arhitecturale.
Nu mai este vorba doar de jetoane
Legea lui Moore s-a născut la mijlocul anilor 1960, cu un sfert de secol înainte ca informaticianul Tim Berners-Lee să inventeze World Wide Web. Deși teoria a rămas adevărată de atunci, este, de asemenea, mai puțină nevoie de a te baza pe procesarea localizată într-o era a dispozitivelor conectate. Sigur, multe dintre funcțiile de pe computer, tabletă sau smartphone sunt procesate pe dispozitivul în sine, dar un număr tot mai mare nu sunt.
Cu Cloud computing, o mare parte din sarcinile grele pot fi efectuate în altă parte.
Cloud computing înseamnă că o mare parte din sarcinile grele pentru probleme de calcul mari pot fi efectuate în altă parte, în mari dimensiuni. centre de date, folosind sisteme masiv paralele care utilizează de multe ori mai multe ori numărul de tranzistori dintr-un singur obișnuit calculator. Acest lucru este valabil mai ales pentru A.I. sarcini intensive, cum ar fi asistenții inteligenți pe care îi folosim pe dispozitivele noastre.
Prin efectuarea acestei procesări în altă parte, iar răspunsul livrat înapoi la mașina dvs. locală atunci când este calculate, mașinile pot deveni exponențial mai inteligente fără a fi nevoie să-și schimbe procesoarele la fiecare 18 luni sau asa de.
Materiale și configurații noi
Silicon Valley și-a câștigat numele dintr-un motiv, dar cercetătorii sunt ocupați să investigheze viitoarele cipuri care ar putea fi făcute din alte materiale decât siliciul.
De exemplu, Intel face o muncă uimitoare cu tranzistori care sunt construiti într-un 3D ascendent model în loc să așezați plat pentru a experimenta diferite moduri de a împacheta tranzistorii într-un circuit bord. Alte materiale precum cele bazate pe elemente din coloana a treia și a cincea a tabelului periodic ar putea prelua din siliciu deoarece sunt conductori mai buni.
În prezent, nu este clar dacă aceste substanțe vor fi scalabile sau accesibile, dar având în vedere expertiza combinată a cel mai bun material din industria tehnologică - și stimulentul care va fi împreună cu acesta - următorul material semiconductor ar putea fi acolo aşteptare.
Calcul cuantic
Calcul cuantic este probabil cea mai „de acolo” idee din această listă. Este, de asemenea, a doua cea mai interesantă. Calculatoarele cuantice sunt, chiar acum, o tehnologie experimentală și foarte costisitoare. Sunt un animal diferit de computerele electronice digitale binare pe care le cunoaștem, care se bazează pe tranzistori.
În loc să codifice datele în biți care sunt fie 0, fie 1, calculul cuantic se ocupă de biți cuantici, care pot fi 0, 1 și ambii 0 și 1 în același timp. Pe scurt? Aceste suprapuneri ar putea face calculatoarele cuantice mult mai rapide și mai eficiente decât calculatoarele curente existente în prezent.
Realizarea computerelor cuantice implică o mulțime de provocări (în primul rând, acestea trebuie ținute incredibil de reci). Cu toate acestea, dacă inginerii reușesc să rezolve această problemă, am putea declanșa un progres enorm într-un ritm atât de rapid încât i-ar face capul să se învârtă pe Gordon Moore.
Lucruri la care nu ne putem gândi încă
Foarte puțini oameni ar fi prezis smartphone-urile încă din anii 1980. Ideea că Google ar deveni gigantul care este sau că ar fi un site de comerț electronic precum Amazon pe cale să devină prima companie de un trilion de dolari ar fi sunat nebunesc la începutul anilor 1990.
Ideea este că, când vine vorba de viitorul computerelor, nu vom pretinde că știm exact ce se află după colț. Da, acum calculul cuantic arată ca marea speranță de calcul pe termen lung post-Legea lui Moore, dar sunt șanse ca în câteva decenii computerele să arate complet diferit de cele pe care le folosim astăzi.
Fie că este vorba despre noi configurații de mașini, cipuri realizate din materiale complet noi sau noi tipuri de cercetări subatomice care deschid noi moduri de împachetare a tranzistorilor pe cipuri, credem că viitorul computerelor - cu toată ingeniozitatea pe care o implică - va fi A-bine.
Recomandările editorilor
- Noua cardiologie A.I. știe dacă vei muri curând. Medicii nu pot explica cum funcționează
