Почему современные компьютеры намного лучше старых? Одно из объяснений связано с огромным количеством достижений, произошедших в области микропроцессоров за последние несколько десятилетий. Примерно каждые 18 месяцев количество транзисторов, которые можно втиснуть в интегральную схему, удваивается.
Эта тенденция была впервые замечена в 1965 году соучредителем Intel Гордоном Муром, и в народе ее называют «Закон Мура». Результаты продвинули технологию вперед и превратили ее в индустрию с оборотом в триллион долларов, в которой Невообразимо мощные чипы можно найти повсюду: от домашних компьютеров до автономных автомобилей и умного дома. устройства.
Рекомендуемые видео
Но закон Мура, возможно, не сможет действовать бесконечно. Индустрии высоких технологий, возможно, понравятся разговоры об экспоненциальном росте и «конце эпохи», основанном на цифровых технологиях. дефицит», но существуют физические пределы способности постоянно уменьшать размер компонентов на чип.
Что такое закон Мура?
Закон Мура — это наблюдение, сделанное соучредителем Intel Гордоном Муром в 1965 году. В нем говорится, что примерно каждые 18 месяцев количество транзисторов, которые можно втиснуть в интегральную схему, удваивается».
Миллиарды транзисторов новейших чипов уже невидимы для человеческого глаза. Если закон Мура будет действовать до 2050 года, инженерам придется создавать транзисторы из компонентов размером меньше одного атома водорода. Кроме того, компаниям становится все дороже идти в ногу со временем. Строительство заводов по производству новых чипов обходится в миллиарды.
В результате этих факторов многие предсказывают, что закон Мура перестанет действовать где-то в начале 2020-х годов, когда чипы будут содержать компоненты, расстояние между которыми составляет всего около 5 нанометров. Что произойдет после этого? Остановился ли технологический прогресс, как если бы мы сегодня застряли на том же компьютере с Windows 95, которым владели пару десятилетий назад?
Не совсем. Вот семь причин, почему конец закона Мура не будет означать конец компьютерного прогресса в том виде, в котором мы его знаем.
Закон Мура не закончится «просто так»
Представьте себе катастрофу, которая постигнет нас, если завтра закон термодинамики или три закона движения Ньютона перестанут действовать. Закон Мура, несмотря на свое название, не является универсальным законом такого рода. Напротив, это наблюдаемая тенденция, например, тот факт, что Майкл Бэй имеет тенденцию выпускать новые Трансформеры фильм летом — кроме, знаете ли, хорошего.
Два чипа Intel 8080 1970-х годов (вверху слева), Intel 486 и Pentium 1989 и 1992 годов (вверху справа), двухъядерный процессор Xeon 5100 2006 года и i7 8-го поколения 2017 года.
Почему мы поднимаем этот вопрос? Потому что закон Мура не закончится просто так, как если бы кто-то отключил гравитацию. Тот факт, что у нас больше нет удвоения числа транзисторов на чипе каждые 18 месяцев, не означает, что прогресс полностью остановится. Это просто означает, что скорость улучшений будет происходить немного медленнее.
Представьте это как масло. Мы получили доступ к легкодоступным ресурсам, теперь нам нужно использовать такие технологии, как гидроразрыв, чтобы получить доступ к труднодоступным ресурсам.
Лучшие алгоритмы и программное обеспечение
Подумайте о тех звездах НФЛ или НБА, которые зарабатывают так много денег, что им не нужно беспокоиться о том, чтобы их существующие сбережения прослужили дольше. Это немного запутанная, но все же уместная метафора связи между законом Мура и программным обеспечением.
Выжимание большей производительности из одних и тех же чипов станет гораздо более приоритетной задачей.
Несмотря на то, что существует прекрасно написанное программное обеспечение, большую часть времени программистам не приходится слишком беспокоиться об оптимизации. свой код, чтобы сделать его менее медленным из года в год, потому что они знают, что компьютерные процессоры следующего года смогут его запускать лучше. Однако, если закон Мура больше не будет давать таких же результатов, на этот подход больше нельзя будет полагаться.
Поэтому получение большей производительности программного обеспечения от одних и тех же чипов станет гораздо более приоритетной задачей. Для скорости и эффективности это означает создание более совершенных алгоритмов. Помимо скорости, мы надеемся, что это будет означать более элегантное программное обеспечение с большим вниманием к пользовательскому опыту, внешнему виду и качеству.
Даже если завтра закон Мура перестанет действовать, оптимизация сегодняшнего программного обеспечения все равно обеспечит годы, если не десятилетия, роста — даже без усовершенствований аппаратного обеспечения.
Более специализированные чипы
С учетом вышесказанного, один из способов для разработчиков микросхем преодолеть замедление развития микросхем общего назначения — это вместо этого создавать все более специализированные процессоры. Графические процессоры (GPU) — лишь один пример этого. Пользовательские специализированные процессоры также могут использоваться для нейронные сети, компьютерное зрение для беспилотные автомобили, распознавание голосаи устройства Интернета вещей.
По мере замедления действия закона Мура производители микросхем будут наращивать производство специализированных чипов. Например, графические процессоры уже являются движущей силой компьютерного зрения в автономных автомобилях и транспортных средствах в инфраструктурных сетях.
Эти специальные конструкции могут похвастаться рядом улучшений, таких как более высокий уровень производительности на ватт. В число компаний, присоединяющихся к этому заказному вагону, входят лидеры рынка Intel, Google, Wave Computing, Nvidia, IBM и другие.
Как и в случае с улучшением программирования, замедление развития производства вынуждает разработчиков микросхем быть более вдумчивыми, когда дело доходит до мечтаний о новых архитектурных прорывах.
Дело уже не только в чипсах
Закон Мура родился в середине 1960-х годов, за четверть века до того, как ученый-компьютерщик Тим Бернерс-Ли изобрел Всемирную паутину. Хотя с тех пор эта теория остается верной, в эпоху подключенных устройств меньше необходимости полагаться на локализованную обработку. Конечно, многие функции вашего ПК, планшета или смартфон обрабатываются на самом устройстве, но все большее число — нет.
Благодаря облачным вычислениям большую часть тяжелой работы можно выполнять в другом месте.
Облачные вычисления означают, что большую часть тяжелой работы по решению больших вычислительных задач можно выполнять где-то в другом месте. центры обработки данных, использующие системы с массовым параллелизмом, которые используют во много-много раз больше транзисторов в обычном одном компьютер. Это особенно верно для ИИ. интенсивные задачи, такие как умные помощники, которые мы используем на наших устройствах.
Благодаря тому, что эта обработка выполняется в другом месте, а ответ доставляется обратно на ваш локальный компьютер, когда он По расчетам, машины могут стать экспоненциально умнее без необходимости менять процессоры каждые 18 месяцев или так.
Новые материалы и конфигурации
Кремниевая долина получила свое название не просто так, но исследователи заняты исследованием будущих чипов, которые могли бы быть изготовлены не из кремния, а из других материалов.
Например, Intel проделывает потрясающую работу с транзисторами, построенными в восходящем 3D. шаблон вместо того, чтобы раскладывать его, чтобы экспериментировать с различными способами упаковки транзисторов в схему доска. Другие материалы, например, на основе элементов третьего и пятого столбцов таблицы Менделеева, могут заменить кремний, поскольку они являются лучшими проводниками.
На данный момент неясно, будут ли эти вещества масштабируемыми или доступными, но, учитывая совокупный опыт лучший в технологической отрасли — и стимул, который будет сопровождать это — следующий полупроводниковый материал может появиться уже здесь. ожидающий.
Квантовые вычисления
Квантовые вычисления вероятно, самая «необычная» идея в этом списке. Это также второй по интересности момент. Квантовые компьютеры на данный момент являются экспериментальной и очень дорогой технологией. Они отличаются от известных нам двоичных цифровых электронных компьютеров, основанных на транзисторах.
Вместо кодирования данных в биты, равные 0 или 1, квантовые вычисления имеют дело с квантовыми битами, которые могут быть 0, 1, а также 0 и 1 одновременно. Короче говоря? Эти суперпозиции могут сделать квантовые компьютеры намного быстрее и эффективнее, чем существующие в настоящее время основные компьютеры.
Создание квантовых компьютеров сопряжено с множеством проблем (во-первых, их нужно держать невероятно холодными). Однако, если инженеры смогут решить эту проблему, мы сможем добиться огромного прогресса такими быстрыми темпами, что у Гордона Мура закружилась бы голова.
Вещи, о которых мы пока не можем думать
Мало кто мог предсказать появление смартфонов в 1980-х годах. Идея о том, что Google станет гигантом, которым он является, или о том, что сайт электронной коммерции, такой как Amazon, станет на пути к тому, чтобы стать первой компанией с оборотом в 1 триллион долларов в начале 1990-х годов это звучало бы безумно.
Дело в том, что когда речь заходит о будущем вычислений, мы не собираемся утверждать, что точно знаем, что нас ждет за углом. Да, сейчас квантовые вычисления выглядят как большая надежда на долгосрочные вычисления после принятия закона Мура, но есть вероятность, что через несколько десятилетий компьютеры будут совершенно отличаться от тех, которые мы используем сегодня.
Будь то новые конфигурации машин, чипы, изготовленные из совершенно новых материалов, или новые виды субатомных исследований, которые открывают разрабатывая новые способы упаковки транзисторов в микросхемы, мы верим, что будущее вычислений — со всей изобретательностью, которую оно предполагает — будет А-окей.
Рекомендации редакции
- Новая кардиология А.И. знает, скоро ли ты умрешь. Врачи не могут объяснить, как это работает
