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后摩爾定律時代預測科技越來越難 但計算設(shè)備會更加強大

2016-06-02 08:00 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:新浪科技 來源:新浪科技
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自那時以來,芯片的發(fā)展一直符合英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的預言。隨著晶體管體積越來越小,單位芯片集成的晶體管...

  自那時以來,芯片的發(fā)展一直符合英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的預言。隨著晶體管體積越來越小,單位芯片集成的晶體管數(shù)量越來越多,這將帶來計算性能的提升和成本的降低。根據(jù)摩爾定律,每兩年計算機的處理能力就將翻番。

  1971年,世界上最快的車是法拉利代托納,最大時速達到每小時280公里;全球最高的摩天大樓是紐約雙子塔,高度為415米;這年11月,英特爾發(fā)布了集成2300個晶體管的首款微處理器芯片4004,其中每個晶體管的大小與紅血球一樣。

  自那時以來,芯片的發(fā)展一直符合英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的預言。隨著晶體管體積越來越小,單位芯片集成的晶體管數(shù)量越來越多,這將帶來計算性能的提升和成本的降低。根據(jù)摩爾定律,每兩年計算機的處理能力就將翻番。

  目前,英特爾最新的Skylake處理器集成了約175萬個晶體管,其中約50萬個晶體管的體積才有1971年4004處理器中一個晶體管大小。這也讓這款處理器的計算能力比4004提高了40萬倍。這樣爆炸式發(fā)展是其他領(lǐng)域難以企及的。如果保持同樣的發(fā)展速度,到現(xiàn)在最快的車可達到光速的10倍,最高的樓已經(jīng)建到地球和月亮的中間。

  摩爾定律也影響著每個人的生活。現(xiàn)在,30億人口袋里都有智能手機,其計算能力比上世界80年代的超級計算機還要更強勁。無數(shù)行業(yè)也被這場數(shù)字革命所顛覆。強大的計算能力甚至減少了核試驗次數(shù),因為計算機足以模擬爆炸性能,研究者不必再實際炸掉一顆原子彈。

  摩爾定律已成為文化路標,它代表著人類科技每年不斷向前的腳步。然而在50年之后,摩爾定律的盡頭正在來臨。

  制造更小的晶體管并不會使得芯片成本更低、速度更快。盡管這并不意味著計算能力的發(fā)展將趨于停滯,但進步的方式將發(fā)生改變。芯片依然會越來越強大,但發(fā)展腳步會越來越慢。此外,除了基礎(chǔ)的硬件性能之外,計算能力的未來還將由其他三方面決定。

  首先是軟件。近期,AlphaGo擊敗了最優(yōu)秀的人類圍棋選手李世石。對科學家來說,圍棋非常復雜,是非常有趣的研究對象。由于圍棋的變化太多,因此用于下圍棋的系統(tǒng)不能僅僅依靠暴力計算。AlphaGo借助深度學習技術(shù)去模擬人腦的工作方式。而AlphaGo的取勝也表明,新算法可以實現(xiàn)強大的性能。實際上,硬件進步的減速正促使人們更多地關(guān)注更“聰明”的軟件。

  第二個領(lǐng)域是云計算。云計算通過互聯(lián)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡來提供服務。當計算機仍是單一設(shè)備時,無論是大型機還是桌面電腦,其性能完全依賴于處理器芯片。而當前的計算機不需要升級硬件就能變得更強大。在搜索電子郵件,計算導航路線時,它們可以利用大量的云計算資源。

  第三個領(lǐng)域是新的計算架構(gòu)的出現(xiàn),即針對特定任務開發(fā)的專門芯片。例如,基于量子機制的計算技術(shù)能同時處理多個數(shù)據(jù)集。如果微處理器仍在快速發(fā)展,那么人們將沒有意愿去關(guān)注這些新領(lǐng)域。目前,針對云計算、神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機視覺和其他任務的芯片正在出現(xiàn)。這樣的專用硬件將被集成至云計算平臺,按需提供服務。這再次表明,終端用戶使用的設(shè)備性能將不再重要,更繁重的計算任務將發(fā)生在其他地方。

  那么在實際生活中,這意味著什么?摩爾定律并非物理定律,而是一項得到自我證明的預言。摩爾定律的失效意味著科技進步的速度變得難以預測。新技術(shù)的發(fā)展過程可能不會一帆風順。不過考慮到大部分人對計算設(shè)備的判斷基于功能,而不是處理速度,因此對終端用戶來說,他們可能并不會感受到科技進步的減緩。

  對企業(yè)來說,摩爾定律失效的最大意義在于,它們將全面轉(zhuǎn)移至云計算平臺。目前,企業(yè)升級PC的速度已經(jīng)放慢,并停止運營自主的電子郵件服務器。這種新模式將依賴于高速而可靠的網(wǎng)絡,因此這將會推動寬帶基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

  對科技行業(yè)來說,摩爾定律的失效意味著云計算將成為IT的中心。目前在全球范圍內(nèi)上,亞馬遜、微軟、阿里云和谷歌等公司占據(jù)著云計算市場的大部分份額。他們正在改善云計算基礎(chǔ)設(shè)施的性能,并將目光投向了一些創(chuàng)新的公司。例如,谷歌于2014年收購了AlphaGo的開發(fā)者DeepMind。

  過去50年里,晶體管尺寸的縮小讓計算機的性能越來越強大,價格越來越低廉。隨著摩爾定律的失效,科技進步將失去節(jié)奏感。不過,計算設(shè)備仍將變得更強大,僅僅只是通過不同的方式,例如云計算和軟件。

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