Что лежит в основе новых компьютерных ИТ

Обновлено: 21.11.2024

поиск меню

Урок 2. Что такое компьютер?

Что такое компьютер?

Компьютер – это электронное устройство, которое манипулирует информацией или данными. Он имеет возможность хранить, извлекать и обрабатывать данные. Возможно, вы уже знаете, что можете использовать компьютер для ввода документов, отправки электронной почты, игр и просмотра веб-страниц. Вы также можете использовать его для редактирования или создания электронных таблиц, презентаций и даже видео.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о различных типах компьютеров.

Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете просмотреть его здесь.

Аппаратное и программное обеспечение

Прежде чем мы поговорим о разных типах компьютеров, давайте поговорим о двух общих вещах, которые есть у всех компьютеров: аппаратном и программном обеспечении.

Все, что вы делаете на своем компьютере, зависит как от аппаратного, так и от программного обеспечения. Например, прямо сейчас вы можете просматривать этот урок в веб-браузере (программное обеспечение) и использовать мышь (аппаратное обеспечение), чтобы переходить со страницы на страницу. Когда вы узнаете о разных типах компьютеров, спросите себя о различиях в их оборудовании. По мере прохождения этого руководства вы увидите, что разные типы компьютеров также часто используют разные типы программного обеспечения.

Какие существуют типы компьютеров?

Когда большинство людей слышат слово "компьютер", они представляют персональный компьютер, например настольный компьютер или ноутбук. Однако компьютеры бывают разных форм и размеров, и они выполняют множество различных функций в нашей повседневной жизни. Когда вы снимаете наличные в банкомате, просматриваете продукты в магазине или пользуетесь калькулятором, вы используете тип компьютера.

Настольные компьютеры

Многие люди используют настольные компьютеры на работе, дома и в школе. Настольные компьютеры предназначены для размещения на столе и обычно состоят из нескольких разных частей, включая корпус компьютера, монитор, клавиатуру и мышь.

Ноутбуки

Второй тип компьютеров, с которым вы, возможно, знакомы, — это портативные компьютеры, обычно называемые ноутбуками. Ноутбуки — это компьютеры с батарейным питанием, более портативные, чем настольные компьютеры, что позволяет использовать их практически где угодно.

Планшеты

Планшеты — это портативные компьютеры, которые еще более портативны, чем ноутбуки. Вместо клавиатуры и мыши в планшетах используется сенсорный экран для набора текста и навигации. iPad — это пример планшета.

Серверы

Сервер – это компьютер, который передает информацию другим компьютерам в сети. Например, всякий раз, когда вы пользуетесь Интернетом, вы просматриваете что-то, что хранится на сервере. Многие компании также используют локальные файловые серверы для внутреннего хранения файлов и обмена ими.

Другие типы компьютеров

Многие из современной электроники в основном представляют собой специализированные компьютеры, хотя мы не всегда думаем о них именно так. Вот несколько распространенных примеров.

Смартфоны. Многие сотовые телефоны могут делать то же, что и компьютеры, в том числе работать в Интернете и играть в игры. Их часто называют смартфонами.
Носимые устройства. Нательные устройства — это общий термин для группы устройств, включая фитнес-трекеры и умные часы, которые предназначены для ношения в течение дня. Эти устройства часто для краткости называют носимыми устройствами.
Игровые приставки. Игровая приставка – это особый тип компьютера, на котором можно играть в видеоигры на телевизоре.
Телевизоры. Многие телевизоры теперь оснащены приложениями, которые позволяют получать доступ к различным типам онлайн-контента. Например, вы можете транслировать видео из Интернета прямо на телевизор.

ПК и Mac

Персональные компьютеры бывают двух основных видов: ПК и Mac. Оба полностью функциональны, но выглядят по-разному, и многие люди предпочитают один или другой.

Этот тип компьютеров начался с оригинального IBM PC, который был представлен в 1981 году. Другие компании начали создавать аналогичные компьютеры, которые назывались IBM PC Compatible (часто сокращенно до PC). На сегодняшний день это самый распространенный тип персонального компьютера, обычно на нем установлена операционная система Microsoft Windows.

Компьютер Macintosh был представлен в 1984 году и стал первым широко продаваемым персональным компьютером с графическим интерфейсом пользователя, или GUI (произносится как липкий). Все компьютеры Mac производятся одной компанией (Apple) и почти всегда используют операционную систему Mac OS X.

