تا کجا می توانیم محاسبات را پیش ببریم؟

بررسی فناوری MIT توضیح می‌دهد: به نویسندگان ما اجازه دهید دنیای پیچیده و آشفته علم و فناوری را بگشایند تا به شما در درک آنچه در آینده می‌آید کمک کنند. می توانید اطلاعات بیشتری از این سریال را در اینجا بخوانید.

در غروب 29 دسامبر 1959، در یک جلسه انجمن فیزیک آمریکا در کالتک، فیزیکدان ریچارد فاینمن سخنرانی کرد به نام "در پایین اتاق زیادی وجود دارد"، در مورد اینکه چگونه ممکن است ما چیزها را در مقیاس بسیار کوچک دستکاری و کنترل کنیم. او استدلال کرد که هیچ قانون فیزیکی وجود ندارد که ما را از نوشتن کل دایره المعارف بریتانیکا بر روی سر یک سنجاق باز دارد، یا هر کتابی را که تا به حال نوشته شده است در چیزی به اندازه یک ذره غبار ذخیره کنیم – یا در نهایت، نتوانیم ماده را اتم به اتم مرتب کنیم.

زیست‌شناسی قبلا نسخه‌هایی از این را انجام داده است (یک سلول زنده دستورالعمل‌های خود را در قطعه‌ای از DNA نگه می‌دارد)، بنابراین همه اینها به وضوح توسط قوانین فیزیک مجاز بود. ما به سادگی هنوز ابزار را نساخته بودیم.

به عبارت دیگر، فضای زیادی در پایین وجود داشت. حق با او بود و ما برای چندین دهه تقریبا رایگان به آن فضا رفتیم. ترانزیستور - سوئیچ در قلب تراشه های کامپیوتر - بارها و بارها از نظر اندازه نصف می شود به طوری که چگالی تراشه ها دو برابر می شود. کامپیوتری که زمانی یک اتاق را پر می کرد، اکنون در یک ساعت قرار می گیرد. اما این نزول آسان اکنون متوقف شده است و واضح ترین نشانه ایجاد مراکز داده است.

شش تا از بزرگ‌ترین هایپرمقیاس‌کننده‌ها، شرکت‌هایی که بزرگترین چنین تأسیساتی را در جهان اداره می‌کنند، در مسیری هستند که امسال بیش از 700 میلیارد دلار برای زیرساخت‌های محاسباتی هزینه می‌کنند که تقریبا دو برابر رکوردی است که در سال 2025 به ثبت رسانده‌اند و بتن و مس و سیلیکون را در سایت‌های جدید سریع‌تر از آنچه شبکه برق می‌تواند به آنها تغذیه کند، می‌ریزد. این ساختار، عملکرد را با نیروی بی رحمانه خریداری می کند، و چیزهایی را که قبلا می دانیم چگونه بسازیم را اضافه می کند. نوع دیگر پیشرفت، پیشرفتی که تراشه های کامپیوتری را بهتر کرد، پیشرفتی است که بی سر و صدا رو به اتمام است.

خطوط روندی که پیشرفت‌های چشمگیر عصر اطلاعات قرن بیستم را دنبال می‌کردند، اکنون با طلوع عصر هوشمندی قرن بیست و یکم در حال خم شدن یا شکستن هستند. قانون مور، که ترسیم می کند ترانزیستورهای چگالی را می توان روی سیلیکون ساخت، کند شده است. قانون دنارد، که بیان می‌کند که مصرف انرژی در یک وصله معین از تراشه‌های کامپیوتری، ثابت می‌ماند، حتی اگر بیشتر و بیشتر با ترانزیستورهای کوچک‌تر و کوچک‌تر پر شود، به پایان رسیده است. قانون کومی، که میزان محاسباتی را که می‌توانیم از هر ژول انرژی بتراشیم، ردیابی می‌کند، شروع به علامت‌گذاری کرده است. قانون کرایدر، که توضیح می‌دهد که چگونه تاج

بیت های htly را می توان برای ساخت ذخیره سازی مغناطیسی بسته بندی کرد، تا خزیدن کند شده است. و قانون Keck که افزایش تصاعدی در مقدار اطلاعاتی که یک فیبر نوری معمولی می تواند حمل کند را ترسیم می کند، مسطح است.

