Будущее компьютеров и интернета (часть 1). Будущее компьютеров
Будущее компьютеров: каково оно? ≪ Scisne?
С тех пор инженеры с поразительным постоянством ежегодно удваивают количество транзисторов в компьютерных чипах. Им это удается путем уменьшения вполовину размеров самих транзисторов. На сегодняшний день, после десятков повторений этого цикла удвоения и уменьшения вполовину, размеры транзисторов составляют лишь несколько атомов, а обычный компьютерный чип содержит до 9 миллионов таких транзисторов на квадратный миллиметр. Компьютеры с большим количеством транзисторов могут выполнять больше вычислений в секунду и становятся все мощнее. Удвоение мощности компьютеров каждые два года известно как закон Мура в честь инженера компании «Intel» Гордона Мура, первым заметившего эту тенденцию в 1965 году.
Photo: Zephyris/Creative Commons License |
Сингулярность
Многие ученые считают, что экспоненциальный рост компьютерной мощности неизбежно ведет к моменту в будущем, известного как сингулярность, когда компьютеры достигнут уровня человеческого разума. И, по мнению многих, этот момент не за горами.
Физик Рей Курцваль, считающий себя футуристом, предвидит, что компьютеры в течение двух десятилетий сравняются с человечеством. В прошлом году он заявил, что инженерам удастся воссоздать мозг человека к середине 2020-х годов, а к концу того же десятилетия компьютеры достигнут уровня человеческого разума.
Вывод основан на основе проецирования закона Мура в будущее. Если мощность компьютеров и далее будет удваиваться каждые два года, то, как объясняет выдающийся профессор компьютерных наук и новатор в сфере компьютерных технологий Питер Деннинг, к 2030 году любая технология, используемая нами, будет значительно меньше. Благодаря этому мы сможем поместить все вычислительные способности человеческого мозга в физический объем размером с сам мозг. По мнению футуристов, именно это и нужно для искусственного разума. С этого момента компьютер начинает мыслить самостоятельно.
Что случится далее – непонятно, и именно над этим вопросом раздумывают ученые со времен рассвета компьютерных технологий.
«Как только будет найден метод заставить машину думать, немного времени уйдет на то, чтобы превзойти нас с нашими скромными возможностями, - отметил в 1951 году Алан Тюринг в своей работе «Мыслящие машины: еретическая теория». – Потому нам следует ожидать, что на каком-то этапе машины обретут контроль». Британский математик И.Дж. Гуд считал, что «сверхразумные» машины после своего появления смогут спроектировать еще более эффективные машины. «Это, безусловно, станет этапом бурного развития интеллекта, и разум человека останется далеко позади. Таким образом, первая сверхразумная машина – это последнее, что человеку вообще следует изобретать», - писал он.
Обработка данных по типу мозга
Однако не все верят в понятие сингулярности или считают, что мы ее когда-либо достигнем. «На сегодняшний день многие ученые, исследующие работу мозга, уверены, что его сложность настолько непостижима, что даже если нам и удастся построить компьютер, имитирующий его структуру, нам все же неизвестно, сможет ли получившееся устройство функционировать, как мозг», - отмечает Деннинг. Возможно, без сенсорных данных из окружающего мира компьютеры никогда не обретут самосознание.
Есть и другие мнения, в соответствии с которыми закон Мура либо будет нарушен вскоре, либо уже не действует. Аргументы основаны на том факте, что инженеры не могут сделать транзисторы еще меньше, чем сейчас, так как на данном этапе они уже ограничены размерами атома. «Так как транзистор состоит лишь из нескольких атомов, невозможно гарантировать, что они будут вести себя так, как предполагается», - объясняет Деннинг. В атомарных масштабах появляются загадочные квантовые эффекты. Транзисторы прекращают поддерживать единственное состояние, представленное единицей или нулем, и начинают непредсказуемо колебаться между двумя состояниями, что делает схемы и устройства хранения данных ненадежными. Еще одним лимитирующим фактором, считает Деннинг, является то, что транзисторы, переключаясь между этими двумя состояниями, производят тепло. Следовательно, слишком много транзисторов независимо от их размера, втиснутые в один кремниевый чип, будут вместе испускать столько тепла, что в итоге расплавят чип.
Потому некоторые ученые считают, что компьютерные способности приближаются к своему апогею. «Мы уже видим замедление закона Мура», - говорит физик-теоретик Мичио Каку.
Но если так, то для многих это новость. Дойн Фармер, профессор математики из Оксфордского университета, изучающий эволюцию технологий, заявляет, что для завершения закона Мура оснований мало, а данных для такого вывода недостаточно. По его словам, компьютеры становятся все мощнее, так как все больше напоминают мозг.
Компьютеры уже сейчас могут выполнять индивидуальные операции на порядок величин быстрее человека. Но в то же время мозг намного лучше справляется с параллельной обработкой данных, то есть выполнением нескольких операций одновременно. В основном, во второй половине прошлого столетия инженеры ускоряли компьютеры путем увеличения количества транзисторов в процессоре, но лишь недавно они взялись за распараллеливание компьютерных процессоров. Чтобы обойти проблему, когда в один процессор нельзя поместить дополнительные транзисторы, инженеры начали наращивать вычислительные способности путем создания многоядерных процессоров – систем чипов, производящих вычисления параллельно. Как объясняет Деннинг, вместо того, чтобы все больше и больше разгонять транзисторы, можно обеспечить параллельные вычисления на всех чипах. Он считает, что закон Мура, очевидно, продолжит действовать, так как теперь удваиваться каждые два года будет количество ядер в компьютерных процессорах.
И так как распараллеливание является ключом к усложнению структуры, в каком-то смысле многоядерные процессоры заставят компьютеры работать быстрее мозга, заявляет Фармер.
Кроме того, в будущем есть возможность квантовых вычислений – относительно нового направления, пытающегося использовать неопределенность, присущую квантовым состояниям, для выполнения значительно более сложных вычислений, чем доступно современным компьютерам. Тогда как обычные машины хранят информацию в битах, квантовые компьютеры будут ее сберегать в кубитах – частицах, таких как атомы или фотоны, состояние которых взаимосвязано, вследствие чего изменение одной частицы повлияет на все остальные. Благодаря такой взаимосвязи единственная операция, выполняемая квантовым компьютером, теоретически позволит мгновенное выполнение непостижимо громадного количества вычислений, и каждая частица, добавленная в систему взаимосвязанных частиц, удвоит производительность компьютера.
Если физикам удастся освоить квантовые компьютеры, над чем многие и работают, действие закона Мура, несомненно, продлится далеко в будущее.
Конечная грань
Если закон Мура продолжится, и компьютерная мощность продолжит расти экспоненциально (благодаря либо человеческому гению, либо машинному сверхразуму), существует ли какой-то этап, на котором этот прогресс будет вынужден остановиться? Физики Лоренс Краусс и Гленн Старкман заявляют, что есть. В 2005 году они подсчитали, что закон Мура может в действительности действовать только до тех пор, пока компьютеры не израсходуют материю и энергию вселенной, которую можно использовать в качестве битов информации. В конечном итоге, компьютеры не смогут далее развиваться; они просто не будут способны поглотить достаточно материала для удваивания количества битов каждые два года.
Итак, если закон Мура продолжит работать так же точно, как до сих пор, когда же, по мнению Краусса и Старкмана, компьютеры остановятся в развитии? Расчеты указывают, что машины охватят всю доступную вселенную, превратив каждый бит материи и энергии в часть своих схем, через 600 лет.
