Počítače rýchlejšie len ďalších 75 rokov? Procesory majú fyzické obmedzenia
23.10.2009 18:37:16 | QPhysorg | Počet zobrazení: 3482x
S rýchlosťou, akou sa mení maximálny možný výkon procesorov počítača, možno tušiť, že už čoskoro budú počítače na nedostihnutie. Iba ak by to nebolo možné.
Fyzici ukázali, že počítače majú limit výkonu, rovnako ako rýchlosť je obmedzená rýchlosťou svetla. Ak budú procesory aj naďalej zrýchľovať tempom ako v minulosti, narazia do steny za menej ako sto rokov.
Zakladateľ spoločnosti Intel Gerdon Moore predpovedal pred 40 rokmi, že výrobcovia zvýšia výkon procesora každé dva roky o dvojnásobok. Jeho predpoveď je známa ako Moorov zákon, a doteraz sa ju každé dva roky darí naplniť.
Ak sa budú počítačové súčiastky neustále zmenšovať, fyzici budú musieť kódovať informáciu na stále menšej ploche. Vo svete mikroelektroniky znamená menší rýchlejší, Lev Levitin a Tommaso Toffoli z Bostonskej univerzity však napriek tomu vidia obmedzenia vo výkone počítačov bez ohľadu na ich veľkosť.
„Ak uveríme Moorovmu zákonu, tak bude trvať 75 az 80 rokov, kým sa vývoj zastaví,“ povedal Levitin. „Žiaden systém toto obmedzenie nedokáže prekonať. nezáleží na materiáli, algoritme výpočtov alebo štruktúre systému. Súvisí to so zákonmi prírody rovnako ako rýchlosť svetla.“
Scott Aaronson, docent elektrotechniky a informatiky z Massachusetts Institute of Technology si myslí, že Levitinov odhad je extrémne optimistický. Podľa neho Moorov zákon nebude platiť už o 20 rokov.
Na začiatku 80. rokov dokázal Levitin vybrať elementárnu kvantovú operáciu, najzákladnejšiu úlohu, ktorú môže vykonať kvantový počítač. Dnes prezentuje rovnicu, ktorej výsledkom je minimálny čas, ktorý táto operácia vyžaduje. To určuje hranicu výkonu pre všetky počítače. Pomocou rovnice vedci vypočítali, že na každú jednotku energie môže počítač spracovať každú sekundu o desať biliárd viac operácii než dnešné najlepšie procesory.
Vedci pripomínajú, že limit ovplyvní Moorov zákon v rokoch, keď sa k nemu začneme blížiť. Kvantové počítače, na rozdiel od elektrických, nedokážu spracovať „šum“ - ohnutý kábel alebo zmena teploty môžu spôsobiť zlyhanie. Prekonanie týchto slabostí bude ešte potrebovať viac času a výskumu.
So stálym zmenšovaním počítačových súčiastok zisťujú výrobcovia, že nové procesory sú rýchlejšie horúce než výkonné. Preto razia v súčasnosti trend viacerých procesorov, ktoré znásobia výkon, ale teplotu udržia na prijateľnej úrovni. Vedci ale možno budú musieť kvôli náročným operáciám využívať supravodivé počítače chladené extrémne nízkymi teplotami. Aj s takouto taktikou však nikto podľa Levitina a Toffoliho neprekoná limit výkonu.
Mohli by ste povedať, že je smutné, že ľudstvo nemôže vytvoriť nekonečne výkonný procesor, ak by však fyzikálna teória dovoľovala niečo nekonečné, nebola by celkom v poriadku.