超越摩爾定律為什麼技術會不斷發展?

軍情諜報| 2016-01-14| 檢舉

作者:TECH2IPO創見

相信大家都知道「摩爾定律」。

但是大家所知的摩爾定律僅僅指:在過去的 50 年裡,集成電路上容納的元器件數目保持指數級的增長,性能不斷提升。

然而,你是否知道這種指數級的增長應用範圍比你想像地更廣。換句話說,這一增長不僅僅局限在計算機領域,其他領域如通信和基因組學也有這樣的規律。

這正是雷 · 庫茲韋爾(Ray Kurzweil)所定義的 「加速循環規則」(Law of Accelerating Returns,也被稱為庫茲韋爾定律)。大意是:技術的力量正以指數級的速度迅速向外擴充。人類正處於加速變化的浪尖上,這超過了我們歷史的任何時刻。他說,更多的、更加超乎我們想像的極端事物將會出現。

本篇文章將簡單比較「加速循環規則」和「摩爾定律」的異同,這對理解人類技術指數級增長有著重要意義。

何為摩爾定律?

1956 年,英特爾創始人之一戈登 · 摩爾(Gordon Moore)發表了一篇論文。摩爾通過觀察得知:從 1958 年到 1965 年,集成電路上容納的電晶體數量每 18-24 個月翻一番,他預測這一趨勢將會繼續延續下去。事實證明,這一規律在近 50 年依舊有效,也就是著名的「摩爾定律」

(Moore's law )

為了更直觀地理解摩爾定律,我們不妨來看看微型集成電路片的演變過程。

1958 年,德克薩斯儀器廠(Texas Instruments)的一位科學家開發出了首個集成電路,上面集成了兩個電晶體(電晶體越多越好)處理製程(越小越好)大約為 0.5 英寸。後來,這位科學家或得了諾貝爾獎。

接著,我們來到 13 年後。

1971 年,英特爾發布了首款商用產品——一個 4 位 CPU,稱之為英特爾 4004。4004 集成了 2300 個電晶片,10 微米製程,最高頻率為 740KHz。

算下來,每個電晶體值 1 美元。

而現在,我們來到 40 年後......

2012 年,英偉達(Nvidia)發布了一款全新的 GPU(圖形處理單元),含 70.1 億個電晶體,製程 28 納米,處理能力達到 7GHz。

再算一下,每個電晶體值:$0.0000001 美元。

僅僅 40 年的時間裡,性能提升了 1000 億倍,完全符合摩爾定律。

加速循環規則

但是摩爾定律僅僅揭示了短期計算機能力指數級的增長。

雷 · 庫茲韋爾在著作《奇點臨近》一書中寫道:計算機領域指數級增長的規律已經存在了近百年,經歷了五個不同的演變階段:

1、電動機械計算機

2、基於分程傳遞(Relay-based)的計算機

3、基於真空管的計算機

4、基於電晶體的計算機

5、集成電路(摩爾定律)

也就是說,摩爾定律僅僅是雷 · 庫茲韋爾加速循環規則的一個字集。

值得一提的是,最近雷 · 庫茲韋爾稱第六個演變階段——三維計算機——已經開始。

為什麼科技會不斷發展?

理解加速循環規則潛在的驅動力,即,為什麼科技會不斷發展,非常重要。正如雷 · 庫茲韋爾所說的「21 世紀的科技進步不僅僅是 100 年的進步,以如今的發展速度,這將會是 2000 年的進步。」

這一推斷並非空穴來風,而是基於以下基本推斷:

1、進化(無論是生物上的還是技術上的)的結果就是更加優秀的下一代產品。因此,更優秀的產品則有著更強大的生產力,然後這一生產力又投入下一代產品的進化歷程,這是一個良性循環。

2、換句話說:我們使用更先進的工具去開發更快的工具。

3、在生物學的進化中,更高級的物種形式能夠聚集更多能量,從而繁衍效率更高,從而將更低級的物種甩在後面。

4、其結果就是:進化速率隨著時間變化呈指數級增長,而處在循環鏈上的速度、成本或者整體的「性能」也會相應地呈指數級增長。

5、隨著某一特定的進化流程(如,計算能力)變得更有效率,便會節省更多資源,將這些資源部署到進一步提升效率的流程中。其結果就是促進二級指數增長。

生物是否也以指數級進化?

按照雷 · 庫茲韋爾的說法:加速循環規則同樣適用於地球生物的進化歷程。

回首地球生物的演變過程,首先是 DNA 的出現,提供了一個記錄進化結果的數字工具;然後是細胞、組織、器官和生物多樣性的進化,最終將理智思想和對稱的附屬物(如手)結合起來,完成了生物學到技術的本質改變。

技術發展的第一步——尖銳的邊緣、火和輪子——花了將近上萬年的時間。從人類誕生至今,曾有 1000 多年的時間沒有任何突出的科技進步。到了公元 1000 年,技術發展速度明顯提升,走過一個演變階段(paradigm)只需要一到兩個世紀。僅 19 世紀這一百年的技術進步就超過了之前 9 個世紀,接著在 20 世紀的前 20 年,科技進步就超過了整個 19 世紀。如今,每個演變階段之間的過度只有幾年的時間,比如,十幾年前,全球資訊網這類的事物根本就不存在,而現在,已經遍地開花。這種趨勢還會不斷地持續下去,我們將會不斷解鎖難以想像的新技能,甚至去解決最無解的難題。

生於當世,何其幸哉!

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat90/node844950

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