Может показаться, что очень скоро. «Как бы то ни было, закон Мура экспоненциальный», - отмечает Старкман. Удваивать количество битов можно ровно столько раз, сколько доступно во вселенной.
Сам Старкман думает, что закон Мура будет нарушен задолго до того, как сверхкомпьютер поглотит вселенную. В действительности, считает он, машины перестанут развиваться примерно через 30 лет. Что случится потом – неизвестно. Мы можем достичь сингулярности – момента, когда компьютеры становятся сознательными, берут на себя контроль, а потом начинают самосовершенствоваться. А может, нет. Скоро выйдет новый доклад Деннинга под названием «Не расстраивайтесь, если не можете предвидеть будущее». В нем говорится о людях прошлого, безуспешно пытавшихся предсказать будущее.
MNN
scisne.net
Будущее компьютеров и интернета (часть 1): luckyea77
Интернет более распространён, чем телевидение
Население развитых стран на данный момент в большей степени полагается на Интернет как источник новостей, чем на любое иное средство массовой информации. Данная тенденция впервые стала очевидна в начале 21 века, когда использование Интернета обогнало использование радио. Резкий рост потребления сетевой информации начал оказывать сильное влияние на объем продаж газет.
К 2016 году данная тенденция продолжала усиливаться, причем даже телевидение неспособно было сохранить лидерство в сфере обеспечения информацией. Телевидение и Интернет фактически объединяются. Социальные сети, мобильные технологии и экспоненциальный рост диапазона частот привели ко многим изменениям.
Фиолетовый – использование ТВ; красный – пользование интернетом; зелёный – газеты; жёлтый – радио.Голографические многоцелевые диски (HVD) заменяют формат Blu-Ray
Эти сверхкомпактные диски в состоянии вместить до 1 терабайта данных, что эквивалентно 200 DVD-дискам. Они не оставляют отметки на поверхности, а действуют, анализируя трехмерные микро-голограммы. Это позволяет намного более компактно упаковать данные, чем с помощью традиционных оптических технологией.
Стоимость хранения информации на гигабайт падает: от приблизительно $1 за гигабайт в 2006 году до менее 10 центов на данный момент. Это пример экспоненциального прогресса (как противоположного линейному), проявляющегося в информационных технологиях.
Сами голографические диски могут устареть раньше, чем успеют получить широкое распространение. Твердотельные флеш-накопители все больше используются для передачи цифровых данных, некоторые даже с большей емкостью, а скорость чтения и записи на них быстрее, чем у любого оптического диска. Новый формат карт памяти SDXC уже достиг отметки в 2 терабайта.
2017
10 нм микросхемы в массовом производстве
Следующее поколение микропроцессорной технологии выпущенное компанией Intel – транзисторы, созданные 10 нанометровым (нм) производственным процессом, замещают 14-нм процесс. Запущено производство нового семейства процессоров под кодовым названием "Cannonlake". Более 10 миллиардов транзисторов теперь могут быть расположениы в одной микросхеме, что обеспечивает более высокую производительность центрального и графического процессоров с пониженным энергопотреблением для компьютеров, телефонов, планшетов и других электронных устройств.
Закон Мура вскоре перестанет действовать, поскольку влияние квантового туннелирования начинает ухудшать работу микросхем в таких крошечных масштабах. Традиционные кремниевые микросхемы достигнут своего предела в начале 2020-х годов, появятся новые парадигмы, использующие углеродные нанотрубки, графена, «этажерочных» трехмерных схем и других концепций.
Электронная бумага широко распространена
Данная технология развивалась более десятилетия и теперь получила широкое распространение. Ее сущность в комбинации органических тонкопленочных транзисторов (TFT) с органическими электролюминесцентными экранами. Таким образом производятся гибкие устройства, тонкие, как бумага, толщиной приблизительно 0,3 мм.
Сначала ее использовали для первых электронных книг, но теперь появились более сложные продукты, некоторые способны воспроизводить видеофильмы с высоким разрешением. Сверхтонкие смартфоны, одежда и ткани с электронными экранами, видео идентификационные карты, видеолистовки, светящиеся дорожные знаки, видеоинструкции на упакованной еде и других товарах — вот только некоторые примеры применения данной технологии.
Дальнейшее развитие ведет к намного большей контрастности изображения, она начинает больше напоминать бумагу, а не экран (на последнем сложно что-либо увидеть под прямыми солнечными лучами). Эта технология также является шагом к безбумажному офису, который в свою очередь уменьшит вырубку лесов.
Традиционные газеты устаревают
Интернет продолжает уменьшать рыночную долю, занимаемую другими видами СМИ. Обойдя телевидение в качестве первого источника новостей в развитых странах, он приобретает всё новые функции.
Большое разнообразие источников информации, расположенных в сети, в сочетании с растущими прорывами в мобильной и иных технологиях оказывает значительное влияние на рейтинги основных новостных станций. Онлайн-видео, блоги и веб-сериалы на данный момент составляют серьезную конкуренцию самым лучшим и самым популярным телевизионным шоу.
Капиталоёмкие накладные расходы вместе с падающими продажами рекламы также сыграли заметную роль в закате больших информационных компаний. Некоторые газетные корпорации уже пали, в то время как другие, в том числе «Нью-Йорк таймс» и «Дейли телеграф», были вынуждены перейти в цифровую форму, в некоторых случаях из-за больших финансовых потерь.
Постепенно газеты в развитом мире становятся финансово нестабильными и перестают выходить в печать. США лидируют в этом списке, в них коллапс традиционных газет наиболее очевиден. Некоторые страны Европы не отстают. Соединенное Королевство и Исландия — одни из первых стран, в которых газеты выходят из употребления. Хотя новости в физической форме все еще публикуются в этих странах, это очень редкое явление.
Газеты устареют в Австралии к 2022 году, за ними последуют Азия и Южная Америка и, наконец, Африка и остальные страны после 2040 года.
Подключенные к интернету видеоустройства превышают численность населения Земли
Более 8,2 млрд. подключенных к интернету видеоустройств теперь работает во всем мире, что превышает население планеты. Эта категория включает в себя разнообразный спектр продуктов, таких как смарт телевизоры, игровые приставки, IPTV-ресиверы, подключаемые к сети Blu-ray плееры, планшеты, смартфоны, ноутбуки и ПК. На каждого гражданина мира из 7,4 миллиардов теперь приходится около 1,1 устройств, что почти в два раза больше по сравнению с 2013 годом. Наибольший рост произошел в Азиатско-Тихоокеанском регионе, в основном за счет спроса Китая.
2018
Повсеместные узлы сети интернет связывают приборы, автомобили и прочую технику
В развитых странах многие ежедневные обязанности становятся автоматизированными. Например, можно запрограммировать холодильник заказывать новую еду по мере опустения. Чипы радиометок, размером меньше песчинки, напечатаны на упаковочной этикетке. Они связываются по беспроводной связи с холодильником, который отправляет заказ через Интернет. После этого новые продукты питания доставляются на дом к покупателю в назначенное время.
Бойлеры и другие приборы могут сообщать инженеру о поломке, а нагревательные и осветительные приборы включаться в режиме реального времени хозяином по дороге домой с работы (а не программироваться на включение в определенное время).
Также устройства можно синхронизировать разными способами. Они даже могут определять Ваше местонахождение в доме. Например, человек может слушать футбольного комментатора в спальне, потом пройти в гостиную, где телевизор включится самостоятельно, потом пройти к автомобилю, стоящему на улице, а передача проследует за ним, благодаря автоматическому включению соответствующего канала радио.
