1001
1
Последние 4 десятилетия электронная индустрия развивается по так называемому «закону Мура», который гласит, что мощность вычислительных процессоров увеличивается вдвое каждые два года. Во время своей работы в компании Intel один из ее основателей Гордон Мур пришел к выводу, что количество транзисторов, которая промышленность способна уместить на кристалле процессора, будет возрастать вдвое каждые 24 месяца.
И, как мы видим, нечто подобное действительно происходит: компьютеры и телефоны, казавшиеся мощными еще несколько лет назад, по сравнению с последними новинками уже выглядят устаревшими. А производители тем временем представляют все новые микропроцессоры, способные совершать еще больше операций в единицу времени.
Транзисторы – эти крошечные полупроводники – основа любой современной техники. Каждый год они становятся все меньше и энергоэффективнее. Но должен же быть какой-то предел их уменьшения? Да, и мы приблизились к нему очень близко.
овременный транзистор состоит из двух полупроводников с избытком электронов и находящимся между ними полупроводником с недостатком электронов. Над ними установлены управляющий затвор и плавающий затвор, изолированный диэлектриком. При подаче на управляющий затвор напряжения на плавающий затвор благодаря туннельному эффекту перейдет часть электронов. Плавающий затвор, получивший отрицательный заряд от «посаженных» на него электронов, будет мешать проводить ток через транзистор. В этом случае транзистор будет иметь значение «1». Большую роль при этом играет размер управляющего затвора. Если он будет меньше 5 нм (нанометров), то с плавающего затвора благодаря все тому же туннельному эффекту будет наблюдаться утечка электронов, и транзистор перестанет работать правильно.
В современных процессорах используются транзисторы с управляющим затвором около 20 нм, и ученые ищут пути их уменьшения до 5 нм.
Возможно, из-за использования более эффективных материалов и диэлектриков ученым удастся еще какое-то время наращивать вычислительную мощность процессоров, но рано или поздно электронные вычислительные системы достигнут своей максимальной мощности. Но уже сейчас специалисты знают, как увеличить их производительность: использовать для вычислений не поток электронов, а свет – поток фотонов. Основное преимущество использования фотонов заключается в том, что большая частота волн оптического диапазона позволит достигнуть высокой степени параллелизации передачи и обработки данных. Кроме того, скорость распространения фотонов будет практически равна скорости света, что будет превосходить скорость распространения сигналов в обычном проводе, где из-за сопротивления самого материала и трения возникает потеря энергии. И конечно же, такой системе не станут помехой сколь-либо сильные электромагнитные поля.
Идея создания процессора, получившего название «оптический», появилась достаточно давно – в 80-х годах, когда промышленность еще даже не помышляла о том, что через пару десятилетий производительность электронных процессоров достигнет своего предела. В те времена оптический процессор воспринимался как альтернативный и просто интересный вариант замены обычному электронному процессору. Но теперь становится понятно, что именно оптические компьютеры – наше будущее.
В таком компьютере вычисления будут производиться при помощи фотонов, сгенерированных миниатюрными лазерами, и распространяющихся по чипу при помощи системы отражателей. Для сохранения современной логики вычислений в оптическом процессоре ученым необходимо воссоздать фундаментальный элемент — оптический транзистор. В настоящее время исследовательские группы различных стран предлагают свои варианты оптических транзисторов, которые могли бы менять свои свойства при воздействии на них светом. Однако пока что многие из них требуют для своей работы слишком большую интенсивность поступающего светового сигнала, что ведет к повышенным энергозатратам. Кроме того, сами компоненты оптического процессора пока не удается сделать достаточно миниатюрными, чтобы сравниться с компактностью кремниевых процессоров. Дело в том, что любая элементарная частица в то же время представляет собой волну и передвигается в пространстве как волна. Минимальный размер волновода для фотона составляет 600 нм, что, конечно же, очень много. Ученые предлагают решить эту проблему при помощи так называемых плазмонных сигналов – проецирования частоту колебания световой волны в колебание электронов на поверхности металла, что позволяет сделать оптическую систему в десятки раз меньше, сохраняя ее преимущества. В настоящее время ведется поиск оптимального для воплощения этой идеи в жизнь материала.
Итак, мы видим, что создание оптического компьютера – необыкновенно сложная и дорогая задача. Тем не менее, человечеству в будущем непременно понадобятся вычислительные системы, способные обрабатывать за короткие отрезки времени гигантское количество информации, и оптический компьютер – главный кандидат.
