Máy tính tương lai sẽ suy nghĩ như bộ não con người

supervisor_accountAdministrator visibility 1580 2/22/2017 9:59:37 PM

Hầu hết các thiết bị điện tử trong nhà bạn, từ thiết bị mà bạn đang sử dụng để đọc bài viết này cho đến chiếc máy tính bỏ túi mà thời đi học bạn thường dùng để làm toán đều dựa trên một công nghệ cơ bản: vi mạch có chứa các transistor (bóng bán dẫn) nhỏ xíu giao tiếp với nhau bằng các election. Chúng ta đã đi một chặng đường rất dài từ khi máy tính có kích thước to như cả căn phòng vào những năm 1950 cho đến khi chúng dần được phát triển nhỏ hơn, nhanh hơn và phức tạp hơn như những chiếc laptop hay máy tính bảng mà bạn sử dụng ngày nay.

Tuy nhiên tốc độ phát triển của máy tính đang dần chậm lại. Chúng ta đã gần chạm đến giới hạn. Có một giới hạn vật lý khiến cho các máy tính ngày nay khó có thể được cải tiến để trở nên mạnh mẽ hơn, chính vì thế các nhà khoa học đang cố gắng nghiên cứu để tìm ra một hình thức phát triển mới của công nghệ máy tính trong tương lai.

01.Định luật Moore là gì? Vai trò của định luật Moore đối với sự phát triển của ngành công nghệ máy tính:

Định luật Moore được đặt theo tên của Gordon Moore, đồng sáng lập của tập đoàn sản xuất chip máy tính nổi tiếng Intel. Vào năm 1965, Moore đã quan sát thấy rằng kích thước của transistor đã được thu nhỏ quá nhanh đến mức cứ mỗi năm số lượng transistor có thể đặt vào một con chip sẽ được tăng gấp đôi. Tuy nhiên đến năm 1975 thì số liệu được điều chỉnh lại thành tăng gấp đôi mỗi 2 năm.

“Số lượng transistor trên mỗi đơn vị inch vuông của con chip sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi hai năm.” – Định luật Moore.

Và hiển nhiên, số lượng transistor trên mỗi con chip càng tăng thì tốc độ xử lý thông tin của nó càng nhanh.

Có thể nói rằng, sự phát triển của công nghệ máy tính trong hơn 50 năm qua không thể tách rời định luật Moore. Nếu không có định luật Moore thì ngày nay chúng ta sẽ không có điện thoại thông minh, máy tính bảng, thậm chí không có cả Internet.

Trong suốt 50 năm qua, định luật Moore không chỉ là một lời tiên tri về tốc độ phát triển của ngành công nghệ sản xuất vi xử lý, nó còn là kim chỉ nam mà các nhà sản xuất buộc phải tuân theo để giữ cho định luật Moore luôn đúng. Để làm được điều này, họ phải tích cực đầu tư nghiên cứu các quy trình sản xuất mới để giảm kích cỡ của các transistor. Ban đầu, các bóng bán dẫn có kích cỡ vài centimet. Đến nay, trên các dòng chip mới nhất, kích cỡ của một transistor thậm chí còn nhỏ hơn cả một con virus sinh học.

Khi đặt Định luật Moore trở thành một mục tiêu theo đuổi, con người đã đạt được những thành tựu vô cùng ấn tượng. Ví dụ, vi xử lý Texas Instruments được đặt trong hệ thống định tuyến của xe hơi Ford ngày nay mạnh hơn vi xử lý trên máy tính LVDC đã từng giúp Louis Amstrong và đồng sự đặt chân lên Mặt trăng tới... 1,8 triệu lần. Sức mạnh xử lý ngày càng tăng và kích cỡ của thiết bị điện tử ngày càng giảm xuống: chiếc iPhone 7 hiện nay có khả năng tính toán cao gấp hàng triệu lần những chiếc máy tính IBM của năm 1975, vốn là những cỗ máy có kích cỡ to bằng cả một căn phòng.

