Հաղթահարելով անհաղթահարելին

PanARMENIAN.Net - «Մուրի օրենքը» դարձավ համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացման հիմնական ուղենիշը՝ միաժամանակ կանխորոշելով դրանց մայրամուտը․ ներկայումս ամբողջ աշխարհում մասնագետները ելք են փնտրում ստեղծված իրավիճակից՝ համակարգիչների ապագան փրկելու համար։

1981թ-ի օգոստոսի 12-ին ներկայացվեց առաջին մասսայական անհատական օգտագործման համակարգիչը՝ IBM PC-ն

Որպեսզի հասկանալի լինի, թե ինչու են ժամանակակից համակարգչային տեխնոլոգիաների առջև «սև ամպեր» կուտակվել, պետք է պարզաբանել, թե ինչ սկզբունքներով է աշխատում «Մուրի օրենքը»։ Ցանկացած համակարգչի սիրտը հանդիսացող պրոցեսորում հաշվարկներն իրականացվում են միլիարդավոր տրանզիստորների միջոցով․ որքան մեծ է դրանց քանակը, այնքան հզոր է հաշվարկային սարքը։ «Մուրի օրենքի» համաձայն՝ ինտեգրալ սխեմայի բյուրեղի վրա տեղակայվող տրանզիստորների քանակը պետք է կրկնապատկվի յուրաքանչյուր 24 ամիսը մեկ անգամ․ կոպիտ ասած՝ յուրաքանչյուր հաջորդ սերնդի պրոցեսորը, որը միջինում շուկայում պետք է հայտնվի 2 տարին մեկ անգամ, պետք է զգալիորեն ավելի հզոր լինի նախորդից։ Բնականաբար, մասնագետները դրան են հասնում ինտոգրալ սխեմայի բյուրեղի վրա տեղակայվող տրանզիստորների չափերի փոքրացման միջոցով։

Գորդոն Մուրը՝«Մուրի օրենքի» հեղինակը

Մինչև վերջին տարիները համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացումը հետևում էր այդ սկզբունքին․ տրանզիստորների փոքրացման հետ մեկտեղ աճում էր դրանց քանակը, սարքավորումները նույնպես փոքրանում էին ու հզորանում։ Սակայն ներկայումս սովորական ֆոն-նեյմանական ճարտարապետության շրջանակներում տրանզիստորների հետագա փոքրացմանը հասնելը գնալով ավելի ու ավելի դժվար է դառնում։ Նանոչափերի հասնող տրանզիստորների հետագա փոքրացումը կապված է ոչ միայն դրանց արտադրությանն առնչվող տեխնոլոգիական խնդիրների, այլև բնության ֆունդամենտալ սահմանափակումների հետ, քանի որ այդ մակարդակում սկսում են արտահայտվել քվանտային հատկությունները և ճշգրիտ հաշվարկային պրոցեսները դառնում են անհնարին։

D-Wave քվազի-քվանտային համակարգչի պրոցեսորը

Ստեղծված իրավիճակում ավանդական ճարտարապետության հետագա կիրառումը սպառնում է համակարգչային տեխնոլոգիաների ապագային, և մասնագետներն այժմ այլ, բոլորովին նոր ուղիներ են փնտրում։ Դրանցից ամենահեռանկարայինը քվանտային համակարգիչներն են, երբ «Մուրի օրենքի» հետագա պահպանմանը խոչընդոտող հիմնական հանգամանքն օգտագործվում է ինքն իր դեմ։ Քվանտային համակարգիչներում հաշվարկների իրականացման համար կիրառվում են հենց քվանտային համակարգեր՝ էլեկտրոններ, ֆոտոններ (լույսի մասիկներ), ատոմներ և այլն։ Քանի որ քվանտային համակարգերը կարող են միաժամանակ գտնվել մի քանի վիճակներում (քվանտային սուպերպոզիցիա), դա զգալիորեն ավելացնում է նրանց հաշվարկային հնարավորությունները՝ ի համեմատ սովորական համակարգիչների (որոնցում տրանզիստորը ժամանակի մեկ հատվածում կարող է գտնվել միայն մեկ վիճակում)։ Սակայն լիարժեք քվանտային համակարգչի ստեղծումն առայժմ գտնվում է հիպոթետիկ մակարդակում, ինչը նույնպես կապված է քվանտային երևույթների սահմանափակումների հետ․ հաշվարկային մասնիկների քանակի ավելացումն անխուսափելիորեն բերում է դրանց և շրջակա միջավայրի անցանկալի փոխազդեցության, որն էլ ոչնչացնում է քվանտային վիճակն ու անհնարին դարձնում հաշվարկների իրականացումը։

