Και αυτό σε μια περίοδο όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις της τεχνητής νοημοσύνης (AI) εκτοξεύονται και ξεπερνούν κατά πολύ την αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας
Ο τεχνολογικός τομέας βρίσκεται αντιμέτωπος με μια ενεργειακή κρίση: η βιομηχανία ηλεκτρονικών ξεμένει από ενέργεια, σύμφωνα με το Oil Price.
Παρότι η τεχνολογία των μικροτσίπ έχει γίνει μικρότερη και πιο αποδοτική τις τελευταίες δεκαετίες, η πρόοδος φαίνεται πως φτάνει στα φυσικά της όρια.
Και αυτό σε μια περίοδο όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις της τεχνητής νοημοσύνης (AI) εκτοξεύονται και ξεπερνούν κατά πολύ την αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας.
«Η βιομηχανία των ημιαγωγών σύντομα θα εγκαταλείψει τη δίωξή της για τον Νόμο του Μουρ», είχε γράψει το Nature από το 2016, προειδοποιώντας για ένα νέο κεφάλαιο στην εξέλιξη της πληροφορικής.
Ο Νόμος του Μουρ αναφέρεται στον εμπειρικό κανόνα ότι ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα μικροεπεξεργαστή διπλασιάζεται περίπου κάθε δύο χρόνια. Αν και η αρχή αυτή ίσχυσε για δεκαετίες, πλέον φαίνεται να καταρρέει.
Όπως σημείωνε το άρθρο, «ο διπλασιασμός ήδη παρουσιάζει επιβράδυνση λόγω της θερμότητας που παράγεται αναπόφευκτα όταν περισσότερα κυκλώματα στριμώχνονται στον ίδιο χώρο».
Σύμφωνα με έκθεση οδικού χάρτη από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE), η ενεργειακή απόδοση της ψηφιακής λογικής αναμένεται να σταθεροποιηθεί έως το τέλος της δεκαετίας.
Οι συμβατικοί υπολογιστικοί μικροεπεξεργαστές έχουν φτάσει ουσιαστικά στο κατώτατο φυσικό τους όριο, εκτός αν υπάρξει ριζικός επανασχεδιασμός στον πυρήνα της λειτουργίας τους.
Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν πως ακριβώς αυτό χρειάζεται: μια πλήρης αναθεώρηση.
Μία από τις προτάσεις είναι η λεγόμενη αντιστρεπτή υπολογιστική (reversible computing), μια μέθοδος κατά την οποία καμία πληροφορία δεν διαγράφεται — μια θεμελιώδης αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο επεξεργαζόμαστε και αποθηκεύουμε δεδομένα.
Η διαγραφή πληροφοριών απαιτεί ενέργεια, η οποία χάνεται υπό τη μορφή θερμότητας.
Η «αναίρεση» των υπολογισμών, αντί της διαγραφής, μπορεί να προσφέρει μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση ενέργειας.
«Πλησιάζουμε συνεχώς στο τέλος της ενεργειακής κλιμάκωσης στους συμβατικούς επεξεργαστές», δηλώνει ο Michael Frank, πρωτοπόρος και επί χρόνια υπέρμαχος αυτής της ακόμα πρώιμης τεχνολογίας.
Σύμφωνα με τον ίδιο, το αναμενόμενο τέλμα στην πρόοδο των ημιαγωγών «θα απαιτήσει πιο αντισυμβατικές λύσεις, όπως αυτή που εξετάζουμε».
Αν και η αντιστρεπτή υπολογιστική έχει παραμείνει για δεκαετίες στον χώρο της θεωρίας και της ακαδημαϊκής έρευνας, η τεχνολογία αρχίζει να τραβά την προσοχή. «Δεν υπάρχουν και πολλές άλλες μέθοδοι βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης», δήλωσε ο ερευνητής Christof Teuscher στο Quanta Magazine.
