Компютри на бъдещето

Добавяне към показалец.

Бъдещето може да е различен, както и начини да го прекалено много, но нито едното, нито другото не може да се прогнозира. И все пак, някои недоловимо да очертават възможните и в повечето сценарии за напредък води до промяна в начина на нашето общуване, обемът на информацията, с която трябва да се справят с, а може би дори и нашите естествени способности.

Последният сценарий е много привлекателен. Не само това, редица технологии ще получат необходимото развитие, развитие в някои области, за да помогне за насърчаване на другия. Инженер Rey Kurtsveyl (Ray Kurzweil) го нарича "правото на взаимно укрепване на ползите." Когато в развитието на някои област има скок, времето между откриването на намалена и се налагат предишни постижения на следното, което допълнително ускорява прогреса.

За технологии, които могат експоненциално увеличаване на обработка силата на компютри, трябва да включва молекулно или атомно технология; ДНК и други биологични материали; триизмерна технология; технологии на базата на фотони вместо електрони; и най-накрая квантовата технологии, които използват най-елементарните частици. Ако някои от тези области ще бъде в състояние да успее, а след това на компютъра може да се превърне повсеместно. И ако тези тенденции ще бъдат малко по-успешни, те са разпределени на различни ниши. Например, квантовите компютри ще се специализират в криптиране и търсене в големи масиви от данни, молекулярна - за управление на производствени процеси и микромашини и оптичен - до средствата за комуникация.

Възможностите на съвременната производство не позволяват да се установи ниска цена за масово производство на такива устройства. Въпреки това, много учени са убедени, че ще се намери решение. Вече има доказателства за някаква взаимна подкрепа на Kurzweil ползи. Например, ефективността на "генетични чипове" са се подобрили (и разходите - нисш) се дължи на използването на други чипове, съдържащи половин милион малки огледала - те първоначално са предназначени за оптични комуникационни системи. Цифрова система micromirror (Digital Micromirror Device, МДД) от Texas Instruments се отнася дори и за доказване на новия епизод на "Междузвездни войни". По същия начин, микромашините (микро-електро-механични системи, MEMS), произведени с помощта на офорт техники, разработени за производството на електронни схеми. В тези устройства, датчиците са комбинирани с микроактюатори, която им позволява да извършват физически дейности. Възможно е дори, че MEMS ще помогне в създаването на компютърни атомни размери, необходими за квантово изчисление.

"Аз не вярвам в научната фантастика като" Стар Трек ", където повече от 400 години, хората остават същите - каза астрофизикът Stiven Хокинг (Stephen Hawking), говорейки през изминалата година в Белия дом. - По мое мнение, човешката раса, и сложността на неговата ДНК Те скоро ще започне да се променя. "

Все пак, това компютърните технологии на следващия век е да се включат някои от най-новите технологии. Следва преглед на някои нови технологии и процеси, които могат не само да се гарантира продължаването на закона на Мур, но и да го превърнат от линеен към прогресивно.

молекулярни компютри

Наскоро компания Hewlett-Packard обяви днес първия успех в производството на компоненти, от които могат да бъдат изградени мощни молекулярни компютри. Учени от HP и Университета на Калифорния в Лос Анджелис (UCLA) обявиха, че са успели да направят молекули rotaxane се придвижват от едно състояние в друго - по същество това означава създаване на молекулно елемент памет.

Следващата стъпка ще бъде да се произвежда логическите клавиши може да изпълнява функциите на AND, OR и NOT. Всички такива компютър може да се състои от слой от проводници, предвидени в една посока, слоят на rotaxane молекули и слой на проводника, насочени в обратна посока. Конфигурацията на компоненти, състоящи се от необходимия брой клетки на паметта и логически ключове се генерира по електронен път. Прогнозни учени HP, като компютър ще бъде 100 милиарда. Пъти по-икономични от днешните микропроцесори, като на няколко пъти по-малко място.

Самата идея за логически елементи не е революционно: силициеви чипове съдържат милиарди същото. Но ползите от консумацията на енергия и размер и са в състояние да направят компютрите повсеместно. Молекулно размер компютър с пясък може да съдържа милиарди молекули. И ако се научите как да направите компютри Не трислойна и триизмерен, плоски преодоляване на ограниченията на процеса литография, използвани днес, предимствата за производство на микропроцесори ще станат още по-големи.

В допълнение, молекулярни технологии обещават микромашини външен вид, и в състояние да се движи, за да направи усилие. Освен това, дори конвенционална техника ецване може да се използва за създаване на такива устройства. Един ден тези микромашини са независимо ангажирани в сглобяване на компонентите на молекулно или атомно размер.

