导语:《经济学人》近日发表评论文章称,早期的计算行业一直按摩尔定律预测的那样发展。但现在,硬件发展可以预测的时代已经结束,决定计算机性能的不再单单是处理器,而是“软件”、“云”和“新计算架构”。尽管没有了摩尔定律指导的计算行业发展变得无法预测,但它将以不同于以往的、多样化的方式,变得越来越强大。
全文如下:
1971年,世界上最快的车是时速280kph(174m/h)的法拉利代托纳,世界上最高的建筑是415米(1362英尺)的纽约双子塔。同年11月,微软推出了首款商用微处理器芯片4004,该芯片含2300个微型晶体管,每个晶体管约有一个红细胞那么大。
自那以后,芯片一直如英特尔联合创始人戈登·摩尔预测的那样发展。根据戈登·摩尔制定的“摩尔定律”,晶体管体积越来越小,它们被更加紧密地集成至硅晶片上,而计算机的处理能力也会随之越来越强,每两年会翻一番,但成本却会越来越低。
现在,一款现代化的英特尔Skylake架构处理器包含了约17.5亿个晶体管,处理能力也是4004的40万倍,但大概50万个这样晶体管的大小才相当于4004处理器上一个晶体管那么大。这样的指数式增长却无法延伸到物理世界,如果从1971年开始,汽车的行驶速度和某天大楼的高度也都以类似速度增长,那么现在汽车的时速将是光速的1/10,而最高的建筑物距离月球可能只有一半距离。
摩尔定律的影响在我们身边随处可见。现在全世界约有30亿人随身携带智能手机,其中任一款智能手机的计算能力都比上世纪80年代一间屋子那么大的超级计算机要强。无数行业被数字化颠覆,强大的计算能力甚至使核试验放缓,因为原子武器的模拟爆炸比真实测试简单得多。摩尔定律已经成为一种文化隐喻:硅谷内外的人都希望科技年年进步。
但是现在,五十年过去了,摩尔定律已接近“终点”。让晶体管更小无法保证成本更低或速度更快,但这并不意味着计算的发展会突然停止,事实上,计算进步的性质正在发生变化。芯片仍然在进步,但进步的速度已经放缓(英特尔称芯片的计算能力,现在每两年半才能翻一倍)。与此同时,决定计算未来发展的不再是原始硬件,而是另外三个方面的进步。
颠覆信仰
第一个是“软件”。上周,围棋应用AlphaGo击败了李世乭-人类最棒的围棋选手之一,赢得了在韩国举办5场比赛的前2场。计算科学家向来对复杂的围棋特别感兴趣,因为在棋盘上落子的方式可能比宇宙粒子还要多。所以,围棋系统不能单靠以摩尔定律为基础的运算暴力来获胜。 AlphaGo以“深度学习”技术为基础,从某种程度上来说能够模仿人类大脑的运转方式。上周它在比赛中的获胜表明,计算能力的巨大提升可以通过新算法来实现。事实上,硬件进展缓慢将会刺激更强大智能软件的开发。
第二个是“云”,互联网上提供服务的数据中心网络。当计算机单独运作时,无论大型计算机还是台式机,决定其性能的首先是处理器芯片的速度。但发展到今天,就算不改变计算机的硬件也能使其变得更加强大,因为在搜索电子邮件或规划旅行路线的时候,计算机能够利用云计算领域庞大的数据资源。与此同时,互联网也为计算机补充了更多功能,例如智能手机的卫星定位、运动传感器和无线支付,这些功能的重要性不亚于处理器速度。
第三个领域是“新的计算架构”,为特定工作而优化定制的芯片,以及诸如利用量子力学的特异性来处理多个数据集的其它领域技术。在微处理器快速发展的年代,没有必要追求这些各种各样的方法。但现在,芯片被用于云计算、神经网络处理、计算机视觉和其它任务,而这种专门设计的硬件将被嵌入云中,在需要时发挥作用。这再次表明了,终端设备的原始性能不再那么重要,因为繁重的工作在别处已经被做完了。
速度不是一切
上述种种在实践中意味着什么呢?摩尔定律并非物理定律,它只是一种预言。它的消亡使我们无法预测技术进步的速度,而新性能增强技术的出现和发展无疑会很坎坷。但考虑到多数人会从能力和特性角度来评判一款计算设备,而不是处理速度,多以消费者们可能不太会感觉到计算设备的性能增速正在放缓。
而从公司角度来说,摩尔定律的消亡将被淹没于云计算之中。现在的公司并不经常升级PC,且已停止运营自己的电子邮件服务器。不过,这种模式依赖于快速可靠的连接,这对加强改善宽带基础设施提出了新的要求,这就意味着网络信号较差的地方将很难从云计算改善中受益。
对科技行业本身来说,摩尔定律的衰退加强了“以云计算为中心”的理念,亚马逊、谷歌、微软、阿里巴巴、百度、腾讯等大型科技公司的作为已经验证了这一理念。这些公司都在努力提升自己云计算基础架构的性能,为了实现这一目标它们不断追逐初创公司,例如在2014年,谷歌收购创建了AlphaGo的英国公司Deepmind。
过去50多年里,晶体管技术的快速发展让计算机越来越便宜和越来越能干。随着摩尔定律的衰退,计算机降价的速度会减慢。但是,计算和其它设备将以不同的、更多样化的方式,越来越强大。
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