اما این قوانین مقیاس‌بندی صرفا مشاهداتی در مورد سیستم‌هایی هستند که ما مهندسی کرده‌ایم. آنها قوانین فیزیکی اساسی نیستند. محدودیت‌های فیزیکی محاسبات و ارتباطات – که توسط مکانیک کوانتومی، نسبیت عام، و نظریه اطلاعات دیکته شده‌اند – بسیار کمتر از هر چیزی در یک مرکز داده امروزی قرار دارند. قوانین مقیاس بندی، نزول پشت سر ما را ترسیم می کنند. محدودیت های فیزیکی اساسی اتاق باقی مانده را ترسیم می کند.

برخی از این محدودیت ها ممکن است در عمل دور از دسترس باشند. اما آنها هنوز هم ارزش کاوش را دارند، زیرا کار دو برابر هزینه دارد: یک بار در توسعه فناوری و یک بار در علوم بنیادی. یک سیستم اثبات مفهومی که به حدی نزدیک می‌شود، هم‌زمان یک فناوری است که پارادایم‌های متوقف شده را مجبور به تسلیم شدن می‌کند و آزمایشی است که درک ما را از خود قوانین فیزیکی عمیق‌تر می‌کند.

نزول

فاینمن در طول سخنرانی خود در سال 1959 دو جایزه 1000 دلاری برای هر کدام از جیب خود ارائه کرد. می توان سراغ اولین کسی رفت که یک موتور الکتریکی کوچکتر از یک مکعب 0.4 میلی متری بسازد. او انتظار داشت که این چالش، کسی را مجبور کند که یک میکروفناوری جدید واقعا اختراع کند. در عوض، حدود یک سال بعد، یک مهندس آموزش دیده در کالتک به نام ویلیام مک للان با موتور ساخته شده و در حال کار آمد. دستگاه ربع میلی گرمی، تقریبا به اندازه یک دانه شن، با دست با خلال دندان و تراش ساعت ساز، زیر میکروسکوپ مونتاژ شده بود.

فاینمن، به گفته خودش، فقط اندکی ناامید شد. این جایزه به کمترین جالب ترین شکلی که قابل تصور بود حرف او را ثابت کرده بود. اتاق واقعا آنجا بود، اما رسیدن به این نقطه عطف اول اصلا نیازی به فناوری جدیدی نداشت - فقط یک مرد صبور غیرمعمول با دستان ثابت.

جایزه دوم متفاوت و آموزنده تر بود. به هر کسی که بتواند یک صفحه متن را در هر جهت 25000 ضریب کوچک کند، ارائه شد، به اندازه‌ای کوچک که کل بریتانیکا روی سر سوزن قرار گیرد. آن یکی برای یک ربع قرن بی ادعا ایستاده بود. سرانجام در سال 1985 توسط تام نیومن، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه استنفورد که از یک دستگاه لیتوگرافی پرتو الکترونی - که جد ابزارهای الگوسازی در تراشه سازی امروزه استفاده می شود - برای رونویسی صفحه آغازین داستان دو شهر در مقیاس مورد نیاز استفاده کرد، برنده شد.

با این حال، فرود از قبل به خوبی در جریان بود. یک سال قبل از سخنرانی فاینمن، جک کیلبی، که به تازگی در تگزاس اینسترومنتز استخدام شده بود و هنوز تعطیلاتش را سپری نکرده بود، آن ژوئیه را تقریبا به تنهایی در آزمایشگاه گذراند در حالی که همکارانش از مرخصی خود لذت می بردند، و در آن سپتامبر یک ترانزیستور، یک خازن و سه مقاومت را که همه از یک تکه ژرمانیوم ساخته شده بودند، به هم متصل کرد. این ثابت کرد که یک مدار کامل را می توان از یک بلوک نیمه هادی حک کرد.

