Компьютерной эволюции — астрономические масштабы!
Ведь если вспомнить закон Мура, сформулированный Гордоном Муром в 1965 году, «число транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается каждые два года». Говоря простым языком, мощность растет по экспоненте и через сто лет превысит текущую в 1125899906842624 раз. Получается, как в анекдоте: купил компьютер, вернулся домой, а тут на тебе — уже рухлядь.
Компьютеры настоящего
Справедливости ради, в 2007 году расчеты поправили: в силу атомной природы вещества и предела скорости света закон Мура упирается в стену. Когда-нибудь мы просто не сможем собрать больше транзисторов на маленьком «процессорном пятачке».
«Почему не придумать более крупные процессоры? — скажете вы. — На них поместится больше транзисторов!». Можно, но возникает другая проблема — тепло. Чем больше чип, тем больше тепла он выделяет во время работы, а, значит, тем более эффективно нужно его охлаждать.
Другая тактика — перейти на многоядерную архитектуру. Многоядерный процессор распределяет мощность между ядрами, что хорошо в дробных вычислениях, но для серьезных проблем, опять-таки, не подходит.
Тупик? Не тут-то было! Если ни один из существующих методов не работает, нужно отказаться от старого транзисторного чипа и найти новый принцип.
Оптика, кванты и компьютеры на базе ДНК
Оптическое волокно уже произвело революцию (да-да, вы сидите в Интернете достаточно революционно). Волоконно-оптические линии несут информацию с огромной скоростью; при этом они защищены от электромагнитных помех, в отличие от классических кабелей.
Теперь представьте возможности техники, которая вместо электричества будет использовать свет! Оптическая (или фотонная) система генерирует меньше тепла, чем традиционный процессор, а скорость вычислений в ней колоссальна.
До массового производства пока далеко, но ученые из Высшей технической школы Цюриха уже доказали, что это реально. Они создали оптический транзистор размером с молекулу. Правда, для эффективной работы пришлось охладить его до минус 272 градусов по Цельсию — это чуть теплее глубокого космоса.
Фотонные транзисторы могут стать частью квантового компьютера.
В отличие от традиционных устройств с двоичным кодом (или битом), квантовые используют квантовые биты (или кубиты) для выполнения операций. Если обычный бит равен либо 0, либо 1 (как выключатель, который либо выключен, либо включен), кубит может равняться 0 и 1 одновременно (или чему-то среднему между ними).
Итак, квантовый компьютер решит проблемы космического масштаба! Но есть одно «но» — он не стабилен. Если квантовое состояние будет нарушено, машина откатится к мощности рядового компьютера. Вдобавок, по аналогии с оптическим датчиком из Цюриха, о котором мы говорили выше, квантовому компьютеру нужна температура в районе абсолютного нуля, чтобы сохранить квантовые состояния.
Занимательный факт: мир квантовой физики очень странный. Особенно, если вы знакомы только с классической физикой. На квантовом уровне (который включает атомные частицы и их структуры) нормальные правила не работают. Существует знаменитый парадокс — неопределенность Гейзенберга, который гласит, что наблюдение за координатами частицы меняет ее импульс, и наоборот. То есть невозможно что-либо измерить, не повлияв на будущие измерения.
Будущее компьютеров внутри нас
Если пучок света — еще не ответ, обратимся к геному. Ряд ученых с конца прошлого тысячелетия изучает возможности ДНК для обработки информации. Речь о кодировании информации с помощью последовательности азотистых оснований (цитозина, гуанина, аденина, тимина) и различных ферментов.
Метод трудоемкий, но если найти подход, это может стать очередной революцией, ведь ДНК — обильный и дешевый ресурс!
Но только на первый взгляд…
Занимательный факт №2: по подсчетам пионера в этой области Леонарда Адлемана, для решения классической «задачи коммивояжера» для 200 городов — то есть задачи поиска самого оптимального маршрута — масса ДНК для ответа должна превышать массу нашей планеты.
Бесконечные вычисления
Самое время поговорить о фантастике. Есть мнение, что в будущем компьютеры будут всюду. Датчики везде, начиная от пола в квартире и заканчивая нашим телом. Такое будущее и манит, и пугает.
С одной стороны, Интернет будет сверхнадежен, а технологии появятся в каждой области человеческого существования. С другой — корпорации и правительства смогут собирать информацию без перерывов и выходных.
Первые шаги есть: уличный Wi-Fi в городах, технологии 5G, светофоры, освещение и даже магазины с датчиками. Осталось дождаться смены вектора в пользовательских интерфейсах, когда на смену клавиатурам, мышам и голосовым командам придут интерфейсы типа «компьютер-мозг»…
Так что будет через 100 лет? Никто не знает. За десятилетием бурного роста может наступить столетие стагнации. Некоторые энтузиасты, однако, считают, что в новом веке границы между человеком и роботом размоются окончательно, и тогда эволюционных пределов уже не останется. И зачем тогда нужен этот компьютер?
