未来的电脑技术

早在1971年,世界上速度最快的汽车为法拉利的代托纳,时速可达280公里;世界上最高的建筑则是纽约双子塔,高达415米;当年11月,英特尔公司推出全球第一个商用微处理器芯片4004,该芯片包含2300个如红血细胞般大小的微型晶体管。

自此,电脑芯片一直沿续英特尔联合创始人戈登·摩尔的预测路径不断改进。根据摩尔的经验法则,即众所周知的摩尔定律,电脑芯片处理能力大约每两年翻一番,同时体积更小的晶体管会更加紧密地包裹在硅晶片上,从而提高电脑性能并降低成本。而英特尔最新推出的第六代处理器天湖已包含约17.5亿个晶体管,其处理能力几近于4004芯片的40万倍。显然,这种电脑技术进步是物质世界所难以比肩的。

摩尔定律的影响在日常生活中随处可见。如今,全球约30亿人持有智能手机,而每只智能手机的处理能力均比1980年代如房间般大小的超级计算机强大。数字化时代更颠覆了不计其数的传统行业,充足的计算能力甚至放缓了核试验,因为原子武器更易于采用模拟爆炸而非真实爆炸。摩尔定律甚至成为一种文化隐喻:即无论身处硅谷内外,人们每年都会对电脑技术的改进翘首企盼。

然而五年之后的今天,摩尔定律正走向尽头,因为晶体管体积的缩小已不再保证提升芯片性能并降低成本。当然,芯片还会不断提升性能,但速度会放缓,据英特尔预测,未来电脑的数字运算能力会每2.5年翻一番。而未来电脑技术的提升将超越硬件、主要取决于其他三个领域的进展。

这三大领域首当其冲便是软件。本周精彩上演的围棋人机大战中,谷歌公司推出的人工智能围棋程序“阿尔法围棋”战胜韩国九段棋手李世石,轰动一时。而人机大战的结果更昭示出新的电脑系统机制可实现巨大的性能改进。事实上,电脑硬件方面进展放缓反而会有利于开发更先进的软件。

第二大领域便是“云”,即通过互联网提供服务的数据中心网络。过去,当电脑作为独立设备运行时,其性能主要取决于处理器芯片的速度。而今,无需更换硬件,电脑的处理能力便会突飞猛进,而在进行诸如搜索邮件或计算最佳行车路线时,电脑完全可以动用庞大的云计算资源达成目标,与此同时,其相互关联能力也与处理器速度一样举足轻重,如智能手机的卫星定位、移动传感器及无线支付等功能。

第三大领域则为新的计算体系结构,即为特定工作优化专业芯片,如今无论云计算还是模拟脑神经无网络处理,电脑视觉等工作均具有专用芯片,这种专业芯片将被嵌入“云”中,以备不时之需。

对于科技业本身来说,摩尔定律的衰落将强化云计算逻辑,而这已在亚马逊、谷歌、微软、阿里巴巴、百度、腾讯等业界著名企业中占据统治地位,它们正在努力改善云基础设施性能,并寻求更多创新。

总之,尽管摩尔定律走向消亡,电脑和其他设备仍将不断变得强大,只是以不同且更为多样化的方式达成目标。(石璐)