摩爾定律走向終結計算的未來(lái)會(huì )是什么？

　　3月15日消息，隨著(zhù)摩爾定律走向終結，計算機硬件的進(jìn)步可預測的時(shí)代將會(huì )走到盡頭。那計算技術(shù)的未來(lái)是什么呢?《經(jīng)濟學(xué)人》雜志近日撰文指出，決定計算未來(lái)的將不再是單純的硬件性能，而是三個(gè)其它的領(lǐng)域：軟件、“云”和新計算架構。

　　以下是文章主要內容：

　　1971年，全球最快的汽車(chē)是可達280kph(約合174mph)的法拉利代托納(Daytona)，全球最高的大廈是紐約高415米(約合1362英尺)的雙子塔。那一年的11月，英特爾推出了首款商用微處理器芯片“4004”，該芯片包含2300個(gè)單個(gè)紅細胞大小的微型晶體管。

　　自那以后，芯片一直在按照英特爾聯(lián)合創(chuàng )始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的預測持續改進(jìn)。根據他被稱(chēng)為“摩爾定律”的經(jīng)驗法則，隨著(zhù)晶體管變小，能夠更加緊密地裝入硅片，提升性能和減少成本，芯片的處理性能大約每?jì)赡昕商嵘槐丁?/p>

　　英特爾現代的Skylake處理器包含大約17.5億個(gè)晶體管——當中的一半可以裝入“4004”的單個(gè)晶體管內——性能達到“4004”的40萬(wàn)倍。這種指數級增長(cháng)在物質(zhì)世界是難以實(shí)現的。要是自1971年以來(lái)汽車(chē)和摩天大樓能夠以這樣的速度增長(cháng)，那現在最快的汽車(chē)的速度可達光速的十分之一，最高的大廈可達地球與月球之間距離的一半。

　　摩爾定律的影響在現實(shí)生活中顯而易見(jiàn)。當下，全球有30億人擁有智能手機;每一臺智能手機的性能都比1980年代有房間那么大的超級電腦強大。一個(gè)又一個(gè)的行業(yè)遭到數字革命的顛覆。強大的計算性能甚至可應用于核試驗，相比真實(shí)的試驗，用模擬爆炸來(lái)測試原子武器要來(lái)得更容易。摩爾定律已經(jīng)成為了一種哲學(xué)：硅谷內外的人都期待科技一年比一年好。

　　然而，經(jīng)過(guò)50年后，摩爾定律離終結不遠了。讓晶體管變得更小不再能夠保證它們變得更便宜，更快速。這并不意味著(zhù)計算領(lǐng)域的進(jìn)步將會(huì )一下子陷入停滯，但其進(jìn)步的本質(zhì)正在發(fā)生改變。芯片仍會(huì )變得越來(lái)越好，但提升的速度會(huì )放緩(英特爾稱(chēng)，芯片性能現在只能每2.5年翻一倍。)計算的未來(lái)將會(huì )由單純的硬件性能以外的三個(gè)領(lǐng)域的改進(jìn)所決定。

　　未來(lái)要看三個(gè)領(lǐng)域

　　第一個(gè)領(lǐng)域是軟件。在過(guò)去的一周里，谷歌的人工智能程序AlphaGo連勝世界圍棋冠軍李世石三局。計算機科學(xué)家們對于圍棋尤其感興趣，是因為它非常復雜：可能的變化比宇宙中的粒子都要多。因此，下圍棋的系統不能夠單純依靠摩爾定律提供的計算性能提升來(lái)取勝。AlphaGo依靠的是“深度學(xué)習”技術(shù)，該類(lèi)技術(shù)一定程度上依照人類(lèi)大腦的運作方式。它的成功表明，通過(guò)新算法可以取得巨大的性能改進(jìn)。的確，硬件的進(jìn)步放緩，將會(huì )給業(yè)界帶來(lái)更大的動(dòng)力去開(kāi)發(fā)更加聰明的軟件。

　　計算進(jìn)步的第二個(gè)領(lǐng)域是“云”：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)的數據中心網(wǎng)絡(luò )。當計算機是獨立的設備時(shí)，不管是大型主機還是臺式機，它們的性能都完全取決于其處理器芯片的速度。而現在，無(wú)需硬件的改動(dòng)，計算機也能夠變得更加強大。在執行搜索電子郵件、計算最優(yōu)行駛路線(xiàn)等任務(wù)時(shí)，它們能夠利用云端龐大(且靈活)的計算資源?；ヂ?lián)性進(jìn)一步強化了它們的功能：如今，就智能手機而言，衛星定位、運動(dòng)傳感器、無(wú)線(xiàn)支付支持等功能的重要性絲毫不亞于處理器性能。

　　計算行業(yè)進(jìn)步的第三個(gè)領(lǐng)域是新計算架構——針對特定任務(wù)而優(yōu)化的專(zhuān)用芯片，甚至是利用量子力學(xué)同時(shí)處理多個(gè)數據集的獨特技術(shù)。當通用的微處理器能夠快速提升時(shí)，追逐這類(lèi)技術(shù)并沒(méi)什么需要，但時(shí)至今日，行業(yè)在專(zhuān)門(mén)針對云計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理、計算機視覺(jué)等任務(wù)設計芯片。這類(lèi)專(zhuān)用硬件將會(huì )嵌入云端，需要時(shí)即可調用。這也說(shuō)明，終端用戶(hù)設備的硬件性能已經(jīng)沒(méi)有以往那么重要。

　　速度不代表一切

　　在實(shí)際中，這將意味著(zhù)什么呢?摩爾定律從來(lái)都不是什么物理定律，但卻是一種自我實(shí)現的預言。它的終結將會(huì )讓科技進(jìn)步速度變得沒(méi)那么容易預測;全新的提升計算性能的技術(shù)在前進(jìn)道路上難免會(huì )磕磕碰碰。但鑒于大多數人都是以功能特性而非處理速度來(lái)衡量他們的計算設備，消費者或許會(huì )不怎么感覺(jué)到計算性能的進(jìn)步放緩。

　　對于企業(yè)而言，摩爾定律的失效將會(huì )被掩蓋在向云計算的轉移中。目前已經(jīng)有企業(yè)降低升級PC的頻率，停止運作它們的電子郵件服務(wù)器。然而，這種模式要依靠快速可靠的網(wǎng)絡(luò )連接。那將會(huì )強化寬帶基礎設施的改進(jìn)需求：那些聯(lián)網(wǎng)條件糟糕的企業(yè)將難以受益，因為計算的改進(jìn)將越來(lái)越多的發(fā)生在云提供商的數據中心內部。

　　對于科技行業(yè)本身而言，摩爾定律的失效強化了已經(jīng)為一些大公司(包括亞馬遜、谷歌、微軟、阿里巴巴、百度和騰訊)所強調的集中化云計算的邏輯。它們在努力提升其云基礎設施的性能。它們也在搜尋擁有新型技術(shù)的初創(chuàng )公司：谷歌在2014年收購了來(lái)自英國的AlphaGo開(kāi)發(fā)商Deepmind。