Мы больше, чем когда-либо, полагаемся на технологии в наших домах. Холодильник, чтобы наши запасы еды оставались холодными и безопасными для еды, посудомоечная машина, чтобы мыть бесконечное количество посуды после еды дома, и наши устройства, чтобы поддерживать связь с внешним миром.

Для многих людей базового доступа в Интернет уже недостаточно. звонков и текстовых сообщений недостаточно. Теперь люди работают, учатся, преподают и общаются из дома. Видеочат с семьей и друзьями. Потоковое вещание премьерных фильмов, запойный просмотр телепередач, отправка ежедневных заданий на уроки, видеоконференции с участниками со всего мира — потребности намного сложнее.

Соответствует ли ваш старый компьютер тому, чем вы хотите заниматься? Если нет, ознакомьтесь с этими простыми советами, которые помогут вам найти новый компьютер, чтобы вы могли делать больше того, что хотите и что любите.

Поделиться этой страницей

1. Максимально используйте свое время с более быстрым устройством.

Мы знаем, что вы хотите делать то, что хотите, когда хотите, и это тоже должно идти в ногу с вами. Будь то более быстрое время отклика при открытии приложений, потоковом воспроизведении фильмов или музыки во время работы или просмотре веб-страниц со всеми открытыми сохраненными вкладками, мы можем помочь вам найти устройство, которое будет делать именно это.

Благодаря новейшим процессорам Intel ("мозгам" вашего компьютера) и твердотельным накопителям ("SSD" и отсеку для хранения внутри вашего устройства) запуск вашего устройства происходит в три раза быстрее, чем вы могли бы. опыт на более старом устройстве 1 . Что это значит? Это означает, что вы получите необходимую скорость и мощность при работе, игре, подключении или обучении в Интернете.

Как вы выбираете?

Мы можем подобрать для вас подходящий процессор в соответствии с вашими потребностями. Ищете ли вы компьютер начального уровня для выполнения основных задач или ожидаете от своего устройства более высокого уровня производительности для работы и игр, каждый найдет что-то для себя.

Какой процессор вам нужен?

Ваши потребности влияют на то, какой процессор вам подходит.

Лучшее соотношение цены и качества: процессор Intel® Core™ i3 10-го поколения идеально подходит, если вы ищете компьютер стоимостью менее 500 долларов США для выполнения основных вычислительных задач.
Повседневные требования. Если вы хотите сбалансировать производительность и стоимость, процессор Intel® Core™ i5 10-го поколения поможет вам найти этот баланс.
Тяжелая работа и развлечения. Если вы геймер или много работаете за компьютером, процессоры Intel® Core™ i7 и i9 10-го поколения окупятся, и вам будет спокойнее.

Твердотельный накопитель или жесткий диск?

Какой выбор лучше для вас? Различия основаны на цене, скорости и объеме хранилища.

SSD: хотя они могут стоить вам немного больше, они того стоят за вес, скорость, долговечность и низкое энергопотребление вашего устройства.
Жесткий диск. Жесткие диски обеспечивают немного больше места для хранения при меньших затратах, однако такое хранилище оказывает значительное влияние на производительность, поэтому, если вам нравится отзывчивый компьютер, твердотельный накопитель — это то, что вам нужно.

2. Работать, играть, учиться и общаться стало проще, где бы вы ни находились.

В среднем современные компьютеры с твердотельными накопителями (SSD) весят менее пяти фунтов. А поскольку твердотельные накопители потребляют меньше энергии, вы продлите время автономной работы — в среднем более восьми часов воспроизведения видео. 2 Эти портативные электростанции — именно то, что вам нужно, чтобы делать все, что вы хотите, где бы вы ни находились, с проводом или без него, даже если вы просто перемещаетесь из комнаты в комнату.

Что вы ищете для удовлетворения этих потребностей?

Подумайте о ноутбуке 2-в-1, поскольку он обеспечивает полную гибкость и дает вам возможности планшета, обычно с клавиатурой, которую можно перевернуть, и интерфейсом с сенсорным экраном, а также с программным обеспечением и вычислительными возможностями ноутбука, когда вам это нужно. .
Сенсорные экраны того стоят. Вам нравится это на вашем телефоне, верно? Особенно с небольшим ноутбуком, планшетом или 2-в-1, вам там тоже понравится. Сжимайте и масштабируйте, перемещайте предметы или просто используйте его вместо мыши или сенсорной панели. Попробовав его, вы удивитесь, почему так долго ждали его.

