Analizując przyszłość przemysłu IT, Moore przewidywał: "spadający koszt będzie jedną z największych zalet zintegrowanej elektroniki, koszt ten będzie coraz bardziej spadał w miarę jak nowe funkcje będą implementowane na jednym kawałku półprzewodnika. Dla pojedynczego obwodu koszt jednego komponentu jest niemal odwrotnie proporcjonalny do liczby komponentów". Stwierdzenia te stały się znane jako Prawo Moore'a. Czterdzieści dwa lata później wciąż ono obowiązuje. Ale czy będzie ważne za, powiedzmy, 10 lat? Justin Rattner, wiceprezes ds. technologicznych Intela, odpowiada na to pytanie w poniższym wywiadzie.
IDG: Prawo Moore'a ma obecnie 42 lata i wciąż jest ważne. Ale czy nie zbliżamy się do jego fizycznej granicy?
Justin Rattner: Gdy ktoś pyta o to, czy Prawo Moore'a wkrótce przestanie obowiązywać, spoglądam wstecz na historię przemysłu IT. Pracuję w nim od ponad 30 lat i od dłuższego czasu żyję obok Prawa Moore'a. Tak naprawdę nigdy nie możemy przewidzieć, co się stanie w przemyśle technologicznym w perspektywie dłuższej niż 10 lat. A dlatego nie możemy nic powiedzieć, gdyż wiemy, że za 10 lat nastąpi kolejne 10 lat. Jeśli przyjrzymy się technologii 45 nanometrów, zobaczymy... liczne problemy związane z Prawem Moore'a, z którymi będziemy musieli się zmierzyć.
Cztery czy pięć lat temu mówiono, że Prawo Moore'a właśnie przestało obowiązywać, gdyż pojawił się problem z upływami energii. Ale przejście na materiały o wysokiej stałej dielektrycznej i wykorzystanie metali do budowy bramki tranzystora znacząco zredukowało upływy. A to tylko jeden przykład pokazujący, w jaki sposób rozwój technologii poradził sobie z problemem, który uznawaliśmy za ostateczną granicę naszych możliwości. A mógłbym opisać więcej takich technologii, które nie weszły jeszcze do produkcji. Mam tu na myśli na przykład trójbramkowe tranzystory. Obecne tranzystory są przymocowane do krzemu [są dwuwymiarowe - red.], trójbramkowy tranzystor znajduje się nad krzemem [jest strukturą trójwymiarową - red.]. I znowu... jest to jeden z przykładów poradzenia sobie z klasycznym problemem, który ograniczał wydajność tranzystorów.
Tym samym chcę powiedzieć, że za 10 lat tranzystory, które będziemy budowali, mogą nie przypominać tranzystorów, które budujemy dzisiaj.
IDG: Czy 80-rdzeniowy układ, o którym informowaliście, to przykład tych zmian technologicznych?
J. Rattner: Oczywiście! Sześć lub siedem lat temu Intel zaczął rozważać, jak poradzić sobie z ograniczeniami mocy. Powodowały one, że nie mogliśmy zwiększać wydajności procesora w sposób, w jaki dotychczas to robiliśmy. Wzrost zapotrzebowania na energię spowodowałby, że nie bylibyśmy w stanie schłodzić go wystarczająco niskim kosztem. W 2001 roku zaczęliśmy mówić o "granicy mocy" i zdecydowaliśmy się na nowe podejście do projektowania procesorów. Początkowo chodziło o stworzenie energooszczędnego procesora, a później... procesora wielordzeniowego. Dzisiaj mamy dwu- i czterordzeniowe procesory. W przyszłości pojawią się ośmiordzeniowe oraz wyposażone w jeszcze więcej rdzeni.
IDG: 16-, 32-rdzeniowe i tak dalej?
J. Rattner: Oczywiście. Sądzę, że będziemy świadkami takiej właśnie ewolucji. Będzie się ona odbywała w różnym tempie i dotyczyła różnych linii produktów. Myślę, że w przypadku procesorów dla notebooków i desktopów będzie ona przebiegała dość wolno i zostaną wyprodukowane 8-, 12- oraz, być może, 16-rdzeniowe układy. Jeśli zaś chodzi o high-endowe kości to będziemy świadkami szybkich zmian. To właśnie taki sposób myślenia pchnął nas do zaprojektowania 80-rdzeniowego procesora o bardzo dużej wydajności.
IDG: Czy sądzi pan, że przetwarzanie komputerowe może obyć się bez krzemu?
