
1958年,一位名叫杰克·基尔比(Jack Kilby)的德州仪器工程师将图案施放在半导锗的11毫米“芯片”的表面上,创造了有史以来第一个集成电路。由于电路包含一个晶体管(一种微型开关),因此芯片可以容纳一个“位”数据:1或A 0,具体取决于晶体管的配置。
从那以后,工程师设法将其适合的晶体管数量增加了一倍电脑每两年筹码一次。他们通过定期将晶体管大小减半来做到这一点。如今,经过数十次加倍和减半规则的迭代,晶体管仅测量几个原子,而典型的计算机芯片每平方毫米中的900万个原子可容纳900万个原子。具有更多晶体管的计算机可以执行更多计算每秒(因为有更多的晶体管可供射击),因此更强大。每两年的计算能力加倍被称为“摩尔定律”,此后英特尔工程师戈登·摩尔(Gordon Moore)首次注意到了1965年的趋势。
摩尔的法律使去年的笔记本电脑型号已停用,与今天相比,它无疑会使明年的技术设备变得非常小而快速。但是,除了消费主义之外,计算能力的指数增长最终在哪里?计算机最终会超越人类吗?他们会停止变得更强大吗?
奇异性
许多科学家认为,计算能力的指数增长不可避免地导致了将来的计算机,即计算机将获得人类水平的智能:被称为“奇异性”的事件。根据某些人的说法,时间近在咫尺。
物理学家,作家和自称为“未来主义者”雷·库兹韦尔(Ray Kurzweil)预测,计算机将在二十年内与人类相提并论。他去年告诉《时代》杂志,工程师将成功反向工程人的大脑到2020年代中期,到那十年末,计算机将具有人类水平的智能。
结论是从将摩尔定律投射到未来中。如果每两年的计算能力增加一倍,那么到2030年,我们使用的任何技术都将足够小,以至于我们可以适合人脑中的所有计算能力,使彼得·丹宁(Peter Denning)在海军研究所的计算机科学教授和计算机上的专家彼得·丹宁(Peter Denning)解释说。 “未来主义者认为这就是您对人工智能的需要。那时,计算机开始自行思考。” [如何建立人的大脑这是给出的
接下来发生的事情是不确定的 - 自计算黎明以来一直是投机的主题。
艾伦·图灵(Alan Turing)在1951年在英国曼彻斯特大学(University of Manchester)举办的题为“智能机制:一种异端理论”的演讲中说:“一旦机器思维方法开始了,就不会花费很长时间才能超越我们的微弱力量。” “因此,在某个阶段,我们必须期望这些机器能够控制。”英国数学家IJ Good假设,“超级智能”机器曾经创建,可以设计更好的机器。他写道:“毫无疑问,毫无疑问,人的智力将远远落后。因此,第一台超级智能机器是人类有史以来的最后发明。”
关于即将到来的奇点的嗡嗡声已经升级到了一个音调,以至于下个月甚至还有一本书《奇异性崛起》(Benbella Books),史密斯学院经济学副教授詹姆斯·米勒(James Miller)讲述了如何在后神圣世界中生存。 [互联网会被摧毁吗?这是给出的
大脑状处理
但是,并非每个人都将股票放在这个奇异性的概念中,或者认为我们将达到这一点。丹宁告诉《生活中的小谜团》:“现在,许多大脑科学家都认为大脑的复杂性是如此巨大,即使我们可以构建一个模仿结构的计算机,我们仍然不知道我们构建的东西是否能够充当大脑。”也许没有外界的感官投入,计算机将永远不会变得自我意识。
其他人则认为,摩尔的法律将很快开始崩溃,或者已经开始。该论点源于这样一个事实,即工程师不能将晶体管的小型化远远超过他们,因为他们已经在推动原子限制。丹宁解释说:“当晶体管中只有几个原子时,您再也无法保证一些原子的表现。”在原子量表上,怪异量子效应设置。晶体管不再维持由“ 1”或“ 0”表示的单个状态,而是在两种状态之间不可预测地摇摆不定,从而使电路和数据存储不可靠。丹宁说,另一个限制因素是,当晶体管在状态之间切换时,当晶体管在状态之间切换时,当太多的晶体管(无论其大小)被挤在一起时,晶体管被挤入一个硅芯片上时,它们共同发出的热量会融化芯片。
由于这些原因,一些科学家说,计算能力正在接近其顶峰。理论物理学家Michio Kaku在5月的大型演讲。
但是,如果是这样的话,这对许多人来说就是新闻。牛津大学数学教授Doyne Farmer研究技术的发展,他说终止摩尔定律的证据很少。 “我愿意敢打赌,没有足够的数据得出一个结论,即已经观察到了[摩尔定律的放缓]。”他说,随着计算机变得越来越像大脑,计算机继续变得更加强大。
Farmer说,计算机已经可以比人类执行的单个操作命令更快。同时,人的大脑在平行处理上或同时执行多次操作时仍然要出色。在过去半个世纪的大部分时间里,工程师通过增加处理器中的晶体管数量来更快地制造计算机,但他们直到最近才开始“并行化”计算机处理器。为了围绕无法包装额外的晶体管包装的事实,工程师已经开始通过构建多核处理器或并行执行计算的芯片系统来提高计算能力。”这控制了热问题,因为您可以减慢时钟的速度,” Denning解释说。 “想象一下,每当处理器的时钟滴答作响时,晶体管都会发射。因此,您无需试图以更快的速度加速时钟以运行所有这些晶体管,而是可以使时钟保持缓慢并在所有芯片上具有平行的活动。”他说,摩尔的法律可能会继续下去,因为计算机处理器中的核心数量将每两年增加一倍。
由于平行化是复杂性的关键,“从某种意义上说,多核处理器使计算机更像大脑,” Farmer告诉《生活中的小谜》。
然后有未来的可能性量子计算这是一个相对较新的领域,试图利用量子状态固有的不确定性,以便执行比当今计算机可行的更复杂的计算。传统计算机将信息存储在位,而量子计算机将信息存储在Qubits中:粒子,例如原子或光子,其状态彼此“纠缠”,以便对一个粒子的更改会影响所有其他粒子的状态。通过纠缠,从理论上讲,在量子计算机上执行的单个操作允许瞬时性能的大量计算,并且将每个附加粒子添加到纠缠粒子系统中,使计算机的性能能力翻了一番。
他们说,如果物理学家设法利用量子计算机的潜力(他们正在努力做的事情),那么摩尔定律肯定会延伸到未来。
最终限制
如果摩尔的定律确实存在,并且计算机的力量继续呈指数增长(无论是通过人类的创造力还是在其自身的超级蒸汽下),那么是否有一个进步将被迫停止的点?物理学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)和格伦·史塔克曼(Glenn Starkman)说“是”。在2005年,他们计算出,摩尔定律只能在计算机实际上用尽宇宙中的物质和能量才能用作位。最终,计算机将无法进一步扩展。他们将无法选择足够的材料来每两年加倍一倍,因为宇宙将加速他们太快了,无法赶上并包含更多。
因此,如果摩尔的定律继续保持到迄今为止的准确,克劳斯和斯塔克曼何时会说计算机必须停止增长?预测表明,计算机将在600年的时间内涵盖整个可及的宇宙,将所有物质和能量变成其电路的一部分。
这似乎很快了。凯斯·西大学(Case Western University)的物理学家史塔克曼(Starkman)告诉《生活中的小谜》:“尽管如此,摩尔定律是指数定律。”在需要整个宇宙之前,您只能将其数量增加一倍。
就个人而言,史塔克曼认为,摩尔的定律将在终极计算机吃掉宇宙之前很早就破裂。实际上,他认为计算机将在大约30年内停止变得更加强大。最终,没有说会发生什么。我们可能会达到奇异性 - 计算机变得有意识,接管然后开始自我爆发的点。也许我们不会。本月,丹宁在ACM期刊通讯中有一篇新论文,称为“如果您无法预测未来,请不要感到难过”。这是所有试图这样做的人,并且失败了。
这个故事由生活的小谜,生命科学的姐妹网站。在Twitter上关注Natalie Wolchover @Nattyover或生活的小谜 @llmysteries。我们也在Facebook和Google+。