3. Вы можете найти то, что соответствует вашему стилю и бюджету.

В наши дни у компьютеров больше индивидуальности, и вы можете выбрать тот, который отражает вашу индивидуальность.

Покупка устройства — это инвестиция сегодня и в будущее, но это не означает, что вам нужно грабить банк. Благодаря широкому выбору устройств, доступных сегодня, можно найти компьютер, который не только соответствует вашему бюджету и личным потребностям, но и вашему стилю. Ищете ли вы тонкий и легкий корпус, чтобы облегчить перемещение по дому, или новый цвет, подходящий для вашего домашнего офиса, — для каждого найдется вариант.

Найдите свой идеальный компьютер

Времена быстро меняются, но хорошая новость заключается в том, что устройства продолжают развиваться, чтобы удовлетворять потребности потребителей — работать и развлекаться, — и вы заслуживаете отличного онлайн-взаимодействия, какими бы ни были ваши потребности. Готовы увидеть устройства?

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

Компьютер — это машина, которая может хранить и обрабатывать информацию. Большинство компьютеров полагаются на двоичную систему, в которой используются две переменные, 0 и 1, для выполнения таких задач, как хранение данных, расчет алгоритмов и отображение информации. Компьютеры бывают разных форм и размеров: от карманных смартфонов до суперкомпьютеров весом более 300 тонн.

Многим людям на протяжении всей истории приписывают разработку ранних прототипов, которые привели к созданию современного компьютера. Во время Второй мировой войны физик Джон Мочли, инженер Дж. Преспер Эккерт-младший и их коллеги из Пенсильванского университета разработали первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения — электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC).

По состоянию на ноябрь 2021 года самым мощным компьютером в мире является японский суперкомпьютер Fugaku, разработанный компаниями RIKEN и Fujitsu. Он использовался для моделирования симуляций COVID-19.

Популярные современные языки программирования, такие как JavaScript и Python, работают с несколькими формами парадигм программирования. Функциональное программирование, использующее математические функции для получения выходных данных на основе введенных данных, является одним из наиболее распространенных способов использования кода для предоставления инструкций для компьютера.

Самые мощные компьютеры могут выполнять чрезвычайно сложные задачи, такие как моделирование экспериментов с ядерным оружием и прогнозирование изменения климата. Разработка квантовых компьютеров, машин, способных выполнять большое количество вычислений посредством квантового параллелизма (полученного из суперпозиции), позволит выполнять еще более сложные задачи.

Способность компьютера обретать сознание — широко обсуждаемая тема. Некоторые утверждают, что сознание зависит от самосознания и способности мыслить, а это означает, что компьютеры обладают сознанием, потому что они распознают свое окружение и могут обрабатывать данные. Другие считают, что человеческое сознание никогда не может быть воспроизведено физическими процессами. Прочитайте точку зрения одного исследователя.

компьютер, устройство для обработки, хранения и отображения информации.

Компьютер когда-то означал человека, выполняющего вычисления, но теперь этот термин почти повсеместно относится к автоматизированному электронному оборудованию.Первый раздел этой статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам, их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел посвящен истории вычислительной техники. Подробную информацию об архитектуре компьютера, программном обеспечении и теории см. в см. информатике.

Основы вычислений

Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любая информация может быть закодирована в числовом виде, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения. Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозов погоды. Их скорость позволяет им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты. Они также достаточно дешевы, чтобы их можно было встроить в бытовые приборы и сделать сушилки для белья и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам ставить вопросы и отвечать на них, на которые раньше нельзя было ответить. Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей поведения на потребительском рынке или всех случаев употребления слова в текстах, хранящихся в базе данных. Компьютеры все чаще могут обучаться и адаптироваться во время работы.

Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых носят теоретический характер. Например, существуют неразрешимые утверждения, истинность которых не может быть определена в рамках заданного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не может существовать универсального алгоритмического метода для идентификации таких утверждений, компьютер, которому нужно получить истинность такого утверждения, будет (если его принудительно не прервать) продолжать работу бесконечно — состояние, известное как «проблема остановки». (См. Машина Тьюринга.) Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум способен распознавать пространственные структуры — например, легко различать человеческие лица, — но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не схватывать детали в целом с первого взгляда. Еще одна проблемная область для компьютеров связана с взаимодействием на естественном языке. Поскольку в обычном человеческом общении предполагается так много общих знаний и контекстуальной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления релевантной информации универсальным программам на естественном языке.