J. Rattner: Hmm... to bardzo prowokacyjne pytanie. W tej chwili trudno sobie wyobrazić sytuację, w której krzem nie jest podstawowym budulcem. To bardzo wszechstronny materiał i ciągle odkrywamy nowe sposoby na wykorzystanie kolejnych jego właściwości. W ubiegłym miesiącu ogłosiliśmy powstanie optycznego krzemowego modulatora, który umożliwia przesyłanie danych z prędkością 40 gigabitów na sekundę. Tak więc możemy teraz modulować sygnał optyczny i zakodować w nim dane z prędkością 40 gigabitów na sekundę. To niemal taka prędkość, jaką kiedykolwiek udało się uzyskać za pomocą jakiejkolwiek innej technologii. Krzem to potężny materiał i myślę, że zostanie głównym komponentem w przemyśle IT. A jako że powoli wprowadzamy nową architekturę tranzystora możemy wprowadzić też materiały, które nie posiadają natury krzemu.
Wracając do tranzystorów przymocowanych do powierzchni krzemu... Możemy na powierzchni zastosować inne materiały, zbudować tranzystor z innych materiałów lub też możemy zbudować urządzenia, które opierają się na innych właściwościach kwantowych niż ładunek elektryczny. Dzisiaj we wszystkim polegamy na ładunku elektrycznym. Ale badamy też inne zjawiska kwantowe. Nazywane jest to spintroniką. (od elektroniki bazującej na spinie. Spintronika wykorzystuje spin elektronów do reprezentowania zer i jedynek). Możliwe, że w przyszłości architektura układów będzie się opierała na spintronice. O ile nauczymy się wykorzystywać spin w układach scalonych.
IDG: Czy spintronika to synonim obliczeń kwantowych?
J. Rattner: Nie, nie, to dwie różne rzeczy. Dobrze, że pan o to pyta. Przetwarzanie kwantowe to inny sposób przeprowadzania obliczeń od tego, jaki obecnie wykorzystujemy. Bazuje ono na gęstości prawdopodobieństwa i może być przydatne do pewnych typów obliczeń, ale nie do tego, co robimy dzisiaj.
IDG: Rozumiem, że będzie to przydatne do przeprowadzania obliczeń na olbrzymiej ilości danych, ale nie przyda się w laptopach i desktopach, prawda?
J. Rattner: Dokładnie tak. Potencjał obliczeń kwantowych może zostać wykorzystany podczas obliczeń równoległych, które są bardzo wydajne. Ale kwantowe komputery mogą rozwiązać tylko niektóre problemy. To, o czym mówię, to wykorzystanie tylko jednego ze zjawisk kwantowych. Spin jest szczególnie interesujący, jeśli tyko nauczymy się go kontrolować. Intel nad tym pracuje.
A wracając do Prawa Moore'a. Możemy osiągnąć fizyczne granice, jeśli chodzi o elektronikę bazującą na ładunku elektrycznym. Nastąpi to za 10, 15, 20 lat albo kiedy indziej. Ale możemy zastąpić elektronikę opartą na ładunku elektroniką opartą na spinie. Czy to będzie oznaczało koniec Prawa Moore'a? Nie wiem. Ale tak długo, jak będziemy zwiększali moc, wydajność energetyczną i gęstość upakowania elementów, tak długo będziemy dokonywali postępu.
IDG: Chciałbym teraz wrócić do 40-gigabitowej transmisji danych, znanej również jako krzemowa fotonika. Może pan wyjaśnić co to jest?
J. Rattner: Oczywiście. Na łączach miedzianych jest coraz trudniej zwiększać prędkość przesyłu danych cyfrowych. Łącza takie można rozciągać na wielkie odległości pomiędzy centrami bazodanowymi. Jak wszyscy wiedzą, miedź jest powoli wycofywana z telekomunikacji. Pojawia się coraz więcej łączy optycznych. Na przykład tam, gdzie mieszkam, zainstalowano światłowody. De facto staje się to standardem długodystansowej łączności. Łącza tego typu coraz bardziej się rozpowszechniają i myśli się o zastosowaniu ich do łączenia centrów bazodanowych. Jednak są one dość drogie.
Tak więc cztery czy pięć lat temu zaczęliśmy się zastanawiać nad możliwością budowy takich wysoko wydajnych z wykorzystaniem krzemu. I stworzyliśmy fotodetektory krzemowo-germanowe. Budujemy modulatory: zaczęliśmy od pracującego z prędkością 10 gigabitów na sekundę, teraz osiągnęliśmy 40 gigabitów. Tworzymy multipleksery i demultipleksery, a w ubiegłym roku opracowaliśmy technologię zwaną hybrydowym laserem krzemowym - wybudowaliśmy elektryczny laser optyczny. W tej chwili mamy więc źródła światła, modulatory, multipleksery, demultipleksery i detektory. Jesteśmy zatem w stanie zbudować kompletny nadajnik-odbiornik, ale musimy wszystkie te urządzenia zmieścić w jednym układzie scalonym. I właśnie nad tym pracujemy. W ciągu mniej więcej roku chcemy pokazać działający optyczny krzemowy nadajnik-odbiornik.