В дополнение к возможности подключения к домашней сети пользователя, большинство автомобилей на данный момент имеют доступ в Интернет и оборудованы системой распознавания речи.
Бытовые приборы со скоростью передачи данных в 100 Гбит/с
На потребительском рынке появилась новая форма передачи данных. Она известна под названием Thunderbolt («удар молнии») и заменяет универсальную последовательную шину (USB), являвшуюся стандартом на протяжении многих лет. Спецификация USB 3.0 позволяет получить скорость передачи данных до 4,8 Гбит/с. Ранняя версия Thunderbolt (известная под кодовым названием Light Peak) развивала скорость до 10 Гбит/с. Однако последняя версия способна достичь производительности в 100 Гбит/с, что достаточно для передачи целого фильма стандарта Blu-ray всего за три секунды.
Оптическая технология Thunderbolt позволяет создание меньших коннекторов с более длинными, тонкими и гибкими кабелями. Кроме того, она может использовать одновременно несколько протоколов в одном кабеле, что позволяет устанавливать связи между такими устройствами, как периферийное оборудование, рабочие станции, экраны, внешние диски, док-станции и т. д.
2019
Компьютеры преодолевает барьер в эксафлопс
Эксафлопс — 1 000 000 000 000 000 000 (миллион триллионов или квинтиллион) вычислений в секунду. Мировые суперкомпьютеры теперь достигают данной скорости, что в тысячу раз больше, чем в предыдущем десятилетии. Экспоненциальный рост продолжится в будущем.
В 2019 году персональные компьютеры становятся даже меньше, контрастнее и более компактными, количество лэптопов, нетбуков и других портативных приборов намного превосходит количество настольных компьютеров. Физические жесткие диски почти вышли из употребления, теперь большая часть накопления информации происходит на «виртуальных драйверах», расположенных на удаленных серверах, чему способствовал стремительный рост широкополосных скоростей и беспроводных коммуникаций.
Веб-приложения достигли поразительного уровня сложности, особенно это касается поисковых услуг. Они не только ищут ключевые слова, но также интерпретируют контекст и семантику запроса, часто с помощью системы распознавания голоса. Обработка текстов на естественном языке уже появилась на несколько лет раньше с использованием таких инструментов как Siri и других программ. Эта форма искусственного интеллекта, действующего как личный помощник, сегодня еще более мощна и разнообразна. Пользователи могут задавать очень узкие вопросы (например: «Я бы хотел посмотреть комедию в кино после 9 вечера, а потом поужинать в итальянском ресторане в пригороде на сумму менее 20 долларов») и получать подробные ответы, подходящие их запросам.
2020
5 миллиардов человек пользуются Интернетом
Число Интернет-пользователей достигло почти 5 млрд., что эквивалентно населению всего мира в 1987 году. Для сравнения: насчитывалось 1,7 миллиарда пользователей в 2010 году и только 360 млн. в 2000 году.
Огромное число людей в развивающихся странах в настоящее время имеют доступ к сети Интернет, благодаря сочетанию снижения затрат и экспоненциального совершенствования технологий, которые используются для создания ноутбуков, смартфонов и планшетных устройств. Их можно купить всего за несколько десятков долларов. Также произощёл невероятный рост доступоности мобильных сетей. Даже некоторые из наиболее отдаленных поселений на Земле могут воспользоваться Интернетом, благодаря развитию инфраструктуры на местах.
Видео игры с реалистичным изображением
Благодаря экспоненциальному росту вычислительной мощности, персонажи видеоигр теперь имеют по-настоящему реалистичный внешний вид, если задействовать в игре видеокарты новейшего поколения. Достижения в области технологий 3D-моделирования позволили программистам воссоздать в тончайших деталях черты лица, выражения, движения, освещение и другие физические эффекты. Сложные интерактивные сцены, изображающие полностью воссозданных с помощью компьютера людей, становятся неотличимыми от реальности. Это поднимает ряд этических вопросов, в связи с тем, что высокий уровень реализма теперь доступен в сочетании с продолжающимися развиваться технологиями искусственного интеллекта. Между тем, сервис Google Планета Земля усовершенствован настолько, что пользователи могут просматривать и перемещаться по гладкой, фотографического качества 3D-среде с движущимися автомобилями и изменяющимися на день и ночь циклами.
2021
Традиционные микрочипы достигают пределов миниатюризации
Производители полупроводников достигли предела миниатюризации компьютерных чипов. Самые маленькие транзисторы сейчас производятся на основе технологических процессов, оперирующих объектами размером до 4 нанометров, что близко к размеру отдельных атомов. Работать с частицами кремния меньшего размера уже невозможно в связи с эффектами квантового туннелирования.
Закон Мура предполагает увеличение мощности компьютеров в два раза каждые 18 месяцев. Однако теперь парадигма меняется в связи с отказом от традиционных микросхем в пользу многоуровневых пространственных интегральных микросхем на основе графена и других новых материалов.
2024
Появилось устройство хранения данных ёмкостью петабайт
Прогресс технологий создания устройств хранения данных продолжается, их емкость удваивается каждый год. Нанотехнологии позволяют хранить по-настоящему огромное количество информации. Петабайт равен тысяче терабайт или одному миллиону гигабайт. Secure Digital и MicroSD карты к настоящему времени уже исчезли – их заменили более компактные модели.
Одежда из 3D-принтера становится почти бесплатной
3D-печать, став основной потребительской технологией в предыдущее десятилетие, сейчас настолько доступна, быстра и проста в использовании, что может производить предметы гардероба всего за несколько центов. Важной вехой стал 2014 год, когда 3D-печать стала быстрее, чем технология литья под давлением. Скорость печати продолжала увеличиваться, почти удваиваясь каждые два года, соблюдая тенденцию, аналогичною закону Мура. Печать предмета на который уходило четыре часа для печати в 2014 году, в 2024 году стала в 30 раз быстрее и занимает теперь всего семь с половиной минут. Миллионы проектов с открытым исходным кодом становятся доступными для загрузки. В качестве побочного эффекта это приводит к сокращению предприятий в развивающихся странах, а практика низко оплачиваемого труда на фабриках становится всё более архаичной.
2025
Моделирование человеческого мозга становится возможным
Экспоненциальный рост вычислительных мощностей сделал возможным точное моделирование любой части человеческого мозга. В период между 2000 и 2025 вычислительные способности компьютеров выросли в миллион раз наряду со значительным увеличением разрешающей и пропускной способности сканирования.
До сегодняшнего дня только поведение отдельных регионов мозга могло быть смоделировано в деталях, но сейчас ученые уже в состоянии объединять их для комплексного моделирования. Как и в случае с проектом расшифровки человеческого генома, многие ученые сомневались, что работа может быть выполнена так быстро. Такие люди не смогли предвидеть, что произойдет не линейный рост информационных технологий, а экспоненциальный.
2028
Печатная электроника распространена повсеместно
На рынке печатной электроники наблюдается экспоненциальный рост. В настоящее время его мировой объем – более 300 миллиардов долларов. Эта технология началась с небольшого числа нишевых высокотехнологичных продуктов и быстро развивалась в 2010-е годы благодаря падению расходов и улучшению методов производства. В 2020-х годах с созданием нового поколения ультратонкой электроники произошел её прорыв в мейнстрим.
