О возможном окончании действия закона Мура
В 1965 году Гордон Мур определил взаимосвязь между частотой и стоимостью компьютерных инноваций, которая стала известна как “Закон Мура”. Это правило одновременно описывало и вдохновляло экспоненциальный рост производительности микропроцессоров, который, в сущности, и привел к наступлению информационной эры.
Как и предсказывал Мур, вычислительная мощность интегральных схем удваивалась каждые два года. Чипы становились меньше, быстрее и дешевле. Транзисторы уменьшались в размерах, а потребность в энергии снижалась. И в соответствии с видением Мура, компьютеры преобразовали нашу инфраструктуру, дома и мелкую моторику. Рынки приспособились к постоянному темпу прогресса, и индустрия программного обеспечения процветала.
В итоге, мы привыкли ожидать быстрого совершенствования технологий. Но может ли закон Мура действовать вечно?
Несмотря на его всеобщее признание, сомнения в исключительной правильности прогноза основателя Intel не являются чем-то неожиданным. Ведь опасения по поводу достижения предела возможностей в фундаментальной физике постоянно соседствуют с неуклонным требованием сокращения вдвое размеров транзисторов в чипе. А новые трудности с регулированием энергопотребления и тепловыделения стали главными инженерными задачами последнего десятилетия.
По мере появления всё новых и новых препятствий на пути прогресса в микроэлектронике, эксперты стали более рассудительными и рациональными в отношении будущего компьютерных технологий.
В приведённых далее вопросах и ответах профессор Бен Ли и профессор Андре Дехон – специалисты в области компьютерных и информационных наук (CIS) и электротехники и системной инженерии (ESE) – разбирают основные положения Закона Мура и размышляют возможностях его дальнейшего применения и последствиях прекращения его действия.
Чем мы обязаны закону Мура?
Дехон: Закон Мура стал двигателем инноваций и роста материального благосостояния. Благодаря регулярному удвоению количества транзисторов в микросхеме, мы смогли творчески подойти к тому, что смогут делать компьютеры. А благодаря закону Мура технологические достижения, которые начинаются с создания высококачественных приложений, быстро снижаются в цене и превращаются в потребительские товары. Закон Мура сделал вычислительную технику повсеместной, демократизировал технологии и способствовал росту экономики.
Ли: И благодаря закону Мура мы живем в мире, пронизанном вычислениями, развернутыми в огромных масштабах. С одной стороны, у нас есть вычислительные центры обработки данных и сервисы, поддерживаемые центрами обработки данных. С другой стороны, у нас есть бытовые устройства и электроника. И, кроме того, у нас невероятно богатая экосистема программного обеспечения, развитию которой способствует тот факт, что вычислительной техники стало так много.
Мы можем рассчитывать на стабильные поставки микрочипов с большим объемом памяти, вычислительной мощностью и быстродействием — и все это с гарантией того, что они будут продолжать расти постоянными темпами и в геометрической прогрессии.
Когда мы говорим о прекращениидействия Закона Мура, говорим ли мы о завершении периода этого изобилия?
Ли: Очень возможно. Если базовое аппаратное обеспечение станет менее доступным или менее функциональным, если мы не сможем продолжать увеличивать объем памяти, вычислительную мощность или скорость, то это приведет к ограничениям на создаваемое программное обеспечение. Мы уже сталкиваемся с проблемами масштабирования.
К примеру, возьмем дополненную реальность. Если мы захотим расширить возможности дополненной реальности, а закон Мура больше не будет действовать, носимые устройства рискуют стать слишком громоздкими и перегревающимися, что поставит под угрозу всю сферу мультимедиа. Или подумайте об искусственном интеллекте. Мы видим множество центров обработки данных и графических процессоров, предназначенных для приложений искусственного интеллекта. Если микрочипы не станут меньше, более энергоэффективными и быстродействующими, то мы вскоре увидим реальное увеличение числа зданий в центрах обработки данных.
Дехон: Демократизация также окажется под угрозой. Мы говорим о неминуемом увеличении цифрового разрыва между хозяйствующими субъектами, обладающими хорошими ресурсами и обычными рядовыми предприятиями. Ведь потребуется много денег, чтобы приобрести все эти чипы и построить сети и центры обработки данных. Технологии перестанут широко распространяться.
Как правило, инженеры – искусные мастера по преодолениютехнологических ограничений. Неработающий закон Мура сулит в будущем большие риски, но может ли эта угроза привести к появлению новых возможностей?
Дехон: Безусловно. И это проливает свет на недостаток исключительного применения закона Мура. Поскольку мы могли постоянно уменьшать размер транзистора и как следствие увеличивать вычислительную мощность, на практике использовалась лишь только эта возможность для удовлетворения возрастающих эксплуатационных требований. Это метод грубой силы, и закон Мура поощрял его в ущерб более интеллектуальным решениям, таким как креативная архитектура или более эффективная координация между разработчиками аппаратного и программного обеспечения.
Ли: И в начале 2000-х годов научные высокопроизводительные вычисления потребовали значительных улучшений в области энергоэффективности, которые закон Мура не смог бы обеспечить. Обычная зависимость от экспоненциального роста числа ядер на чипе была тупиковой для такого рода приложений, и поэтому мы стали свидетелями по-настоящему творческого мышления: перехода от центральных процессоров к графическим процессорам и возобновления интереса к индивидуальному дизайну, включая программно-аппаратное обеспечение.
Поскольку уже существует позитивный опыт внедрения инноваций, которые обходят закон Мура, есть ли шанс, что мы продолжим наблюдать прогресс в этом направлении?
Ли: Это возможно. Я не совсем оптимистичен в отношении предстоящих материальных затрат. Эти новые технологии будут дорогостоящими, и у нас пока нет четких путей обеспечения равного доступа к ним.
Дехон: Однако, всё же есть много оснований для оптимизма. Закон Мура был для своего времени революционным, но он также породил зависимость от прямолинейных решений проблем, которые могли бы решаться гораздо более эффективно и творчески. Будущее будет создаваться креативными компьютерными инженерами, которые уже сейчас в состоянии расставить верные приоритеты в такого рода инновациях.
Источник: TechXplore