Аналоговые компьютеры

Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации. Сначала они представляли величины с помощью механических компонентов (см. дифференциальный анализатор и интегратор), но после Второй мировой войны стали использоваться напряжения; к 1960-м годам цифровые компьютеры в значительной степени заменили их. Тем не менее аналоговые компьютеры и некоторые гибридные цифро-аналоговые системы продолжали использоваться в течение 1960-х годов для решения таких задач, как моделирование самолетов и космических полетов.

Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной задачи может быть относительно просто. Другое преимущество заключается в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблему в «реальном времени»; то есть вычисления выполняются с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления имеют ограниченную точность — обычно несколько знаков после запятой, но меньше в сложных механизмах, — а устройства общего назначения дороги и их нелегко запрограммировать.

Цифровые компьютеры

В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, как правило, в виде последовательностей нулей и единиц (двоичных цифр или битов). Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х — начале 1940-х годов в США, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались переключатели, управляемые электромагнитами (реле). Их программы хранились на перфоленте или картах, и у них было ограниченное внутреннее хранилище данных. Исторические события см. см. в разделе Изобретение современного компьютера.

Мейнфрейм

В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютера UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие и дорогие компьютеры все большей мощности. Они использовались крупными корпорациями и государственными исследовательскими лабораториями, как правило, в качестве единственного компьютера в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 сдавался в аренду за 8000 долларов в месяц (ранние машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 году самый большой компьютер IBM S/360 стоил несколько миллионов долларов.

Эти компьютеры стали называться мейнфреймами, хотя этот термин не стал общепринятым, пока не были построены компьютеры меньшего размера. Мейнфреймы характеризовались наличием (для своего времени) больших объемов памяти, быстрых компонентов и мощных вычислительных возможностей.Они были очень надежны, и, поскольку они часто обслуживали жизненно важные потребности в организации, они иногда разрабатывались с избыточными компонентами, которые позволяли им выдерживать частичные отказы. Поскольку это были сложные системы, ими управлял штат системных программистов, которые одни имели доступ к компьютеру. Другие пользователи отправили «пакетные задания» для запуска на мэйнфрейме по одному.

Такие системы остаются важными и сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК). В настоящее время мэйнфреймы обеспечивают хранение данных большой емкости для серверов Интернета или, благодаря методам разделения времени, они позволяют сотням или тысячам пользователей одновременно запускать программы. Из-за их текущих ролей эти компьютеры теперь называются серверами, а не мейнфреймами.

Скирмионы создаются в камере для напыления в сверхвысоком вакууме. Используя технологию напыления, группе исследователей Empa удалось создать различимые скирмионы в точно настроенных сверхтонких металлических слоях при комнатной температуре. Изображение: Эмпа

Магнитные взаимодействия между атомами в мельчайших масштабах могут создавать уникальные состояния, такие как скирмионы. Скирмионы обладают особыми свойствами и могут существовать в определенных материальных системах, таких как «стек» различных металлических слоев толщиной менее нанометра. Современные компьютерные технологии на основе скирмионов, размер которых составляет всего несколько нанометров, обещают обеспечить чрезвычайно компактный и сверхбыстрый способ хранения и обработки данных.

Например, одна из концепций хранения данных с помощью скирмионов может заключаться в том, что биты 1 и 0 представляются наличием и отсутствием данного скирмиона. Таким образом, эту концепцию можно использовать в воспоминаниях о «беговых дорожках». Однако обязательным условием является то, чтобы расстояние между скирмионом для значения 1 и скирмионным зазором для значения 0 оставалось постоянным при перемещении во время передачи данных, иначе могут возникнуть большие ошибки.

В качестве лучшей альтернативы можно использовать скирмионы разных размеров для представления 0 и 1. Затем их можно было бы транспортировать, как жемчужины на нитке, при этом расстояния между жемчужинами не играли бы большой роли. Существование двух разных типов скирмионов (скирмион и скирмион-поплавок) до сих пор было предсказано только теоретически и продемонстрировано только экспериментально в специально выращенном монокристаллическом материале. Однако в этих экспериментах скирмионы существуют только при крайне низких температурах. Эти ограничения делают этот материал непригодным для практического применения.