Сегодня из-за очень низких производственных затрат печатная электроника стала повсеместной и находит бесчисленное количество повседневных деловых и потребительских приложений. Многие ранее громоздкие и тяжелые устройства теперь можно складывать, хранить и носить также легко, как листы бумаги. Речь идет о гибких ТВ-дисплеях, которые можно сворачивать и вешать как плакаты; мобильных телефонах, которые удобно носить; электронных газетах с движущимися картинками; одноразовых нетбуках; «умной» упаковке и этикетках с анимированным текстом; вывесках в торговых точках, которые можно обновлять во всем магазине одним нажатием кнопки.
Особенно популярны мультимедийные проигрыватели с увеличивающимся раскладным сенсорным экраном. Даже самые базовые модели в настоящее время имеют размер и вес кредитной карты и легко помещаются в кошелек. С петабайтами дискового пространства, гигапикселями экранного разрешения и сверхбыстрой скоростью передачи, они в миллионы раз мощнее плееров предыдущих десятилетий. Они также полностью беспроводные – не требуют никаких кабелей или физических подключений любого другого рода, а наслаждаться музыкой можно с помощью беспроводных наушников.
2031
Web 4.0 – новая веха Интернета
Дальнейшее сближение интернет сети и физического мира привело к появлению "Web 4.0" – новое поколение интернета. Семантический анализ программ произошел в формах ИИ (искусственного интеллекта), который теперь выполняет огромный спектр автоматизированных задач для бизнеса, государства и потребителей. Ускорение работы массивно-параллельных сетей, поисковых роботов-охотников текстовой и визуальной информации – в сочетании самых тонких возможностей человека (таких как распознавание образов) и возможностей машин (такие как скорость и память) дают потрясающие результаты.
В дополнение к действующим в качестве высокоразвитых поисковых систем, ИИ играют важную функцию в реальном мире – сбор информации из массива сенсоров, камер и других устройств слежения, на транспортных средствах, и даже от самих людей.
Несмотря на неприкосновенность частной жизни, это новое поколение ИТ обещает принести огромную пользу обществу. Преступления быстрее и проще раскрыть благодаря этим интеллектуальным виртуальным агентам, транспорт и логистика становятся более плавными и эффективными; ресурсы теперь можно распределять более точно и безошибочно.
Кроме того, практически каждое физическое существование документа в настоящее время подвергается цифровому кодированию, резервному копированию и даже может архивировать онлайн. Это включает в себя полные копии всех книг, журналов, рукописей и другой литературы, когда-либо опубликованных - формирование полного хранилища человеческих знаний. Эти документы могут быть получены и проанализированы, при помощи речевых команд, в переводе с любых из 6000 языков мира и доступны через голографические изображения 3D.
Web 4.0 – это процесс демократизации в интернете. Традиционные информационные агентства чувствуют себя ещё более отсталыми по сравнению с блоггерами и другими социальными медиа источниками, когда речь идет о скорости и точности информации.
2032
Скорость Интернета – терабит, теперь не проблема
В дополнение к Web 4.0, скорость соединения также значительно улучшилась. Пропускная способность увеличивается примерно на 50% каждый год. Во многих домах и офисах в развитых странах мира теперь доступно соединение со скоростью 1 терабит. Многие из этих соединений сейчас появляются и на самих людях, в виде переносных или имплантируемых устройств.
2034
Доступны устройства для хранения экзабайтов информации
Устройства хранения данных теперь доступны с емкостью более одного экзабайт (миллионов терабайт). Это может показаться чрезмерным для наблюдателей предыдущих десятилетий. Но подобные устройства стали необходимыми в современном мире, в связи с экспоненциальным ростом информационных технологий. Изо дня в день средний опыт человека включает колоссальные объемы данных, особенно тех, кто использует нейронные интерфейсы или биотехногенные имплантаты.
2037
Развитие квантовых компьютеров
Большинство государственных учреждений, университетов и научно-исследовательских институтов теперь имеют доступ к этой революционной технологии, которая предлагает захватывающие вычислительную мощность в совершенно другом масштабе, чем раньше. Эти машины работают путем прямого использования квантово-механических явлений, таких как квантовая суперпозиция и квантовая запутанность, для выполнения операций над данными. Помимо того, что это в триллионы раз быстрее, чем старые компьютеры, они абсолютно безопасны. Методы шифрования машин практически нерушимы, в связи с невообразимым количеством инструкций, выполняемых одновременно.
2038
Старые компьютеры подвержены риску серьезных сбоев программного обеспечения
«Проблема 2038 года» (также известная как "Y2K38" по аналогии с «ошибкой 2000 года») получает значительное внимание общественности и СМИ в этом году. Что влияет на программы, написанные на языке программирования Си. Они были относительно устойчивы к проблемам 2000 года, но не с проблемами 2038 года. Они используют подпрограммы, которые вызываются стандартной библиотекой времени. Данные хранятся как 32-битное целое число и интерпретируется текущим значением как число секунд, прошедших с 00:00:00 UTC с Четверга, 1 Января 1970.
В связи с ограниченным числом возможных значений, которые могут быть выведены из этого 32-разрядного целого числа, самый дальний период времени, который может быть представлен, является 3:14:07 UTC Вторника, 19 января 2038. Любое значение за этой точкой будет сохраняться в памяти как отрицательное число, которое эта система будет интерпретировать как дату, начиная с 1901, а не 2038 года. Это явление называется целочисленным переполнением.
Старые компьютеры подвержены риску серьезных сбоев программного обеспечения из-за ошибочных подсчетов. К счастью, большинство систем было модернизировано до настоящего времени, и ущерб будет очень мал при возникновении проблем подобного рода.
2039
Полное погружение в виртуальную реальность
К концу этого десятилетия компьютеры становятся достаточно мощными устройствами, чтобы привнести полное погружение в виртуальную реальность для мейнстрима.
Другими словами, у пользователей теперь возможность на самом деле «быть» в видеоиграх и почувствовать графику, аудио и другие эффекты на себе (например, тактильная обратная связь), которые практически не отличается от реального мира.
Этот потрясающий прорыв был достигнут благодаря экспоненциальной тенденции в вычислительной техники в сравнении с предыдущими десятилетиями.
В первый раз, человеческий мозг фактически слился с интеллектом компьютера. Вместо просмотра игры на экране, пользователи теперь могут испытать игру на своей собственной нервной системе, как будто это было продолжением их ума. Игроки проходят простую, минимально инвазивную процедуру, чтобы вживить нанороботов (устройств, размером с клетку крови) в их тела. Эти микроскопические машины, самонаводящиеся к нейронам прямо в мозг, отвечают за зрительные, слуховые и другие органы чувств. Здесь они остаются в состоянии покоя, но в непосредственной близости от клеток головного мозга.
Когда пользователь хочет испытать моделирование реальности, нанороботы немедленно переходят в нужное место, подавляя все входы ближайших от реальных чувств, и меняют их на сигналы, соответствующие виртуальной среде. Если пользователь решит привести в действие свои конечности и мышцы, нанороботы снова перехватят эти нейрохимические сигналы – подавляя их в «реальном мире», и вместо этого вызывая их «виртуальное» действие в игре. Это означает, что пользователь может сидеть в неподвижном положении, испытывая при этом высокую степень активности и движения.
Хотя большинство людей изначально настороженно относились к этим устройствам при их введении в 2025 (например, для медицинских целей), но годы тестирования и разработки мер безопасности были окончены. Например, прекращение подачи электроэнергии означает, что нанороботы просто отсоединились от нейронов – автоматически возвращают пользователя в реальный мир – и нет никакой опасности для организма человека.
