Google, Intel и IBM заходят в бар...

О росте вычислительной мощности и тупике, к которому она стремится. Не новое для компуктер саентистов, но достаточно интересно вспомнить историю, прикинуть цифры и будущую стратегию, так как не вечно же нам сидеть на физическом лимите закона Мура.

Закон Мура и закон Амдала - две жирных черты, составляющие крест на светлом безграничном будущем развития цифровых процессоров, которыми мы знаем их сегодня.

Закон Мура в его упрощенном варианте гласит: количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. © Из этого плавно вытекает вывод, что вычислительная мощность также удваивается (или около-удваивается; чем больше система - тем больше с ней проблем). Лет десять назад мощность росла как на дрожжах, потом столкнулись с проблемами охлаждения и, если я ничего не путаю, с чем-то наподобие интерференции (я ниоч в железо, точного термина не назову, но проблема в том, что уложить провода на чипе, чтобы ничего ни с чем не конфликтовало, уже не очень получается). И даже если справиться с этими вещами, физика беспощадна: уменьшить величину элементарных частиц не получится. Атомарный транзистор из фосфора, 2012 год; we can't make it smaller than this.

Когда инженеры поняли, что наращивать тактовую частоту уже не очень-то получается, они пришли к светлому выводу оптимизировать всё, что можно оптимизировать (архитектура MIPS как блестящий пример оптимизации! без шуток, в первый раз слушала про нее с безмерным восторгом - элегантность решений типа bypassing'а на столь низком уровне восхищает). И, конечно же, если нельзя сделать более мощный процессор - давайте воткнем два таких, какие есть! И так начался parallel computing. Двухъядерные процессоры, четырех-, восьми-, ... Интеловский Xeon Platinum (основанный на "озерах") может похвастаться 28-ю ядрами.

Но сами по себе два ядра вместо одного ничего не сделают: им требуется очень серьезная поддержка софта "сверху", иначе программа будет выполняться на Зеоне Платинум так же последовательно, как на одноядерном ведре. Распараллелить софтину полностью невозможно; процентная часть программы, которую возможно распараллелить, зависит от задачи, которую выполняет программа, и от того, насколько разработчики заморачивались оптимизацией. Конечно, параллелизировать калькулятор пятиклассника нет смысла. Параллелизировать обработку big data необходимо, если только пользователь не хочет подождать пару лет до вывода результата. Но, согласно закону Амдала, увеличение числа ядер выгодно только до определенного момента. Вики очень просто и понятно объясняет суть закона Амдала, с красивыми наглядными диаграммами и таблицами. Но суть укладывается в одну формулу:

где S (speedup) - достигаемое за счет параллелизации ускорение, альфа - часть программы, которую невозможно распараллелить, и p - количество ядер. Можно легко увидеть, что происходит, когда р стремится к бесконечности. На вики-странице можно посмотреть график и проследить полезное количество ядер для хорошо и не очень хорошо оптимизированных программ. В целом закон Амдала говорит нам: многоядерные процессоры надолго вас не спасут.

И тогда Google, Intel и IBM заходят в бар... и начинается исследование квантового компьютинга.

Квантовый компьютинг в целом - бесконечно интересная область, для полноценного изучения которой необходимы крепкие знания компьютер саенс и квантовой физики, поэтому я-пока-что-не-обладатель-этих-знаний пытаюсь выловить более-менее понятную информацию из упрощенных источников - разбирать математические выкладки об операциях на кубитах чуть сложнее простейших я при всём желании не могу. Но не нужно быть академиком, чтобы понимать, что квантовый компьютинг - это способ перемахнуть рубежи нынешних суперкомпьютеров и обрушить в адъ всю современную криптографию. Да, SSL, твое время подходит к концу и без SIGINTа. В общем-то, беспокойства по поводу криптографии, пожалуй, и служат самой мощной подпиткой движухи по поводу квантовых компьютеров и секретности разработок чуть более подробных, чем "вот наш квантовый кудахтер: на два кубита больше, чем в прошлый раз".

Но про кудахтеры тоже есть чудесные новости, вот совсем свежие известия от Гугла по поводу Bristlecone. Если они справятся с уменьшением коэффициента ошибок и масштабированием (а я уверена, что они справятся), квантовый компьютинг можно считать вступившим в дело всерьез.

I wish you could've seen it now. But there's something you were absolutely right about. =)