Исследовательской группе во главе с Хансом Йозефом Хугом из Empa удалось решить эту проблему: «Мы создали многослойную систему, состоящую из различных слоев ферромагнитных, благородных и редкоземельных металлов толщиной менее нанометра, в которых два различные состояния скирмиона могут сосуществовать при комнатной температуре», — говорит Хуг. Его команда изучала свойства скирмионов в ультратонких ферромагнитных многослойных системах с помощью магнитно-силового микроскопа, разработанного ими в Empa. Для своих последних экспериментов они изготовили слои материала из следующих металлов: иридия (Ir), железа (Fe), кобальта (Co), платины (Pt) и редкоземельных металлов тербия (Tb) и гадолиния (Gd).

Схематическое изображение скирмиона (слева): стрелки обозначают направление магнитных моментов; Изображение, полученное с помощью магнитно-силовой микроскопии двух различных типов скирмионов, наблюдаемых в настраиваемой многослойной системе (справа): два цветовых уровня, светло- и темно-синий, различают два скирмиона. Кредит: Эмпа

Между двумя ферромагнитными мультислоями, которые генерируют скирмионы, в которых комбинация слоев Ir/Fe/Co/Pt накладывается пять раз, исследователи вставили ферримагнитный мультислой, состоящий из слоя сплава TbGd и слоя Co. Особенность этого слоя в том, что он не может генерировать скирмионы сам по себе. С другой стороны, два внешних слоя генерируют скирмионы в большом количестве.

Исследователи отрегулировали соотношение смешивания двух металлов Tb и Gd и толщину слоев TbGd и Co в центральном слое таким образом, чтобы на его магнитные свойства могли влиять внешние слои: ферромагнитные слои «вынуждают скирмионы в центральный ферримагнитный слой. В результате получается многослойная система, в которой существуют два разных типа скирмионов.

Экспериментальные и теоретические данные

Эти два типа скирмионов можно легко отличить друг от друга с помощью магнитно-силового микроскопа из-за их разных размеров и интенсивности. Более крупный скирмион, также создающий более сильное магнитное поле, пронизывает всю многослойную систему, т.е. также средний ферримагнитный мультислой. С другой стороны, меньший и более слабый скирмион существует только в двух внешних мультислоях. В этом большое значение последних результатов в отношении возможного использования скирмионов в обработке данных: если бинарные данные — 0 и 1 — должны храниться и считываться, они должны быть четко различимы, что было бы возможно здесь с помощью два разных типа скирмионов.

Два внешних ферромагнитных мультислоя создают высокую плотность скирмионов и влияют на центральный ферримагнитный мультислой таким образом, что некоторые скирмионы из внешних слоев могут попасть в средний. Это создает два разных типа скирмионов, которые можно использовать для битов 0 и 1. Предоставлено: Empa

С помощью магнитно-силового микроскопа отдельные части этих мультислоев сравнивались друг с другом. Это позволило команде Хага определить, в каких слоях встречаются разные скирмионы. Кроме того, компьютерное моделирование микромагнитного поля подтвердило экспериментальные результаты. Эти симуляции были выполнены в сотрудничестве с теоретиками из университетов Вены и Мессины.

Исследователь Empa Андрада-Оана Мандру, первый автор исследования, надеется, что основная проблема практического применения была преодолена: «Многослойные материалы, которые мы разработали с использованием технологии напыления, в принципе, также могут производиться в промышленных масштабах. " она сказала. Кроме того, подобные системы могут быть использованы в будущем для создания трехмерных устройств хранения данных с еще большей плотностью хранения. Недавно команда опубликовала свою работу в известном журнале Nature Communications.

Память ипподрома

Концепция такой памяти была разработана в 2004 году в IBM. Он состоит из записи информации в одном месте с помощью магнитных доменов, т. е. магнитно-ориентированных областей, а затем их быстрого перемещения внутри устройства с помощью токов. Такому магнитному домену соответствует один бит. Эту задачу мог выполнить, например, скирмион. Материалом носителя этих магнитных информационных единиц являются нанопровода, которые более чем в тысячу раз тоньше человеческого волоса и, таким образом, обещают чрезвычайно компактную форму хранения данных. Передача данных по проводам также работает чрезвычайно быстро, примерно в 100 000 раз быстрее, чем в обычной флэш-памяти, и потребляет гораздо меньше энергии.

