A mais recente tecnologia de computador que você tem que ver para crer

Lei de Moore, o truísmo de que a quantidade de poder computacional cru disponível para um dólar tende a dobrar a cada cerca de dezoito meses, tem sido uma parte da tradição de ciência da computação desde 1965, quando Gordon Moore observada pela primeira vez a tendência e escreveu um artigo sobre ele. Na época, o bit “Lei” era uma piada. 49 anos depois, ninguém está rindo.

Agora, chips de computador são feitos usando um método de fabricação extremamente refinada, mas muito velho. Folhas de cristais de silício muito puras são revestidos em diferentes substâncias, gravada utilizando feixes de laser de alta precisão, condicionada com ácido, bombardeados com impurezas de alta energia, e galvanizados.

Mais de vinte camadas de este processo ocorrer, a construção de componentes em nanoescala com uma precisão que é, francamente, incompreensível. Infelizmente, essas tendências não podem continuar para sempre.

Estamos nos aproximando rapidamente o ponto em que os transistores estamos gravura será tão pequena que os efeitos quânticos exóticas irá impedir a operação básica da máquina. É geralmente aceite que os mais recentes avanços tecnológicos computador irá correr para os limites fundamentais de silício por volta de 2020, quando os computadores são cerca de dezasseis vezes mais rápido do que são hoje. Assim, para a tendência geral da Lei de Moore para continuar, vamos precisar se separar com silicone da forma como fizemos com tubos de vácuo, e começar a construir chips usando novas tecnologias que têm mais espaço para crescimento.

4. neuromórficos chips

Como o mercado de eletrônicos se move em direção tecnologias mais inteligentes que se adaptam aos usuários e automatizar mais trabalho pesado intelectual, muitos dos problemas que os computadores precisam resolver estão centradas em torno de aprendizagem de máquina e otimização. Uma tecnologia poderosa usada para resolver tais problemas são ‘redes neurais `.

As redes neurais refletir a estrutura do cérebro: eles têm nós que representam os neurônios e conexões ponderada entre os nós que representam sinapses. As informações fluem através da rede, manipulado pelos pesos, a fim de resolver problemas. regras simples ditar como os pesos entre os neurônios mudam, e essas mudanças podem ser explorados para produzir aprendizagem e comportamento inteligente. Este tipo de aprendizagem é computacionalmente caro quando simulado por um computador convencional.

fichas neuromórficos tentar resolver isso usando hardware dedicado especificamente concebido para simular o comportamento e formação de neurônios. Desta forma, uma enorme aceleração pode ser alcançado, ao usar os neurônios que se comportam mais como os neurônios reais no cérebro.

IBM e DARPA foram conduzindo a carga na pesquisa de chips neuromorphic através de um projeto chamado Synapse, o que nós temos mencionado antes. Synapse tem o objetivo final de construir um sistema equivalente a um cérebro humano completo, implementado em hardware não maior do que um cérebro humano real. Em prazo mais curto, a IBM planeja incluir chips de neuromórficos em seus sistemas Watson, para acelerar a resolução de certos sub-problemas no algoritmo que depende de redes neurais.Você não vai acreditar: DARPA futuras pesquisas sobre computadores avançadosVocê não vai acreditar: DARPA futuras pesquisas sobre computadores avançadosDARPA é uma das partes mais fascinantes e secretos do governo dos EUA. A seguir estão alguns dos projectos mais avançados da DARPA que prometem transformar o mundo da tecnologia.consulte Mais informação

sistema atual da IBM implementa uma linguagem de programação para hardware neuromorphic que permite aos programadores utilizar fragmentos pré-formados de uma rede neural (chamada ‘corelets`) e ligá-los juntos para construir máquinas de resolução de problemas robustos. Você provavelmente não vai ter fichas neuromórficos em seu computador por um longo tempo, mas você quase certamente ser usando serviços da Web que usam servidores com chips neuromórficos em apenas alguns anos.

3. Cubo de memória híbrido Micron

Um dos principais gargalos para o projeto do computador atual é o tempo que leva para buscar os dados da memória que o processador precisa para trabalhar. O tempo necessário para conversar com os registros ultra-rápidas dentro de um processador é consideravelmente mais curto do que o tempo necessário para buscar dados de RAM, o que por sua vez é muito mais rápido do que buscar dados do pesado, arrastando disco rígido.