Tuy nhiên sau hơn 50 duy trì tính đúng đắn của nó, hiện nay định luật Moore đã có dấu hiệu chạm tới điểm giới hạn. Điều đó có nghĩa cái chết của định luật Moore đã rất gần.

02.Cái chết của định luật Moore:

Hiện nay, định luật Moore đã gặp phải rào cản lớn đầu tiên. Trước hết, đó là các yếu tố vật lý: sự phát nhiệt từ các bản mạch làm tổn hại và giảm công năng của các thiết bị điện tử, kích thước transistor đạt tới mức giới hạn, sự thay đổi trạng thái giữa số 0 và số 1 - hai đơn vị cơ bản của trong tính toán ngày càng trở nên phức tạp. Đây được xem là những rào cản lớn khó có thể vượt qua được trừ khi khoa học kỹ thuật tạo được những bước đột phá mới trong thời gian tới.

Định luật Moore cũng vấp phải một rào cản nữa đó là yếu tố kinh tế. Chi phí để sản xuất một dòng chip mới có thể tốn tới 7 tỷ USD và theo ước tính con số này có thể đạt tới 16 tỷ USD trong thập kỷ tới. Đây là khoản đầu tư khổng lồ mà rất ít nhà sản xuất có đủ khả năng để đáp ứng được, đặc biệt là nếu họ không đảm bảo được tỷ suất lợi nhuận trên doanh thu để duy trì lợi nhuận.

Cái chết của định luật Moore có thể mang lại những hậu quả rất nghiêm trọng, làm ngưng trệ quá trình phát triển liên tục của công nghệ vi xử lý trong suốt 50 năm qua, từ đó gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cách ngành khoa học và công nghệ khác.

Đứng trước nguy cơ này, các nhà nghiên cứu đã cố gắng đi tìm những giải pháp khác thay thế cho công nghệ bóng bán dẫn silicon để mang lại sức sống mới cho định luật Moore.

03.Các giải pháp tương lai:

- Một trong những giải pháp hiện nay là sản xuất các loại chip đa nhân để có thể chia nhiều tác vụ đồng thời cho nhiều nhân xử lý nhằm giữ cho chip luôn mát. Theo lý thuyết thì có thể tạo ra các mạch tích hợp lên đến 1000 lõi nhưng trên thực tế, sự phân phối nhiệm vụ cho các bản mạch này sẽ trở nên phức tạp hơn.

- Việc thay đổi từ sử dụng vật liệu silicon sang graphene hoặc chuyển từ sử dụng bóng bán dẫn 2 chiều sang cấu trúc 3 chiều (còn gọi là bán dẫn 3D) cũng là các giải pháp được cân nhắc. Thậm chí, một giải pháp sáng tạo hơn cũng được đề xuất đó là dừng chuyển động các dòng electron và sử dụng một trong những đặc tính cơ bản của chúng đó là quay quanh hạt nhân để định nghĩa lại cách thức chuyển động của chúng.

vật liệu graphene

- Một giải pháp khác là sử dụng vật liệu Gallium Nitride (GaN) để thay thế cho các con chip Silicon. Khi silicon ngày càng tiến gần tới điểm giới hạn và gia tăng chi phí, các thành tựu đạt được với GaN hứa hẹn cho phép các vi xử lý của tương lai giữ nguyên được nhịp phát triển hiện tại.

- Mặc dù tính toán lượng tử còn non trẻ, nhưng tiềm năng của nó vẫn rất lớn để tạo ra những chiếc máy tính lượng tự nhằm duy trì sự đúng đắn của định luật Moore trong tương lai.

- Đi theo một hướng mới với bóng bán dẫn ánh sáng: thay thế các dòng luân chuyển electron bằng các dòng luân chuyển hạt photon ánh sáng. Thay vì tăng số lượng bóng bán dẫn như định luật Moore nêu ra, các bóng bán dẫn ánh sáng sẽ đi theo hướng tăng tốc độ xử lý. Về cơ bản các hạt photon có thể di chuyển nhanh hơn 20 lần so với các electron. Điều đó cũng đồng nghĩa với các con chip ánh sáng sẽ có tốc độ cao hơn 20 lần so với chip xử lý truyền thống, với cùng số lượng bóng bán dẫn.

