Видоизменённый разум

Компьютеры будущего

Мир ФантастикиHi-Tech

Видоизменённый разум

Компьютеры будущего

Текст: Антон Первушин

Хотя персональный компьютер прошёл долгий путь от громоздкой машины до миниатюрного смартфона, базовые принципы его работы почти не изменились. Будущее компьютеров обычно связывают с зарождением искусственного разума. Однако многие учёные скептически смотрят на то, что он появится на существующей элементной базе. Вероятно, для того чтобы «поумнеть», придётся измениться и самим компьютерам. Какими они станут?

Предел Мура

До начала 1980-х годов компьютеры воспринимались обществом и специалистами исключительно как вычислительные машины  — громоздкие, дорогие и требовательные. Например, директор IBM Томас Уотсон как-то заявил, что компьютеры всегда будут штучным продуктом, а Кен Олсон, президент корпорации DEC, уверенно прогнозировал, что на персональные компьютеры никогда не будет спроса. Переломным стал август 1981 года, когда IBM выпустила на рынок серийную модель компьютера PC. Хотя самая дешёвая версия стоила больше полутора тысяч долларов, до конца года было продано 136 тысяч экземпляров. Персональные компьютеры оказались востребованы не только учёными и инженерами, но и обычными пользователями.

Первая универсальная вычислительная машина ENIAC, построенная в 1946 году, весила 27 тонн и использовала в качестве элементной базы вакуумные лампы

Попытки выпустить серийный персональный компьютер предпринимались и до IBM, но модель PC 5150, которая стала первой по-настоящему массовой, обладала преимуществами, предопределившими развитие компьютеров на десятилетия вперёд. Во-первых, она строилась на принципах «открытой архитектуры», позволяющей сторонним разработчикам создавать различные устройства, совместимые с компьютером. Во-вторых, она была достаточно компактна, чтобы помещаться на стол. В-третьих, вместе с компьютерами распространялось программное обеспечение, востребованное офисными работниками: текстовый редактор и электронные таблицы. Вскоре появились программы, работающие с графикой, и первые компьютерные игры, написанные специально для PC.

Первый вариант смартфона под названием Simon выпустила компания IBM

Персональные компьютеры быстро завоевали мир, поскольку оказалось, что они могут использоваться почти в любой сфере. Через десять лет после появления первой массовой модели PC начали распространятся электронные сети, связывающие компьютеры друг с другом,  — родилась Всемирная паутина. Параллельное внедрение средств сотовой связи создало предпосылки для появления смартфонов  — мобильных телефонов с начинкой и программным обеспечением как у полноценного компьютера. Первое такое устройство называлось Simon, и на рынок его выпустила всё та же IBM в 1994 году.

Первый настольный компьютер, завоевавший мировой рынок,  — IBM PC 5150

Дальнейшее развитие компьютеров было направлено на миниатюризацию и рост производительности. Наряду с настольными моделями в обиход вошли ноутбуки, нетбуки, наладонники и планшеты. В настоящее время полноценный компьютер удалось уменьшить до размеров крупинки соли. В марте 2018 года компания IBM представила работающий прототип нового микрокомпьютера размером 1 мм². В нём стоит несколько сотен тысяч транзисторов, память SRAM и фотогальванические ячейки для энергоснабжения. Связь с внешним миром он поддерживает с помощью устройства, совмещающего фотодетектор и светодиод. По характеристикам микрокомпьютер сопоставим с IBM AT 386, то есть на нём вполне можно запустить первую версию Doom. При этом себестоимость девайса составляет всего 10 центов. Компания предполагает использовать его для чипизации при создании «умных» вещей.

В 1982 году журнал Time назвал «Человеком года» компьютер IBM PC
Новый микрокомпьютер IBM в ложке соли крупного помола

В 1965 году Гордон Мур, один из основателей компании Intel, обнаружил определённую закономерность в развитии микросхем, на основании чего позднее сформулировал эмпирический закон, названный его именем: удвоение числа транзисторов на кристалле интегральной микросхемы при сохранении стоимости происходит каждые два года.

Для пояснения закона Мура сформулирована необычная аналогия: если бы авиапромышленность последнюю четверть века развивалась так же, как вычислительная техника, то сейчас «Боинг-767» стоил бы пятьсот долларов и облетал земной шар за двадцать минут, затрачивая не больше двадцати литров керосина.