این دستگاه که تقریبا به اندازه یک دانه شن بود، با یک خلال دندان و یک ماشین تراش ساعت ساز، زیر میکروسکوپ مونتاژ شده بود.

این ایده مطرح شد و تعداد اجزای یک تراشه طبق یک برنامه به‌طور منظم دو برابر می‌شد، به طوری که گوردون مور در مقاله‌ای در مجله تجارت در سال 1965، به سادگی خطی از روند ترسیم کرد و آن را به آینده گسترش داد. این خط به قانون مور تبدیل شد.

اما مور هرگز ادعا نکرد که ترانزیستورها می توانند برای همیشه منقبض شوند. او مشاهده کرد که در هر لحظه تعداد معینی از اجزا وجود دارد که تولید هر یک از آنها را تا حد امکان ارزان می کند. در سال 1965، این عدد 50 بود. انباشته شدن بیش از حد و خطاهای تولیدی چند برابر می شود و بازده فرو می ریزد. این رقم به حداقل رساندن هزینه بود که با سرعتی ثابت دو برابر می شد.

به مدت چهار دهه، نزول با موهبت دیگری همراه بود: مقیاس بندی Dennard، که به نام مهندس IBM رابرت دنارد، که در سال 1974 آن را بیان کرد، نامگذاری شد. با این حال، حدود سال 2004، این هدیه تمام شد. تراشه‌ها دیگر نمی‌توانستند گرمای استفاده از هر ترانزیستور را از بین ببرند. سرعت ساعت، که از سه گیگاهرتز گذشته بود، از افزایش باز ایستاد و اینتل پردازنده چهار گیگاهرتزی را که وعده داده بود لغو کرد.

صنعت به جای سریعتر ساختن یک هسته، به بسته بندی چندین هسته پردازشی روی یک تراشه متمرکز شد و بافت پیشرفت تغییر کرد.

پیشرفت در حال حاضر بیشتر با افزایش مقیاس سیستم خریداری می شود - تراشه های بیشتر به هم متصل شده اند، حافظه بیشتری تغذیه می کنند، قدرت بیشتر و خنک کننده در اطراف آنها - نه با کوچک کردن ترانزیستور. این بیشتر در هوش مصنوعی قابل مشاهده است، جایی که محاسبات آموزشی، تعداد کل عملیات حسابی صرف شده برای آموزش یک مدل، تقریبا هر شش ماه از سال 2010 دو برابر شده است، بسیار سریعتر از سرعت قانون مور اجازه می دهد. کمی از این پیشرفت به دلیل کوچک شدن است.

تراشه‌های کامپیوتری همچنان بهتر می‌شوند و ترانزیستورها همچنان بهبود می‌یابند و فشرده‌تر می‌شوند، اما هر نسل جدید کندتر از راه می‌رسد و نسبت به نسل قبلی سرعت و قدرت کمتری دارد. با این حال، هیچ چیز در این کاهش سرعت، قانون فیزیک نیست. اجزای محاسبات هنوز بسیار بالاتر از محدودیت های اساسی خود قرار دارند.

کامپیوتر نهایی

قبل از اینکه به آن محدودیت ها برسیم، ارزش این را دارد که میزان فرود را اندازه بگیریم. در نزدیک به هشت دهه پس از اولین ترانزیستور، چگالی ترانزیستورها بر روی یک تراشه به میزان 10 مرتبه افزایش یافته است - 1 به دنبال آن 10 صفر یا ضریب 10 میلیارد. اکنون بیش از 100 میلیون ترانزیستور در یک میلی متر مربع (100 میلیارد یا بیشتر در یک تراشه) جای می گیرند.

سرعت محاسبات حتی بیشتر شده است، 12 مرتبه بزرگی، یا ضریب یک تریلیون. انرژی در هر عملیات 17 مرتبه قدر کاهش یافته است، از حدود 100 ژول برای یک ماشین لوله خلاء اولیه به یک فمتوژول - یک چهار میلیاردم ژول - برای یک سوئیچ یک دروازه منطقی.

اینها پیشرفت های کوچکی نیستند. اما کف، برای عملکرد محاسباتی، پایین تر است. چقدر می توانستیم پایین تر برویم؟ در حوالی اوایل هزاره، فیزیکدان MIT، ست لوید، این سوال را به حد نهایی رساند: یک توده معمولی از ماده را تصور کنید، یک کیلوگرم از آن - به جرم یک لپ تاپ - در یک لیتر فضا بسته بندی شده است. قوانین فیزیک، که تا حد مطلق خود رانده شده اند، چقدر می توانند از آن کیلوگرم خارج شوند؟ در مقاله‌ای در سال 2000 در نیچر با عنوان «محدودیت‌های فیزیکی نهایی برای محاسبات»، او پاسخ را پیدا کرد و ماشین خیالی را لپ‌تاپ نهایی نامید.

سرعتی که چنین ماشینی می تواند به دست آورد، توسط انرژی آن کنترل می شود. یک کیلوگرم ماده، طبق E = mc 2، حدود 9 × 10 16 ژول را در خود جای می دهد، که تقریبا کل ایالات متحده هر دو روز یک بار از شبکه برق خود می گیرد. تمام آن را صرف محاسبات کنید، و لپ‌تاپ نهایی تقریبا با 5 × 10 50 عملیات در ثانیه کار می‌کند که حدود 35 مرتبه بزرگتر از یک تراشه پیشرو امروزی است.

گیر دادن چیزی است که دویدن با آن سرعت شبیه به آن است. تمرکز انرژی استراحت یک کیلوگرم در محاسبات خالص، دستگاه را به پلاسمای حدود یک میلیارد درجه تبدیل می‌کند، حالتی که در اولین دقایق پس از انفجار بزرگ از هر چیزی که ما به عنوان لپ‌تاپ تشخیص می‌دهیم به حالت کیهان نزدیک‌تر است.

چنین ماشینی، به بیان ملایم، بسیار دور است. محدودیت بعدی که تعیین می کند چقدر انرژی باید یک محاسبات تلف شود، بسیار نزدیکتر است و شرکت ها در حال حاضر به سمت آن فشار می آورند. در سال 1961، رولف لاندوئر، فیزیکدان IBM، نشان داد که اطلاعات و ترمودینامیک با هم پیوند دارند: پاک کردن یک بیت باید حداقل مقدار گرما را آزاد کند، حدود 2.9×10-21 ژول در دمای اتاق. این رقم کوچک است، اما امروزه یک تراشه چند صد هزار برابر بیشتر از آن برای هر سوئیچ هزینه می کند.

تراکم حافظه از حد خودش تبعیت می کند و این حافظه تا گرانش می رسد. یک ناحیه از فضا چند بیت می تواند نگه دارد؟ در سال 1981، فیزیکدان جیکوب بکنشتاین، در حین بررسی ترمودینامیک سیاهچاله ها، مقدار آن را تعیین کرد: اطلاعات داخل هر منطقه محدود به اندازه آن و انرژی آن محدود می شود. برای منطقه‌ای به اندازه لپ‌تاپ نهایی لوید، که به حدود ۱۰ ۴۲ بیت، حدود ۱۰، ۳۶ تا یک میلی‌متر مکعب می‌رسد – تقریبا ۳۰ مرتبه بزرگ‌تر از آن چیزی که امروزه دستگاهی با آن اندازه می‌تواند ذخیره کند.

