Иллюзия прогресса или перспективы утопии

Достижения науки последних лет в развитии высоких технологий впечатляют, но, в свою очередь, с каждым витком интеграции мы явно и неуклонно приближаемся к точке, по достижению которой развитие в данном направлении станет невозможным.

Эту точку условно можно назвать – «кремниевая сингулярность», ведь рано или поздно, даже осуществив на практике столь популярные сейчас нано и атомарные технологии, мы будем вынуждены искать нечто новое, так как мельчайшие исполнительные механизмы станут настолько малы, что их попросту не из чего будет строить, а если верить Закону Мура, в верности которого пока нет причин сомневаться, то этого предела миниатюризации технологии достигнут в самое ближайшее время. Так стоит ли ждать наступления тупика?

Уже сейчас мы стали свидетелями, как за последние несколько десятилетий процессоры изменились от примитивных кусков кремния с несколькими командами, перечень которых умещался на двух-трех листках бумаги, до сложнейших гибридных структур со сложнейшими процедурами. Но потребности в вычислительной мощности растут намного быстрее, нежели развитие самих процессоров. Один тот факт, что для успешной реализации многих задач до сих пор применяется наращивание мощности за счет увеличения количества отдельных процессоров в системе говорит о том, что до сих пор, несмотря на кажущийся прогресс, мы, в принципе, сильно отстаем, так как выбранный изначально вектор развития не только имеет существенное ограничение на количество поколений процессоров, но и просто не покрывает потребности на количество обрабатываемой информации. Иначе говоря, создавая новый процессор, мы на самом деле делаем то, что хотели бы получить лет 10 назад, и тогда бы это в полной мере соответствовало нашим потребностям.

К примеру, спросите у любого компьютерщика, как он работал на 486 компьютерах, когда он сейчас использует многопроцессорную систему и все равно жалуется, что все притормаживает или выполняется слишком долго, и что операционная система «крутится» ничуть не быстрее. А это при том, что многие прикладные задачи практически не изменились! В чем же прогресс, если человек, делая почти то же самое, что он делал 10 лет назад, имея в качестве инструмента более мощный процессор и зачастую даже не один, а скорости все еще не хватает, и операции не обрабатываются мгновенно? Тот ли это путь и понимаем ли мы, что именно мы хотим получить от процессоров?

Что реально получил человек за счет увеличения вычислительной мощности, так это дружественный пользовательский интерфейс, то, что дает нам представление о происходящем в компьютере в определенный момент времени. И до сих про на функционирование визуального интерфейса тратится намного больше ресурсов, чем этого можно было бы ожидать. Так как эта задача уже давно стала тривиальной и по идее не должна использовать более 1-2% общей производительности системы.
Но на самом деле, можете это проверить сами, при наипримитивнейшей операции с пользовательским интерфейсом загруженность системы в целом составляет до 50 и больше процентов! (Для примера, откройте «Диспетчер задач» на вкладке «Быстродействие» и проследите, насколько загружается процессор при перетаскивании окон и прочими манипуляциями с интерфейсом в различных условиях).

Это невольно наталкивает на мысль, что если самые нужные и старые задачи составляют такую ощутимую нагрузку на вычислительную систему в целом, то мы как минимум имеем потенциально морально устаревшие процессоры, пусть и являющиеся фактически новейшим достижением науки.

Чтобы кардинально поменять ситуацию к лучшему, нужно найти новый путь, который позволит обеспечить избыточную мощность.

Таким путем может стать альтернативная логика процессоров, а не уменьшение размеров и увеличение количества транзисторов на кристалле, так как оно не бесконечно и явно не достаточно.
Наравне с дефицитом производительности мы также испытываем огромный дефицит скоростей передачи данных, который также может быть решен путем перехода к альтернативной логике.

Итак, самым простым и логичным путем должно стать и, несомненно, станет переход сначала к троичной, а далее и к многомерной логике, за счет чего каждая ячейка сможет содержать три или более значений.
Даже перейдя к троичной логике, базирующейся на Тритах (единица данных, аналогичная биту в двоичной логике), мы получаем колоссальный прирост не только в вычислительной мощности, фактической скорости обработки данных, скорости передачи, снижению физического количества соединений, увеличению объемов памяти и уменьшению потребления… Но и самое важное – приближаемся к нашей, понятной всем человеческой логике!

Изначально двоичная логика была выбрана лишь потому, что было крайне сложным реализовать саму вычислительную ячейку – вентиль. Теперь же это не представляет труда, напротив, переход от двоичной к троичной системе позволит избавиться от множества (до 50%) синхронизирующих, не участвующих в вычислениях структур процессоров. На заре зарождения компьютерных систем было практически не реальным осуществить дифференцирование трех состояний в проводнике, и прогресс пошел по пути наименьшего сопротивления, разрабатывая структуры, заведомо неполные и во многом ошибочные. Троичная и более мерные логики дают возможность избежать самой главной проблемы – Отсутствия отражения реальности двоичной логикой.
Одно то, что мы привыкли к двузначному представлению чисел, еще не делает его правильным, возможно, удобным, но не более того. Троичная логика дает более полную и адекватную картину происходящих процессов. Для иллюстрирования этого заявления существует очень простой пример, где отчетливо видно, что именно троичная логика больше подходит и более понятна для человеческого мышления.

Представьте себе обычные весы, какие значения они могут принимать?
Может перевесить левая чаша (A), они могут быть уравновешены (X) и может перевесить правая чаша (Y).

В случае применения троичной логики не возникает никаких проблем. Трит будет принимать одно из трех значений, и все становится ясным и логика принимает «человеко-восприимчивую» форму.

А вот в случае принятой нами двоичной логики мы фактически навязываем себе ошибку, так как не можем за одно взвешивание определить результат. Ведь только для двух возможных состояний мы сможем с уверенностью зафиксировать результат, а для получения верного результата нам требуется вторая операция и как результирующая ячейка еще один бит, но после этого, дабы получить конечный результат, еще одна операция – сравнение двух предыдущих. Итог не может не удручать, 3 операции вместо одной и 2 бита вместо одной ячейки – трита.
И это еще самый простой пример…
Представьте себе, что помимо взвешивания нужно выполнять еще миллионы операций и передавать все эти данные куда-то.

В хранении данных мы опять-таки получаем огромный прирост и по скорости чтения-записи, и по количеству информации на единицу. Если в двоичной логике биты объединяются в байт и составляют 256 значений, то такое объединение из шести тритов даст – Трайт, а это эквивалентно почти 1585 байтам, прирост колоссальный!
Поэтому при сохранении физического быстродействия ячейки мы в тысячи раз увеличиваем быстродействие устройства в целом и во много раз упрощаем саму структуру и, следовательно, потребляемую мощность, а ведь добавлено всего одно значение.

Приняв во внимание все плюсы такой логики, становится более чем очевидно, что дальнейшее развитие будет проходить в этом направлении, и не только для обхода «кремниевой сингулярности», но для того, чтобы приблизить компьютеры к интеллектуальным структурам и обеспечить наши задачи избыточным уровнем производительности, которой за все время существования вычислительных машин было недостаточно. Мы в настоящее время организовываем целые вычислительные сети для изучения белка, состоящие из миллионов компьютеров, но никак не можем обратить пристальное внимание на столь простое и доступное решение, коим, несомненно, станет обращение к многомерным логикам и строению вычислительных систем не в обход нашим мысленным принципам, а по подобию процессов, происходящих в мозгу человека, тем самым не моделируя интеллект человека, а создавая его заново.

Автор: Руслан Худяков, дизайн -cтудия R.H.D’sign

pic

Orphus system