биокомпютри

Използването на компютърните технологии в биологични материали с течение на времето ще позволи на компютри, за да се намали размера на жива клетка. Въпреки това петриево блюдо изпълнен с спирали на ДНК, или неврон и, взети от пиявица и свързани към електрически проводници. По същество, нашите собствени клетки - това е нищо като biomachines размер молекули, като пример за био-компютър, разбира се, е нашият мозък.

Ichud Шапиро (Ехуд Шапиро) на Института за естествени науки Veytsmanoskogo вграден пластмасов модел на биологичен компютър 30 ​​см Ако устройството се състои от истински биологични молекули, размерът му ще е равна на размера на един от компонентите на клетката. - 0.000025 mm. Според Шапиро, най-новите постижения в областта на молекулярната събрание може да създаде устройство клетка с размер, който може да се използва за мониторинг на биологичното.

Още традиционните база ДНК компютрите в момента се използват, за да декодира генома на живо същество. ДНК проби са използвани за характеризиране друг генетичен материал: благодарение сдвояване правила на ДНК спирали може да се определи възможно подреждане на четири основни аминокиселини (А, С, Т и G).

С цел да се осигури полезна информация, ДНК вериги трябва да съдържа един базов елемент. Това се постига с помощта на лъч светлина и маска. За да отговорите на конкретен въпрос, свързан с ген у може да отнеме до 80 маски, с помощта на който долари чип специална стойност повече от 12 хиляди души.. Тук е удобен DMD чип от Texas Instruments: му micromirror, пътеводна светлина, елиминира нуждата от маски.

Бил Дито (Bill Ditto) от Технологичния институт на Джорджия провежда интересен експеримент, чрез свързване към множество микросензори неврон съм пиявици. Той открива, че в зависимост от неврон на входния сигнал да се образува нова връзка. Вероятно биологичен компютър, състоящ се от нервни елементи, за разлика от силициеви устройства ще могат да се търсят правилните решения чрез самостоятелно програмиране. Същото се отнася и възнамерява да използва резултатите от работата им за създаване на бъдещето на роботи мозъци.

оптичните компютри

В сравнение с това, което обещава да молекулярни или биологични компютри, оптични компютър може да не изглежда много впечатляващо. Въпреки това, тъй като оптичното влакно се превърна в предпочитан материал за широколентов, всички традиционни силиций устройства за предаване на информация на разстояние от няколко мили, е необходимо всеки път да се превърне в електрически сигнали светлина и обратното.

Тези операции могат да бъдат опростени чрез заместване на електронни компоненти от чисто оптично. Първият ще бъде на оптичните усилватели и усилватели Fiber телекомуникационни връзки, които ще запазят сигнал под формата на предаване на светлина през всички океани и континенти. С течение на времето, на компютрите си, ще бъдат прехвърлени към оптичен база, въпреки че първият модел, очевидно, ще бъде хибрид със светлина и електричество. Оптичен компютър може да бъде по-малък от електрически тъй влакно е много по-тънък (и по-бързо), в сравнение със сравнима скорост за електрически проводници. По същество, използването на електронен комутатор и ограничава работата на мрежи от около 50 Gbit / сек. За да се достигне скорост Terabit необходими оптичен комутатор и (вече имат прототипи). Това обяснява защо фибри печели в областта на телекомуникациите: той дава хилядократно увеличение на капацитета, и мултиплексиране може да се подобри още повече. Инженерите прекарват през оптично влакно, все повече и повече къси дължини на вълните светлинните лъчи. Наскоро, за управлението на тип TI DMD чипове се използват със стотици хиляди микроотражатели. Ако първите трансатлантическите медни кабели позволяват да изпращате само 2500 Kbit / сек, първото поколение оптични кабели - вече 280 Mbit / сек. Кабелна посочено вече има etichesky граница теоретичен капацитет 10Gb / и на един светлинен лъч на определена дължина на вълната в една оптично влакно.

Quest Communications компания наскоро павиран оптичен кабел с 96 влакна (48 от които е запазено за собствените си нужди), както и всяко влакно може да бъде предаден до осем светлинни лъчи с различна дължина на вълната. Възможно е, че по-нататъшното развитие на мултиплексиране на броя на лъчите ще се увеличи още повече, което ще разшири честотната лента, без подмяна на кабела.

Изцяло оптични компютри ще бъдат през следващите десетилетия, но работата в тази област е на няколко фронта. Например, учените в Университета на Торонто създадени течнокристални молекули, които контролират светлината в фотонен кристал върху силиций основа. Те считат, че това е възможно да се създаде оптични комутатори и проводници, способни да изпълнят всички функции на електронни компютри.