O resultado é que, muitas vezes, o processador é deixado simplesmente à espera de longos períodos de tempo para que os dados cheguem para que ele possa fazer a próxima rodada de cálculos. memória cache do processador é cerca de dez vezes mais rápida do que a RAM e memória RAM é de cerca de cem mil vezes mais rápido do que o disco rígido. Dito de outra forma, se falar com o cache do processador é como andar para a casa do vizinho para obter algumas informações, em seguida, falar com a RAM é como caminhar um par de milhas até a loja para a mesma informação - começando a partir do disco rígido é como caminhando para a lua.

Micron Technology pode quebrar a indústria da progressão regular de tecnologia de memória DDR convencional, substituindo-o por sua própria tecnologia, que empilha módulos de RAM em cubos e utiliza cabos de maior largura de banda para torná-lo mais rápido para falar com esses cubos. Os cubos são construídos directamente na placa-mãe ao lado do processador (em vez inserido nas ranhuras, como carneiro convenção). A arquitetura de cubo de memória híbrido oferece cinco vezes mais largura de banda para o processador do que a RAM DDR4 que sai este ano, e usa 70% menos energia. A tecnologia é esperado para bater o mercado supercomputador início do próximo ano, eo mercado consumidor, alguns anos depois.

2. Armazenamento Memristor

Uma abordagem diferente para resolver o problema de memória está projetando memória de computador que tem a vantagem de mais de um tipo de memória. Geralmente, as compensações com memória resumem-se a custo, velocidade de acesso e volatilidade (volatilidade é a propriedade de precisar de um fornecimento constante de energia para manter os dados armazenados). Os discos rígidos são muito lento, mas barato e não-volátil.

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Ram é volátil, mas rápido e barato. Cache e registradores são voláteis e muito caro, mas também muito rápido. A melhor tecnologia de dois mundos é aquele que é não volátil, rápido acesso, e barato para criar. Em teoria, memristors oferecem uma maneira de fazer isso.

Memristors são semelhantes às resistências (dispositivos que reduzem o fluxo de corrente através de um circuito), com a captura, que se tem memória. Executar corrente através deles uma maneira, e sua resistência aumenta. Executar corrente através do outro lado, e sua resistência diminui. O resultado é que você pode construir de alta velocidade células de baixo custo, memória RAM de estilo que são não-volátil, e pode ser fabricado de forma barata.

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Isso levanta a possibilidade de blocos de memória RAM tão grande como discos rígidos que armazenam todo o sistema OS e arquivo do computador (como um enorme, não-volátil disco RAM), Todos os quais podem ser acessados ​​na velocidade da RAM. Não mais disco rígido. Não mais caminhar para a lua.O que é um disco RAM, e como você pode configurar umaO que é um disco RAM, e como você pode configurar umadiscos rígidos de estado sólido não é o primeiro de armazenamento não-mecânico para aparecer em PCs de consumo. RAM tem sido usado por décadas, mas principalmente como uma solução de armazenamento de curto prazo. Os tempos de acesso rápido de RAM torna ...consulte Mais informação

HP projetou um computador usando a tecnologia memristor e design especializado núcleo, que usa fotônica (luz de comunicação baseado) para acelerar o trabalho em rede entre os elementos computacionais. Este dispositivo (chamado de “A Máquina”) é capaz de fazer um processamento complexo em centenas de terrabytes de dados em uma fração de segundo. A memória memristor é 64-128 vezes mais densa que RAM convencional, o que significa que o espaço físico do dispositivo é muito pequeno - e, todo o shebang usa muito menos energia do que as salas de servidores seria substituindo. HP espera trazer computadores baseados na máquina para o mercado nos próximos dois a três anos.

1. O transformador de grafeno

Grafeno é um material feito de reticulados fortemente ligados de átomos de carbono (semelhantes a nanotubos de carbono). Ela tem uma série de propriedades notáveis, incluindo uma enorme força física e quase supercondutividade. Existem dezenas de potenciais aplicações para o grafeno, a partir de elevadores espaciais a armadura para baterias melhores, mas o que é relevante para este artigo é o seu papel potencial em arquiteturas de computadores.

