Nejžhavější technologie blízké budoucnosti - 1. díl

1/ Memristor

Konečně si můžeme být jistí, když předpovídáme další velkou změnu v technologiích. Jedná se o memristor – mikroskopickou komponentu, která si „pamatuje“ elektrický impuls, i když je vypnutá. Očekává se, že bude pro ukládání dat mnohem levnější a rychlejší než dnešní flash paměti. Už od roku 1971 se jedná o teoretický koncept, který se dnes, byť zatím jen v laboratořích, stává skutečností. Bude to jistě zařízení, které zcela změní naše vnímání počítačových technologií, a které v průběhu příští dekády odsune flash paměti, RAM a dokonce i pevné disky, tak jak je známe, do historie jako naprosto zastaralé a nepoužitelné.

Memristor je však pouze jednou z mnoha technologických vymožeností blízké budoucnosti, které mají obrátit svět počítačů vzhůru nohama. Ostatní inovace, o kterých se zmíníme, se drží více při zemi, ale i tak budou mít velký význam.

Přesouváme se od technologií, které proměnily „bezpapírové“ kanceláře ve skutečnost, k technologiím mnohem sofistikovanějším, jež budou například schopny přenášet elektrickou energii místností bez použití kabelů. Celkově se v několika pokračováních tohoto seriálu podíváme na zoubek 13 technologiím, které jsou v této chvíli zatím v plenkách, a pokusíme se předpovědět, co tyto technologie přinesou. Některé nám vyrážejí dech již dnes, některé jsou stále nedostupné. Ale se všemi se musí v blízké budoucnosti počítat.

Zcela nový přelomový okruh

Od samotného úsvitu elektroniky jsme měli zatím k dispozici pouhé tři typy obvodových komponentů – rezistory, induktory a kapacitory. V roce 1971 však jistý vědec z Berkeley, Leon Chua, formuloval teorii, ve které připustil možnost existence čtvrtého typu, a sice takového, který bude schopen sám měřit průtok elektrického proudu: memristoru. O celých 37 let později firma HP jeden takový memristor zkonstruovala.

O co jde? Jak již napovídá jeho popisný název, memristor si dokáže „zapamatovat“, jaké množství proudu jím proteklo. Změnou množství proudu, který jím protéká, se memristor může stát elementárním obvodovým komponentem s unikátními vlastnostmi. Nejdůležitější z těchto vlastností je schopnost uchování informací o svém elektrickém stavu i při vypnutém proudu, a tak se z memristoru stává výborný kandidát pro nahrazení flash pamětí.

Memristory budou teoreticky levnější a rychlejší než tyto flash paměti. Nabídnou mnohem vyšší schopnost koncentrace paměti. Také by mohly nahradit paměťové čipy RAM, tak jak je známe, takže i poté, co vypnete svůj počítač, si budou pamatovat přesně to, co jste s ním dělali předtím, než jste ho vypnuli, a tak se později budete moci vrátit přímo k rozdělané práci.

Snížení ceny a konsolidace komponentů potom mohou vést k dostupnějším počítačům, které schováte do kapsy a spustíte je mnohokrát rychleji než počítače současné. Jednou budou memristory tvořit zcela nové typy počítačů, a to hlavně díky své schopnosti zapamatovat si celou škálu elektrických stavů, tedy nejen „zapnuto“ a „vypnuto“, jež rozeznávají dnešní digitální procesory.

Díky práci s dynamickou škálou stavů dat v analogovém módu by počítače založené na memristorech mohly být schopné řešit mnohem komplexnější úkoly než jen přesouvání jedniček a nul tam a zpět.

Kdy tento "malý zázrak" můžeme očekávat?

Podle vědců už neexistuje žádná reálná bariéra, která by bránila okamžité implementaci memristoru do elektrických obvodů – je už jen na výrobcích, kdy protlačí memristorové produkty do komerční relity. Nejdříve se pravděpodobně objeví memristory, které nahradí flash paměti (důvodem bude hlavně jejich nižší cena a spotřeba energie). HP je plánuje nabídnout koncovým zákazníkům už v roce 2012.

Když se podíváme ještě dál, nahradí memristory pravděpodobně jak paměti DRAM, tak pevné disky, obojí okolo roku 2015. Než se však analogové počítače založené na memristorech stanou skutečností, potrvá ještě minimálně dalších 20 let.

2/ Procesory s desítkami a stovkami jader

Pokud má vaše CPU pouhé jedno jádro, je už oficiálně hardwarovým dinosaurem. Nyní jsou standardem procesory čtyřjádrové. Nicméně stále jsme v bojích o počet jader teprve na samotném počátku. Vedoucí pozice na trhu s procesory se brzy bude určovat podle toho, která splečnost nabídne vyšší počet jader, na rozdíl od dosavadního předhánění se v oblasti taktovací frekvence. Dva největší konkurenti v oboru, AMD i Intel, nedávno opustili závod v navyšování gigahertzů, a namísto toho se oba nyní snaží umístit na jeden socket co nejvíce jader. Důvodem je hlavně snaha o neustálé zlepšování výkonnosti sériových procesorů a rychlejší souběžné zpracování úloh. Miniaturizování čipů tak, aby se vešly na omezenou plochu, brzy dosáhne extrému. Intel na letošní rok oznámil vypuštění procesorů vyrobených technologií 32 nm!

Kdy se s těmito novinkami setkáme naživo?

Hned teď, Intel už je na dobré cestě. V listopadu 2008 tato firma představila 6-jádrový procesor vytvořený na bázi CPU Itanium, a ještě v tom samém měsíci zveřejnila plány zcela nové architektury nazvané Nehalem, s obchodním názvem Core i7. V letošním roce je očekáván tak osmijádrový projekt AMD nazvaný Montreal.

Co bude dál, zatím nevíme. Podle posledních zpráv Intel zrušil uvedení 32-jádrového CPU nazvaného pracovně Keifer, které bylo plánováno už na rok 2010, pravděpodobně kvůli přílišné komplikovanosti celého projektu. Abyste mohli používat tolik jader, museli byste totiž vymyslet novou technologii pro paměti.

I přesto očekáváme rychlé zdvojnásobování jader poté, co budou všechny tyto problémy vyřešeny. Na léta 2011 a 2012 se očekává standard 16 jader (přičemž velikost tranzistoru by v té době měla být 22 nm), a o rok či dva později by neměl být problém sehnat procesor s 32 jádry. Intel jde v předpokladech dokonce ještě dál do budoucna, jeho tiskové zprávy uvádějí, že na scénu časem přijdou doslova „stovky“ jader. Máme se tedy rozhodně na co těšit.

Pokračujeme druhým dílem našeho seriálu.