У 1958 році інженер компанії «Texas Instruments» на ім’я Джек Кілбі наніс візерунок на поверхню чіпа з напівпровідникового германію 11 міліметрів в довжину, створивши, таким чином, першу у світі інтегральну схему. Так як ця схема містила лише один транзистор – щось на зразок мініатюрного перемикача – чіп міг зберігати тільки один біт інформації: або 1, або 0 в залежності від конфігурації транзистора.
З тих пір інженери з разючою постійністю щорічно подвоюють кількість транзисторів в комп’ютерних чіпах. Їм це вдається шляхом зменшення вполовину розмірів самих транзисторів. На сьогоднішній день, після десятків повторень цього циклу подвоєння і зменшення вполовину, розміри транзисторів становлять лише кілька атомів, а звичайний комп’ютерний чіп містить до 9 мільйонів таких транзисторів на квадратний міліметр. Комп’ютери з великою кількістю транзисторів можуть виконувати більше обчислень в секунду і стають дедалі потужнішими. Подвоєння потужності комп’ютерів кожні два роки відомо як закон Мура на честь інженера компанії «Intel» Гордона Мура, який першим помітив цю тенденцію в 1965 році.
Закон Мура пояснює втрату популярності торішніх моделей ноутбуків і, безсумнівно, робить технічні новинки попереднього року менш цікавими і не такими потужними у порівнянні з сучасними пристроями. Але якщо не брати до уваги попит споживачів, куди ж, у кінцевому рахунку, спрямований цей експонентний ріст комп’ютерної потужності? Чи стануть комп’ютери в підсумку розумнішим людей? І чи зупиняться вони коли-небудь у розвитку потужності?
Сингулярність
Багато вчених вважають, що експонентний ріст комп’ютерної потужності неминуче веде до моменту в майбутньому, відомого як сингулярність, коли комп’ютери досягнуть рівня людського розуму. І, на думку багатьох, цей момент не за горами.
Фізик Рей Курцваль, який вважає себе футуристом, передбачає, що комп’ютери протягом двох десятиліть зрівняються з людством. У минулому році він заявив, що інженерам вдасться відтворити мозок людини до середини 2020-х років, а до кінця того ж десятиліття комп’ютери досягнуть рівня людського розуму.
Висновок ґрунтується на основі проектування закону Мура в майбутнє. Якщо потужність комп’ютерів і далі буде подвоюватися кожні два роки, то, як пояснює професор комп’ютерних наук і новатор у сфері комп’ютерних технологій Пітер Деннінг, до 2030 року будь-яка технологія, використовувана нами, буде значно менша. Завдяки цьому ми зможемо помістити всі обчислювальні здатності людського мозку в фізичний обсяг розміром з наш мозок. На думку футуристів, саме це і потрібно для штучного розуму. З цього моменту комп’ютер починає мислити самостійно.
Що трапиться далі – незрозуміло, і саме над цим питанням замислюються учені з часів світанку комп’ютерних технологій.
«Як тільки буде знайдений метод змусити машину думати, трохи часу піде на те, щоб перевершити нас з нашими скромними можливостями, – зазначив у 1951 році Алан Тюрінг в своїй роботі« Мислячі машини: єретична теорія ». – Тому нам слід очікувати, що на якомусь етапі машини знайдуть контроль ». Британський математик І.Дж. Гуд вважав, що «над розумні» машини після своєї появи зможуть спроектувати ще більш ефективні машини. «Це, безумовно, стане етапом бурхливого розвитку інтелекту, і розум людини залишиться далеко позаду. Таким чином, перша над розумна машина – це останнє, що людині взагалі слід винаходити », – писав він.
Галас навколо прийдешньої сингулярності зросла до того, що в наступному місяці навіть готується до появи книга «Наближення сингулярності», автором якої став Джеймс Міллер, доцент кафедри економіки коледжу Сміта. У цій роботі розповідається про те, як вижити в світі після появи сингулярності.
Обробка даних за типом мозку
Однак не всі вірять в поняття сингулярності або вважають, що ми її коли-небудь досягнемо. «На сьогоднішній день багато вчених, що досліджують роботу мозку, упевнені, що його складність настільки незбагненна, що навіть якщо нам і вдасться побудувати комп’ютер, що імітує його структуру, нам все ж невідомо, чи зможе отриманий пристрій функціонувати, як мозок», – зазначає Деннінг . Можливо, без сенсорних даних з навколишнього світу комп’ютери ніколи не знайдуть самосвідомість.
