Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

Закон (на самом деле это, конечно, не настоящий научный закон) назван в честь Гордона Мура, соучредителя Intel, самой успешной компании по производству компьютерных чипов в мире. Интеллектуальные корни Intel, краеугольного камня Кремниевой долины, лежат непосредственно в изобретении полупроводникового усилительного прибора — транзистора. Изобретение транзистора закономерно привело к появлению интегральных микросхем — множества транзисторов на одном кристалле полупроводника — и к формулировке закона Мура. До его появления размеры компьютеров увеличивались по мере возрастания мощности. После начался обратный процесс — с возрастанием мощности размеры уменьшались. То есть их мощность становилась плотнее.

Мур сформулировал свой «закон» следующим образом: количество компонентов на интегральной микросхеме будет удваиваться каждые 18 месяцев. На самом деле сначала он говорил о 12 месяцах, потом о 24, но в общепринятую формулировку вошло промежуточное значение. В конце концов, это «закон», а не настоящий закон. Мур в 1965 году просто сделал интуитивное предположение, основанное на наблюдениях за скудными данными всего за четыре года.

Он также предсказал (сейчас это кажется довольно забавным), что «нет никаких оснований полагать, что этот рост останется почти постоянным, по крайней мере в течение 10 лет». Но он остается постоянным вот уже 55 лет. Наблюдение Мура превратилось в закон, хотя под ним нет никаких физических или иных научных оснований.

Рис. 6.39

Ранее я приводил более удобную формулировку закона Мура: все хорошее в компьютерах становится на порядок лучше каждые пять лет. «10X за 5» — это простой способ запомнить его (произносится как «в десять раз за пять»). На рисунке 6.39 изображена Эпоха 2, начинающаяся с 1965 года — левой точки отсчета на оси времени.

Практичный и циничный деловой мир называет кривую закона Мура «хоккейной клюшкой». Это график роста прибыли, за которую стоит умереть. Просто продлите кривую под предполагаемым углом, приближающимся к вертикальному, чтобы увидеть хоккейную клюшку. Это картина экспоненциального роста. Экспоненциальный означает взрывной. Закон Мура описывает и предсказывает экспоненциальное увеличение скорости вычислений или плотности памяти или экспоненциальное уменьшение стоимости и размера микросхем — все хорошее, что есть в компьютерах, становится экспоненциально лучше.

Закон Мура — это рычаг Архимеда, перевернувший мир. Усиление человеческих возможностей в Эпоху 1 достигло уровня «в миллион раз». Затем, в Эпоху 2, закон Мура усилил их фактор еще в сто миллиардов раз и усилит в триллион раз к 2025 году. Усиление человеческих возможностей в целом с момента изобретения компьютера вырастет к тому времени в квинтиллион раз — на 18 порядков! Это число невообразимо — и звучит так же глупо, как одиннадцатьдесят одиннадцать дизиллионов, но оно реально.

Никакая версия любого современного аспекта компьютерной истории — в частности, Цифрового Света — не может игнорировать впечатляющую роль закона Мура. Это взрывной фон, та основа, на которой базировались все специфические открытия и достижения последних пяти десятилетий — большинство из них просто не состоялись бы без него. По мере изучения биографии пикселя в следующих главах роль закона Мура станет очевиднее. Генеалогия понятий здесь не отрывается от исторического времени — от неумолимого хода часов закона Мура.

Нам также нельзя игнорировать этот ход часов в настоящем. «Закон» по-прежнему пребывает в стадии сверхновой. На самом деле он уже выходит за ее пределы. Сверхновая способна сиять в 10 миллиардов раз ярче, чем породившая ее звезда, но мощность компьютеров скоро возрастет в триллион раз (и это только Эпоха 2) по сравнению с породившими их первыми универсальными электронными вычислительными машинами. Понимание, пусть даже интуитивное, невообразимых степеней закона Мура лежит в основе понимания машинных вычислений, компьютеров и Цифрового Света.

Итак, теперь мы знаем, в чем заключается закон Мура, но почему он работает? Отчасти дело в том, что пока мы не видим никаких физических препятствий для реализации бита. Это просто наличие или отсутствие чего-то, скажем напряжения. У него нет размера. Это просто отличие, и не более того. Это чистая информация. Остальная часть ответа касается максимальной скорости, с которой люди способны создавать инновации. Экспоненциальное улучшение какой-либо технологии — в случае с законом Мура это технология компьютерных микросхем — отражает предельную скорость, с которой большое количество творческих личностей может заниматься совершенствованием технологий в условиях конкуренции при отсутствии абсолютного физического барьера для их улучшения и самоокупаемости этих технологий.

На первый взгляд, закон Мура — загадка. Если мы в него верим, то зачем нам беспокоиться о промежуточных шагах? Если мы знаем, что компьютеры улучшатся в четыре раза через три года, то зачем сначала улучшать их в два раза? Если мы знаем, что компьютеры улучшатся в 100 раз за 10 лет, то зачем заморачиваться с коэффициентом «10Х за 5»? Почему бы сразу не перейти непосредственно к более высокому коэффициенту?

Столь утрированная постановка вопроса делает очевидной его нелепость. Если бы в 1965 году мы знали, что в 2020-м компьютеры станут в сто миллиардов раз лучше — а так оно и есть, — то зачем создавать компьютеры, которые были в 10 раз лучше в 1970-м, в 100 раз лучше в 1975-м, в 1000 раз лучше в 1980-м и так далее? Почему мы просто сразу не создали компьютеры 2020-го, избежав предшествовавших им убогих машин-динозавров? Такая формулировка вопроса сразу указывает на проблему. В 1965-м, даже искренне уверовав в новый «закон», мы не смогли бы вообразить компьютер 2020 года, а тем более понять, как его построить. Инженеры должны подняться по всем ступеням этой лестницы, пройти каждый уровень игры, прежде чем осознать, как перейти на следующий, — и только тогда можно приступать к его созиданию. Нам нельзя прыгать через ступени и пропускать промежуточные шаги.

Нет, мы должны следовать закону Мура в его форме о постепенном улучшении технологии микросхем, чтобы представлять, каким будет следующее улучшение. Похожим образом работает эволюция живых существ. Крошечные изменения накапливаются, оборачиваясь в конечном счете масштабными изменениями, но сохраняя жизнеспособность живого существа на каждом этапе. Даже природе не под силу прямой прыжок от бактерии к ребенку. Как и в случае с дарвиновской эволюцией, изменения, продиктованные законом Мура, улучшают соответствие выполняемой задаче: компьютеры становятся дешевле, меньше, плотнее и быстрее. И мы в любом случае не видим, куда направляют нас накопленные изменения, потому что не существует никакой заданной цели. Но когда дело доходит до технологий, мы реализуем каждый шаг, чтобы увидеть, действительно ли он работает, а затем набираемся смелости, проницательности и инженерного мастерства, чтобы перейти к следующему шагу.