آخرین محدودیت در ارتباط است – سرعت انتقال اطلاعات. هر سیم و هر فیبر در نهایت سیگنال خود را روی کوانتوم ها، بسته های تقسیم ناپذیر (فوتون ها در مورد نور) که انرژی در آنها حرکت می کند، حمل می کند. در سال 1973، الکساندر هولوو، ریاضیدان شوروی، حد نهایی میزان اطلاعاتی را که یک جریان کوانتومی می تواند منتقل کند، تعیین کرد. یک وات نور در هر ثانیه فقط فوتون های زیادی را تحویل می دهد، و مکانیک کوانتومی تعیین می کند که چند راه قابل تشخیص می توانند به آنها برسند—تعداد پیام هایی که یک گیرنده می تواند از هم جدا کند.

یک کانال منفرد با یک وات، در حد هولوو، می‌تواند به ترتیب 10 17 بیت در ثانیه ارسال کند. پیوندهای نوری امروزی یا اتصالات به هم، حدود یک میلیونم این نرخ را برای همان توان ارائه می دهند. اما این شکاف در مراکز داده به سرعت در حال کاهش است، جایی که از هر نسل از اتصالات داخلی خواسته می‌شود تا بیت‌های بیشتری را با انرژی کمتر جابه‌جا کنند، انرژی کمتری را برای وسایل الکترونیکی صرف کنند و از نور برای پوشش بیشتر مسافت استفاده کنند.

بنابراین، چهار حد، پایین واقعی را مشخص می‌کنند، و آنها از سه تا از بنیادی‌ترین نظریه‌های ما ناشی می‌شوند. مکانیک کوانتومی تعیین می کند که یک ماشین چقدر سریع می تواند محاسبه کند. نسبیت عام چقدر می تواند به خاطر بسپارد. و تئوری اطلاعات هم سرعت برقراری ارتباط را محدود می‌کند و هم اینکه یک مرحله غیرقابل برگشت هزینه انرژی کمی دارد. هیچ نقشه راهی برای رسیدن به این محدودیت ها وجود ندارد، و این محدودیت ها وجود دارد که آیا کسی تلاش می کند یا نه. با توجه به آنها، نزول به سختی آغاز شده است.

اتاقی که باقی مانده است

بزرگترین شکاف در سرعت محاسبات است: بین وضعیت فعلی فناوری و محدودیت آن 35 مرتبه بزرگی وجود دارد. این معادل تفاوت بین یک نانوثانیه و 200 میلیون برابر سن جهان است. همچنین کمترین شکاف قابل پل زدن در بین این چهار مورد است. برای بستن آن باید راه کاملا متفاوتی برای ساختن یک کامپیوتر پیدا کنید، راهی که بتواند کل انرژی موجود در یک قطعه ماده را محاسبه کند.

رایانه‌های کوانتومی می‌توانند بخشی از راه را به ما برسانند اگر بتوانند هر درجه آزادی را در یک توده ماده - هر اتم و هر راهی که می‌تواند حرکت کند یا بچرخد - به یک عنصر محاسباتی تبدیل کند که ما بتوانیم با اطمینان آن را دستکاری کنیم. در عمل، رایانه‌های کوانتومی کنونی راه دیگری را طی می‌کنند و برای ایجاد هر عنصر محاسباتی، مقدار زیادی را صرف می‌کنند. تریلیون ها اتم به هر بیت کوانتومی یا کیوبیت، همتای کوانتومی بیت در یک کامپیوتر معمولی وارد می شوند. از آنجایی که هر کیوبیت شکننده است، ده‌ها تا هزاران کیوبیت باید با هم ترکیب شوند تا یک کیوبیت به اندازه کافی قابل اعتماد برای محاسبات مفید باشد.