Кроме того, эти устройства не являются постоянными и могут быть удалены из организма, если это необходимо. В любом случае, практически невозможно повредить нервные клетки и вызывать длительное повреждение из-за их небольшого размера и ограниченной функциональности. В течение следующих нескольких лет многие люди приняли их как естественную часть своего тела – так же, как бактерии и другие микроорганизмы, являющиеся частью их желудка, пищеварения и других внутренних органов.
Полное погружение в виртуальную реальность не ограничивается только играми. При столь огромной творческой сфере она используется для целого ряда приложений: от бизнеса до образования, подготовки кадров, здравоохранения, проектирования, дизайна, медиа и развлечений.
Туризм в настоящее время революционировал, так как людям больше не приходится преодолевать большие расстояния или тратить большие суммы денег, чтобы осмотреть достопримечательности и услышать звуки – они могут просто выйти в интернет. По этой причине большое количество туристических фирм меняет свое направление деятельности для адаптации к новым технологиям.
Конечно, это не значит, что эти интернет-проекции по своей природе лучше, чем реальная вещь. Несмотря на разный масштаб, своим техническим мастерством по сравнению с графикой предыдущего десятилетия, они все еще несколько ограничены в точности, особенно это касается виртуализации малых городов. На данном этапе многие из них не имеют достаточного ИИ, часто малонаселены, и поэтому можно упустить важные детали или тонкие детали их культуры ... вещи, которые делают реальные путешествия намного богаче и полезнее. Потребуются десятилетия на устранение всех этих нюансов.
Подобно тому, как Интернет привел к снижению прибыли в музыкальной индустрии, то же самое сейчас происходит в индустрии туризма. С 2040 года существует масштабное сокращение воздушного транспорта и заказов праздников за рубежом. Последствия изменения климата и ухудшение экологической ситуации также сыграло свою роль. Все большее число граждан предпочитают оставаться дома и общаются по большей мере в Интернете. То же самое относится и к предприятиям, особенно в отношении совещаний и конференций, которые все чаще проходят в виртуальных условиях.
Одной из областей торговли является индустрия развлечений для взрослых. Полное погружение в виртуальную реальность позволяет пользователям встречаться и взаимодействовать с людьми со всего мира. Это включает в себя виртуальные развлечения с знаменитостями и кинозвездами.
Будущее компьютеров и интернета (часть 2)
luckyea77.livejournal.com
Будущее компьютерных технологий: обзор современных трендов
Сфера информационных технологий развивается в двух преимущественно независимых циклах: продуктовом и финансовом. В последнее время не утихают споры о том, на каком этапе финансового цикла мы находимся; очень много внимания уделяется финансовым рынкам, которые подчас ведут себя непредсказуемо и сильно колеблются. С другой стороны, продуктовым циклам достается относительно мало внимания, хотя именно они двигают информационные технологии вперед. Но, анализируя опыт прошлого, можно попытаться понять текущий продуктовый цикл и предугадать дальнейшее развитие технологий.
Новая эпоха компьютерных технологий начинается раз в 10–15 лет
Развитие продуктовых циклов в сфере высоких технологий происходит за счет взаимодействия платформ и приложений: новые платформы позволяют создавать новые приложения, которые, в свою очередь, повышают ценность этих платформ, замыкая таким образом цепь положительной обратной связи. Малые продуктовые циклы повторяются постоянно, но исторически сложилось так, что раз в 10–15 лет начинается очередной большой цикл – эпоха, полностью меняющая облик IT.
Финансовые и продуктовые циклы развиваются в основном независимо друг от друга
Когда-то возникновение компьютеров побудило предпринимателей создать первые текстовые редакторы, таблицы и много других приложений для ПК. С появлением интернета мир увидел поисковые механизмы, онлайн-коммерцию, электронную почту, социальные сети, бизнес-приложения модели SaaS и много других сервисов. Смартфоны дали толчок развитию мобильных социальных сетей и мессенджеров, а также появлению новых видов услуг вроде карпулинга. Мы живем в разгар мобильной эпохи, и, судя по всему, нас ожидает еще много любопытных инноваций.
Каждую эпоху можно условно разделить на 2 фазы:
1. фазу формирования – когда платформа впервые появляется на рынке, но является дорогостоящей, сырой и/или сложной в обращении; 2. активную фазу – когда новый продукт решает упомянутые недостатки платформы, тем самым начиная период ее стремительного развития.
Компьютер Apple II был выпущен в 1977 году, а Альтаир 8800 – в 1975 году, но активная фаза эпохи ПК началась с релиза IBM PC в 1981 году.
Продажи ПК в год
Фаза формирования интернета началась в 80-х и ранних 90-х годах, когда он, по сути, представлял собой инструмент обмена текстовыми данными, используемый учеными и правительством. Выход первого браузера, NCSA Mosaic, в 1993 году ознаменовал начало фазы интенсивного развития интернета, которая не закончилась и по сей день.
Количество пользователей интернета по всему миру
В 90-х годах уже существовали мобильные телефоны, а первые смартфоны появились на заре нулевых, но повсеместное производство смартфонов началось в 2007–2008 годах с выходом первого iPhone, а затем – с появлением платформы Android. С тех пор количество пользователей смартфонов взлетело до небес, и сейчас их число достигло уже порядка двух миллиардов. А к 2020 году смартфоны будут у 80 % населения планеты.
Продажи смартфонов по всему миру (млн.)
Если длительность каждого цикла действительно составляет 10–15 лет, всего через несколько лет начнется активная фаза новой компьютерной эпохи. Выходит, новая технология уже находится в фазе формирования. На сегодняшний день можно выделить несколько главных трендов в сферах аппаратного и программного обеспечения, позволяющих нам частично пролить свет на следующую эпоху. В данной статье я хочу обсудить эти тренды и выдвинуть несколько предположений о том, как может выглядеть наше будущее.
Аппаратное обеспечение: компактное, дешевое и универсальное
В мейнфрейм-эпоху только крупные организации могли позволить себе компьютер. Мини-компьютеры были доступны для организаций поменьше, а компьютеры – для домов и офисов.
Размер компьютеров уменьшается с постоянной скоростью
Сейчас мы на пороге новой эпохи, в которой процессоры и сенсоры становятся настолько дешевыми и компактными, что компьютеров скоро будет больше, чем людей.
Этому способствуют 2 фактора. Во-первых, неуклонный прогресс в производстве полупроводников за последние 50 лет (Закон Мура). Во-вторых, то, что Крис Андерсон называет «мирными дивидендами от войны смартфонов»: головокружительный успех смартфонов способствовал большим инвестициям в разработку процессоров и сенсоров. Загляните внутрь современного квадрокоптера, очков виртуальной реальности или любого устройства интернета вещей – что вы увидите? Правильно – главным образом компоненты смартфона.
Но в современную эпоху полупроводников всё внимание перешло от отдельных процессоров к целым узлам специальных микросхем, известным как однокристальные системы.
Цены на компьютеры стабильно снижаются
Обыкновенная однокристальная система сочетает в себе энергоэффективный ARM-процессор и специальный графический процессор, а также устройства обмена информацией, управления питанием, обработки видеосигнала и так далее.
Эта инновационная архитектура позволила сбросить минимальную стоимость базовых вычислительных систем со 100 до 10 долларов за единицу. Отличным примером послужит Raspberry Pi Zero – первый 5-долларовый компьютер на Linux с частотой 1 GHz. За те же деньги можно приобрести микроконтроллер Wi-Fi, поддерживающий одну из версий Python. Совсем скоро эти микропроцессоры будут стоить меньше доллара, и мы без труда сможем встраивать их практически всюду.
