Роботы наступают - Страница 28

Впрочем, один весомый повод для оптимизма у нас есть — благотворное влияние прогресса в области информационных технологий на научно-исследовательскую деятельность в других областях. Применение компьютеров уже привело к преображению многих сфер. Без их вычислительной мощи ни о какой расшифровке генома человека даже не было бы речи. Компьютерное моделирование и проектирование также значительно расширило возможности для экспериментирования с новыми идеями в различных отраслях научных исследований.

Одним из примеров успеха, достигнутого с помощью информационных технологий и имеющего колоссальное значение для каждого из нас, является использование мощи вычислительных систем в нефтегазовой отрасли. Когда поставки нефти и газа из легкодоступных месторождений начали сокращаться по всему миру, новые методы, такие, например, как трехмерное моделирование залежей полезных ископаемых, стали незаменимым инструментом выявления новых запасов. Например, у государственной нефтяной компании Aramco в Саудовской Аравии есть собственный огромный вычислительный центр с мощнейшими суперкомпьютерами, который играет важную роль в обеспечении непрерывных поставок нефти. Думаю, многие не поверят, если им сказать, что между способностью поставщиков удовлетворять — по крайней мере до настоящего времени — растущий мировой спрос на энергоносители и законом Мура существует прямая связь.

С изобретением микропроцессора наши возможности по выполнению вычислений и обработке информации возросли многократно. Компьютеры, которые когда-то были массивными, медленными и дорогими и которых было очень мало, подешевели, прибавили в мощности и распространились повсюду. Если умножить прирост производительности одного компьютера с 1960 г. на количество новых микропроцессоров, появившихся с того времени, результат окажется настолько огромным, что его будет почти невозможно вычислить. Вряд ли можно допустить, что такой громадный рост общей вычислительной мощности в конечном итоге не приведет к серьезным последствиям в различных отраслях науки и техники. Тем не менее законы природы по-прежнему остаются ключевым фактором, определяющим точки на технологических S-кривых, которые мы должны достичь, чтобы получить по-настоящему революционные инновации. Вычислительная мощь не способна изменить эту реальность, но она может помочь исследователям заполнить некоторые лакуны.

Экономисты, верящие в то, что мы вступили в стадию стабилизации без прогресса, обычно не сомневаются в наличии связи между темпами внедрения инноваций и всеобщим процветанием; тем самым подразумевается, что, если мы сможем придать новый импульс развитию по широкому кругу направлений, медианный доход снова начнет расти в реальном исчислении. Мне кажется, есть достаточно причин задуматься о том, что все может сложиться совсем иначе. Чтобы понять, почему это так, давайте выясним, что придает уникальность информационным технологиям и как они взаимосвязаны с инновациями в других областях.

Что делает информационные технологии особенными

Непрерывный рост производительности аппаратной начинки компьютеров на протяжении нескольких десятилетий указывает на то, что каким-то чудом нам удается оставаться на крутом участке S-образной кривой значительно дольше, чем в случае с любой другой технологией. Однако в реальности развитие компьютеров по закону Мура можно представить в виде лестницы с S-образными кривыми в качестве ступеней, каждая из которых отражает определенный этап в эволюции технологий производства полупроводников. Например, литографический процесс получения элементов интегральных микросхем изначально был основан на методах фотолитографии. Когда размер отдельных элементов уменьшился до такой степени, что длина волны видимого света уже была слишком велика, чтобы обеспечить дальнейшее развитие, полупроводниковая промышленность перешла к рентгеновской литографии. График на рис. 3.2 дает схематичное представление об эволюции технологии как последовательности переходов от одной S-образной кривой к другой.

Одной из определяющих характеристик развития информационных технологий является относительная простота перехода к последующим S-образным кривым. Ключ к устойчивому росту не в том, что плоды висят низко, а в том, что до них можно добраться, взобравшись на дерево. Взбираться по дереву не так уж и просто — это сложный процесс, сопровождающийся яростной конкуренцией и требующий огромных инвестиций. Без масштабного сотрудничества и планирования также не обходится. С целью координации усилий отраслевые организации публикуют объемный документ под названием «Международный план по развитию полупроводниковой технологии» (International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS), в котором составители, по сути дела, подробно излагают свое видение эволюции отрасли согласно закону Мура в ближайшие 15 лет.

При нынешнем положении вещей производители аппаратных средств могут столкнуться с трудностями того же рода, что и разработчики других видов технологий. Иными словами, для перехода к той самой следующей S-образной кривой может потребоваться гигантский — и, скорее всего, недостижимый — скачок вперед. Историческая траектория закона Мура заключается в уменьшении размера транзисторов, с тем чтобы на одном чипе помещалось все больше и больше элементов. К началу 2020-х гг. размер отдельного структурного элемента компьютерного чипа уменьшится приблизительно до пяти нанометров (миллиардных частей метра), и, скорее всего, это очень близко к фундаментальному ограничению, за пределами которого дальнейшая миниатюризация невозможна. Однако существует ряд альтернативных стратегий, которые могут обеспечить продолжение роста, включая построение чипа по трехмерной модели и использование экзотических материалов на основе углерода.