Однако недавно сам Мур признал, что закон скоро перестанет действовать, поскольку технология приближается к физическому пределу, который нереально преодолеть на полупроводниковой базе. Например, при производстве нынешнего поколения процессоров Skylake используется технология с размером транзисторов 14 нанометров; следующее поколение, которое предполагают внедрить до конца 2018 года, будет основано на технологии с разрешением 10 нанометров. И удвоение числа транзисторов после этого, скорее всего, недостижимо, ведь размер транзистора не может быть меньше нескольких десятков атомов (размер атома кремния  — 0,2 нанометра). Подсчитано, что даже если удастся создать транзистор, состоящий из одного электрона, то действие закона всё равно закончится  — в 2036 году.

Гордон Мур из Intel открыл, что каждые два года происходит удвоение вычислительной мощности процессоров при сохранении стоимости их производства

Получается, что в течение ещё двух десятков лет возможно появление более миниатюрных и производительных компьютеров, чем раньше, но предел уже виден, и пора начинать поиск альтернативных путей развития.

Персональные компьютеры будут уменьшаться. Но этому есть предел

Будни фотоники

Одна из возможных альтернатив элементной базы для компьютеров  — применение лазеров для передачи и обработки информации. В связи с этим внимание специалистов всё сильнее привлекает фотоника  — аналог электроники, где вместо электронов используются фотоны, излучаемые лазерами.

Интересно, что «родилась» фотоника в Ленинградском государственном университете: в 1970 году там была даже учреждена соответствующая кафедра  — её основал советский академик Александр Теренин. С этого момента начала развиваться научная школа, которая вывела нашу страну в лидеры фотоники. Наиболее известное устройство, разработанное на её принципах,  — оптоволоконные кабели, которые резко повысили пропускную способность информационных каналов.

Фотоника нашла применение в производстве оптоволоконных кабелей

Сегодня основные работы по фотонике ведутся в российских вузах и Фонде перспективных исследований; всего этим занято свыше 850 организаций. Например, запущен проект модернизации радиолокационных средств для военных. Переход с электронной на фотонную базу позволит уменьшить габариты радиолокационных станций (многоэтажное здание превратится в небольшой фургон) и повысить их эффективность (увеличатся разрешающая способность и устойчивость к электромагнитным помехам). Примечательно, что разработчики сразу думают и о гражданском применении этой технологии: компактные радары можно использовать в скоростных поездах и автомобилях для мгновенного обнаружения препятствий. Больше того, технология будет применяться при создании «умной» обшивки самолётов, благодаря чему весь фюзеляж превратится в мощный радиолокатор, позволяющий пилотам видеть всё, что происходит вокруг «борта» в течение полёта.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Роберт Чарльз Уилсон, социальная НФ

Мир Фантастики, ноябрь'18
«Единорог» из трубки «Единорог» из трубки

РБК побывал в новосибирской лаборатории нового «единорога» — компании OCSiAL

РБК, июнь'19
Клуб анонимных трудоголиков Клуб анонимных трудоголиков

Эти женщины времени зря не теряли и преуспели каждая в своей сфере

Cosmopolitan, июнь'19
Свободное падение: акции Сбербанка пробили отметку в 200 рублей Свободное падение: акции Сбербанка пробили отметку в 200 рублей

Капитализация Сбербанка откатилась до уровня октября 2017 года

Forbes, апрель'18
Тест Роршаха: картины психического здоровья Тест Роршаха: картины психического здоровья

В 1917 году психиатр Герман Роршах стал наносить пятна туши на карточки

National Geographic, апрель'18
Как правильно драться: полный гид по уличной самообороне от MH Как правильно драться: полный гид по уличной самообороне от MH

Большой гид по самозащите от Mhealth.ru

Men’s Health, апрель'18
Конец нейтралитета. Кого затронут новые санкции США Конец нейтралитета. Кого затронут новые санкции США

Новый санкционный пакет, связанный с Сирией

Forbes, апрель'18
Гормон мне друг? Гормон мне друг?