«Η αντιστρεπτή υπολογιστική είναι ένας συναρπαστικός τρόπος για να εξοικονομήσουμε ενέργεια σε τάξεις μεγέθους».
Μάλιστα, μια startup με την ονομασία Vaire Computing αναπτύσσει ήδη εμπορικά διαθέσιμο μοντέλο αντιστρεπτού επεξεργαστή και έχει φτάσει στο στάδιο «tape-out» — μια κρίσιμη φάση πριν την κατασκευή του τσιπ.
Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι το πρωτότυπό της μπορεί να ανακτήσει έως και το 50% της ενέργειας που χρησιμοποιείται στον κυκλωτήρα του τσιπ.
Η ραγδαία πρόοδος στον τομέα δεν είναι τυχαία. Το AI αποτελεί το τέλειο πεδίο εφαρμογής, καθώς οι υπολογισμοί εκτελούνται συχνά παράλληλα: διαφορετικοί επεξεργαστές εκτελούν διαφορετικά τμήματα της εργασίας ταυτόχρονα.
Όπως εξηγεί πρόσφατη έκθεση του IEEE Insider, «αν οι αντιστρεπτοί επεξεργαστές λειτουργούν πιο αργά αλλά σε μεγαλύτερο πλήθος, τελικά καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια συνολικά».
Η αντιστρεπτή υπολογιστική δεν είναι η μόνη καινοτόμα απάντηση στην εκρηκτική άνοδο της ενεργειακής ζήτησης από τα ψηφιακά συστήματα.
Ανταγωνίζεται τεχνολογίες όπως η κβαντική υπολογιστική, αλλά και απλούστερες προσεγγίσεις όπως η χρήση αλγορίθμων βασισμένων στην πρόσθεση ακεραίων αντί για τον παραδοσιακό πολλαπλασιασμό κινητής υποδιαστολής.
Το ποια λύση θα επικρατήσει παραμένει αβέβαιο. Εκείνο που είναι σίγουρο, όμως, είναι ότι καθώς ο Νόμος του Μουρ εξαντλείται, μια νέα εποχή –γεμάτη ανατροπές– βρίσκεται προ των πυλών.
www.worldenergynews.gr
Παρότι η τεχνολογία των μικροτσίπ έχει γίνει μικρότερη και πιο αποδοτική τις τελευταίες δεκαετίες, η πρόοδος φαίνεται πως φτάνει στα φυσικά της όρια.
Και αυτό σε μια περίοδο όπου οι ενεργειακές απαιτήσεις της τεχνητής νοημοσύνης (AI) εκτοξεύονται και ξεπερνούν κατά πολύ την αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας.
«Η βιομηχανία των ημιαγωγών σύντομα θα εγκαταλείψει τη δίωξή της για τον Νόμο του Μουρ», είχε γράψει το Nature από το 2016, προειδοποιώντας για ένα νέο κεφάλαιο στην εξέλιξη της πληροφορικής.
Ο Νόμος του Μουρ αναφέρεται στον εμπειρικό κανόνα ότι ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα μικροεπεξεργαστή διπλασιάζεται περίπου κάθε δύο χρόνια. Αν και η αρχή αυτή ίσχυσε για δεκαετίες, πλέον φαίνεται να καταρρέει.
Όπως σημείωνε το άρθρο, «ο διπλασιασμός ήδη παρουσιάζει επιβράδυνση λόγω της θερμότητας που παράγεται αναπόφευκτα όταν περισσότερα κυκλώματα στριμώχνονται στον ίδιο χώρο».
Σύμφωνα με έκθεση οδικού χάρτη από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE), η ενεργειακή απόδοση της ψηφιακής λογικής αναμένεται να σταθεροποιηθεί έως το τέλος της δεκαετίας.
Οι συμβατικοί υπολογιστικοί μικροεπεξεργαστές έχουν φτάσει ουσιαστικά στο κατώτατο φυσικό τους όριο, εκτός αν υπάρξει ριζικός επανασχεδιασμός στον πυρήνα της λειτουργίας τους.
Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν πως ακριβώς αυτό χρειάζεται: μια πλήρης αναθεώρηση.
Μία από τις προτάσεις είναι η λεγόμενη αντιστρεπτή υπολογιστική (reversible computing), μια μέθοδος κατά την οποία καμία πληροφορία δεν διαγράφεται — μια θεμελιώδης αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο επεξεργαζόμαστε και αποθηκεύουμε δεδομένα.
Η διαγραφή πληροφοριών απαιτεί ενέργεια, η οποία χάνεται υπό τη μορφή θερμότητας.
Η «αναίρεση» των υπολογισμών, αντί της διαγραφής, μπορεί να προσφέρει μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση ενέργειας.
«Πλησιάζουμε συνεχώς στο τέλος της ενεργειακής κλιμάκωσης στους συμβατικούς επεξεργαστές», δηλώνει ο Michael Frank, πρωτοπόρος και επί χρόνια υπέρμαχος αυτής της ακόμα πρώιμης τεχνολογίας.
Σύμφωνα με τον ίδιο, το αναμενόμενο τέλμα στην πρόοδο των ημιαγωγών «θα απαιτήσει πιο αντισυμβατικές λύσεις, όπως αυτή που εξετάζουμε».
Αν και η αντιστρεπτή υπολογιστική έχει παραμείνει για δεκαετίες στον χώρο της θεωρίας και της ακαδημαϊκής έρευνας, η τεχνολογία αρχίζει να τραβά την προσοχή. «Δεν υπάρχουν και πολλές άλλες μέθοδοι βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης», δήλωσε ο ερευνητής Christof Teuscher στο Quanta Magazine.
«Η αντιστρεπτή υπολογιστική είναι ένας συναρπαστικός τρόπος για να εξοικονομήσουμε ενέργεια σε τάξεις μεγέθους».
Μάλιστα, μια startup με την ονομασία Vaire Computing αναπτύσσει ήδη εμπορικά διαθέσιμο μοντέλο αντιστρεπτού επεξεργαστή και έχει φτάσει στο στάδιο «tape-out» — μια κρίσιμη φάση πριν την κατασκευή του τσιπ.
Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι το πρωτότυπό της μπορεί να ανακτήσει έως και το 50% της ενέργειας που χρησιμοποιείται στον κυκλωτήρα του τσιπ.
Η ραγδαία πρόοδος στον τομέα δεν είναι τυχαία. Το AI αποτελεί το τέλειο πεδίο εφαρμογής, καθώς οι υπολογισμοί εκτελούνται συχνά παράλληλα: διαφορετικοί επεξεργαστές εκτελούν διαφορετικά τμήματα της εργασίας ταυτόχρονα.
Όπως εξηγεί πρόσφατη έκθεση του IEEE Insider, «αν οι αντιστρεπτοί επεξεργαστές λειτουργούν πιο αργά αλλά σε μεγαλύτερο πλήθος, τελικά καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια συνολικά».
Η αντιστρεπτή υπολογιστική δεν είναι η μόνη καινοτόμα απάντηση στην εκρηκτική άνοδο της ενεργειακής ζήτησης από τα ψηφιακά συστήματα.
Ανταγωνίζεται τεχνολογίες όπως η κβαντική υπολογιστική, αλλά και απλούστερες προσεγγίσεις όπως η χρήση αλγορίθμων βασισμένων στην πρόσθεση ακεραίων αντί για τον παραδοσιακό πολλαπλασιασμό κινητής υποδιαστολής.
Το ποια λύση θα επικρατήσει παραμένει αβέβαιο. Εκείνο που είναι σίγουρο, όμως, είναι ότι καθώς ο Νόμος του Μουρ εξαντλείται, μια νέα εποχή –γεμάτη ανατροπές– βρίσκεται προ των πυλών.
www.worldenergynews.gr
