Calculatoarele viitorului

Adăugați la marcajul.

Viitorul poate fi diferit, și despre modalitățile de prea mult, dar nici unul, nici celălalt nu poate fi prezis. Cu toate acestea, unele linii mari pentru a sublinia posibil, și în cele mai multe scenarii de progres duce la o schimbare în modul de comunicare noastre, volumul de informații cu care avem de a face cu, și poate chiar abilitățile noastre naturale.

Ultimul scenariu este foarte atractiv. Nu numai că, un număr de tehnologii vor primi dezvoltarea necesară, în unele zone de dezvoltare pentru a ajuta la promovarea celuilalt. Inginer Rey Kurtsveyl (Ray Kurzweil) îl numește „legea consolidării reciproce a beneficiilor.“ Atunci când în dezvoltarea unele zone există un salt, timpul scurs între deschiderea redusă și realizările anterioare sunt impuse următoarelor, care în continuare accelerează progresul.

Pentru tehnologii care pot crește exponențial puterea de procesare a calculatoarelor, ar trebui să includă tehnologia moleculară sau atomică; ADN-ul și alte materiale biologice; Tehnologia tri-dimensională; tehnologii bazate pe fotoni în loc de electroni; și în cele din urmă tehnologii cuantice, care folosesc particulele elementare. În cazul în care unele dintre aceste domenii va fi capabil de a reuși, atunci computerul poate deveni omniprezente. Și dacă aceste tendințe vor fi oarecum de succes, acestea sunt distribuite pe diferite nise. De exemplu, computerele cuantice se vor specializa în criptare și de căutare în matrice mari de date, molecular - privind gestionarea proceselor de producție și a Micromașine și optice - la mijloacele de comunicare.

Posibilitățile de producție moderne nu permit să se stabilească producția de masă low-cost de astfel de dispozitive. Cu toate acestea, mulți oameni de știință sunt convinși că o soluție va fi găsită. Deja există dovezi ale unei consolidări reciproce a beneficiilor Kurzweil. De exemplu, eficacitatea „cipuri genetice“ s-au îmbunătățit (iar costul - inferior) datorită utilizării altor cipuri care conțin o jumătate de milion mici oglinzi - acestea au fost inițial concepute pentru sistemele de comunicații optice. Sistem digital de micromirror (Dispozitiv digital Micromirror, DMD) de la Texas Instruments se aplică chiar și pentru a demonstra cel mai recent episod din "Star Wars." În mod similar, Micromașine (sisteme de micro-electro-mecanice, MEMS) fabricate folosind tehnici de corodare dezvoltate pentru producerea de circuite electronice. În aceste dispozitive, senzorii sunt combinate cu microactuatorilor care le permite să efectueze activități fizice. Este chiar posibil ca MEMS va ajuta la crearea dimensiunilor atomice de calculator necesare pentru calcul cuantic.

„Eu nu cred în science fiction ca“ Star Trek“, în cazul în care peste 400 de ani, oamenii rămân aceleași - a spus astrofizicianul Stiven Hoking (Stephen Hawking), vorbind în ultimul an în Casa Albă. - În opinia mea, rasa umană, și complexitatea ADN-ului său Ei vor începe în curând să se schimbe. "

Cu toate acestea, această tehnologie de calculator secolului următor este de a încorpora unele dintre cele mai recente tehnologii. Mai jos este o imagine de ansamblu a mai multor noi tehnologii și procese care nu numai că se poate asigura continuarea Legii lui Moore, dar, de asemenea, să-l transforma din liniar la progresivă.

calculatoare moleculare

Recent, compania Hewlett-Packard a anunțat astăzi primul succes la fabricarea componentelor din care pot fi construit un puternic calculatoare moleculare. Oamenii de știință de la HP si la Universitatea din California la Los Angeles (UCLA) au anuntat ca au reusit sa faca moleculele rotaxane muta de la un stat la altul - în esență, acest lucru înseamnă crearea unui element de memorie moleculară.

Următorul pas ar fi pentru fabricarea cheilor logice pot îndeplini funcțiile de AND, OR și NOT. Toate astfel de calculator poate fi compus dintr-un strat de conductoare prevăzute într-o singură direcție, stratul de molecule rotaxane și un strat de conductoare îndreptate în direcția opusă. Configurația componentelor constând din numărul necesar de celule de memorie și cheile logice este generat electronic. oamenii de știință HP estimate, o astfel de calculator va fi de 100 de miliarde. ori mai economice decât microprocesoare de astăzi, luând de mai multe ori mai puțin spațiu.

Însăși ideea de elemente logice nu este revoluționar: chips-uri de siliciu conțin miliarde de aceeași. Dar beneficiile în consumul de energie și de mărimea și sunt capabili să facă calculatoare omniprezente. calculator Dimensiunea moleculară cu granulatie pot conține miliarde de molecule. Și dacă ai învăța cum să facă computerele nu în trei straturi și tri-dimensionale, de a depăși plat limitări ale procesului de litografie utilizate în prezent, avantajele pentru producția de microprocesoare va deveni și mai mare.

În plus, tehnologiile moleculare promit aspectul Micromașine, și capabil să se deplaseze pentru a face un efort. Mai mult decât atât, chiar și tehnici de gravare convenționale pot fi utilizate pentru a crea astfel de dispozitive. Într-o zi aceste Micromașine sunt angajate independent în asamblarea componentelor moleculare sau dimensiunii atomice.

biocomputere

Utilizarea tehnologiei informatice în materiale biologice în timp, va permite calculatoarelor pentru a reduce dimensiunea unei celule vii. In timp ce acest vas Petri umplut cu spirale ale ADN-ului, sau neuron s, luate dintr-o lipitoare și conectate la firele electrice. În esență, propriile noastre celule - este nimic ca biomachines mărime moleculară, ca un exemplu de bio-calculator, desigur, este creierul nostru.

Ichud Shapiro (Ehud Shapiro) al Institutului de Științe Naturale Veytsmanoskogo a construit modelul de plastic al unui computer biologic de 30 cm În cazul în care dispozitivul a constat dintr-o reală molecule biologice, dimensiunea acesteia ar fi egală cu mărimea uneia dintre componentele celulei. - 0.000025 mm. Potrivit lui Shapiro, cele mai recente realizări în domeniul asamblării moleculare pot crea dispozitiv de dimensiuni de celule, care pot fi utilizate pentru biomonitoring.

Mai multe calculatoare traditionale pe baza ADN-ului sunt acum folosite pentru a decoda genomul unei fiinte vii. probe de ADN au fost utilizate pentru a caracteriza alt material genetic: thanks împerechere reguli de helix ADN-ului poate determina posibila dispunere a patru aminoacizi de bază (A, C, T și G).

Pentru a furniza informații utile, lanțurile ADN trebuie să conțină un element de bază. Acest lucru se realizează prin intermediul unui fascicul de lumină și o mască. Pentru a răspunde la o anumită întrebare referitoare la gena y poate dura până la 80 de măști, prin intermediul cărora cip, o valoare specială de mai mult de 12 mii. Dolari. Aici este la îndemână cip DMD de la Texas Instruments: Micromirror sale, de ghidare a luminii, elimină nevoia de măști.

Bill Ditto (Bill Ditto) de la Institutul de Tehnologie din Georgia a efectuat un experiment interesant prin conectarea la mai multe microsenzori neuron Sunt lipitori. El a descoperit că, în funcție de semnalul de intrare neuron pentru a forma noi relații. Probabil un computer biologic, compus din elemente neuronale, spre deosebire de dispozitivele de siliciu vor fi în măsură să caute soluțiile potrivite prin auto-programare. Ditto intenționează să folosească rezultatele muncii lor de a crea viitorul de roboți creierului.

calculatoare optice

Comparativ cu ceea ce promite la calculatoare moleculare sau biologice, PC-ul optic nu poate părea foarte impresionant. Cu toate acestea, deoarece fibra optică a devenit materialul preferat pentru bandă largă, toate dispozitivele tradiționale de siliciu pentru a transmite informații pe o distanță de mai multe mile, este necesar de fiecare dată pentru a converti semnalele electrice în lumină și vice-versa.

