Компьютерная индустрия задыхается. IBM знает ответ?

Компьютерная индустрия задыхается. IBM знает ответ?

IBM пытается выбраться из технологического тупика, в который попала не только компания, но и вся компьютерная индустрия.Миру необходима революция, после которой завершится "кремниевая эра". В светлое будущее IBM готова инвестировать $3 млрд за пять лет.

Затишье перед бурей

Проблема, о которой говорят в IBM, уже давно мучает всех производителей вычислительной техники. Легендарный Гордон Мур, основатель Intel и автор знаменитого закона, согласно которому производительность процессоров удваивается каждые два года, заявил, что правило скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света.

Опасения подтвердились: закон вот-вот потеряет актуальность. В последние несколько лет разработчики чипов сталкиваются с огромным количеством технологических барьеров. Их задача заключается в том, чтобы одновременно уменьшать размер кристаллов и энергопотребление и увеличивать мощность чипов. И если в середине нулевых на помощь пришла "многоядерность", то сегодня и здесь двигаться практически некуда.

Это катастрофа для рынка, который гонится за прибылью. Люди все реже меняют компьютеры, потому что скачка производительности при ежегодной смене железа практически нет. Рынок тем временем наводняют гаджеты, которые "съедают" долю ПК. В 2013 г. в мире было продано 315,1 млн компьютеров, сообщает IDC. Продажи снизились на 9,8%. Аналитики Gartner насчитали чуть больше — 315,9 млн, но зато отрицательную динамику округлили до 10%. В любом случае падение стало худшим за всю историю наблюдений, а итоговый объем продаж соответствует результату 2009 г.

"Обмануть" Мура

Как можно выбраться из тупика? Ответ на этот вопрос дает директор по исследованиям в области физики IBM Research Супратик Гуха: "Базовая архитектура компьютеров остается неизменной с сороковых годов прошлого века. Мы видим, принимая во внимание те проблемы, которые существуют сегодня, что пришло время искать новые формы". Поиск "новых форм" — понятие растяжимое. Официальное объяснение никак не поможет нам разобраться в планах IBM, так как единственной целью является, согласно заявлениям представителей компании, "создание чипов, которые совершают огромное количество операций в секунду и потребляют меньше энергии".

Это может быть уход от кремния и запуск производства микросхем на основе более "модного" графена или углеродных нанотрубок. Кроме того, уже не первое десятилетие ученые спорят о возможности создания дешевого и эффективного квантового компьютера или ДНК-компьютера. Пока есть лишь безумно дорогие тестовые варианты. Возможно, именно IBM продемонстрирует миру совершенно новый подход к решению компьютерных задач, который не основан на двоичной системе с вариантами ответа "да" и "нет". Ранее о планах по созданию новой архитектуры для процессоров сообщила Hewlett-Packard.

7 нанометров боли

Что ж, в IBM говорят, что ответ на все вопросы кроется в "смешивании технологий". Оно обойдется компании в $3 млрд, и это достаточно рискованная инвестиция в будущее, которое может не оправдать ожиданий.

А вот Intel, главный в мире поставщик процессоров, пока не отказывается от традиционной архитектуры и чувствует себя очень даже неплохо.
Уже разработаны чипы, выполненные по техпроцессу 14 нанометров, а в будущем точность будет доведена до 10 нанометров.
В IBM на это отвечают, что реальные проблемы у компаний возникнут в тот момент, когда будет освоен техпроцесс 7 нанометров. Дальше миниатюризировать процессоры будет очень сложно.

Проект Synapse

IBM продолжает инвестировать в программу Synapse. Создается компьютер, который работает по принципу человеческого мозга и получает информацию от передающих электронные сигналы синапсов при минимальных затратах энергии. Американцы надеются создать компьютер с 10 млрд искусственно созданных нейронов и 100 трлн синапсов. Напомним, что мозг использует синапсы и для того чтобы запоминать информацию, и IBM обещает добиться того же в рамках Synapse.

На смену привычной системе, в которой компьютер оперирует цифрами 1 и 0, чтобы дать ответ на тот или иной вопрос, поочередно решая встающие перед ним задачи, может прийти система, основанная на квантовых битах (qubits), которые одновременно являются и единицей, и нулем. Наконец-то квантовая механика поможет человечеству создавать бытовые приборы. Но только в том случае, если квантовые биты не будут вести себя хаотично, создавая так называемый "квантовый шум". Хватит ли $3 млрд на решение поставленной задачи? Узнаем в ближайшие годы, так как техпроцесс 7 нанометров — критическая точка, после которой нам понадобится новая архитектура, — уже не за горами.

