На протяжении 42 лет не было ни одного периода, когда автомобили за год становились в два раза быстрее, а их двигатели – в два раза экономнее. Самолеты не начинали летать на расстояния в два раза больше, а грузовые поезда не перевозили вдвое больше грузов от года к году. Олимпийские чемпионы по плаванию или бегу не улучшили свои результаты в два раза даже за целое поколение, не говоря уже о паре лет.
Так каким же образом компьютерной отрасли удалось достичь столь поразительного темпа улучшений?
Есть две основные причины. Прежде всего, хотя транзисторы и другие элементы компьютерной техники не могут выйти за пределы законов физики, так же как машины, самолеты и пловцы, ограничения в цифровом мире значительно менее жесткие. Все зависит от того, какое количество электронов в секунду может пройти через канал в интегральной схеме, или от того, насколько быстро лучи света могут проходить через оптоволоконный кабель. В какой-то момент цифровой прогресс столкнется со своими ограничениями и закон Мура перестанет действовать в прежнем объеме, но это потребует определенного времени. Генри Самуэли, директор по технологиям компании-производителя компьютерных чипов Broadcom Corporation, предсказал в 2013 году, что «действие закона Мура подходит к концу – в следующем десятилетии он точно перестанет работать, так что у нас есть примерно 15 лет».[67]
Однако сроки окончания действия закона Мура предсказывало немало умных людей, и пока что все они ошибались.[68] Это связано не с тем, что они не понимали физику процесса, – скорее они недооценивали людей, работавших в компьютерной отрасли. Вторая причина связана с тем, что закон Мура действует так долго из-за «блистательных обходных маневров» – инженерных решений, позволявших обходить физические препоны. К примеру, когда инженерам перестало хватать расстояния для размещения интегральных схем рядом друг с другом, производители чипов начали крепить их слоями один над другим, значительно увеличив таким образом объем доступного пространства. Когда объемы коммуникационного потока угрожали превысить возможности оптоволоконной связи, инженеры придумали технику мультиплексирования разделением по длине волны (WDM), при которой множество лучей света с разной длиной волны одновременно проходит по одному и тому же оптоволоконному кабелю. Раз за разом «блистательные обходные пути» позволяли забывать об ограничениях, которые накладывает физика. По словам одного из руководителей компании Intel Майка Марберри,
если вы используете одну и ту же технологию, то, в принципе, рано или поздно столкнетесь с ограничениями. Но дело в том, что мы изменяем технологию каждые 5–7 лет в течение четырех десятилетий, и пока нет оснований считать, что мы не сможем делать то же самое в будущем.[69]
Именно эта постоянная модификация технологии и превратила закон Мура в основной феномен компьютерной эры. Его можно представить себе как ритмичный барабанный бой на заднем плане экономики.
Составление графика влияния постоянного удвоения
Поскольку это удвоение происходит уже в течение некоторого времени, свежие данные начинают играть более важную роль, чем старые, которые, как могло показаться, выходят из употребления. Давайте для иллюстрации рассмотрим гипотетический пример. Представьте себе, что Эрик, один из авторов книги, отдает Энди триббла, пушистое создание с высокой скоростью размножения, ставшее знаменитым благодаря эпизоду сериала «Звездный путь». Каждый день каждый триббл рождает еще одного, соответственно, зверинец Энди удваивается ежедневно. Типичный гик сказал бы в такой ситуации, что семейство трибблов растет по экспоненте, поскольку с математической точки зрения количество трибблов в каждый отдельно взятый день x описывается формулой 2x-1, где x-1 как раз и называется экспонентой. Экспоненциальный рост такого рода – это быстрый рост; после двух недель у Энди уже имеется свыше 16 000 этих созданий. Вот график роста семейства трибблов со временем:
Рис. 3.1. Трибблы по прошествии времени: сила постоянного удвоения
Это график точен по форме, однако способен ввести нас в довольно серьезное заблуждение. Нам может показаться, что все самое важное случится в последнюю пару дней, а в первую неделю не происходит почти ничего особенного. Однако это явление – ежедневное удвоение количества трибблов – происходило все время, без перерывов или ускорения. И самое интересное в «подарке», который Эрик сделал Энди, как раз и заключается в этом постоянном экспоненциальном росте. Чтобы сделать его более очевидным, мы должны изменить интервал между числами на графике.
67
Rick Merritt, “Broadcom: Time to Prepare for the End of Moore’s Law”, EE Times, 23 мая 2013 г., http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1263256.
68
Adam Sneed, “A Brief History of Warnings About the Demise of Moore’s Law”, Future Tense blog, Slate.com, 3 мая 2012 г., http://www.slate.com/blogs/future_tense/2012/05/03/michio_kako_and_a_brief_history_of_warnings_about_the_end_of_moore_s_law.html (по состоянию на 26 июня 2013 г.).
69
“Moore’s Law: The Rule that Really Matters in Tech”, CNET, 15 октября 2012 г., http://news.cnet.com/8301–11386_3–57526581–76/moores-law-the-rule-that-reallymatters-in-tech/.