Въпреки това, преди оптичните компютри ще станат масов продукт, оптични компоненти има вероятност да премине цялата комуникационна система - до "последната миля" на сайта във вашия дом или офис. В следващите 15 години, оптичен превключвател и, ретранслатори, усилватели и кабели заменят електрически компоненти.

квантовите компютри

А квантов компютър ще се състои от компонентите на елементарни размер и работа в съответствие с принципите на квантовата механика. В квантовия свят - много странно място, в което обекти могат да заемат две различни позиции едновременно. Но това странност и открива нови възможности.

Например, един квантов бит може да отнеме няколко стойности едновременно, т.е. веднага да бъде в щатите "на", "изключено" и в състояние на преход. 32 от тези битове, наречени р-бита могат да образуват повече от 4 милиарда комбинации - това е вярно пример за масово паралелен компютър. Въпреки това, за р-бита работа в квантовата устройство, те трябва да комуникират един с друг. Докато учените са успели да се отнасят един към друг само три електрони.

Вече има няколко съществуващи квантовата компоненти - памет и логика. Теоретично eticheski квантови компютри могат да се състоят от атоми, молекули и атомно частици или "pseudoatom". Последното е четири квантовата клетка върху силициева подложка, образуващи квадрат, и във всяка такава клетка може да бъде разположен на електрона. При наличие на два електрона, сили на отблъскване ги карат да се поставят по диагонал. Един диагонални съответства на логическа "1", а втората - "0". Няколко такива клетки могат да служат като проводник на електрони, тъй като електроните ще настояват новата предходната съседна клетка. Компютърна построен на тези елементи не ще изисква постоянен приток на енергия и. След като влезе в нея, електрони няма да напуснат системата.

Теоретично YETİK твърдят, че компютър изграден на принципите на квантовата механика, ще даде точни отговори, елиминира възможността за грешки. Тъй като изчисленията се основават на вероятностни квантовите закони, всеки р-битов всъщност представлява и "1" и "0" с различна степен на вероятност. В резултат на тези закони по-малко вероятни (неправилна) стойност на практика изключва.

Каква е следващата стъпка?

2030 може да започне разпространение на имплантирани устройства с директен достъп до неврон часа. Към средата на века в света на киберпространството ще надделее микро- и nanodevices (интелигентен прах). По времето, когато в Интернет ще бъде проява на всички от реалния свят. Представете си свят, обвит в безжична мрежа за данни, в които огромни количества информация за пътуване. След такава фантастична и мъгла от Сул явления като телепатия и телекинеза, за да станете най-простото проявление на World Wide Web. Грубо казано, телепатия ще изглежда как да се генерират информация ви неврон и в пакети, които пътуват към други неврони съм за дешифриране. Почти като TCP / IP протокол днес. И телекинеза (преместване на идеята за физически обекти) ще произвежда nanodevices активира умствената команда. Най-простите устройства, които отговарят на психични команди вече съществуват и днес. Въпреки, че от момента, в който не би искал да се премести реални обекти, ако е възможно, просто ще се премести своите дигитални копия. Без показване монтирани на главата може да се извърши пълна круиз във всеки ъгъл на света, без да напускат апартамента си. Мислено, можете да се обадите на дигитални прожекции навсякъде, със събитията в нея се показват в реално време. Или обратно, да се проектира във всяка точка на нашата планета. По този начин, разликата между реално и кибер пространството изчезва.

От биологична пред изследванията в клетките по-близо до възможността за замяна на тъкан или орган, включително неврон S, някога смятани незаменим. Освен това, клетки и тъкани, ще бъде възможно да се придаде обработка на данни и капацитет на предаване. Такъв контрол върху процесите на живот дава надежда за по-голяма продължителност на живота: учените не виждат основните пречки да гарантират, че хората са живели няколко стотин години.

Разбира се, за да гледаме напред повече от няколко години могат да бъдат само чисто спекулативни, но е, че през втората половина на този век, изчислителна мощ на компютрите ще надхвърли човешките способности разузнаване, няма никакво съмнение. Много е вероятно, че по времето на началото и колонизацията на Слънчевата система. И на 22-ти век и хората и компютрите са широко разпространени и неговите планети ще започнат да се подготвят за развитието на близките звездни системи.

Докато здравият разум не е адаптирана към променлив свят на квантовата механика, бъдещето изглежда е чуждо на такъв приятел на съвременния свят. Пътуване назад във времето и може да доведе до рая и ада, но в никакъв случай не може да се нарече скучен.

Оценете тази статия е възможно след дискусията ще бъде най-малко едно съобщение.

Тест: Не сте ми промият мозъка тест: Определяне на теглото на ненаучен