Aceste operații pot fi simplificate prin înlocuirea componentelor electronice de pur optic. Primul va fi repetenți optice și link-uri de telecomunicații amplificatoare cu fibre, care va pastra semnalul sub forma de transmitere a luminii prin toate oceanele și continentele. De-a lungul timpului, computerele se vor fi transferate la baza optice, deși primul model, se pare, va fi un hibrid cu lumină și energie electrică. calculator optic poate fi mai mică decât electric, deoarece fibra este mult mai subțire (și mai rapid), în comparație cu lățime de bandă comparabile pentru conductori electrici. În esență, utilizarea de electronice s limitează comutator performanța rețelelor de aproximativ 50 Gbit / s. Pentru a atinge viteze de Terabit necesare optice de comutare s (au deja prototipuri). Acest lucru explică de ce fibra câștigă în domeniul telecomunicațiilor: oferă o creștere de mii de ori în capacitate, și multiplexare poate îmbunătăți chiar mai mult. Inginerii au trecut printr-o fibră optică, tot mai multe lungimi de undă scurtă raze de lumină. Recent, pentru managementul de tip chips-uri TI DMD sunt folosite cu sute de mii de micromirrors. În cazul în care primele cabluri de cupru transatlantice vă permit să trimită doar 2500 kbit / s, prima generație de cabluri de fibră optică - deja 280 Mbit / s. Cablu pus are acum etichesky limita capacității teoretice în 10Gb / s pe un fascicul de lumină de o anumită lungime de undă într-o singură fibră optică.

Quest companie de comunicații prin cablu optic recent, pavat cu 96 de fibre (din care 48 le-a rezervat pentru nevoile proprii), iar fiecare din fibre pot fi transmise până la opt fascicule de lumină de diferite lungimi de undă. Este posibil ca dezvoltarea în continuare a multiplexare numărul de raze va crește și mai mult, ceea ce va extinde lățimea de bandă fără a înlocui cablul.

Entirely calculatoare optice vor fi prin decenii, dar lucrează în acest domeniu este pe mai multe fronturi. De exemplu, oamenii de știință de la Universitatea din Toronto a creat moleculele de cristale lichide care controlează lumina într-un cristal fotonic pe baza de siliciu. Ei consideră că este posibil pentru a crea switch-uri și cabluri optice, capabile să execute toate funcțiile de calculatoare electronice.

Cu toate acestea, înainte de calculatoare optice va deveni un produs de masă, componente optice sunt susceptibile de a trece întregul sistem de comunicare - până la „last mile“ de pe site-ul pentru acasa sau la birou. În următorii 15 ani, comutator optice s, repetoare, amplificatoare și cabluri înlocuiți componente electrice.

calculatoare cuantice

Un computer cuantic va consta din componentele de dimensiuni subatomice și de muncă în conformitate cu principiile mecanicii cuantice. Cuantic lume - un loc foarte ciudat, în care obiectele pot ocupa două poziții diferite în același timp. Dar această ciudățenie și deschide noi posibilități.

De exemplu, un pic cuantic poate dura mai multe valori simultan, adică să fie imediat în statele „pe“, „off“, cât și în starea de tranziție. 32 dintre acești biți, numite q-biți pot forma mai mult de 4 miliarde de combinații - acesta este adevăratul exemplu al unui calculator masiv paralelă. Cu toate acestea, la locul de muncă-q biți în dispozitiv cuantic, acestea trebuie să comunice unul cu celălalt. In timp ce oamenii de știință au fost capabili să se refere la ele numai trei electroni.

