騰訊數(shù)碼訊（文心）據(jù)Digital Trends網(wǎng)站報(bào)道，為什么現(xiàn)代計(jì)算機(jī)比以前的舊型號(hào)計(jì)算機(jī)要好得多？一種解釋稱，這與過去幾十年微處理器技術(shù)的巨大進(jìn)步有關(guān)。約每18個(gè)月，芯片中集成的晶體管數(shù)量就會(huì)翻一番。
這一趨勢(shì)最早于1965年由英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）發(fā)現(xiàn)，并被通俗地稱為“摩爾定律”。摩爾定律推動(dòng)著技術(shù)不斷向前發(fā)展，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)萬億美元的產(chǎn)業(yè)。處理能力難以想象的強(qiáng)大芯片，被應(yīng)用在從家用電腦到自動(dòng)駕駛汽車再到智能家居設(shè)備在內(nèi)的各種產(chǎn)品中。
但摩爾定律或許不能無限期地延續(xù)下去。高科技產(chǎn)業(yè)可能喜歡其有關(guān)指數(shù)增長和數(shù)字驅(qū)動(dòng)的“稀缺終結(jié)”的說法，但芯片上晶體管尺寸是存在物理極限的，不會(huì)一直減小下去。
雖然人眼看不到，但目前最新的芯片上集成有數(shù)十億個(gè)晶體管。如果摩爾定律有效期能持續(xù)到2050年，工程師們將不得不利用尺寸小于一個(gè)氫原子的材料制造晶體管。企業(yè)跟上摩爾定律腳步的成本也越來越高昂。建造一座生產(chǎn)新型芯片的制造工廠需耗資數(shù)十億美元。
由于這些因素，許多人預(yù)測(cè)摩爾定律將在2020年代初期逐步失效，屆時(shí)芯片晶體管組件的尺寸將僅為5納米左右。摩爾定律失效之后芯片產(chǎn)業(yè)會(huì)怎樣發(fā)展呢？技術(shù)進(jìn)步會(huì)停滯不前，出現(xiàn)類似我們目前仍然使用著20多年前就已經(jīng)問世的Windows 95 PC那樣的情況嗎？
Digital Trends表示，未必。以下7點(diǎn)原因，解釋了為什么摩爾定律失效并不意味著我們熟知的計(jì)算技術(shù)進(jìn)步戛然而止。
摩爾定律失效天不會(huì)塌下來
想象一下，如果明天熱力學(xué)定律或牛頓的三大運(yùn)動(dòng)定律不再發(fā)揮作用，我們將會(huì)面臨怎樣的災(zāi)難。雖然名字中有“定律”，但摩爾定律并非是這一類的普遍規(guī)律。相反，它只是一個(gè)通過觀察所得的趨勢(shì)，就像邁克爾·貝（Michael Bay）總是在夏季發(fā)行一部新的《變形金剛》（Transformers）電影那樣——即使沒有發(fā)行，也不會(huì)有什么大問題。
我們?yōu)槭裁磿?huì)提出這一問題？因?yàn)槟柖墒Р粫?huì)引發(fā)引力突然消失那樣的災(zāi)難。因?yàn)樾酒霞傻木w管數(shù)量不再每18個(gè)月翻一番，并不意味著計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步完全停止。它只不過意味著技術(shù)進(jìn)步的速度會(huì)略微慢那么一點(diǎn)點(diǎn)。
我們可以把技術(shù)進(jìn)步想象為石油。我們已經(jīng)采完了容易開采的石油，現(xiàn)在，我們需要利用壓裂等技術(shù)開采相對(duì)不容易開采的石油。
更好的算法和軟件
思考一下那些賺大錢的NFL（美國國家橄欖球聯(lián)盟）或NBA（美國職業(yè)籃球聯(lián)賽）球星，他們根本無需考慮存錢的問題。雖然聽起來有些混亂，但對(duì)于摩爾定律和軟件之間的關(guān)系而言，這還算一個(gè)中肯的隱喻。
盡管存在編寫漂亮的軟件，但年復(fù)一年的是，很多時(shí)候程序員都不必太在意如何對(duì)軟件優(yōu)化，提高運(yùn)行速度，因?yàn)樗麄冎烂髂晖瞥龅挠?jì)算機(jī)處理器能更好地運(yùn)行自己的代碼。但是，如果摩爾定律失效，計(jì)算機(jī)處理器的進(jìn)展不再像過去那樣快，那么，我們就不能再依賴這種方法了。
通過優(yōu)化軟件提升芯片的處理能力，將受到更多重視。為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和效率，這意味著開發(fā)更好的算法。除運(yùn)行速度外，希望這也意味著更加簡(jiǎn)練的軟件，以及對(duì)用戶體驗(yàn)、界面和質(zhì)量的高度關(guān)注。
即使摩爾定律明天失效，在硬件不再繼續(xù)改進(jìn)的情況下，優(yōu)化今天的軟件仍然可以提供數(shù)年甚至數(shù)十年的性能增長。
更專用的芯片
盡管如此，芯片設(shè)計(jì)人員克服通用芯片性能提升速度放慢的一個(gè)途徑，就是開發(fā)更專用的處理器。圖形處理單元（GPU）就是其中的一個(gè)例子。定制專用處理器也可應(yīng)用在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛汽車的計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等應(yīng)用中。
這些專用芯片設(shè)計(jì)可以提供一系列改進(jìn)，例如更高的效能比。采用定制設(shè)計(jì)的芯片廠商包括市場(chǎng)領(lǐng)頭羊英特爾、谷歌、Wave Computing、英偉達(dá)和IBM等。
就像編寫質(zhì)量更高的軟件一樣，芯片制造進(jìn)步的放緩，迫使芯片設(shè)計(jì)師更重視新的芯片架構(gòu)突破。
芯片不再是IT的全部
摩爾定律“誕生”于20世紀(jì)60年代中期，比計(jì)算機(jī)科學(xué)家蒂姆·伯納-李（Tim Berners-Lee）發(fā)明萬維網(wǎng)早了四分之一世紀(jì)。雖然自問世起摩爾定律一直有效，但在萬物互聯(lián)的時(shí)代，對(duì)本地處理能力的需求減少了。當(dāng)然，PC、平板電腦或智能手機(jī)的許多功能都是在設(shè)備上完成的，但越來越多的功能不在設(shè)備上完成。
云計(jì)算技術(shù)意味著，許多大型計(jì)算問題可以由位于其他地方的大型數(shù)據(jù)中心中的大規(guī)模并行系統(tǒng)完成，這些系統(tǒng)包含的晶體管數(shù)量，是單臺(tái)計(jì)算機(jī)的許多倍。人工智能任務(wù)尤其如此，例如我們?cè)谑謾C(jī)上使用的語音助手等。
通過在其他地方處理任務(wù)，并在處理完成時(shí)將答案?jìng)骰乇镜赜?jì)算機(jī)，機(jī)器的智能程度可以按指數(shù)級(jí)提高，而無需每隔18個(gè)月左右升級(jí)其處理器。
新材料和配置
硅谷之所以被稱為硅谷是有原因的，但研究人員正在忙著研究未來可能由硅以外的其他材料制成的芯片。
例如，英特爾正在研究一些令人吃驚的技術(shù)，使晶體管以3D而非2D形式排列在芯片中，提高芯片集成的晶體管數(shù)量。其他材料，如位于元素周期表中第三和第五列的元素，可以取代硅成為制造芯片的材料，因?yàn)樗鼈兊膶?dǎo)電性更高。
目前尚不清楚這些材料是否可以大規(guī)模生產(chǎn)或成本是否足夠低，但是，考慮到科技行業(yè)巨頭的綜合專業(yè)知識(shí)，以及尋找新型芯片材料的動(dòng)機(jī)——新的半導(dǎo)體材料可能在等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
量子計(jì)算
量子計(jì)算是本文列出的第二個(gè)最令人激動(dòng)的原因。量子計(jì)算機(jī)現(xiàn)在還是一種實(shí)驗(yàn)性和非常昂貴的技術(shù)。它與我們所熟知的基于晶體管的二進(jìn)制數(shù)字電子計(jì)算機(jī)完全不同。
量子計(jì)算不是將數(shù)據(jù)編碼為0或1，而是處理量子比特，這些量子比特的值可以同時(shí)為0、1以及0和1。長話短說？這些狀態(tài)的疊加，可以使量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)前的主流計(jì)算機(jī)。
制造量子計(jì)算機(jī)面臨諸多挑戰(zhàn)（首先，它們需要在溫度很低的環(huán)境中運(yùn)行）。但是，如果工程師能夠解決這個(gè)問題，我們或許能夠以極其快的速度——讓戈登·摩爾感到目?！苿?dòng)技術(shù)的巨大進(jìn)步。
我們尚未想到的技術(shù)
在20世紀(jì)80年代，很少有人能預(yù)測(cè)到目前的智能手機(jī)。在1990年代初期，谷歌將成為目前這樣的巨頭，或像亞馬遜這樣的電子商務(wù)網(wǎng)站將成為第一家市值達(dá)1萬億美元公司的想法，是很瘋狂的。
Digital Trends稱，關(guān)鍵是，在涉及計(jì)算的未來時(shí)，我們不應(yīng)該認(rèn)為自己完全知道即將出現(xiàn)的新技術(shù)。是的，目前量子計(jì)算看起來像是摩爾定律之后計(jì)算技術(shù)的長期希望，但是，未來數(shù)十年后計(jì)算機(jī)看起來會(huì)完全不同于我們目前使用的計(jì)算機(jī)。
無論是機(jī)器的新配置、全新材料制成的芯片還是全新的亞原子研究——開創(chuàng)了將晶體管封裝到芯片上的新方法，我們相信計(jì)算的未來——它具備的獨(dú)創(chuàng)性——將是最好的。
來源：Digital Trends