Дополнительная информация: Andrada-Oana Mandru et al. Сосуществование различных скирмионных фаз, наблюдаемое в гибридных ферромагнитных/ферримагнитных мультислоях, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-20025-2

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Восемьдесят лет назад Алан Тьюринг заложил математические основы вычислений. Всего десять лет спустя Джон фон Нейман сделал вычисления практичными. С тех пор достижения в области информационных технологий сыграли ключевую роль в глобальном экономическом росте, чему способствовал набор критически важных базовых технологий, для которых мы смогли разработать экспоненциально увеличивающуюся производительность при экспоненциально снижающихся затратах.

Чип памяти в современном мобильном телефоне имеет в миллион раз большую емкость, чем компьютер, который Джон фон Нейман (справа) построил для Института перспективных исследований примерно в 1951 году.

Сейчас, после пяти десятилетий невероятного роста, мы находимся в закате действия закона Мура. Нам необходимо заново изобретать наши основные технологии, чтобы мы могли устойчиво и справедливо предлагать инновации в компьютерно-жадном мире.

Каждые два года мы создаем больше данных, чем за всю историю. Наши амбиции растут быстрее, чем улучшаются наши компьютеры.

Обоюдоострый меч закона Мура

Сокращение расходов и повышение производительности, предсказанные законом Мура, оказали глубокое демократизирующее воздействие на потребителей технологий. Однако для поддержания этого двигателя глобального роста потребовалось согласованное глобальное сотрудничество, координирующее усилия научных кругов, правительства и промышленности.

Кроме того, для строительства заводов по производству чипов потребовался экспоненциальный рост капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Эта тенденция известна как закон Рока. В соответствии с этим прогнозом стоимость заводов следующего поколения оценивается более чем в 20 млрд долларов США.

Менее известно важное наблюдение, которое мы не смогли подтвердить: закон Деннарда, наблюдение, сделанное научным сотрудником IBM Робертом Деннардом примерно в то же время, что и Мур, гласит, что по мере того, как транзисторы сжимаются (или «масштабируются» вниз ), они станут быстрее и будут потреблять меньше энергии, но при этом будут дешевле.

Примерно 10 лет назад закончился закон масштабирования Деннарда. У вас может быть больше транзисторов на чипе, но они не будут работать быстрее или потреблять меньше энергии. Чтобы продолжать повышать скорость и снижать энергопотребление, требуется более высокий уровень интеграции, то есть функции, которые раньше распределялись по нескольким чипам, теперь интегрированы в один, все более массивный чип.

Компания Moore плюс Rock минус Dennard дает рецепт консолидации нескольких архитектур и производителей. Инновации за пределами этого сокращающегося пула лидеров рынка ограничены периферийными устройствами, работающими в тысячи раз медленнее, чем устройства с высокой степенью интеграции.

Консолидация как поставщиков, так и архитектур, в свою очередь, создает единообразие в дизайне программного обеспечения, и так же, как отсутствие биоразнообразия делает экосистему уязвимой для болезней, наши ИТ-системы становятся уязвимыми для кибератак. Что еще хуже, технологии, задуманные в наивную и разрозненную эпоху, когда их недостатки можно было скрыть, теперь используются в критически важной социальной инфраструктуре, где отказ может распространяться как болезнь.

Было бы экономически глупо не использовать преимущества закона Мура, пока они были доступны нам, но это не будет продолжаться долго. То же глобальное сообщество, которое десятилетиями способствовало масштабированию закона Мура, быстро реорганизуется, достигнув консенсуса в отношении того, что относительно роскошная эра, когда можно было сосредоточиться почти исключительно на транзисторе, подходит к концу.

Хотя неопределенность мира, вступающего в сумерки закона Мура, может показаться пугающей, она предлагает то, чего мы не испытывали более четырех десятилетий: возможность бросить вызов условностям.

Новая эра

По мере того, как мы выходим из фантастически продуктивной эпохи закона Мура, мы оказываемся на пороге мира множественных одновременных инверсий общепринятых представлений:

Обучающие нейронные сети заменят приложения для программирования.
Данные будут распространяться, а не накапливаться на фермах серверов; Данные будут распространяться, а не накапливаться на фермах серверов.
Память будет в изобилии и дешевой, а не дефицитной и дорогой;
Вычислительные элементы специального назначения заменят обычные микропроцессоры общего назначения.
Информационные технологии будут создавать ценность, а не только снижать затраты.
Фотоны заменят электроны в качестве носителей информации;
Граница и ядро будут континуумом, а не дихотомией.

