6 חידושים מפתיעים לעתיד המחשוב

כאשר טרנזיסטורים מבוססי סיליקון נעשים כה זעירים שהם נתקלים בחוקי הפיזיקה, טכניקות ייצור כבר לא יכולות לעמוד בקצב. זה מסמן את הגבולות העליונים של חוק מור, שמניח שמספר הטרנזיסטורים במיקרו-מעבד (ולכן כוח המחשוב שלו) יכול להכפיל את עצמו כל שנתיים. אבל האם זה אומר שעידן השינוי המונע מונע הטכנולוגיה עומד להיעצר?

בהחלט לא.

חוק מור מעולם לא היה אמת בלתי ניתנת לשינוי, כמו כוח המשיכה או שימור האנרגיה. זו הייתה נבואה שמגשימה את עצמה יותר: היא הציבה ציפיות שיצרני השבבים יעמדו בה, וכך הם עשו. זה עזר לעורר את הרעב הבלתי שובב בעולם לעוד ועוד כוח מחשוב – והביקוש הזה לא הולך להיעלם רק בגלל שלקחנו מיקרו-מעבדים מבוססי סיליקון עד כמה שהם יכולים להגיע. אז עכשיו עלינו לבחון דרכים חדשות לאריזת כוח רב יותר לחללים דקים יותר ויותר.

עתיד המחשוב מעוצב על ידי טרנזיסטורים המיוצרים מחומרים שאינם סיליקון. זה מועצם על ידי גישות שאין להן שום קשר למהירות הטרנזיסטור, כמו תוכנת למידה עמוקה ויכולת יצירת המון כוח מחשוב עודף כדי ליצור מה שמסתכם במחשבי-על מבוזרים. זה עשוי אפילו להגדיר מחדש את המחשוב עצמו.

להלן כמה מנקודות הציון בגבולות החדשים של המחשוב:

• טרנזיסטורים מבוססי גרפן. גרפן – עבה אטום פחמן ומוליך יותר מכל חומר ידוע אחר (ראו מהפכת חומרי העל – ניתן לגלגל לצינורות זעירים ולשלב עם חומרים דו-ממדיים אחרים כדי להזיז אלקטרונים מהר יותר, בפחות מקום ושימוש בפחות אנרגיה, אפילו אפילו טרנזיסטור הסיליקון הקטן ביותר. עם זאת, עד לא מכבר, ייצור צינורות ננו היה מבולגן מדי ושגיאות להיות אפשרי מבחינה מסחרית. עם זאת, בשנת 2019, צוות חוקרי MIT פיתח תהליך ליצירת מיקרו מעבד ננו-צינורות פחמן 16 סיביות שביצע בהצלחה סט הוראות להדפיס הודעה המתחילה “שלום, עולם!” התהליך ביטל מספיק פגמים בצינורות הננו כדי שיוכל לעבור ממעבדה למפעל תוך פחות מחמש שנים.

• מחשוב קוונטי. אפילו המחשב הקונבנציונאלי החזק ביותר יכול להקצות רק אחד או אפס לכל ביט. מחשוב קוונטי, לעומת זאת, משתמש בסיביות קוונטיות, או בקוביות, שיכולות להיות אפס, אחת, שתיהן בבת אחת, או נקודה כלשהי ביניהן, הכל בו זמנית. (כיפוף מוחי, כן, אבל ראו את ההסבר המפתיע של WIRED.) מחשבים קוונטיים עכשוויים הם רועשים ולא אמינים, אך במהלך 10 או 20 השנים הבאות הם יוכלו לעזור לנו לתכנן חומרים חדשים ותרכובות כימיות וליצור ערוצי תקשורת בלתי ניתנים לפגיעה. כדי להגן על הכל, החל מעסקאות פיננסיות וכלה בתנועות כוחות.