Но более серьезные достижения происходят сегодня в мире высококачественных микропроцессоров. Отдельного внимания заслуживают графические процессоры, лучшие из которых производит компания NVIDIA. Графические процессоры полезны не только для обработки графики, но и при работе с алгоритмами машинного обучения, а также с устройствами виртуальной и дополненной реальности. Однако представители компании NVIDIA обещают более существенные улучшения производительности графических процессоров в ближайшем будущем.
Raspberry Pi Zero: 5-долларовый Компьютер на Linux с процессором 1 GHz
Козырем всей сферы информационных технологий по-прежнему остаются квантовые компьютеры, которые пока существуют преимущественно в лабораториях. Но стоит сделать их коммерчески привлекательными, и это приведет к грандиозному росту производительности, прежде всего, в сфере биологии и искусственного интеллекта.
Квантовый компьютер Google
Программное обеспечение: золотой век искусственного интеллекта
Сегодня в мире программного обеспечения происходит много любопытных вещей. Хороший пример – распределенные системы. Их появление обусловлено многократным увеличением количества устройств за последние годы, что вызвало необходимость распараллеливать задания на нескольких машинах, налаживать обмен данными между устройствами и координировать их работу. Отдельного внимания заслуживают такие технологии распределенных систем, как Hadoop или Spark, предназначенные для работы с большими массивами данных. Стоит также упомянуть технологию блокчейн, обеспечивающую безопасность данных и ресурсов и впервые реализованную в криптовалюте Bitcoin.
Но, пожалуй, самые захватывающие открытия совершаются сегодня в области искусственного интеллекта (ИИ), имеющего длинную историю взлетов и падений. Еще сам Алан Тьюринг предсказывал, что к 2000 году машины будут способны имитировать людей. И хотя это предсказание пока не осуществилось, есть веские причины полагать, что ИИ наконец вступает в золотой век своего развития.
«Машинное обучение – это ключевой, революционный способ переосмысления всего, что мы делаем», – генеральный директор компании Google Сундар Пичаи.
Наибольший ажиотаж в области ИИ сосредоточен вокруг так называемого глубинного обучения – метода, который был широко освещен в рамках одного известного проекта компании Google, запущенного в 2012 году. В этом проекте была задействована высокопроизводительная сеть компьютеров, целью которой было научиться распознавать котиков на видеороликах с YouTube. Метод глубинного обучения основывается на искусственных нейронных сетях – технологии, зародившейся еще в 40-х годах прошлого века. Недавно эта технология снова стала актуальной из-за многих факторов: появления новых алгоритмов, снижения стоимости параллельных вычислений и широкого распространения больших наборов данных.
Процент ошибок в конкурсе ImageNet (красная линия соответствует показателям человека)
Остается надеяться, что глубинное обучение не станет просто очередным модным термином Силиконовой долины. Впрочем, интерес к этому методу обучения подкрепляется впечатляющими теоретическими и практическими результатами. К примеру, до введения глубинного обучения допустимый процент ошибок победителей ImageNet, известного конкурса по машинному видению, составлял 20–30 %. Но после его применения правильность алгоритмов неуклонно росла, и уже в 2015 году показатели машин превзошли показатели человека.
Многие документы, пакеты данных и инструменты программного обеспечения, связанные с глубинным обучением, находятся в открытом доступе, что позволило отдельным лицам и небольшим организациям создавать собственные высокоэффективные приложения. Компании WhatsApp Inc. потребовалось всего 50 разработчиков, чтобы создать популярный мессенджер для 900 миллионов пользователей. Для сравнения, создание мессенджеров предыдущих поколений требовало привлечения свыше тысячи (а иногда и нескольких тысяч) разработчиков. Нечто подобное теперь происходит и в области ИИ: программные средства вроде Theano и TensorFlow в сочетании с облачными дата-центрами для обучения и недорогими видеокартами для вычислений позволяют небольшим командам разработчиков создавать новаторские системы ИИ.
К примеру, ниже представлен небольшой проект одного программиста с использованием TensorFlow для преобразования черно-белых фото в цветные:
Слева направо: черно-белое фото, преобразованное фото, цветной оригинал фото. (Источник)
А вот небольшое стартап-приложение для классификации предметов в реальном времени:
Приложение Teradeep идентифицирует предметы в реальном времени
Хм, а ведь где-то я уже это видел:
Фрагмент из фильма Терминатор 2: Судный день (1991 г.)
Одним из первых приложений с методом глубинного обучения, выпущенных крупной компанией, было удивительно умное приложение для поиска изображений Google Photos:
Поиск по фотографиям (без метаданных) с ключевой фразой «big ben»
В скором времени нас ожидает значительное повышение производительности ИИ во всех сферах программного и аппаратного обеспечения: голосовые помощники, поисковые механизмы, чат-боты, 3D сканеры, языковые переводчики, автомобили, дроны, системы диагностической визуализации и многое-многое другое.
«Легко предугадать идеи следующих 10000 стартапов: взять Х и прибавить искусственный интеллект», – Кевин Келли.
Стартапы, создающие продукцию с упором на ИИ, должны оставаться предельно сфокусированными на определенных приложениях, чтобы поддерживать конкуренцию с крупными компаниями, для которых ИИ является высшим приоритетом. Системы ИИ становятся эффективнее по мере того, как увеличивается объем собранных для них данных. Получается нечто вроде маховика, постоянно вращающегося за счет так называемого эффекта сети данных (больше пользователей → больше данных → лучше продукция → больше пользователей). К примеру, команда картографического сервиса Wase использовала эффект сети данных, чтобы сделать качество предоставляемых карт лучше, чем у их более маститых конкурентов. Всем, кто намерен использовать ИИ для своего стартапа, стоит придерживаться аналогичной стратегии.
Программное + аппаратное обеспечение: новые компьютеры
Сейчас на стадии формирования находится целый ряд перспективных платформ, которые скоро вполне могут перейти на стадию развития, так как они сочетают в себе самые последние разработки из сфер программного и аппаратного обеспечения. И хотя эти платформы могут выглядеть по-разному либо иметь разную комплектацию, у них есть одна общая черта: использование последних расширенных возможностей умной виртуализации. Рассмотрим некоторые из этих платформ:
Автомобили. Крупные информационно-технологические компании вроде Google, Apple, Uber и Tesla немало инвестируют в разработку автономных или беспилотных автомобилей. На рынке уже представлены полуавтономные автомобили Tesla Model S и вскоре ожидается выход обновленных и более совершенных моделей. Создание полностью автономного автомобиля потребует некоторого времени, однако есть основания полагать, что ждать осталось не более пяти лет. На самом деле, уже существуют разработки полностью автономных автомобилей, которые ездят не хуже, чем под управлением человека. Тем не менее, в силу многих аспектов культурного и регулятивного характера такие автомобили должны ездить намного лучше, чем управляемые человеком, чтобы быть допущенными к широкой эксплуатации.
Беспилотный автомобиль составляет схему своего окружения
Несомненно, объем инвестиций в беспилотные автомобили будет только расти. В дополнение к информационно-технологическим компаниям, крупные производители автомобилей тоже начали задумываться над автономностью. Нас ждет еще много интересных стартап-продуктов. Программные средства глубинного обучения стали настолько эффективными, что сегодня одному-единственному разработчику под силу сделать полуавтономный автомобиль.