در سال 1959، ریچارد فاینمن یک جایزه 1000 دلاری به اولین کسی که موتوری به اندازه 1/64 اینچ در یک طرف بسازد، پیشنهاد کرد. ویلیام مک للان، مهندس آموزش دیده در کالتک، به زودی یکی از آنها را با دست زیر میکروسکوپ ساخت. این تصویر یک مدل نمایشی بزرگ شده را نشان می دهد (سمت راست). GETTY IMAGES

انرژی جایی است که کف نزدیک‌ترین نقطه است. تراشه های امروزی کمتر از شش مرتبه بزرگتر از حداقل لاندوئر کار می کنند. منطق محاسباتی مرسوم می تواند تنها بخشی از این شکاف را ببندد. یک سوئیچ قابل اعتماد باید با مقدار انرژی به اندازه‌ای بزرگ ورق بخورد که نوسانات حرارتی هرگز تصادفا آن را تغییر ندهند، و این حاشیه ترانزیستور را صد تا چند هزار بار بالاتر از لاندوئر پین می‌کند، مهم نیست که چگونه تصفیه شده باشد.

اما ایده هایی برای کاهش این انرژی با تغییر فیزیک محاسبات وجود دارد. در سال 1973، چارلز بنت از IBM نشان داد که هر محاسباتی را می توان طوری ترتیب داد که هیچ چیز دور نریزد. چنین محاسبات برگشت‌پذیری هیچ هزینه‌ای برای پاک کردن ندارد، زیرا هر مرحله را می‌توان به عقب اجرا کرد تا آنچه وارد شده است را بازیابی کند.

این رویکرد منطق آدیاباتیک یا برگشت پذیر نامیده می شود و اولین تلاش های تجاری در حال حاضر در حال انجام است. به عنوان مثال، Vaire Computing، استارت آپی که برای تجاری سازی منطق برگشت پذیر تأسیس شده است، اولین تراشه خود را در سال 2025 آزمایش کرد. تراشه دارای مدارهای رزونانسی است که بخشی از انرژی سوئیچینگ را به جای تخلیه آن به عنوان گرما بازیابی می کند.

در همین حال، کاهش شکاف تراکم حافظه به معنای ساخت دستگاه هایی است که از هر سه بعد در مقیاس مولکولی استفاده می کنند. ملموس ترین مثال DNA است که اطلاعات را در مقیاس اتم های خود ذخیره می کند و زیست شناسی به مدت 4 میلیارد سال از آن به عنوان وسیله ذخیره سازی استفاده کرده است. فاینمن، محافظه کار بود، حدس زد که یک بیت به مکعبی با 125 اتم نیاز دارد. DNA آن را در حدود 30 نگه می دارد. چیزی که ذخیره سازی DNA را از مرکز داده دور نگه می دارد، چگالی آن نیست، بلکه هزینه و سرعت نوشتن آن است، هنوز هم از هر چیزی که عملی است، مرتبه های بزرگی وجود دارد.

کتابخانه در یک ذره گرد و غبار که فاینمن تصور می کرد توسط فیزیک مجاز است و تنها با ساختگی از آن جلوگیری می کند.

ارتباطات در حدود شش مرتبه بزرگی - فقط ضریب یک میلیون - از حد Holevo است، که آستانه ای است که صنعت احتمالا در ابتدا به آن خواهد رسید. اتصالات متقابل سریعتر از آنچه شبکه می تواند آنها را تامین کند، در حال افزایش است، بنابراین صنعت به سمت فرستنده ها و گیرنده هایی می رود که انرژی کمتری در هر بیت مصرف می کنند. Nvidia و Broadcom اکنون اتصالات نوری را ارسال می کنند که دقیقا در برابر سیلیکون ساخته شده اند، بنابراین یک سیگنال از بسته تراشه از قبل روی فوتون ها خارج می شود.

کامپیوترهای کوانتومی، در مقایسه، شروع به تکیه بر اتصالات متقابلی می کنند که اطلاعات سیگنال های کوانتومی، معمولا به شکل فوتون های منفرد را رمزگذاری می کنند. از آنجایی که اتصالات کلاسیک منابع کمتری را برای هر بیت صرف می کنند، به سمت رژیمی می روند که این اتصالات کوانتومی قبلا در آن کار می کنند. حد Holevo جایی است که این دو به هم می رسند.