• אחסון נתוני DNA. המירו נתונים לבסיס 4 ותוכלו לקודד אותם ב- DNA סינתטי. מדוע שנרצה לעשות זאת? פשוט: אנחנו כבר יודעים לרצף (לקרוא), לסנתז (לכתוב) ולהעתיק DNA. מעט ממנו מאחסנים הרבה מאוד מידע; יש חוקרים המאמינים שנוכל לענות על כל צרכי אחסון הנתונים בעולם למשך שנה עם מטר מעוקב של אבקה. DNA של קולי. וזה יציב להפליא, כפי שהוכח על ידי מדענים שהשתמשו בהצלחה בפסולת עצם כדי לשחזר את הגנום של דוב מערה שמת לפני 300,000 שנה. אחסון נתונים מבוסס DNA כשירות (מכיוון שאתה כנראה לא מתכוון להשקיע בכלי עריכת גנים משלך) עשוי להיות במרחק של מספר שנים בלבד.

• טכנולוגיה נוירומורפית. מטרת הטכנולוגיה היא ליצור מחשב שמחקה את הארכיטקטורה של המוח האנושי על מנת להשיג רמות אנושיות של פתרון בעיות – ואולי אפילו הכרה בשלב מסוים – תוך צורך במאות אלפי פעמים פחות אנרגיה מאשר טרנזיסטור מסורתי. אנחנו עדיין לא שם, אך בתחילת 2020, אינטל גילגלה שרת חדש המבוסס על שבבים נוירומורפיים שלטענתה הוא בעל אותה יכולת עצבית בערך כמו מוחו של יונק קטן. ובפיתוח שהיה פעם מדע בדיוני, צוות חוקרים בינלאומי קישר בין נוירונים מלאכותיים וביולוגיים כדי לתקשר כמו מערכת עצבים ביולוגית אך כזו המשתמשת בפרוטוקולים באינטרנט.

• מחשוב אופטי. היכולת לחשב באמצעות פוטונים, כלומר על ידי מיפוי נתונים לרמות עוצמת האור ואז שינוי עוצמת האור לביצוע חישובים, נמצאת עדיין בשלבים המוקדמים ביותר שלה אך יכולה לאפשר יעילות גבוהה, עיבוד הספק נמוך והעברת נתונים. מחשוב אופטי בקנה מידה ננו יתאפשר במהירות האור המילולית.

• מחשוב מבוזר. לכל מחשב הנמצא במצב סרק במצב שינה או שאינו פועל במלוא הקיבולת יש מחזורי חישוב שיכולים לשמש לדברים אחרים. לקוח שרץ ברקע מאפשר לאותו מחשב להוריד עומסי עבודה משרת מרוחק, לבצע חישובים באופן מקומי ולהעלות את התוצאות חזרה לשרת. קודקודו הנוכחי של מודל מבוזר זה הוא Folding @ home, המדגם מולקולות חלבון כדי למצוא תרופות למחלות כמו אלצהיימר, סרטן ולאחרונה COVID-19. הפרויקט מונה כעת כמעט 750,000 משתתפים ו -1.5 אקספלופי כוח קולקטיביים – כלומר, היכולת לבצע חישובי חמש-מיליון דולר לשנייה. זה 75% מהמהירות הצפויה של מחשב העל אל קפיטן, שצפוי להיות המהיר ביותר בעולם כשיצא ב -2023.

אנו אולי מתקרבים לגבולות שבבי הסיליקון יכולים לעשות, אך הטכנולוגיה עצמה עדיין מואצת. לא סביר להפסיק להיות הכוח המניע בחיים המודרניים. השפעתה רק תגדל ככל שטכנולוגיות מחשוב חדשות דוחפות רובוטיקה, בינה מלאכותית, ממשקי מכונה לאדם, ננוטכנולוגיה וטלטלות עולם אחרות מתקדמות מעבר לגבולות המקובלים כיום.

בקיצור, צמיחה אקספוננציאלית במחשוב אולי לא תוכל להימשך לנצח, אך סופה עדיין רחוק הרבה יותר בעתיד ממה שאנו חושבים.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *