Какие новые технологии вычислений придут на смену классическим компьютерам

РБКHi-Tech

Расчеты на будущее

Какие новые технологии вычислений придут на смену классическим компьютерам

Автор: Анастасия Михалева

Компьютерам все чаще поручают новые сложные задачи — от обучения нейросетей до симуляции биологических процессов. Рассказываем, почему старые архитектуры вычислительных машин уже не справляются с этой работой и какие технологии придут им на смену.

Память из прошлого: где потолок для традиционного «железа»

Долгое время развитие компьютеров следовало правилу, которое вошло в историю как закон Мура. В 1965 году Гордон Мур, один из основателей компании Intel, заметил: каждые два года количество транзисторов на микросхеме примерно удваивается. А значит, чипы становятся быстрее, мощнее и дешевле.

Транзистор — это крошечный электронный переключатель, управляющий током. Чем больше таких переключателей на чипе, тем выше его вычислительная мощность.

Это простое наблюдение стало двигателем всей индустрии: с 1971 года, когда появился процессор Intel 4004 (2300 транзисторов, размер — 10 микрометров), и до наших дней количество транзисторов в микросхемах росло в геометрической прогрессии. Но важно понимать: закон Мура — это не физический закон, а скорее инженерная цель, которую индустрия долгое время успешно достигала.

Сегодня эта гонка начинает замедляться. Транзисторы уже настолько малы, что их сложно производить: электроны начинают «просачиваться» сквозь границы, чипы перегреваются, а энергозатраты растут. Производство становится все более дорогим и сложным. Скорость и эффективность растут все медленнее — эпоха бесконечного масштабирования подходит к концу.

И дело не только в «железе». Современные задачи — от обучения нейросетей и обработки больших данных до симуляций климата или биологических процессов — требуют не только скорости, но и иного подхода к вычислениям. Большинство компьютеров до сих пор устроены по модели фон Неймана, предложенной еще в середине XX века. Она основана на разделении памяти и процессора: данные хранятся в одном месте, обрабатываются в другом и постоянно перемещаются между ними.

Этот принцип хорошо работал десятилетиями, но при оперировании огромными объемами информации он превращается в узкое горлышко. Даже самый быстрый процессор не сможет эффективно работать, если все время простаивает, ожидая данные из памяти.

Поэтому сегодня речь идет не только о том, чтобы делать чипы еще быстрее. Ученые все чаще задумываются о другом: как изменить саму архитектуру вычислений под задачи XXI века. И здесь на сцену выходят новые, неклассические подходы.

Нейроморфные вычисления: думать, как мозг

Сегодня, когда классические компьютеры начинают буксовать, исследователи все чаще обращаются к природе, а точнее — к самому совершенному вычислительному устройству, которое мы знаем, — человеческому мозгу. Так появился подход под названием нейроморфные вычисления.

Нейроморфные вычисления не просто запускают нейросети на обычных чипах, а создают «железо», которое само работает по принципам мозга.

В отличие от привычных процессоров (CPU) и видеокарт (GPU), где данные обрабатываются поочередно и строго по инструкции, нейроморфные чипы работают параллельно и асинхронно, как нейроны в мозге. Вместо непрерывного сигнала — короткие импульсы, которые напоминают всплески активности между нейронами. Это делает такие системы не только более естественными для работы с искусственным интеллектом, но и гораздо более энергоэффективными.

Это может пригодиться прежде всего там, где нужно обрабатывать данные быстро и с минимальными затратами, — например, в «умных» камерах, сенсорных системах, роботах, мобильных устройствах, в которых важно экономить заряд. Нейроморфные чипы могут распознавать образы или речь почти мгновенно и без облака — прямо «на месте».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Победа над старостью, заселение Марса и «теория всего» Победа над старостью, заселение Марса и «теория всего»

Топ-10 научных вызовов перед человечеством до 2050 года

РБК
Экологи усомнились в существовании «эскалатора вымирания» Экологи усомнились в существовании «эскалатора вымирания»

Экологи проверили правдоподобность популярной гипотезы об эскалаторе вымирания

N+1
Довести промышленность до автоматизма Довести промышленность до автоматизма

Каким образом будет формироваться внутренний спрос на роботизацию в России

Монокль
Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России

Ученые проанализировали влияние генеративного ИИ на задачи и профессии

Forbes
Униженные, оскорбленные и обиженные Униженные, оскорбленные и обиженные

Как писатели задевали близких своими произведениями

Weekend
Ученые расшифровали, как мы ощущаем вкус сладкого Ученые расшифровали, как мы ощущаем вкус сладкого

Как язык воспринимает сладость, какой рецептор отвечает за влечение к сахару?

ТехИнсайдер
«Сделать женщин счастливее» «Сделать женщин счастливее»

Любая история успеха — это большой путь. Вот каким видит свой Ирина Хайдарова

OK!
Аллергия на весну Аллергия на весну

Медицина пересматривает представления о механизмах развития аллергии

Ведомости
Следует ли вам чистить зубы до или после завтрака? Ученые наконец-то разрешили спор Следует ли вам чистить зубы до или после завтрака? Ученые наконец-то разрешили спор

Если дело доходит до утренней чистки зубов, когда это нужно делать?

ТехИнсайдер
Иван Варжавин: «Наша система, как самолет, может лететь даже на одном двигателе» Иван Варжавин: «Наша система, как самолет, может лететь даже на одном двигателе»

Как Газпромбанк модернизировал расчетный центр — ядро внешних платежных операций

РБК
По вертикальной траектории По вертикальной траектории

Об одной вещи, без которой жизнь горожанина превратится в кошмар

Наука и жизнь
Ирина Безрукова: «Во мне до сих пор живет девушка, которая верит в то, что не может же быть только «безнадега точка ру» Ирина Безрукова: «Во мне до сих пор живет девушка, которая верит в то, что не может же быть только «безнадега точка ру»

Где этот островок надежды, радости, любви, где свет в конце того самого тоннеля?

Коллекция. Караван историй
Что действительно влияет на уровень холестерина? Что действительно влияет на уровень холестерина?

Как снизить уровень холестерина в крови, пока не стало слишком поздно?

ТехИнсайдер
Андреа Кими Антонелли: биография гонщика, побившего рекорд Феттеля Андреа Кими Антонелли: биография гонщика, побившего рекорд Феттеля

Андреа Кими Антонелли — самый юный обладатель поул-позиции в истории «Формулы-1»

РБК
«Зона комфорта — это плохо»: большое интервью со Словетским «Зона комфорта — это плохо»: большое интервью со Словетским

Валентин Словетский — классик русского рэпа. Поговорили с ним о новом альбоме

Правила жизни
Мягкая сила: как бывшие спецназовцы развивают региональную сеть фитнес-студий Мягкая сила: как бывшие спецназовцы развивают региональную сеть фитнес-студий

Как армейские друзья создали сеть студий «мягкого» фитнеса

Forbes
«Умри, моя любовь»: хоррор с Дженнифер Лоуренс о сложном опыте материнства «Умри, моя любовь»: хоррор с Дженнифер Лоуренс о сложном опыте материнства

Как Линн Рэмси превращает сюжет, знакомый многим семьям, в мрачный хоррор

Forbes
«Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало «Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало

Мечта средневековых алхимиков сбылась: ученые трансмутировали свинец в золото

ТехИнсайдер
Проекции в психологии Проекции в психологии

Проекция в психологии – это бессознательный защитный механизм

Лиза
«Он заслужил «Золотой мяч»: как Ламин Ямаль начал зарабатывать десятки миллионов «Он заслужил «Золотой мяч»: как Ламин Ямаль начал зарабатывать десятки миллионов

О карьере юной звезды Ламина Ямаля

Forbes
Над всей Испанией безоблачное небо Над всей Испанией безоблачное небо

Как восемь гигаватт «погасили» электрическую сеть Пиренейского полуострова

Монокль
Бугорки на броне древних рыб превратились в наши зубы всего за 460 миллионов лет Бугорки на броне древних рыб превратились в наши зубы всего за 460 миллионов лет

Как появились наши чувствительные зубы изначально из «бронежилета» вымерших рыб

ТехИнсайдер
Зеленый дракон Зеленый дракон

Как Китаю удалось пройти путь от «угольной коптилки» до лидера энергоперехода

ТехИнсайдер
Всем построиться! Всем построиться!

Сергей Кузнецов охотно делится взглядом на архитектуру и урбанистику

Men Today
Полис ограниченного действия Полис ограниченного действия

Экономят ли работодатели на ДМС для сотрудников

Деньги
ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей

О деликатной природе авторского права в мире победившего ИИ

Forbes
Антон Рудзат Антон Рудзат

Антон Рудзат режиссирует, фотографирует и придумывает стратегии

Собака.ru
Бесконечная пахота против дзена: как устроена азиатская корпоративная культура Бесконечная пахота против дзена: как устроена азиатская корпоративная культура

Карьерный ментор Анна Знаменская рассказала об азиатской офисной специфике

Правила жизни
Командно-административная экология Командно-административная экология

Достижение устойчивого развития в большей степени лежит в политической плоскости

Ведомости
От дебюта Тарковского до номинанта «Оскара»: классика о Великой Отечественной От дебюта Тарковского до номинанта «Оскара»: классика о Великой Отечественной

Подборка пяти великих фильмов о Великой Отечественной

Ведомости
Открыть в приложении