Outra maneira de tornar os computadores mais rápidos, em vez de diminuir o tamanho do transistor, é simplesmente fazer esses transistores correr mais rápido. Infelizmente, porque o silicone não é um muito bom condutor, uma quantidade significativa da energia enviado através do processador enrola-se convertida em calor. Se você tentar processadores relógio de silício-se muito acima de nove gigahertz, o calor interfere com o funcionamento do processador. A 9 gigahertz requer esforços de arrefecimento extraordinárias (em alguns casos de azoto líquido). A maioria dos chips de consumo executar muito mais lentamente. (Para saber mais sobre como o computador processadores trabalho convencional, leia nosso artigo sobre o assunto).O que é um CPU e que ele faz? [Tecnologia Explicada]O que é um CPU e que ele faz? [Tecnologia Explicada]consulte Mais informação

Grafeno, em contraste, é um excelente condutor. Um transistor de grafeno pode, em teoria, corra até 500 GHz sem quaisquer problemas de calor para falar - e, você pode gravar-lo da mesma maneira que você etch silício. IBM tem gravado chips de grafeno simples analógicos já, usando técnicas de litografia de chips tradicional. Até recentemente, a questão tem sido duas vezes: em primeiro lugar, que é muito difícil de fabricar grafeno em grandes quantidades, e, segundo, que não temos uma boa maneira de criar transistores de grafeno que inteiramente bloqueiam o fluxo de corrente em sua `off ` Estado.

O primeiro problema foi resolvido quando gigante de eletrônicos Samsung anunciou que o seu braço de pesquisa descobriu uma maneira de produzir em massa cristais de grafeno inteiras com elevado grau de pureza. O segundo problema é mais complicado. A questão é que, enquanto a extrema condutividade do grafeno torna atraente do ponto de vista de calor, também é irritante quando você quer fazer transistores - dispositivos que devem parar realização de milhares de milhões de vezes por segundo. Grafeno, ao contrário de silício, carece de um ‘band gap` - uma taxa de fluxo de corrente que é tão baixo que faz com que o material a soltar a condutividade zero. Felizmente, parece que existem algumas opções nessa frente.

Samsung desenvolveu um transistor que utiliza as propriedades de um interface de silício-grafeno de modo a produzir as propriedades desejadas, e construído um número de circuitos lógicos básicos com ele. Embora não seja um computador grafeno puro, este esquema seria preservar muitos dos efeitos benéficos do grafeno. Outra opção pode ser a utilização de ‘resistência negativa` para construir um tipo diferente de transistor que poderia ser usado para construir portas lógicas que operam na potência mais elevado, mas com menos elementos.

Das tecnologias discutidas neste artigo, o grafeno é a mais distante da realidade comercial. Ele poderia levar até uma década para que a tecnologia para ser maduro o suficiente para realmente substituir o silício inteiramente. No entanto, no longo prazo, é muito provável que o grafeno (ou uma variante do material) será a espinha dorsal da plataforma de computação do futuro.

Os próximos dez anos

Nossa civilização e grande parte da nossa economia tem vindo a depender Lei de Moore de maneira profunda, e enormes instituições estão investindo enormes quantidades de dinheiro na tentativa de evitar o seu fim. Uma série de pequenas melhorias (como arquiteturas de chip 3D e computação tolerante a erros) vai ajudar a sustentar a Lei de Moore para além do seu horizonte teórico seis anos, mas esse tipo de coisa não pode durar para sempre.

Em algum momento na próxima década, vamos ter de fazer o salto para uma nova tecnologia, e que o dinheiro inteligente está em grafeno. Essa mudança vai abalar seriamente o status quo da indústria de computadores, e fazer e perder um monte de fortunas. Mesmo grafeno não é, obviamente, uma solução permanente. É muito provável que em poucas décadas podemos encontrar-nos voltar aqui novamente, debatendo o que a nova tecnologia vai assumir, agora que já atingiu os limites de grafeno.

Que direção você acha que a mais recente tecnologia de computador vai levar? Qual dessas tecnologias você acha que tem a melhor chance de tomar eletrônicos e computadores para o próximo nível?