IDG: Kiedy ta nowa technologia trafi na rynek?
J. Rattner: Możliwe że do końca dekady na rynku znajdą się krzemowe podzespoły optyczne. Jeśli nie stanie się to w 2010, to może w 2011. Ale sądzę, że jesteśmy blisko tej chwili.
IDG: Ludzie chcą wiedzieć, jak będą sprawowały się ich przyszłe komputery i kiedy będą do kupienia. Nad jakimi prototypami, które mają szanse znaleźć się na rynku w przyszłej dekadzie, pracujecie obecnie?
J. Rattner: Zastanawiamy się nad całym szeregiem aplikacji, które będą wymagały dużych mocy obliczeniowych. Dotyczy to rzeczy, o których rozmawialiśmy wcześniej. Budowy procesorów wyposażonych w wiele rdzeni, takich jak układ 80-rdzeniowy... Pracujemy nad rozwiązaniami dotyczącymi śledzenia ruchu. Mogą one znaleźć zastosowanie w kamerach, które przetłumaczą ruchy wykonywane przez właściciela komputera na język zrozumiały dla maszyny i pozwolą sterować postacią na ekranie. Gdy człowiek poruszy ręką, tak samo poruszy nią postać na ekranie, gdy mrugnie oczami, to samo zrobi wirtualna postać. Chcemy w ten sposób np. odczytywać emocje z twarzy oraz ruchy całego ciała. Może stać się to podstawą sterowania grami przyszłości, mogą powstać też programy do nauki tańca. Komputer stanie się wirtualnym partnerem.
Innym interesującym polem zastosowania tej technologii jest telewizyjna transmisja wydarzeń sportowych. Na przykład podczas meczu piłki nożnej kamery mogłyby śledzić indywidualnych graczy. Widz mógłby zdecydować, że chce, by pokazywano mu wyłącznie strzały na bramkę czy też konkretnego gracza. Komputer może tego wszystkiego dopilnować. Wymaga do jednak olbrzymich mocy obliczeniowych: śledzenie graczy, analiza ruchów i wszelkie inne czynności. To bardzo trudne zadanie dla komputera, ale w ciągu pięciu lat telewizory mogą zostać wyposażone w takie możliwości. To tylko część zastosowań, nad którymi pracujemy.
Projektujemy też urządzenia, które mają pomagać ludziom. Prowadzimy eksperymenty z wieloma technologiami, które można ze sobą zabrać, nosić pod ubraniem. Będą one monitorowały rytm serca, oddech, aktywność fizyczną i tym podobne rzeczy. Będą po prostu dostarczały informacji, które poprawią jakość życia, zdrowie i powiadomią właściciela, jeśli powinien udać się do lekarza.
IDG: Obecnie pokazywane są coraz doskonalsze roboty, wyposażone w systemy rozpoznawania obrazu i mowy. Niektóre z nich, szczególnie te, zaprojektowane dla Departamentu Obrony, mogą poruszać się tak, jak żywe stworzenia. Myśli pan, że nadchodzi epoka Terminatora czy inteligentnych maszyn?
J. Rattner: Powiedział pan, epoka inteligentnych maszyn? Hm... w pewnym sensie możemy powiedzieć, że tak. Urządzenia służące pomocy, o których mówiłem, przybierają bardzo różne kształty. Już teraz można je umieścić w kieszeni czy sprzączce od paska. Zbierają one dane, o których wspominałem i są w stanie rozpoznać czy ich właściciel siedzi, czy stoi, czy znajduje się w pomieszczeniu, czy na zewnątrz, czy wspina się po schodach, czy też po nich schodzi i na tej podstawie może podejmować różne decyzje. Na przykład jeśli nauczy się wzorców zachowań właściciela, może rozróżnić, czy jest on w domu, w pracy, kieruje samochodem czy jest na plaży.
Myślę, że cała ta dziedzina przetwarzania opartego na rozpoznawaniu czynności będzie się szybko rozwijała. Sądzę, że mniej więcej w ciągu 10 lat powstaną maszyny, które ucząc się od ludzi, będą w stanie zachowywać się bardzo podobnie jak oni. Myślę, że właśnie to nas czeka.
Wywiad przeprowadzony został przez Petera Moona, dziennikarza brazylijskiej edycji magazynu Computerworld.
Mariusz Błoński
