زنگ تفریح شماره ۱۸۱
قانون مور را که گوردون مور در سال 1965 ایجاد کرد را به یاد دارید؟ او گفت که تعداد ترانزیستورهایی که
مهندسان می‌توانند روی یک چیپ سیلیکونی جا بدهند هر سال دو برابر می‌شود. این سرعت دیوانه کننده در طی سال‌های اخیر کم شده‌است و تقریبا به هر دو سال یکبار رسیده‌است.
قبلا این جوک مطرح بود که وقتی یک کامپیوتر را خریداری می‌کنی تا از مغازه به خانه برسی دیگه کهنه و قدیمی شده! اما با این کاهش در سرعت توسعه کامپیوترها، آینده‌ی کامپیوتر چگونه است؟
 |
با این فرض که تولیدکنندگان میکروپروسسورها بتوانند با همین سرعت پیش بروند، قدرت پردازش کامپیوترهای ما باید هر دو سال یکبار دوبرابر شود. این یعنی که کامپیوترها تا صد سال آینده 1,125,899,906,842,624 برابر قدرتمندتر از مدل‌های امروزی خواهند بود!!! حتی تصورش هم سخت است!
|
اما حتی گوردن مور بر خلاف پایدار بودن قانون مور به این مدت طولانی هشدار داد. در سال 2005 مور گفت که وقتی ترانزیستورها به مقیاس اتمی برسند، ما به موانع اساسی غیر قابل حل خواهیم رسید و در آن صورت ما قادر نخواهیم بود که ترانزیستورهای بیشتری در در یک فضای مشابه جا دهیم.
ما می‌توانیم این مانع را با ساختن چیپ‌های پردازنده‌ای بزرگ‌تر دور بزنیم، اما ترانیزیستورها گرما تولید می‌کنند و یک پردازنده داغ موجب خاموشی کامپیوتر می‌شود. کامپیوترهای با پردازنده‌های سریع نیازمند سستم خنک کننده مناسب جهت جلوگیری از داغ شدن هستند. هرچه چیپ‌های پردازنده بزرگ‌تر شوند، کامپیوتر در هنگام کار کردن با سرعت بالا گرمای بیشتری تولید می‌کند.
یک تاکتیک دیگر استفاده از معماری چندهسته‌ای است. پردازنده چندهسته‌ای هر قسمت قدرت پردازشی خود را به یک هسته تخصیص می‌دهد. آنها می‌توانند انجام محاسباتی که می‌توانند به اجزای کوچک‌تر شکسته شوند را مدیریت کنند، با این حال آنها در مدیریت مسائل محاسباتی بزرگ که قادر به شکسبته شدن به اجزای کوچک‌تر نیستند، خوب عمل نمی‌کنند. کامپیوترهای آینده احتمالا متکی بر مدل کاملا متفاوتی نسبت به ماشین‌های سنتی هستند. اگر کلا پردازنده‌های قدیمی مبتنی بر ترانزیستور را کنار بگذاریم چه؟
تکنولوژی فیبرنوری از اکنون هم شروع به ایجاد تغییرات سریع در کامپیوترها کرده‌اند. خط‌های داده فیبرنوری اطلاعات را با سرعت باورنکردنی منتقل می‌کنند و نسبت به واسط کاربری الکترومغناطیسی آسیب‌پذیر نیستند. اگر بشود کامپیتری ساخت که برای انتقال اطلاعات از نور به جای برق استفاده می‌کند چه؟ یکی از مزایای این کامپیوترسیستم نوری و فوتونیک است که گرمای کمتری نسبت به پردازنده ترانزیستوری الکترونیکی سنتی تولید می‌کندو اطلاعات با سرعت بیشتری منتقل می‌شوند. اما مهندسان هنوز باید روی ایجاد ترانزیستور نوری فشرده که بتواند تولید انبوه شود کار کنند.دانشمند ETH زوریخ توانسته‌اند ترانزیستور نوری در ابعاد یک مولکول تولید کنند اما برای اثربخش بودن سیستم، دانشمندان باید مولکول را را تا -273 درجه سلسیوس یا 1 درجه کلوین خنک کنند، که این دما فقط کمی گرمتر از دمای اعماق فضاست و این کار عملا برای یک کاربر متوسط کامپیوتر شدنی نیست.
ترانزیستورهای فوتونیک می‌توانند بخشی از کامپیوترهای کوانتومی باشند. برخلاف کامپیوترهای سنتی که از اعداد باینری یا بیت‌ها برای انجام عملیات استفاده می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کوابیت استفاده می‌کنند. یک بیت یا صفر است و یا یک، مانند یک کلید برق که یا روشن است و یا خاموش. اما یک کوابیت می‌تواند هم صفر باشد و هم یک (و یا هرچیزی بین صفر و یک)، مانند کلیدی که هم می‌تواند روشن باشد هم خاموش باشد و هرچیزی میان روشن و خاموش باشد.
|
یک کامپیوتر کوانتومی باید قادر باشد تا مسائل بزرگ‌تری را با تقسیم کردن آن به بخش‌های کوچک‌تر با سرعت خیلی بیشتری نسبت به کامپیوترهای سنتی حل کند. به این مسائل، مسائل Embarrassingly parallel می‌گویند. اما کامپیوترهای کوانتومی ماهیت ناپایداری دارند. اگر حالت کوانتومی کامپیوتر آشفته باشد، فدرت محاسباتی کامپیوتر ممکن برگردد به کامپیوترهای سنتی. مانند ترانزیستور نوری ساخته شده در زوریخ، کامپیوترهای کوانتومی باید در دمای کمی پایین تر از صفر مطلق جهت حفظ وضعیت کوانتومی باید نگهداری شوند.
|
 |
 |
تیم‌هایی از دانشمندان کامپیوتر بر روی ایجاد کامپیوترهایی که از DNA برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند کار می‌کنند. این ترکیب علم کامپیوتر و بیولوژی می‌تواند راهی به سوی نسل آینده کامپیوترها باشد. کامپیوتر DNA ای مزایای زیادی نسبت به ماشین‌های سنتی دارند. برای مثال DNA یک منبع فراوان و ارزان است. اگر بتوان از DNA به عنوان یک ابزار پردازش داده استفاده کرد، می‌توان در رشته کامپیوتر تحول ایجاد کرد.
|