Հաշվողական տեխնոլոգիաների աճը և ֆիզիկական սահմանափակումները

1958 թվականի սեպտեմբերին Ջեք Քիլբին ցույց տվեց, որ էլեկտրական շղթան կարող է պատրաստվել գերմանիումի մեկ բլոկից: Ավելի ուշ՝ 1959 թվականի դեկտեմբերի 29-ին, ֆիզիկոս Ռիչարդ Ֆեյնմանը հանդես եկավ «There’s Plenty of Room at the Bottom» վերնագրով դասախոսությամբ: Ֆեյնմանը նաև առաջարկեց 1000-ական դոլարի երկու առանձին մրցանակ նանոտեխնոլոգիական որոշակի ձեռքբերումների համար: 1985 թվականին Թոմ Նյումանը շահեց այդ մրցանակներից մեկը՝ տեքստի էջը 25 000 անգամ փոքրացնելու համար:

Չիպերի զարգացման օրենքներն ու ցուցանիշները

1965 թվականին Գորդոն Մուրը հրապարակեց հոդված, որտեղ կանխատեսում էր չիպերի բաղադրիչների կանոնավոր կրկնապատկումը: Այդ նույն թվականին համակարգչային չիպի վրա ծախսերը նվազագույնի հասցնող բաղադրիչների քանակը 50 էր: Մուրի օրենքը հետևում է սիլիցիումային չիպի վրա տեղադրվող տրանզիստորների խտությանը, որը մոտ ութսուն տարվա ընթացքում ավելացել է 10 միլիարդ անգամ: Այժմ մեկ քառակուսի միլիմետր տարածքում կարող է տեղավորվել ավելի քան 100 միլիոն տրանզիստոր:

Հաշվողական ոլորտում 1940-ական թվականներից ի վեր մեկ գործողության համար ծախսվող էներգիան նվազել է 17 կարգով: 2010 թվականից ի վեր արհեստական բանականության մոդելների ուսուցման համար օգտագործվող հաշվողական ծավալը կրկնապատկվում է մոտավորապես յուրաքանչյուր վեց ամիսը մեկ: Միևնույն ժամանակ, աշխարհի խոշորագույն վեց հիպերսքեյլ ընկերությունները նախատեսում են այս տարի ավելի քան 700 միլիարդ դոլար ծախսել հաշվողական ենթակառուցվածքների վրա:

Ոլորտում գործում են նաև այլ օրինաչափություններ: Դենարդի օրենքը պնդում է, որ չիպի որոշակի հատվածի էներգիայի սպառումը մնում է հաստատուն նույնիսկ տրանզիստորների խտության ավելացման դեպքում, սակայն Դենարդի մասշտաբավորման դարաշրջանն ավարտվեց մոտ 2004 թվականին: Կումիի օրենքը չափում է էներգիայի մեկ ջոուլի դիմաց ստացված հաշվարկների ծավալը: Կրայդերի օրենքը նկարագրում է մագնիսական պահպանման սարքերում պահվող բիթերի խտությունը, իսկ Քեքի օրենքը ցույց է տալիս մեկ օպտիկական մանրաթելով փոխանցվող տեղեկատվության ծավալի աճը:

Հաշվարկների ֆիզիկական սահմանները

1961 թվականին ֆիզիկոս Ռոլֆ Լանդաուերը ցույց տվեց, որ տեղեկատվության մեկ բիթի ջնջումը պետք է անջատի ջերմության նվազագույն քանակ: Սենյակային ջերմաստիճանում մեկ բիթ ջնջելիս անջատվող նվազագույն ջերմությունը կազմում է մոտավորապես 2.9 × 10^-21 ջոուլ:

1981 թվականին Յակոբ Բեկենշտեյնը որոշեց, որ որևէ տիրույթի տեղեկատվական տարողությունը սահմանափակվում է դրա չափերով և էներգիայի պարունակությամբ: Ավելի ուշ՝ 2000 թվականին, MIT-ի ֆիզիկոս Սեթ Լոյդը Nature ամսագրում հրապարակեց «Ultimate physical limits to computation» վերնագրով հոդվածը, որը վերլուծում է հաշվարկների վերջնական ֆիզիկական սահմանները: