Wie sieht die Zukunft der Computer?

Im Jahr 1958 werfen ein Texas Instruments-Ingenieur namens Jack Kilby eine Muster auf die Oberfläche eines 11 Millimeter langen "Chips" halbleitenden Germanium, Erstellen der erste integrierte Schaltkreis. Da die Schaltung ein einzelnen Transistors enthalten – eine Art Miniaturschalter – der Chip halten konnte, ein "bisschen" Daten: entweder eine 1 oder eine 0, je nach Konfiguration des Transistors.

Seitdem und mit unermüdlicher Konsistenz gelungen Ingenieure, die Anzahl der Transistoren, sondern auch auf Computer-Chips alle zwei Jahre passen, verdoppeln. Sie tun dies durch die Größe der Transistoren regelmäßig zu halbieren. Heute, nach Dutzenden von Iterationen dieser Verdoppelung und Halbierung Regel, Transistoren messen nur wenige Atomlagen über, und ein typische Computer-Chip hält 9 Millionen von ihnen pro Quadratmillimeter. Computer mit mehr Transistoren führen mehr Rechenoperationen pro Sekunde (da zum Brennen gibt es mehr Transistoren) und sind daher stärker. Die Verdoppelung der Rechenleistung alle zwei Jahre wird als "Mooresches Gesetz," nach Gordon Moore, den Intel-Ingenieur bezeichnet, der den Trend im Jahr 1965 zum ersten Mal bemerkt.

Moores Gesetz macht Laptop-Modelle des Vorjahres verstorben wird, und es zweifellos nächstjährigen Tech Geräte atemberaubend klein und schnell im Vergleich zu heutigen. Aber Konsum beiseite, wohin das exponentielle Wachstum der Rechenleistung am Ende steuert? Werden Computer schließlich Menschen überlisten? Und werden sie jemals aufhören, immer leistungsfähiger?

Die Singularität

Viele Wissenschaftler glauben das exponentielle Wachstum in der Datenverarbeitung macht führt unweigerlich zu einem zukünftigen Moment wann Computer Mensch-Ebene Intelligenz zu erreichen: ein Ereignis, bekannt als die "Singularität". Und nach einigen, die Zeit ist nahe.

Physiker, Autor und selbsternannte "futuristischen" Ray Kurzweil hat vorausgesagt, dass Computer zu Par mit den Menschen innerhalb von zwei Jahrzehnten kommen werden. Time Magazine erzählte er letztes Jahr, dass Ingenieure wird erfolgreich Reverse-Engineering des menschlichen Gehirns durch die Mitte der 2020er Jahre, und bis Ende dieses Jahrzehnts werden Computer in der Lage, Menschen-Ebene Intelligenz.

Zum Abschluss folgt von Moores Gesetz in die Zukunft zu projizieren. Wenn die Verdoppelung der Rechenleistung alle zwei Jahre weiterhin halten, "dann bis zum Jahr 2030 welche Technologie wir verwenden wird klein genug, dass wir die Rechenleistung anpassen können, die in ein menschliches Gehirn in einem physikalischen Volume die Größe des Gehirns, ist", erklärte Peter Denning, distinguished Professor für Informatik an der Naval Postgraduate School und Experte für Innovation in der Datenverarbeitung. "Futuristen glaube, das ist was Sie brauchen für künstliche Intelligenz. An diesem Punkt beginnt der Computer denken für sich selbst." [Wie ein menschliches Gehirn zu bauen]

Was als nächstes passiert ist ungewiss – und wurde Gegenstand von Spekulationen seit den Anfängen des Rechnens.

"Sobald die Maschine denken Methode begonnen hat, es würde nicht lange dauern zu schwachen Kräften zu überflügeln," sagte Alan Turing im Jahr 1951 bei einem Vortrag mit dem Titel "intelligente Maschinen: eine ketzerische Theorie" an der University of Manchester in Großbritannien vorgestellt. " Irgendwann sollte müssen wir erwarten, dass die Maschinen zu steuern." Der britische Mathematiker I.J. gut vermutet, dass "ultraintelligent" Maschinen, einmal erstellt, könnte noch bessere Maschinen zu konstruieren. "Dann zweifellos gäbe es eine"Intelligenzexplosion"und die Intelligenz des Menschen würde weit hinter sich gelassen werden." Damit die erste ultraintelligent Maschine die letzte Erfindung, die Man jemals machen muss ", schrieb er.

Summen über die kommende Singularität ist zu solch einem Pitch eskaliert, die gibt es sogar ein Buch kommt nächsten Monat darüber, wie Sie überleben in einer Welt der Post-Singularität genannt "Singularität Rising" (BenBella Books), von James Miller, Associate Professor für Wirtschaftswissenschaften am Smith College. [Könnte das Internet immer werden zerstört?]

Gehirn-ähnliche Verarbeitung

Aber nicht jeder bringt Lager in dieser Vorstellung einer Singularität, oder denkt, dass wir es jemals erreichen werden. "Ein Großteil der Hirnforscher glauben jetzt, die Komplexität des Gehirns ist so groß, dass selbst wenn wir einen Computer, der die Struktur imitiert bauen könnte, wir noch nicht wissen ob das, was wir bauen als Gehirn funktionieren kann," sagte Denning die Geheimnisse des Lebens wenig. Vielleicht könnte ohne Sinneseindrücke von der Außenwelt, Computer nie selbst bewusst geworden.

Andere argumentieren, dass das Moore'sche Gesetz bald beginnen zu brechen, oder hat es bereits. Das Argument ergibt sich aus der Tatsache, dass Ingenieure Transistoren nicht viel mehr, als sie bereits haben, miniaturisieren können weil sie bereits atomare Grenzen schieben. "Wenn in einem Transistor gibt es nur wenige Atome, Sie nicht mehr garantieren können, dass ein paar Atome Verhalten, wie sie sollen," erklärte Denning. Auf atomarer Skala inmitten einer bizarren Quanteneffekte. Transistoren nicht mehr pflegen einen einzigen Staat, vertreten durch eine "1" oder eine "0", aber stattdessen unvorhersehbar schwankt zwischen zwei Staaten, Rendering-Schaltungen und Datenspeicherung unzuverlässig. Der Begrenzungsfaktor, Denning sagt, ist, dass Transistoren Wärme abgeben, wenn sie zwischen Staaten wechseln, und wenn zu viele Transistoren, unabhängig von ihrer Größe zusammen auf einem einzigen Siliziumchip vollgestopft sind, die Wärme emittieren sie kollektiv schmilzt des Chips.

Aus diesen Gründen sagen einige Wissenschaftler, dass die Rechenleistung Zenit nähert. "Schon sehen wir eine Verlangsamung des Mooreschen Gesetzes" der theoretische Physiker Michio Kaku in einem Vortrag BigThink im Mai sagte.

Aber wenn das der Fall ist, ist es eine Nachricht für viele. Doyne Farmer, Professor für Mathematik an der Universität Oxford, der die Entwicklung der Technologie, Studien sagt, es gibt wenig Beweis für ein Ende der Moores Gesetz. "Ich bin bereit zu wetten, dass nicht genügend Daten, ein Fazit ziehen, dass eine Verlangsamung [des Mooreschen Gesetzes] beobachtet," sagte Bauer die Geheimnisse des Lebens wenig. Er sagt, dass Computer weiterhin wachsen stärker, da sie mehr Gehirn-wie werden.

Computer können bereits einzelne Vorgänge Größenordnungen schneller durchführen als Mensch kann Bauer sagte, in der Zwischenzeit bleibt des menschlichen Gehirns auf parallele Verarbeitung oder mehrere Vorgänge gleichzeitig weit überlegen. Für die meisten des letzten halben Jahrhunderts Ingenieure Computer schneller durch Erhöhung der Anzahl der Transistoren in ihren Prozessoren gemacht, aber sie erst vor kurzem fing "parallelisieren" Computer-Prozessoren. Um die Tatsache zu umgehen, die einzelnen Prozessoren mit zusätzlichen Transistoren gepackt werden können nicht, haben Ingenieure begonnen, upping Rechenleistung durch den Bau von multi-Core-Prozessoren oder Systeme der Chips, die Berechnungen parallel durchführen." Dies steuert das Hitzeproblem, weil Sie die Zeit verlangsamen können,"erklärte Denning. "Stell dir vor, dass jedes Mal, wenn der Prozessor tickt, die Transistoren ausgelöst. Also anstatt zu versuchen, um die Uhr, um alle diese Transistoren schneller Preisen ausführen zu beschleunigen, können Sie halten Sie die Uhr langsam und haben parallel-Aktivität auf den Chips." Er sagt, dass das Moore'sche Gesetz wahrscheinlich weiterhin, weil die Anzahl der Kerne in Computer-Prozessoren auf alle zwei Jahre verdoppelt gehen wird.

Und weil Parallelisierung ist der Schlüssel zur Komplexität "In einem Sinn multi-Core-Prozessoren machen Computer arbeiten eher wie das Gehirn," sagte Bauer die Geheimnisse des Lebens wenig.

Und dann gibt es die Möglichkeit, zukünftige Quantencomputer, ein relativ neues Feld, dass Versuche, die Unsicherheit in Quantenzustände zu nutzen, um als weitaus komplexer Berechnungen mit heutigen Computern möglich sind. Während herkömmliche Computer Informationen in Bits speichern, Quanten-Computern speichern Informationen in Qubits: Partikel, wie Atome oder Photonen, deren Staaten "" mit einander, verschränkt sind so dass eine Änderung an einem der Teilchen wirkt sich auf alle anderen Staaten. Durch Verschränkung einem Arbeitsgang durchgeführt auf einem Quantencomputer theoretisch erlaubt die sofortige Durchführung von eine unvorstellbar große Zahl von Berechnungen und jedes zusätzliche Partikel hinzugefügt, um das System der verschränkten Teilchen verdoppelt die Leistungsfähigkeit des Computers.

Wenn Physiker gelingt, das Potenzial der Quantencomputer nutzen — etwas sie kämpfen zu tun — das Moore'sche Gesetz hält sicherlich weit in die Zukunft, sagen sie.

Ultimative Grenze

Wenn das Moore'sche Gesetz hält, und Computer macht weiterhin exponentiell ansteigt (durch menschliche Genialität oder eigener ultraintelligent Kraft), gibt es einen Punkt, wenn der Fortschritt gezwungen sein werden, zu stoppen? Physiker Lawrence Krauss und Glenn Starkman sagen "Ja". Im Jahr 2005 berechnet sie, dass das Moore'sche Gesetz nur so lange zu halten bevor Computer tatsächlich aus Materie und Energie im Universum als Bits verwenden. Computer werden letztlich nicht weiter ausbauen; Sie werden nicht in der Lage, genügend Stoff, um die Anzahl der Bits alle zwei Jahre verdoppeln kooptieren, weil das Universum auseinander, zu schnell für sie beschleunigt wird zu fangen und umfassen mehr davon.

Also, wenn das Moore'sche Gesetz so genau weiterhin wie bisher, wenn sagen Krauss und Starkman Computer müssen aufhören zu wachsen? Prognosen deuten darauf hin, dass dieser Computer das gesamte Universum zu erreichen, drehen jedes Bit der Materie und Energie zu einem Teil seiner Schaltung in 600 Jahren umfassen wird.

Das mag sehr bald erscheinen. "Das Moore'sche Gesetz ist jedoch einem Exponentialgesetz" Starkman, ein Physiker an der Case Western University, sagte die Geheimnisse des Lebens wenig. Nur die doppelte Anzahl von Bits können Sie so viele Male, bevor Sie das gesamte Universum benötigen.

Persönlich, Starkman denkt das Moore'sche Gesetz abgebaut wird, lange bevor der ultimative Computer das Universum frisst. In der Tat denkt er, dass Computer immer leistungsfähiger in etwa 30 Jahren zu stoppen. Schließlich gibt es nicht abzusehen, was passieren wird. Wir könnten die Singularität zu erreichen – den Punkt wenn Computer bewusst, übernehmen, und starten Sie dann selbst zu verbessern. Oder vielleicht werden wir nicht. In diesem Monat hat Denning ein neues Papier, in der Zeitschrift Kommunikationen des ACM, genannt "Nicht schlecht fühlen, wenn man nicht die Zukunft vorhersagen kann." Es geht um die Menschen, die haben versucht, dies in der Vergangenheit zu tun, und nicht.

Diese Geschichte wurde durch die Geheimnisse des Lebens wenig, eine Schwester Website LiveScience zur Verfügung gestellt. Folgen Sie Natalie Wolchover auf Twitter @nattyover oder die Geheimnisse des Lebens wenig @llmysteries. Wir sind auch auf Facebook & Google +.