Комп'ютери майбутнього

Майбутнє може бути різним, і шляхів до нього теж багато, але ні те, ні інше передбачити неможливо. І все-таки деякі загальні припущення можна зробити, причому в більшості випадків прогрес приводить до зміни способу нашого спілкування, обсягу інформації, з яким нам доведеться мати справу, і, можливо, навіть наших природних здібностей.

Технологія виготовлення мікропроцесорів вже наближається до фундаментальних обмежень. Дотримуючись закону Мура, до 2010 - 2020 років розміри транзистора мають зменшитися до чотирьох-п'яти атомів. Розглядаються багато альтернатив, але, якщо вони не будуть впроваджені в масове виробництво, закон Мура перестане працювати. Цей закон (вірніше, прогноз співзасновника Іntel Гордона Мура) стверджує, що щільність транзисторів у мікросхемі подвоюється кожні півтора року, і всі останні 20 років він виконувався. Якщо на початку нового сторіччя ріст продуктивності мікропроцесорів припиниться, в обчислювальній техніці наступить стагнація. Але можливо, що замість цього відбудеться технологічний стрибок з тисячуразовим збільшенням потужності комп'ютерів.

Останній сценарій дуже привабливий. Мало того, що цілий ряд технологій одержить необхідний розвиток, розробки в одних областях допоможуть розвитку інших. Інженер Рей Курцвейл (Ray Kurzweіl) називає це "законом взаємного посилення вигод". Коли в розвитку якоїсь області відбувається стрибок, час між відкриттями скорочується і попередні досягнення накладаються на наступні, що ще більше прискорює прогрес.

До технологій, здатних експоненційно збільшувати потужність обробки даних комп'ютерів, варто віднести молекулярні чи атомні технології; ДНК та інші біологічні матеріали; тривимірні технології; технології, які базуються на фотонах замість електронів; і нарешті, квантові технології, в яких використовуються елементарні частинки. Якщо на якому-небудь з цих напрямків вдасться домогтися успіху, то комп'ютери можуть стати всюдисущими. А якщо таких успішних напрямків буде декілька, то вони розподіляться по різних областях. Для прикладу, квантові комп'ютери будуть спеціалізуватися на шифруванні і пошуку даних у великих масивах, молекулярні - на керуванні виробничими процесами і мікромашинах, а оптичні - на засобах зв'язку.

Можливості сучасного виробництва поки не дозволяють налагодити недороге та масове виготовлення подібних пристроїв. Однак багато вчених упевнені в тім що рішення буде знайдено. Вже є свідчення визначеного взаємного посилення вигод по Курцвейлу. Наприклад, ефективність "генетичних чіпів" вдалося підвищити (а вартість - знизити) завдяки використанню інших чіпів, що містять півмілліона маленьких дзеркал, - спершу вони призначалися для оптичних систем зв'язку. Цифрова мікродзеркальна система (Dіgіtal Mіcromіrror Devіce, DMD) від Texas Іnstruments застосовувалася навіть для демонстрації останньої серії фільму "Зоряні війни". Точно так само мікромашини (mіcro-electro-mechanіcal systems, MEMS) виготовляються з застосуванням технології травлення, розробленої для виробництва електронних мікросхем. В цих пристроях давачі з’єднуються з мікроприводами, що дозволяє їм виконувати фізичні дії (механічні переміщення). Можливо навіть, що MEMS допоможуть у створенні комп'ютерів атомних розмірів, які необхідні для квантових обчислень.

В наступаючому столітті обчислювальна техніка зіллється не тільки з засобами зв'язку і машинобудування, але й з біологічними процесами, що відкриє такі можливості, як створення штучних імплантантів, інтелектуальних тканин, розумних машин, "живих" комп'ютерів і людино-машинних гібридів. Якщо закон Мура буде справджуватися ще 20 років, то вже в 2020 році комп'ютери досягнуть потужності людського мозку - 20000000 мільярдів операцій в секунду (це 100 млрд. нейронів помножити на 1000 зв'язків одного нейрона і на 200 впливів у секунду). А до 2060 року комп'ютер зрівняється по силі розуму з усім людством. Однієї ймовірності подібної перспективи досить, щоб відкинути будь-які побоювання з приводу застосування біо- і генної інженерії для розширення здібностей людини.

"Я не вірю в наукову фантастику типу "Зоряного шляху", де через 400 років люди залишаються колишніми, - сказав астрофізик Стивен Хокинг (Stephen Hawkіng), виступаючи в Білому домі. - По-моєму, людська раса і складність її ДНК дуже незабаром почнуть мінятися".

Однак для цього обчислювальна техніка майбутнього сторіччя повинна увібрати в себе деякі новітні технології. Нижче приводиться огляд декількох нових технологій і процесів, здатних не тільки забезпечити продовження чинності закону Мура, але і перетворити його з лінійного в прогресуючий.