Մյուս մոտեցումը կապված է սովորական տրանզիստորների փոխարեն բարդ մոլեկուլների կիրառման հետ․ այս ուղղությամբ հատկապես ակտիվ աշխատանք է ծավալում ամերիկյան Microsoft ընկերությունը։ Որպես տեղեկատվության կրիչ մասնագետները նպատակ ունեն օգտագործել ԴՆԹ-մոլեկուլներ, որոնք կենդանի օրգանիզմներում ժառանգական տեղեկատվության կրողներն են։

Այս բավականին կոմպակտ, միաժամանակ տեղեկատվություն պահպանելու ահռելի պոտենցիալ ունեցող քիմիական համակարգերի օգտագործումը համակարգիչներում կարող է զգալիորեն ավելացնել դրանց հաշվողական հզորությունները։ ԴՆԹ-մոլեկուլի կազմում գտնվող չորս ազոտական հիմքերի (ադենին, գուանին, թիմին և ցիտոզին) հերթականությունը կանխորոշում է բջջի ներսում բոլոր տեսակի սպիտակուցների սինթեզումն ու ողջ օրգանիզմի աճն ու հետագա զարգացումը․ նման սկզբունքով կառուցված հաշվողական միջուկը համակարգիչներում կարող է շրջանցել «Մուրի օրենքի» սահմանափակումները, սակայն առայժմ նման տեխնոլոգիաների ստեղծումը խիստ վաղ նախատիպերի տեսքով է։

Եւս մեկ մոտեցում կապված է ոչ թե տրանզիստորների չափերի փոքրացման և թվաքանակի ավելացման, այլ դրանց աշխատանքի սկզբունքների փոփոխության հետ։ Ժամանակակից սիլիցիումային տրանզիստորներում փոխանցումներն իրականացվում են էլեկտրոնների միջոցով, և նպատակ կա դրանք փոխարինել ֆոտոններով (լույսի մասնիկներով) աշխատող տրանզիստորներով։ Ֆոտոնները շատ ավելի արագ են (լույսի արագությունն առավելագույնն է բնության մեջ), ինչը թույլ կտա զգալիորեն ավելացնել պրոցեսորների տակտային հաճախականությունն՝ առանց տրանզիստորների քանակի ավելացման։ Սակայն այս տեխնոլոգիաները ևս առայժմ գոյություն ունեն միայն գիտնականների հաշվարկների ու տեսությունների մեջ։

Առավել նպատակահարմար է, հիպոթետիկ տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, գոյություն ունեցող միջոցներով նպատակին հասնելը։ Այսպես, Intel ընկերությունն արդեն հայտարարել է, որ 7 նանոմետր տրանզիստորների արտադրության համար կրկին օգտագործելու է սիլիցիում, սակայն ինդիումի անտիմոնիդը (InSb) և ինդիում-գալիումի արսենիդն (InGaAs) առավել հեռանկարային են՝ ցուցաբերելով փոխանցումների առավել մեծ արագություն և սիլիցիումից փոքր էներգածախս։ Շարունակվում են ածխածնի ուսումնասիրություններն ինչպես նանոխողովակների, այնպես էլ գրաֆենի տեսքով, հետևաբար այստեղ ևս հնարավոր են հաջողություններ։

Այդուհանդերձ, չնայած հնարավոր լուծումների առկայությանն, այսօր «Մուրի օրենքը» չպահպանելն արդեն նորմալ է դարձել։ Ժամանակներրը, երբ այս օրենքը կանխորոշում էր իրադարձությունների հետագա զարգացումն, անցել են։