Є й інші думки, згідно з якими закон Мура або буде порушений незабаром, або вже не діє. Аргументи засновані на тому факті, що інженери не можуть зробити транзистори ще менше, ніж зараз, тому що на даному етапі вони вже обмежені розмірами атома. «Так як транзистор складається лише з декількох атомів, неможливо гарантувати, що вони будуть вести себе так, як передбачається», – пояснює Деннінг. У атомарних масштабах з’являються загадкові квантові ефекти. Транзистори припиняють підтримувати єдиний стан, представлене одиницею або нулем, і починають непередбачувано коливатися між двома станами, що робить схеми і пристрої зберігання даних ненадійними. Ще одним лімітуючим фактором, вважає Деннінг, є те, що транзистори, перемикаючись між цими двома станами, виробляють тепло. Отже, занадто багато транзисторів незалежно від їх розміру, втиснуті в один кремнієвий чіп, будуть разом випускати стільки тепла, що в підсумку розплавлять чіп.
Тому деякі вчені вважають, що комп’ютерні здатності наближаються до свого апогею. «Ми вже бачимо уповільнення закону Мура», – говорить фізик-теоретик Мічіо Каку.
Але якщо так, то для багатьох це новина. Дойн Фармер, професор математики з Оксфордського університету, який вивчає еволюцію технологій, заявляє, що для завершення закону Мура підстав мало, а даних для такого висновку недостатньо. За його словами, комп’ютери стають дедалі потужнішими, оскільки все більше нагадують мозок.
Комп’ютери вже зараз можуть виконувати індивідуальні операції на порядок величин швидше людини. Але в той же час мозок набагато краще справляється з паралельною обробкою даних, тобто виконанням декількох операцій одночасно. В основному, у другій половині минулого сторіччя інженери прискорювали комп’ютери шляхом збільшення кількості транзисторів у процесорі, але лише недавно вони взялися за розпаралелювання комп’ютерних процесорів. Щоб обійти проблему, коли в один процесор можна помістити додаткові транзистори, інженери почали нарощувати обчислювальні здібності шляхом створення багатоядерних процесорів – систем чіпів, що виробляють обчислення паралельно. Як пояснює Деннінг, замість того, щоб все більше і більше розганяти транзистори, можна забезпечити паралельні обчислення на всіх чіпах. Він вважає, що закон Мура, очевидно, продовжить діяти, так як тепер подвоюватися кожні два роки буде кількість ядер в комп’ютерних процесорах.
І так як розпаралелювання є ключем до ускладнення структури, в якомусь сенсі багатоядерні процесори змусять комп’ютери працювати швидше мозку, заявляє Фармер.
Крім того, в майбутньому є можливість квантових обчислень – щодо нового напрямку, що намагається використовувати невизначеність, притаманну квантовим станам, для виконання значно більш складних обчислень, ніж доступно сучасним комп’ютерам. Тоді як звичайні машини зберігають інформацію в бітах, квантові комп’ютери будуть її зберігати в кубітах – частинках, таких як атоми або фотони, стан яких взаємопов’язано, внаслідок чого зміна однієї частинки вплине на всі інші. Завдяки такій взаємозв’язку єдина операція, виконувана квантовим комп’ютером, теоретично дозволить миттєве виконання незбагненно величезної кількості обчислень, і кожна частинка, додана в систему взаємопов’язаних частинок, подвоїть продуктивність комп’ютера.
Якщо фізикам вдасться освоїти квантові комп’ютери, над чим багато і працюють, чинність закону Мура, безсумнівно, продовжиться далеко в майбутнє.
Кінцева грань
Якщо закон Мура продовжиться, і комп’ютерна потужність продовжить рости експоненціально (завдяки або людському генію, або машинному над розуму), чи існує якийсь етап, на якому цей прогрес буде змушений зупинитися? Фізики Лоренс Краусс і Гленн Старкман заявляють, що є. У 2005 році вони підрахували, що закон Мура може в дійсності діяти тільки до тих пір, поки комп’ютери не витратять матерію й енергію всесвіту, яку можна використовувати в якості бітів інформації. В остаточному підсумку, комп’ютери не зможуть далі розвиватися; вони просто не будуть здатні поглинути достатньо матеріалу для подвоєння кількості бітів кожні два роки.
Отже, якщо закон Мура продовжить працювати так само точно, як досі, коли ж, на думку Краусса і Старкмана, комп’ютери зупиняться в розвитку? Розрахунки вказують, що машини охоплять весь доступний всесвіт, перетворивши кожен біт матерії та енергії в частину своїх схем, через 600 років.
Може здатися, що дуже скоро. «Як би там не було, закон Мура експонентний», – зазначає Старкман. Подвоювати кількість бітів можна рівно стільки разів, скільки доступно у всесвіті.
Сам Старкман вважає, що закон Мура буде порушений задовго до того, як суперкомп’ютер поглине всесвіт. В дійсності, вважає він, машини перестануть розвиватися приблизно через 30 років. Що трапиться потім – невідомо. Ми можемо досягти сингулярності – моменту, коли комп’ютери стають свідомими, беруть на себе контроль, а потім починають самовдосконалюватися. А може, ні. Скоро вийде нова доповідь Деннінга під назвою «Не турбуйтеся, якщо не можете передбачити майбутнє». У ньому говориться про людей минулого, які безуспішно намагалися передбачити майбутнє.
Натхнення: www.mnn.com
[poll id=”1″]