Самодельный беспилотный автомобиль
Дроны. Современные дроны укомплектованы по последнему слову техники (в основном компонентами смартфонов и механическими деталями), но имеют относительно простое ПО. В скором времени появятся усовершенствованные модели, оснащенные компьютерным зрением и другими видами ИИ, что сделает их более безопасными, удобными в управлении и полезными. Фото- и видеосъемка с дронов будет популярной не только среди аматоров, но, что важнее, найдет и коммерческое применение. К тому же, существует немало опасных видов работ, в том числе высотных, для выполнения которых было бы гораздо безопаснее использовать дроны.
Полностью автономный полет дрона
Интернет вещей. Самые основные преимущества устройств интернета вещей – это их энергоэффективность, безопасность и удобство. Хорошими примерами первых двух характеристик могут послужить продукты Nest и Dropcam. Что касается удобства, стоит обратить внимание на устройство Echo от Amazon.
Большинство людей полагают, что Echo – это очередная маркетинговая уловка, но, воспользовавшись хотя бы раз, они удивляются, насколько удобным оказывается это устройство. Оно блестяще демонстрирует эффективность голосового управления как основы пользовательского интерфейса. Конечно, мы еще не скоро увидим роботов с универсальным интеллектом, способных поддерживать полноценный разговор. Но, как показывает Echo, компьютеры уже способны справляться с более-менее сложными голосовыми командами. По мере того как метод глубинного обучения будет совершенствоваться, компьютеры научатся лучше понимать язык.
3 основных преимущества: энергоэффективность, безопасность, удобство.
Устройства интернета вещей также найдут применение в бизнес-сегменте. К примеру, устройства с сенсорами и возможностью сетевого подключения широко используются для оперативного контроля промышленного оборудования.
Носимая техника. Сегодня функциональность носимых компьютеров варьируется в зависимости от ряда факторов: емкости батареи, средств коммуникации и обработки данных. Наиболее успешные устройства обычно имеют весьма узкую сферу применения: к примеру, фитнес-трекинг. По мере улучшения компонентов аппаратного обеспечения носимые устройства будут, как и смартфоны, расширять свою функциональность, открывая тем самым возможности для новых приложений. Как и в случае с интернетом вещей, предполагается, что голос станет основным пользовательским интерфейсом управления носимыми устройствами.
Миниатюрный наушник с искусственным интеллектом, фрагмент из фильма «Она»
Виртуальная реальность. 2016 год будет очень интересным для развития средств VR: релиз очков виртуальной реальности Oculus Rift и HTC Vive (и, возможно, PlayStation VR) означает, что удобные и иммерсивные системы VR наконец станут общедоступными. Разработчикам устройств VR придется хорошенько постараться, чтобы не допустить возникновения у пользователей так называемого эффекта «зловещей долины», при котором чрезмерная правдоподобность робота или другого искусственного объекта вызывает неприязнь у людей-наблюдателей.
Для создания качественных систем VR требуются качественные экраны (с высоким разрешением, высокой частотой обновления и низкой инерционностью), мощные видеокарты и возможность отслеживать точное положение пользователя (предыдущие поколения систем VR могли только отслеживать поворот головы пользователя). В этом году благодаря новым устройствам пользователи впервые смогут испытать на себе полноценный эффект присутствия: все чувства настолько качественно «обманываются», что пользователь ощущает полное погружение в виртуальный мир.
Демонстрация Oculus Rift Toybox
Несомненно, очки VR продолжат развиваться и со временем будут становиться всё доступнее. Разработчикам еще предстоит немало поработать над такими аспектами, как новые инструменты представления генерируемого и/или отснятого контента VR, усовершенствование машинного зрения для отслеживания положения пользователя и получения данных о нем прямо с телефона или очков виртуальной реальности, а также распределенные серверные системы для размещения масштабных виртуальных окружений.
Создание виртуального мира в 3D формате с помощью очков VR
Дополненная реальность. Скорее всего, AR получит развитие только после VR, потому что для полноценного использования дополненной реальности потребуются все возможности виртуальной вместе с дополнительными новыми технологиями. К примеру, для полноценного объединения в одной интерактивной сцене реальных и виртуальных объектов средствам AR потребуются продвинутые технологии машинного зрения с малой задержкой.
Устройство дополненной реальности, фрагмент из фильма «Kingsman: Секретная служба»
Но, скорее всего, эпоха дополненной реальности наступит быстрее, чем вам кажется. Этот деморолик был отснят непосредственно через устройство AR Magic Leap:
Демонстрация Magic Leap: виртуальный персонаж в реальной среде
Этот деморолик был снят непосредственно через устройство Magic Leap 14 октября 2015 года. При его создании не применялись ни спецэффекты, ни композитинг.
Что дальше?
Возможно, циклы в 10–15 лет больше не повторятся, и мобильная эпоха будет последним из них. А может быть, следующая эпоха будет короче, или лишь какой-то один подвид из рассмотренных выше технологий станет впоследствии действительно важным.
Я предпочитаю думать, что мы сейчас находимся в точке пересечения нескольких эпох. «Мирными дивидендами от войны смартфонов» стало стремительное появление новых устройств и разработок в сфере ПО, в особенности искусственного интеллекта, способного сделать эти устройства еще более умными и полезными.
Некоторые исследователи отмечают, что большинство новых устройств пока еще находятся в «пубертатном периоде»: они могут быть несовершенными и в некоторой степени нелепыми, а всё потому, что они еще не перешли в фазу развития. Как и в случае с персональными компьютерами в 70-х, интернетом в 80-х и смартфонами на заре нулевых, мы видим не полную картину, а лишь фрагменты того, во что текущим технологиям предстоит превратиться. Так или иначе, будущее близко: рынки колеблются, мода приходит и уходит, но прогресс, как и прежде, уверенно двигается вперед.
Автор: Plarium
Источник
www.pvsm.ru
Будущее компьютеров: каково оно? - Экологический дайджест FacePla.net
В 1958 году инженер компании «Texas Instruments» по имени Джек Килби нанес узор на поверхность чипа из полупроводникового германия 11 миллиметров в длину, создав, таким образом, первую в мире интегральную схему. Так как эта схема содержала лишь один транзистор – что-то вроде миниатюрного переключателя – чип мог сохранять только один бит информации: либо 1, либо 0 в зависимости от конфигурации транзистора.
С тех пор инженеры с поразительным постоянством ежегодно удваивают количество транзисторов в компьютерных чипах. Им это удается путем уменьшения вполовину размеров самих транзисторов. На сегодняшний день, после десятков повторений этого цикла удвоения и уменьшения вполовину, размеры транзисторов составляют лишь несколько атомов, а обычный компьютерный чип содержит до 9 миллионов таких транзисторов на квадратный миллиметр. Компьютеры с большим количеством транзисторов могут выполнять больше вычислений в секунду и становятся все мощнее. Удвоение мощности компьютеров каждые два года известно как закон Мура в честь инженера компании «Intel» Гордона Мура, первым заметившего эту тенденцию в 1965 году.
Закон Мура объясняет потерю популярности прошлогодних моделей ноутбуков и, несомненно, сделает технические новинки следующего года поразительно маленькими и мощными в сравнении с современными устройствами. Но если не принимать во внимание спрос потребителей, куда же, в конечном счете, направлен этот экспоненциальный рост компьютерной мощности? Станут ли компьютеры в итоге умнее людей? И остановятся ли они когда-либо в развитии мощности?
Сингулярность
Многие ученые считают, что экспоненциальный рост компьютерной мощности неизбежно ведет к моменту в будущем, известного как сингулярность, когда компьютеры достигнут уровня человеческого разума. И, по мнению многих, этот момент не за горами.