"Чтобы управлять данными, вам нужна большая мощность; чтобы извлечь информацию из действия, вам потребуется много вычислительной мощности. Существующие архитектуры просто нежизнеспособны». – Антонио Нери, президент и главный исполнительный директор Hewlett Packard Enterprise. Ежегодное собрание Всемирного экономического форума в Давосе, январь 2018 г.

Мы находимся на грани одновременного искажения общепринятых представлений. В эхе бурного перехода от классической физики к современной, когда наша наука стала более мощной, но менее интуитивной, сумма этих инверсий потенциально может быть гораздо более полезной. Мы должны смириться с окончанием эры закона Мура и перспективой новых, разнообразных и ярких возможностей.

Как нам найти дорогу в этом перевернутом мире? Переместив наше внимание со стороны предложения на сторону спроса. В то время как экспоненциальный рост производительности традиционных технологий замедляется; экспоненциальный спрос не ослабевает. Наблюдается экспоненциальный рост новых данных и экспоненциальное сокращение времени, которое мы можем себе позволить, чтобы перейти от ощущения к действию.

Вы читали?

Количество информации, которую мы записываем как биологический вид, удваивается каждые два года. Другими словами, каждые два года мы создаем столько новой информации, сколько когда-либо было записано.Подавляющее большинство этой информации сегодня записывается в традиционных центрах обработки данных, но по мере удвоения объемов данных ситуация резко изменится. Доля корпоративных данных, которые никогда не будут находиться в центре обработки данных, может возрасти с 10% сегодня до более чем 70% в течение пяти лет. Семь из 10 байтов могут быть захвачены, проанализированы и обработаны, не выходя за пределы «интеллектуального края».

Возьмите продукт этих двух тенденций, и мы увидим появление модели будущего: подавляющее большинство информации будет анализироваться с помощью алгоритмов искусственного интеллекта и анализа данных для информирования о действиях, предпринимаемых от нашего имени. Почти все это будет происходить в распределенной информационной инфраструктуре.

Большая часть роста будет происходить на интеллектуальных перифериях с богатым набором новых вычислительных технологий «ускорения»: управляемые памятью, нейроморфные, фотонные, квантовые и аналоговые вычисления станут незаменимыми. Установленные на периферии, эти методы будут возвращаться к основному центру обработки данных, создавая континуум от периферии к ядру.

Сверхконкурентное предприятие

Используя эти тенденции в качестве путеводной звезды, мы можем описать гиперконкурентные государственные и частные предприятия, которые станут возможными. Гиперконкурентное цифровое предприятие:

Понимает, что данные в режиме реального времени являются новым источником конкурентоспособности и создания экономической ценности, равной или большей стоимости, чем основной товар или процесс, который они обеспечивают;
Позволяет каждому физическому или цифровому продукту, каждому производственному процессу на заводе, каждому бизнес-процессу на предприятии производить данные и использовать эти данные для повышения эффективности и отказоустойчивости;
Максимально приближает возможности аналитики и машинного обучения к предельным возможностям для анализа и действий в режиме реального времени.
Создает континуум от интеллектуальной периферии до ядра предприятия, чтобы каждое действие могло выполняться за минимальное время с минимальными затратами энергии.
Неустанно и устойчиво превращает необработанные данные в экономическую выгоду за счет улучшения процессов, инвестиционной стратегии, удовлетворенности клиентов, сокращения гарантий и прямой монетизации.

Распределенные системы новых вычислительных элементов, безусловно, более сложны, но взамен они более справедливы, безопасны, доступны и устойчивы. Эти факторы делают их, возможно, более справедливыми.

Появляющиеся экономические возможности являются противоядием от сегодняшней технической монокультуры. Как резюмировал старший научный сотрудник Hewlett Packard Labs Стэн Уильямс в своем заключительном слове на прошлогодней международной конференции IEEE по перезагрузке вычислений: «Конец закона Мура — это лучшее, что случилось с компьютерами с момента начала действия закона Мура. Золотые наручники сняты!»

Читайте также: