Помехи в пути

Итак, когда же роботы смогут наконец-то догнать и перегнать человека по интеллекту? Конечно, никто этого не знает, но предсказаний много. Большинство из них основано на предположении, что в ближайшие десятилетия закон Мура будет продолжать действовать. Однако закон Мура — вовсе не закон; более того, он, по существу, нарушает фундаментальный закон природы и противоречит квантовой теории.

Закон Мура как таковой не может действовать вечно. Уже сегодня мы видим замедление развития. К концу этого или, может быть, следующего десятилетия процесс, возможно, полностью затормозится, и последствия этого, особенно для Кремниевой долины, могут оказаться весьма печальными.

Суть проблемы проста. В настоящий момент вы можете разместить сотни миллионов кремниевых транзисторов на кристалле размером с ноготь, но для плотности упаковки элементов существует конкретный предел. Сегодня самый тонкий слой кремния на микросхеме Pentium составляет примерно 20 атомов в толщину, к 2020 г. толщина такого слоя может уменьшиться до пяти атомов. Но тогда вступит в действие принцип неопределенности Гейзенберга: вы не сумеете определить в точности, где находится электрон, и он сможет потихоньку «просочиться», уйти с проводящего слоя (см. приложение, где мы обсуждаем квантовую теорию и принцип неопределенности подробнее), и в микросхеме произойдет короткое замыкание. К тому же такая микросхема будет выделять тепла достаточно много, чтобы поджарить яичницу. Утечки и тепло со временем непременно положат конец действию закона Мура. Необходима будет замена.

Если размещение транзисторов на плоской подложке подходит к пределу в смысле компьютерной мощности, то Intel ставит миллиарды долларов на то, что микросхемы вскоре захватят третье измерение и станут объемными. Время покажет, оправдаются ли их надежды (одна из серьезнейших проблем объемных микросхем состоит в том, что выделение тепла стремительно растет с толщиной чипа).

Microsoft рассматривает другие возможности, такие как увеличение площади микросхемы с параллельной обработкой данных. Один из вариантов — расположить чипы горизонтально в ряд. Затем нужно будет разбить решаемую проблему программным путем на части, решить каждую часть отдельно на небольшом чипе и в конце вновь собрать информацию. Однако это не так просто: возможности программного обеспечения растут куда медленнее, чем та экспонента, о которой мы привыкли говорить в связи с законом Мура.

Подобные меры могут продлить действие закона Мура на несколько лет. Но со временем все это неминуемо закончится: квантовая теория возьмет верх. Это означает, что физики уже экспериментируют с широким спектром альтернатив, призванных прийти на смену эре кремния; это могут оказаться квантовые или молекулярные, оптические или нанокомпьютеры, ДНК-компьютеры и т. п. Однако пока ни одна из этих технологий не доведена до реального воплощения.