صرف تمام انرژی جهان تا سال ۲۰۴۰ برای تغذیه کامپیوترها

به گزارش کلیک، دانشمندان پیش بینی کرده اند که اگر تغییرات و بهبود های بنیادی در مسیر ساختن رایانه های امروزی صورت نگیرد، در سال ۲۰۴۰ حتی انرژی تولیدی جهان نیز نخواهد توانست جوابگوی نیاز مصرف این تراشه ها باشد!

این طرح به این معنی است که توانایی ما برای همگام شدن با قانون مور( این ایده که تعداد ترانزیستورها در یک مدار مجتمع تقریبا هر دو سال دو برابر می‌شوند) در حال افول است.

پیش بینی در مورد تقاضای فزاینده و نگران کننده برق توسط تراشه‌های کامپیوتری در اصل در یک گزارش در اواخر سال گذشته توسط انجمن صنعت نیمه هادی (SIA) منتشر شد، اما با توجه به صدور ارزیابی نقشه نهایی توسط این انجمن، بار دیگر توجهات را به سمت خود جلب کرد و در کانون مسائل و مشکلات پیش‌روی صنعت کامپیوتر قرار گرفت.

ایده اصلی این است که همان‌طور که تراشه‌های کامپیوتری به لطف تعداد ترانزیستور بیشتر بیشتر از همیشه قدرتمند جلوه می‌کنند، اگر تدبیری برای بهینه سازی مصرف در نظر گرفته نشود،‌برای کار کردن به مقدار انرژی بیشتری نیاز خواهند داشت.

البته که تولید کنندگان نیمه هادی‌ها می توانند با در پیش گرفتن مسیر مهندسی هوشمندانه با این تقاضا مقابله کنند، اما SIA بر این باور است که در روش‌های کنونی برای این امر محدودیت‌هایی وجود دارد.

گزارشی که در سال ۲۰۱۵ منتشر شد، بدین ترتیب بود: توانایی صنعت در دنبال کردن قانون مور منجر به تولید ترانزیستورهای کوچک‌تر شده، اما در طرف مقابل نیز باعث افزایش نیاز برای تامین انرژی و بروز مسائل مدیریت حرارتی مربوطه شده است.

تعداد ترانزیستور‌های بیشتر در هر تراشه به معنای برقراری اتصالات بیشتر است؛ به‌طوری که ریزپردازنده‌های پیشرو توانایی برقراری چندین کیلومتر از اتصال را دارند، اما این ریزپردازنده‌ها در همان حال که اتصالات کمتر و کوتاه‌تر می‌شوند، ناکارامدتر می‌گردند.

SIA در درازمدت براورد می‌کند که با توجه به میزان پیشرفت دستگاه‌ها و ابزارهای کامپیوتری با رویکرد امروزی نسبت به مهندسی تراشه و تقاضای بیش از حد کامپیوتر‌ها نسبت به میزان انرژی تولیدی تخمین زده شده دنیا، کامپیوتر‌ها تا سال ۲۰۱۴ غیرقابل مهار و نگهداری خواهند شد که این امر بسیار نگران کننده است.

شما می‌توانید مشکل مذکور (میزان انرژی مورد نیاز سیستم‌های کامپیوتری اصلی) را در نمودار زیر به دقت بررسی نمایید؛ به‌طوری که خط بنچمارک با رنگ نارنجی مشخص شده است و میزان تولید انرژی جهان را مابین سال‌های ۲۰۳۵ و ۲۰۴۰ تحت‌الشعاع قرار داده است.

SIA بیان می‌کند که روش‌های مرسومی که در حال حاضر در دست اجرا قرار دارند، به محدودیت‌های فیزیکی برمی‌خورند؛ کاهش هزینه‌های انرژی مدیریت داده‌های تراشه نیازمند تحقیق و مطالعه هماهنگ در مواد، دستگاه‌ها و معماری‌هاست. در ادامه، خاطر نشان کرد که اگر می‌خواهیم میزان مصرف انرژی را از این حالت به شدت فزاینده و صعودی خارج کنیم، این فناوری و معماری جدید در مقایسه با میزان انرژی تخمینی مورد نیاز برای فناوری نیمه‌هادی دیجیتالی امروزه، به چندین برابر انرژی کارآمد‌تر نیازمند است.

با توجه به گزارش نقشه راه جدید SIA که بیان می‌کند از سال ۲۰۲۰ به بعد، بهبود عملکرد تراشه‌ها با روش‌های مقیاس‌بندی سنتی همانند کاهش اندازه ترانزیستور‌ها از لحاظ اقتصادی غیرعملی و ناکارامد خواهد بود، مهندسین و دانشمندان حوزه کامپیوتر با چالش عظیمی روبرو هستند، زیرا باید روش‌های جدیدی را برای حل این مشکل به کار گیرند.

پیشرفت‌ها و مراحل بعدی در محاسبه بهره‌وری و تحقیقات ممکن است به موضوعات و مسائلی فرای تعداد و اندازه ترانزیستورها بپردازد و باید دید آیا دانشمندان و مهندسین پایشان را از روش‌های سنتی فراتز خواهند گذاشت یا خیر؛ ظاهرا این امر الزامی است.

توماس کونت، مهندش کامپیوتر از Georgia Tech به IEEE گفت: در اصل، جرقه‌های این مشکل بزرگ از سال ۲۰۰۵ زده شد و از آن زمان تا به حال، ترانزیستور‌های بیشتری تولید کرده‌ایم اما هم‌چنان بهره‌وری و کیفیت مناسبت‌تری از آن‌ها شاهد نیستیم.

البته با وجود تمامی موارد بالا، نمی‌توان به همین راحتی‌ها گفت که قانون مور دیگر عملاً کاربردی در محاسبات و مهندسی‌ها ندارد؛ در حقیقت، شالوده‌ موارد مطرح شده بر این اساس است که باید تمرکز را بر نحوه انجام محاسبات گذاشت تا مشکل مذکور حل شود و دیدیم که تغییر و تحول در اندازه ترانزیستورها نیز نتوانسته کاری از پیش ببرد.

نظر شما چیست؟ آیا با رشد فزاینده و خیره‌کننده فناوری و صنعت نیمه‌هادی‌ها و ترانزیستورها می‌توان امیدوار بود که تا سال ۲۰۴۰، تدبیری برای مشکل بزرگ مصرف انرژی اندیشیده شود؟ باید امیدوار بود، چرا که زندگی‌ بشر امروزه به میزان هولناکی به فناوری وابسته است و نمی‌توان از این موضوع به راحتی عبور کرد.