Există deja mai multe componente cuantice existente - de memorie și logică. Teor calculatoarelor cuantice eticheski poate consta din atomi, molecule și particule atomice sau „pseudoatom“. Acesta din urmă este o celulă cuantică patru pe un substrat de siliciu, formând un pătrat, și în fiecare astfel de celulă poate fi localizat pe un electron. Când doi electroni sunt prezente forțe repulsive face ca acestea să fie plasate în diagonală. Una corespunde diagonalei unui „1“ logic, iar al doilea - „0“. Mai multe astfel de celule pot servi ca un conductor de electroni, deoarece electronii vor împinge noua celulă învecinată anterior. Computer construit de astfel de elemente nu va necesita o aprovizionare continuă de energie și. După ce a intrat în ea, electronii nu va părăsi sistemul.

Teor YETİK susțin că computerul construit pe principiile mecanicii cuantice, va da răspunsuri precise, eliminând posibilitatea de erori. Deoarece calculele se bazează pe legile cuantice probabilistice, fiecare Q-biți reprezintă de fapt și „1“ și „0“, cu diferite grade de probabilitate. Ca urmare a acestor legi mai puțin probabile (neregulate) valoare practic exclusă.

Ce urmează?

2030 poate începe distribuirea de dispozitive implantate, cu acces direct la AM neuron. Spre mijlocul secolului în lumea spațiul virtual va prevala micro si nanodispozitive (praf inteligent). Până în momentul în care Internetul va fi un display de toate din lumea reală. Imaginați-vă o lume învăluită într-o rețea de date fără fir, în care cantități uriașe de informații de călătorie. Apoi, o astfel de ceață fantastică și a fenomenelor sul ca telepatia și telekinezia pentru a deveni cea mai simpla manifestare a World Wide Web. Aproximativ vorbind, telepatia va arata modul de a genera informațiile dvs. neuron s în pachetele care călătoresc altor neuroni am la decripta. Aproape ca un protocol TCP / IP astăzi. Și telekinezie (mutarea ideea obiectelor fizice) va produce nanodispozitivelor activat comanda ta mentală. Cele mai simple dispozitive care răspund la comenzi mentale există deja astăzi. Deși în momentul în care nu ar vrea să se mute obiecte reale, dacă este posibil, se va muta pur și simplu copiile digitale. Fără un ecran montat pe cap poate efectua o croazieră completă în orice colț al lumii, fără a părăsi apartamentul său. Mental, puteți apela proiecția digitală oriunde, cu evenimentele din ea sunt afișate în timp real. Sau invers, pentru a se proiecta în orice punct al planetei noastre. Astfel, distincția dintre spațiul real și cibernetic dispare.

Pe cercetarea din față biologică în celule mai aproape de posibilitatea de a înlocui țesut sau organ, inclusiv neuron s, odată considerate indispensabile. In plus, celulele și țesuturile va fi posibil să se înzestreze prelucrarea datelor și a capacității de transport. Un astfel de control asupra proceselor de viață oferă speranță pentru longevitate crescută: oamenii de știință văd nici un obstacol fundamentale, pentru a se asigura că oamenii au trăit câteva sute de ani.

Desigur, pentru a privi înainte mai mult de câțiva ani nu poate fi decât pur speculativ, dar este că a doua jumătate a acestui secol, puterea de procesare a calculatoarelor va depăși capacitățile inteligenței umane, nu există nici o îndoială. Este probabil că până în momentul de început și colonizarea sistemului solar. Și la 22-lea și oamenii și calculatoarele sunt larg răspândite și planetele sale vor începe să se pregătească pentru dezvoltarea sistemelor de stele din apropiere.

În timp ce bunul simț nu este adaptat la lumea schimbătoare a mecanicii cuantice, viitorul pare a fi străin la un astfel de prieten pentru lumea modernă. Călătorie înapoi în timp și ar putea duce la rai și iad, dar în orice caz, nu poate fi numit plictisitoare.

Evaluează acest articol posibil după discuția va fi cel puțin un mesaj.

Quiz: Nu sunt eu testul de spălare pe creier: Determinarea greutății neștiințifice