Святослав Бочаров

PS.
Директор Российского квантового центра о перспективах создания квантового компьютера
Компьютерная индустрия задыхается. IBM знает ответ?

Член Европейского физического общества директор Российского квантового центра к. ф.-м. н. Алексей Акимов недавно рассказал в интервью Газете.ру о перспективах развития квантовых технологий в России.

Вот уже полгода, как создан Российский квантовый центр, ставший резидентом «Сколково». В его состав вошли легендарные ученые квантового фронтира — Вальфганг Кеттерле, Артур Экерт, Цоллер, Петер и др.

Пока что источник финансирования – это «Сколково», но к науке уже есть и интерес бизнеса. В частности, бизнесменов интересуют приложения: проект компактных сверхточных часов для навигационных систем, что повысит точность позиционирования более чем на 2 порядка; быстрые оптические переключатели, квантовые сенсоры – измерители электрических полей отдельной живой клетки – перспективность этой технологии была доказана Михаилом Лукиным из Гарвардского университета. Последнее – это пока что фундаментальные разработки, но в ближайшем будущем прогнозируется спрос на них в медицине, и они превратятся в коммерческие.

По словам Алексея Акимова, в ближайшем будущем нас ждут рабочие прототипы квантовых компьютеров, которые смогут эффективно справиться с еще большим количеством задач, чем это может сегодня современный компьютер.

Квантовое «жульничество»

В мае этого года компания D-Wave уже заявила о создании квантового компьютера с 8-битным квантовым процессором с некогерентными битами, что Акимов прокомментировал как «противоречивое заявление». По его словам, если биты некогерентны, значит, речь идет об обычной компьютере, квантовый же компьютер предполагает изначально когерентность битов.

Квантовая сцепленность

Как бы это понятие не овладевало умами мечтателей, оно не соответствует рассказам научных фантастов о «квантовых коммуникаторах» для общения между Галактиками.

Кратко можно сказать, что квантовая сцепленность – это основа таких технологий, как квантовая криптография или квантовый компьютер и первых опытов по квантовой телепортации. Последнее – это одно из наиболее революционных свойств квантовой теории. Что с философской точки зрения, совершенно не совместимо с представлениями о локальности реального мира.

Сцепленность порождает интересные взаимоотношения с принципом относительности.

Согласно этому принципу, информация не может перемещаться с места на место быстрее скорости света.

Квантовый компьютинг – это математическая абстракция?

Уже нет! Сегодня уже созданы на ионах 18-битные квантовые компьютеры, и эти устройства работают, производя пока не сложные для компьютера вычисления (вычисляют основные состояния атомов водорода, разлагают число на множители и т.д.). Другое дело – это квантовый алгоритм, без него не работает квантовый компьютер. Он необходим для каждой конкретной вычислительной задачи, поэтому сейчас и стоит немаловажная задача разработки таких алгоритмов. Можно рассчитывать, что развитие квантового компьютера пойдет не менее быстрыми темпами, что и раньше классический компьютер.

То, что можно сделать на классическом компьютере, можно и на квантовом – только значительно быстрее.

Квантовый компьютер и реальность

Все конкретные элементы квантового компьютера инженеры уже умеют создавать, могут копировать с той или иной степенью точности состояния элементов, а вот больших систем с множеством кубитов (квантовых аналогов битов) строить не умеют.
Так что, единственное значительное ограничение сейчас – масштабируемость.

Сегодня наиболее удачные модели квантового компьютера строятся на основе ионов, но тут есть совершенно четкая проблема. При использовании большого числа ионов, возникают возмущения, нарушающие когерентность всего ансамбля. Можно пойти другим путем – использовать твердотельные квантовые компьютеры, здесь задача масштабирования решается более просто.

Когда ждать первый рабочий квантовый компьютер?

По словам Алексея Акимова, уже через 10 лет ожидаются рабочие прототипы квантового компьютера, выгодно отличающиеся эффективностью решения задач от классического компьютера.

  • avatar
  • .
  • +17

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.