Транзисторы – эти крошечные полупроводники – основа любой современной техники. Каждый год они становятся все меньше и энергоэффективнее. Но должен же быть какой-то предел их уменьшения? Да, и мы приблизились к нему очень близко.
овременный транзистор состоит из двух полупроводников с избытком электронов и находящимся между ними полупроводником с недостатком электронов. Над ними установлены управляющий затвор и плавающий затвор, изолированный диэлектриком. При подаче на управляющий затвор напряжения на плавающий затвор благодаря туннельному эффекту перейдет часть электронов. Плавающий затвор, получивший отрицательный заряд от «посаженных» на него электронов, будет мешать проводить ток через транзистор. В этом случае транзистор будет иметь значение «1». Большую роль при этом играет размер управляющего затвора. Если он будет меньше 5 нм (нанометров), то с плавающего затвора благодаря все тому же туннельному эффекту будет наблюдаться утечка электронов, и транзистор перестанет работать правильно.
В современных процессорах используются транзисторы с управляющим затвором около 20 нм, и ученые ищут пути их уменьшения до 5 нм.
Возможно, из-за использования более эффективных материалов и диэлектриков ученым удастся еще какое-то время наращивать вычислительную мощность процессоров, но рано или поздно электронные вычислительные системы достигнут своей максимальной мощности. Но уже сейчас специалисты знают, как увеличить их производительность: использовать для вычислений не поток электронов, а свет – поток фотонов. Основное преимущество использования фотонов заключается в том, что большая частота волн оптического диапазона позволит достигнуть высокой степени параллелизации передачи и обработки данных. Кроме того, скорость распространения фотонов будет практически равна скорости света, что будет превосходить скорость распространения сигналов в обычном проводе, где из-за сопротивления самого материала и трения возникает потеря энергии. И конечно же, такой системе не станут помехой сколь-либо сильные электромагнитные поля.
Идея создания процессора, получившего название «оптический», появилась достаточно давно – в 80-х годах, когда промышленность еще даже не помышляла о том, что через пару десятилетий производительность электронных процессоров достигнет своего предела. В те времена оптический процессор воспринимался как альтернативный и просто интересный вариант замены обычному электронному процессору. Но теперь становится понятно, что именно оптические компьютеры – наше будущее.
В таком компьютере вычисления будут производиться при помощи фотонов, сгенерированных миниатюрными лазерами, и распространяющихся по чипу при помощи системы отражателей. Для сохранения современной логики вычислений в оптическом процессоре ученым необходимо воссоздать фундаментальный элемент — оптический транзистор. В настоящее время исследовательские группы различных стран предлагают свои варианты оптических транзисторов, которые могли бы менять свои свойства при воздействии на них светом. Однако пока что многие из них требуют для своей работы слишком большую интенсивность поступающего светового сигнала, что ведет к повышенным энергозатратам. Кроме того, сами компоненты оптического процессора пока не удается сделать достаточно миниатюрными, чтобы сравниться с компактностью кремниевых процессоров. Дело в том, что любая элементарная частица в то же время представляет собой волну и передвигается в пространстве как волна. Минимальный размер волновода для фотона составляет 600 нм, что, конечно же, очень много. Ученые предлагают решить эту проблему при помощи так называемых плазмонных сигналов – проецирования частоту колебания световой волны в колебание электронов на поверхности металла, что позволяет сделать оптическую систему в десятки раз меньше, сохраняя ее преимущества. В настоящее время ведется поиск оптимального для воплощения этой идеи в жизнь материала.
Итак, мы видим, что создание оптического компьютера – необыкновенно сложная и дорогая задача. Тем не менее, человечеству в будущем непременно понадобятся вычислительные системы, способные обрабатывать за короткие отрезки времени гигантское количество информации, и оптический компьютер – главный кандидат.
Источник:
Ссылки по теме:
- Буэнос-Айрес в цвету. Сезон жакаранды
- Зубы мамонтов как произведение искусства
- Архитектурный советский мем "Ушац": мем был, а интернета не было
- Что будет, если взорвать бомбу из антиматерии?
- Немецкие ученые вернули паралитикам возможность ходить
Новости партнёров
реклама
Ещё большая беда, коль о компьютерах статьи писать начнёт GEvpatoriya.
Количество интеллекта на планете Земля ограничено. Если где-то прибавилось, значит где-то убавилось. А интеллект и количество различных устройств возрастает.
все... предел компов достигнут
а закон мерфи то все равно работает... производительность удваивается и удваивается
и я этому только рад!