Как гормоны влияют на наше настроение, вес и качество кожи​​​​​​​

Cosmopolitan, май'18
В своей тарелке: 15 простых рецептов ПП-блюд В своей тарелке: 15 простых рецептов ПП-блюд

Рецепты вкусных блюд, наслаждаясь которыми можно не думать о лишних килограммах

Cosmopolitan, апрель'18
Как дома Как дома

Если ты не успела придумать, куда поехать на майские, еще не все потеряно

Лиза, апрель'18
Михалина Ольшанская — самая смелая актриса своего поколения Михалина Ольшанская — самая смелая актриса своего поколения

Польская актриса возвращается на наши экраны в военной драме «Собибор»

Vogue, апрель'18
Весенние тренды 2018: почему их нет и не может быть Весенние тренды 2018: почему их нет и не может быть

Ванда Вонг уверена: трендов весны (по крайней мере, этой весны) не существует

Cosmopolitan, апрель'18
Слепой десятипальцевый метод всего: 10 навыков, которыми обязан владеть каждый мужчина Слепой десятипальцевый метод всего: 10 навыков, которыми обязан владеть каждый мужчина

Проверь, насколько хорошо ты освоил базовые функции собственных пальцев

Maxim, апрель'18
Сказал а, говори б Сказал а, говори б

Мы продолжаем писать о бойцах с необычными судьбами. Вячеслав Юровских

Men’s Health, май'18
Во Вселенной не хватает фосфора для зарождения жизни Во Вселенной не хватает фосфора для зарождения жизни

Фосфор может встречаться в космосе реже, чем считалось ранее

Популярная механика, апрель'18
«Фото на память» лишает человека воспоминаний «Фото на память» лишает человека воспоминаний

Чтобы воспоминания отпечатались в памяти, камеру с собой лучше не брать

National Geographic, апрель'18
Нужны ли вам ботинки на толстой подошве? Нужны ли вам ботинки на толстой подошве?

Как носить такую обувь в стиле 50-х, если вы не отчаянный хулиган

GQ, апрель'18
Сила противодействия: как Роскомнадзор ловил Павла Дурова, но загнал себя в тупик Сила противодействия: как Роскомнадзор ловил Павла Дурова, но загнал себя в тупик

Блокировка Telegram, вероятно, станет главной пиар-компанией года

Forbes, апрель'18
По красоте: как новая социальная сеть изменит бьюти-индустрию По красоте: как новая социальная сеть изменит бьюти-индустрию

Скоро появится социальная сеть, которая готова тягаться с Instagram

Forbes, апрель'18
Как адаптировать безумные идеи звезд стритстайла к обычной жизни Как адаптировать безумные идеи звезд стритстайла к обычной жизни

Как правильно рассматривать образы стритстайлеров и fashion-блогеров

SNC, апрель'18
Эпоха рассрочки. Почему россияне стали чаще брать кредиты в торговых сетях Эпоха рассрочки. Почему россияне стали чаще брать кредиты в торговых сетях

За прошлый год рынок POS-кредитования вырос на 20%

Forbes, апрель'18
Наталия Корнеева. Непростая история Наталия Корнеева. Непростая история

Уже больше полугода не утихает скандал между Джигарханяном и его женой

Караван историй, май'18
Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца

Первый в истории кругосветный полет на солнечной энергии

Forbes, апрель'18
С помощью белых медведей изобретен С помощью белых медведей изобретен

Необычный материал: в инфракрасном излучении он практически невидим

National Geographic, апрель'18
Google — крупнейший блокировщик рекламы Google — крупнейший блокировщик рекламы

Google Chrome блокирует рекламу. Но для индустрии рекламы это не оскорбление

CHIP, май'18
Алькатрас: МН удалось сбежать из самой защищенной тюрьмы США Алькатрас: МН удалось сбежать из самой защищенной тюрьмы США

Сбежать из знаменитой тюрьмы Алькатрас

Men’s Health, апрель'18
7 самых дорогих и красивых отелей мира 7 самых дорогих и красивых отелей мира

Самые необычные, роскошные и комфортабельные отели со всего земного шара

Популярная механика, апрель'18
Авто на удачу Авто на удачу

Арендуем машину на отдыхе как профи

Cosmopolitan, май'18
Как покупать на вторичном рынке Как покупать на вторичном рынке

Купив подержанное устройство и сделав правильный выбор, можно сэкономить

CHIP, май'18
Сколько китовая акула проплывает за год? Сколько китовая акула проплывает за год?

Ученые впервые проследили миграцию китовой акулы — самой большой рыбы в мире

National Geographic, апрель'18