بین کف و سقف

منصفانه است که اعتراض کنیم که شکاف 35 مرتبه‌ای یک سراب است - که یک حد بسیار دور چیزی در مورد کاری که هر ماشین واقعی انجام خواهد داد، نمی‌گوید، و اشاره به آن مانند حرکت در افق است. ایراد دندان دارد. منطق برگشت‌پذیر، محاسبات کوانتومی، و ذخیره‌سازی DNA هر کدام به مدت 40 سال به طور دائم 10 سال فاصله داشته‌اند. و به احتمال زیاد هرگز عملی نخواهد بود که کامپیوتری بسازیم که از تمام انرژی موجود در یک ماده استفاده کند.

اما این شکاف ها دعوت هستند. سقفی وجود دارد که بر اساس مقداری که می توانیم بسازیم تعیین می شود: تعداد دستگاه هایی که می توانیم بسازیم. قدرتی که می توانیم برای اجرای آنها تولید کنیم. و سرمایه، زمین و آب خنک کننده را می توانیم در یک سیستم واحد جمع کنیم. و یک طبقه وجود دارد که بر اساس مقدار یک ژول، یک ثانیه و یک گرم ماده برای محاسبه، ذخیره یا انتقال تعیین می شود. ما می‌توانیم با ساختن بیشتر یا با نزدیک شدن به طبقه پیشرفت کنیم، که به این معنی است که هر دستگاه را با کمترین کار بیشتر انجام دهیم.

این شکاف ها دعوت هستند. ما می‌توانیم با ساختن بیشتر یا با نزدیک شدن به طبقه پیشرفت کنیم، که به این معنی است که هر دستگاه را با کمترین کار بیشتر انجام دهیم.

در بیشتر قرن گذشته، ما هر دو مسیر را با هم طی کردیم. ما کامپیوترهای بیشتری ساختیم و خود کامپیوترها کوچکتر و بهتر شدند. اکنون ما بیشتر می سازیم و سقف نمایان می شود. یک شبکه برق فقط می تواند گیگاوات زیادی را حمل کند و یک منطقه می تواند از زمین و آب زیادی صرفه جویی کند. با این حال، هر نقشه راه برای چیزهای بعدی از یک نقطه شروع ترسیم شده است: ماشین هایی که ما در حال حاضر داریم. تعداد بیشتری از آنها بسازید و به سمت سقف بالا می روید. موارد بهتر را بسازید و کمی جلوتر فرود می آیید، اما فقط تا کف ترانزیستور. جهت سومی هم وجود دارد.

با یک آزمایش فیزیک که روی زمین کار می کند شروع کنید و آن را افزایش دهید.

قبلا انجام شده است. ترانزیستور قبل از اینکه یک صنعت باشد یک آزمایش فیزیک بود. لیزر قبل از اینکه مکالمات جهان را به زیر اقیانوس منتقل کند یک کنجکاوی آزمایشگاهی بود. مقاومت مغناطیسی غول پیکر در عرض یک دهه از کشف فیزیک به سر خواندن هر دیسک درایو رسید. در هر مورد، آزمایش فیزیک ابتدا انجام شد و آنچه ممکن بود را نشان داد و مهندسان سپس آن را به ماشینی تبدیل کردند که می‌توان آن را افزایش داد. ساختن آزمایش‌هایی که در این محدودیت‌های اساسی عمل می‌کنند، و سپس افزایش آن‌ها بدون از دست دادن عملکرد، کاری است که باقی می‌ماند.

ماشین های بعدی از طریق فرود قابل دسترسی نیستند. آنها از پایین به بالا ساخته خواهند شد. هنوز فضای زیادی در پایین وجود دارد.

Volkan Gurses یک محقق فوق دکترا در MIT و یک محقق مهمان در Nvidia است. او دکترای خود را در رشته مهندسی برق از دانشگاه کالتک دریافت کرد. او محدودیت‌های فیزیکی اساسی فناوری‌های اطلاعات را مطالعه می‌کند و مدارها و سیستم‌های یکپارچه‌ای می‌سازد که به آن محدودیت‌ها نزدیک می‌شوند.