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后摩尔定律时代预测科技越来越难 但计算设备还会更强大

导语:《经济学人》网络版近期刊文称,摩尔定律正走向终结,这意味着计算机硬件的进步变得越来越难以预测。在这样的情况下,云计算、软件,以及全新的计算架构将成为未来计算技术进步的关键。

以下为文章主要内容:

1971年,世界上最快的车是法拉利代托纳,最大时速达到每小时280公里;全球最高的摩天大楼是纽约双子塔,高度为415米;这年11月,英特尔发布了集成2300个晶体管的首款微处理器芯片4004,其中每个晶体管的大小与红血球一样。

自那时以来,芯片的发展一直符合 英特尔 联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)的预言。随着晶体管体积越来越小,单位芯片集成的晶体管数量越来越多,这将带来计算性能的提升和成本的降低。根据摩尔定律,每两年计算机的处理能力就将翻番。

目前,英特尔最新的Skylake处理器集成了约175万个晶体管,其中约50万个晶体管的体积才有1971年4004处理器中一个晶体管大小。这也让这款处理器的计算能力比4004提高了40万倍。这样爆炸式发展是其他领域难以企及的。如果保持同样的发展速度,到现在最快的车可达到光速的10倍,最高的楼已经建到地球和月亮的中间。

摩尔定律也影响着每个人的生活。现在,30亿人口袋里都有智能手机,其计算能力比上世界80年代的超级计算机还要更强劲。无数行业也被这场数字革命所颠覆。强大的计算能力甚至减少了核试验次数,因为计算机足以模拟爆炸性能,研究者不必再实际炸掉一颗原子弹。

摩尔定律已成为文化路标,它代表着人类科技每年不断向前的脚步。然而在50年之后,摩尔定律的尽头正在来临。

制造更小的晶体管并不会使得芯片成本更低、速度更快。尽管这并不意味着计算能力的发展将趋于停滞,但进步的方式将发生改变。芯片依然会越来越强大,但发展脚步会越来越慢。此外,除了基础的硬件性能之外,计算能力的未来还将由其他三方面决定。

首先是软件。近期,AlphaGo击败了最优秀的人类围棋选手李世石。对科学家来说,围棋非常复杂,是非常有趣的研究对象。由于围棋的变化太多,因此用于下围棋的系统不能仅仅依靠暴力计算。AlphaGo借助深度学习技术去模拟人脑的工作方式。而AlphaGo的取胜也表明,新算法可以实现强大的性能。实际上,硬件进步的减速正促使人们更多地关注更“聪明”的软件。

第二个领域是云计算。云计算通过互联的数据中心网络来提供服务。当计算机仍是单一设备时,无论是大型机还是桌面电脑,其性能完全依赖于处理器芯片。而当前的计算机不需要升级硬件就能变得更强大。在搜索电子邮件,计算导航路线时,它们可以利用大量的云计算资源。

第三个领域是新的计算架构的出现,即针对特定任务开发的专门芯片。例如,基于量子机制的计算技术能同时处理多个数据集。如果微处理器仍在快速发展,那么人们将没有意愿去关注这些新领域。目前,针对云计算、神经网络、计算机视觉和其他任务的芯片正在出现。这样的专用硬件将被集成至云计算平台,按需提供服务。这再次表明,终端用户使用的设备性能将不再重要,更繁重的计算任务将发生在其他地方。

那么在实际生活中,这意味着什么?摩尔定律并非物理定律,而是一项得到自我证明的预言。摩尔定律的失效意味着科技进步的速度变得难以预测。新技术的发展过程可能不会一帆风顺。不过考虑到大部分人对计算设备的判断基于功能,而不是处理速度,因此对终端用户来说,他们可能并不会感受到科技进步的减缓。

对企业来说,摩尔定律失效的最大意义在于,它们将全面转移至云计算平台。目前,企业升级PC的速度已经放慢,并停止运营自主的电子邮件服务器。这种新模式将依赖于高速而可靠的网络,因此这将会推动宽带基础设施的需求。

对科技行业来说,摩尔定律的失效意味着云计算将成为IT的中心。目前在全球范围内上, 亚马逊 微软 、阿里云和 谷歌 等公司占据着云计算市场的大部分份额。他们正在改善云计算基础设施的性能,并将目光投向了一些创新的公司。例如,谷歌于2014年收购了AlphaGo的开发者DeepMind。

过去50年里,晶体管尺寸的缩小让计算机的性能越来越强大,价格越来越低廉。随着摩尔定律的失效,科技进步将失去节奏感。不过,计算设备仍将变得更强大,仅仅只是通过不同的方式,例如云计算和软件。(维金)

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