Просто полупроводник заменят на оптический. Но свойства, которые нам нужны (0 и 1) и всю математику, которая на ней строится - это не изменит. Просто отсрочит неизбежное.
- А что тогда там, в будущем? Какое развитие примет ИТ-индустрия? Лет 500 вперёд? Что будем развивать?
Ну... если сильно далеко - ответ биологический компьютер.
процессы, которые происходят в биологии (на клеточном уровне) - вполне предсказуемы и управляемы.
Что это даёт? А всё просто. Можно выстроить более сложную логику, чем на "есть сигнал" и "нет сигнала".
К примеру:
-Чтобы с помощью пробирки с ДНК можно весьма эффективно решать классическую комбинаторную «задачу о коммивояжере» (кратчайший маршрут обхода вершин графа). Классические компьютерные архитектуры(на транзисторах) требуют множества вычислений с опробованием каждого варианта.
Метод же ДНК позволяет сразу сгенерировать все возможные варианты решений с помощью известных биохимических реакций. Затем возможно быстро отфильтровать именно ту молекулу-нить, в которой закодирован нужный ответ.
Но это тоже сравнительно примитивный подход...
"... Нити ДНК имеют в своём составе четыре азотистых основания: цитозин, гуанин, аденин, тимин. Их последовательность кодирует информацию. С помощью ферментов эту информацию можно изменять: полимеразы достраивают цепочки ДНК, а нуклеазы их разрезают и укорачивают. Некоторые ферменты способны разрезать и соединять цепи ДНК в местах, указываемых другими ферментами лигазами. Таким образом, ДНК-компьютеры могут хранить и обрабатывать информацию. "
Всего 4 элемента, которыми мы управляем. Далее ДНК-цепочки мы не продвигаемся. (ума пока не хватает)
Но посмотрите на живых существ. Они полностью закодированы ДНК-цепочками.
Ну и помним, что наш мозг - это тупо биокомпьютер. И его преимущество вовсе не в скорости. И вовсе не в точности вычислений.
Ну и безупречной способностью запоминать наш мозг тоже не наградили. Но...
Сам факт того, что каким-то образом мы можем принимать решения контр-рационально. Можем делать допущения, можем продолжать размышлять в заведомо ложной ветви - это всё сокрыто в нашей Биологии (по крайней мере, есть все основания полагать это).
А что это даёт? - А это и есть совершенно другой тип построение вычислительных Машин. Не на примитивной логике, а логике, которую (увы) мы пока и представить не можем.
Ветвлений, порождённых всего 4 элементами ДНК - уже трудно предсказывать и выстраивать в АЛУ(арифметико-логическое устройство).
Ветвлений, представлены, скажем, 20 разными моделями поведения (хим.реакций?) в клетках. И кластер построенный на этом принципе - страшно представить. Триллионы, триллионов, триллионов. И ещё больше.
Скажем...Полностью автономный, самовозобновляемый Биом (в рамках жизни одной Звезды)
...
Разве не прикольно?)
действительно кубиты - это новая логика АЛУ (сопоставима с ДНК-набором).
И... Пока не понятно, как поддерживать сверх-низкие температуры, и как добиться не вероятности измерений суперпозиций, а стабильности...
И, пускай мы этого добьёмся. Дальше кубитов что, всё? никак?)
Но от слова консенсус меня тошнит(Святой Горбатый любил это слово),есть же слово для простолюдинов "взаимопонимание"
Вне закона Мура - мой телефон возрастом 6 лет справляется с 100% задач и мне совершенно нет нужды в том чтобы он был в 8 раз мощнее.
А еще через 6 лет мне не нужен будет телефон или компьютер еще в 64 раза мощнее ибо скорость принятия решений и обработки информации моего "биологического компьютера" конечна.
Я не могу себе представить какую хитрую порнуху нужно будет запулить в интернет чтоб под нее требовалась мощность в сотни раз большая чем сейчас.
Ну либо чисто эволюционно мы скатимся в "идиократию" - отличный кстати фильм.
Клетки мозга умирают и изменяют связи. Грубо говоря, память архивируется, очищается от малозначимого. Потом удаляется самое ненужное. Меньше всего памяти у визуалов, они помнят всё образами, а на это нет места. Те, у кого очень устойчивые нейронные связи, помнят всё великолепно и долго, но что им делать с этим ворохом информации - мозгу же неважно что это было, момент убийства Кеннеди или посиделки за плейстейшеном в 7 лет с другом. Мозг как Москва - не резиновый. Он не выдержит столько. Только переход в цифру, увы...