Физик Рей Курцваль, считающий себя футуристом, предвидит, что компьютеры в течение двух десятилетий сравняются с человечеством. В прошлом году он заявил, что инженерам удастся воссоздать мозг человека к середине 2020-х годов, а к концу того же десятилетия компьютеры достигнут уровня человеческого разума.
Вывод основан на основе проецирования закона Мура в будущее. Если мощность компьютеров и далее будет удваиваться каждые два года, то, как объясняет выдающийся профессор компьютерных наук и новатор в сфере компьютерных технологий Питер Деннинг, к 2030 году любая технология, используемая нами, будет значительно меньше. Благодаря этому мы сможем поместить все вычислительные способности человеческого мозга в физический объем размером с сам мозг. По мнению футуристов, именно это и нужно для искусственного разума. С этого момента компьютер начинает мыслить самостоятельно.
Что случится далее – непонятно, и именно над этим вопросом раздумывают ученые со времен рассвета компьютерных технологий.
«Как только будет найден метод заставить машину думать, немного времени уйдет на то, чтобы превзойти нас с нашими скромными возможностями, - отметил в 1951 году Алан Тюринг в своей работе «Мыслящие машины: еретическая теория». – Потому нам следует ожидать, что на каком-то этапе машины обретут контроль». Британский математик И.Дж. Гуд считал, что «сверхразумные» машины после своего появления смогут спроектировать еще более эффективные машины. «Это, безусловно, станет этапом бурного развития интеллекта, и разум человека останется далеко позади. Таким образом, первая сверхразумная машина – это последнее, что человеку вообще следует изобретать», - писал он.
Шумиха вокруг грядущей сингулярности возросла до того, что в следующем месяце даже готовится к появлению книга «Приближение сингулярности», автором которой стал Джеймс Миллер, доцент кафедры экономики колледжа Смита. В этой работе рассказывается о том, как выжить в мире после появления сингулярности.
Обработка данных по типу мозга
Однако не все верят в понятие сингулярности или считают, что мы ее когда-либо достигнем. «На сегодняшний день многие ученые, исследующие работу мозга, уверены, что его сложность настолько непостижима, что даже если нам и удастся построить компьютер, имитирующий его структуру, нам все же неизвестно, сможет ли получившееся устройство функционировать, как мозг», - отмечает Деннинг. Возможно, без сенсорных данных из окружающего мира компьютеры никогда не обретут самосознание.
Есть и другие мнения, в соответствии с которыми закон Мура либо будет нарушен вскоре, либо уже не действует. Аргументы основаны на том факте, что инженеры не могут сделать транзисторы еще меньше, чем сейчас, так как на данном этапе они уже ограничены размерами атома. «Так как транзистор состоит лишь из нескольких атомов, невозможно гарантировать, что они будут вести себя так, как предполагается», - объясняет Деннинг. В атомарных масштабах появляются загадочные квантовые эффекты. Транзисторы прекращают поддерживать единственное состояние, представленное единицей или нулем, и начинают непредсказуемо колебаться между двумя состояниями, что делает схемы и устройства хранения данных ненадежными. Еще одним лимитирующим фактором, считает Деннинг, является то, что транзисторы, переключаясь между этими двумя состояниями, производят тепло. Следовательно, слишком много транзисторов независимо от их размера, втиснутые в один кремниевый чип, будут вместе испускать столько тепла, что в итоге расплавят чип.
Потому некоторые ученые считают, что компьютерные способности приближаются к своему апогею. «Мы уже видим замедление закона Мура», - говорит физик-теоретик Мичио Каку.
Но если так, то для многих это новость. Дойн Фармер, профессор математики из Оксфордского университета, изучающий эволюцию технологий, заявляет, что для завершения закона Мура оснований мало, а данных для такого вывода недостаточно. По его словам, компьютеры становятся все мощнее, так как все больше напоминают мозг.
Компьютеры уже сейчас могут выполнять индивидуальные операции на порядок величин быстрее человека. Но в то же время мозг намного лучше справляется с параллельной обработкой данных, то есть выполнением нескольких операций одновременно. В основном, во второй половине прошлого столетия инженеры ускоряли компьютеры путем увеличения количества транзисторов в процессоре, но лишь недавно они взялись за распараллеливание компьютерных процессоров. Чтобы обойти проблему, когда в один процессор нельзя поместить дополнительные транзисторы, инженеры начали наращивать вычислительные способности путем создания многоядерных процессоров – систем чипов, производящих вычисления параллельно. Как объясняет Деннинг, вместо того, чтобы все больше и больше разгонять транзисторы, можно обеспечить параллельные вычисления на всех чипах. Он считает, что закон Мура, очевидно, продолжит действовать, так как теперь удваиваться каждые два года будет количество ядер в компьютерных процессорах.
И так как распараллеливание является ключом к усложнению структуры, в каком-то смысле многоядерные процессоры заставят компьютеры работать быстрее мозга, заявляет Фармер.
Кроме того, в будущем есть возможность квантовых вычислений – относительно нового направления, пытающегося использовать неопределенность, присущую квантовым состояниям, для выполнения значительно более сложных вычислений, чем доступно современным компьютерам. Тогда как обычные машины хранят информацию в битах, квантовые компьютеры будут ее сберегать в кубитах – частицах, таких как атомы или фотоны, состояние которых взаимосвязано, вследствие чего изменение одной частицы повлияет на все остальные. Благодаря такой взаимосвязи единственная операция, выполняемая квантовым компьютером, теоретически позволит мгновенное выполнение непостижимо громадного количества вычислений, и каждая частица, добавленная в систему взаимосвязанных частиц, удвоит производительность компьютера.
Если физикам удастся освоить квантовые компьютеры, над чем многие и работают, действие закона Мура, несомненно, продлится далеко в будущее.
Конечная грань
Если закон Мура продолжится, и компьютерная мощность продолжит расти экспоненциально (благодаря либо человеческому гению, либо машинному сверхразуму), существует ли какой-то этап, на котором этот прогресс будет вынужден остановиться? Физики Лоренс Краусс и Гленн Старкман заявляют, что есть. В 2005 году они подсчитали, что закон Мура может в действительности действовать только до тех пор, пока компьютеры не израсходуют материю и энергию вселенной, которую можно использовать в качестве битов информации. В конечном итоге, компьютеры не смогут далее развиваться; они просто не будут способны поглотить достаточно материала для удваивания количества битов каждые два года.
Итак, если закон Мура продолжит работать так же точно, как до сих пор, когда же, по мнению Краусса и Старкмана, компьютеры остановятся в развитии? Расчеты указывают, что машины охватят всю доступную вселенную, превратив каждый бит материи и энергии в часть своих схем, через 600 лет.
Может показаться, что очень скоро. «Как бы то ни было, закон Мура экспоненциальный», - отмечает Старкман. Удваивать количество битов можно ровно столько раз, сколько доступно во вселенной.
Сам Старкман думает, что закон Мура будет нарушен задолго до того, как сверхкомпьютер поглотит вселенную. В действительности, считает он, машины перестанут развиваться примерно через 30 лет. Что случится потом – неизвестно. Мы можем достичь сингулярности – момента, когда компьютеры становятся сознательными, берут на себя контроль, а потом начинают самосовершенствоваться. А может, нет. Скоро выйдет новый доклад Деннинга под названием «Не расстраивайтесь, если не можете предвидеть будущее». В нем говорится о людях прошлого, безуспешно пытавшихся предсказать будущее.
Источник: MNN
www.facepla.net