- Tạo ra một con chip phi tuyến tính có khả năng thực hiện nhiều chức năng khác nhau, nhưng sử dụng ít transistor hơn những con chip thông thường. Trong khi những con chip thông thường theo thiết kế transistor tuyến tính, mỗi mạch chỉ có thể đảm nhận được một chức năng riêng trong một thời điểm, thì các mạch của hệ thống phi tuyến tính có thể thực hiện được nhiều chức năng cùng một lúc.

- Và cuối cùng là một giải pháp táo bạo hơn cả: chế tạo những chiếc máy tính có con chip hoạt động tương tự như bộ não con người.

04.Máy tính tương lai: giống như một bộ não và nghĩ như một bộ não?

Máy tính của chúng ta ngày nay đã hoạt động rất tốt trong việc chạy các phần mềm, tính toán và xử lý số liệu. Tuy nhiên với một số nhiệm vụ đặc biệt như nhận diện khuôn mặt, nhận diện chữ viết tay… chúng lại không thực hiện tốt lắm. Đó chính là lý do các nhà khoa học đã tìm cách để chế tạo những chiếc máy tính hoạt động như bộ não, bằng cách sử dụng các tế bào thần kinh nhân tạo. Loại máy tính thông minh này được gọi bằng cái tên Mạng lưới thần kinh nhân tạo (Artificial neural network)

Sự khác biệt giữa Mạng lưới thần kinh nhân tạo và những chiếc máy tính thông thường sử dụng thuật toán nằm ở cách tiếp cận mà nó dùng để giải quyết vấn đề.

Một máy tính thuật toán giải quyết vấn đề dựa trên một tập hợp có trật tự của các hướng dẫn. Vấn đề là: trước tiên bạn phải biết các hướng dẫn đó là gì để nói cho máy tính của bạn biết phải làm gì. Lợi ích của phương pháp này là kết quả có thể dự đoán được, nhưng nó cũng có những nhược điểm nhất định. Một máy tính thuật toán có thể giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng ngay trong một bước dù có rất nhiều thành phần cùng tham gia làm việc một lúc. Nó xảy ra nhanh một cách đáng ngạc nhiên và bạn không thể hỏi nó một câu hỏi mà bạn không biết cách nào để giải quyết.

Và những gì một máy tính thuật toán thông thường không thể làm được là nơi mà Mạng lưới thần kinh nhân tạo bước chân vào. Một số lượng lớn các “tế bào thần kinh” sẽ kết nối với nhau để giải quyết một vấn đề. Thay vì một tập hợp các hướng dẫn, chúng sẽ làm việc theo cách phân tích các mẫu. Điều đó có nghĩa rằng một Mạng lưới thần kinh nhân tạo theo nghĩa đen biết cách để giải quyết vấn đề với thông tin hạn chế. Tất nhiên, khi bạn không biết cách nào để giải quyết vấn đề, bạn cũng sẽ không biết các giải pháp sẽ trông như thế nào. Cũng giống như bộ não, Mạng lưới thần kinh nhân tạo đôi khi cho ra kết quả là những giải pháp sai. Đó là một trong những nhược điểm của máy tính thần kinh: không thể đoán trước.

Khả năng học tập thích ứng là một đặc trưng riêng của Mạng lưới thần kinh nhân tạo mà các máy tính thuật toán không thể có được. Đó là khả năng học hỏi làm thế nào để làm nhiệm vụ dựa trên các dữ liệu đưa ra cho đào tạo hoặc kinh nghiệm ban đầu. Nó cũng có thể tạo ra tổ chức hoặc đại diện của các thông tin mà nó nhận được trong suốt thời gian học tập của riêng mình.

Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa rằng Mạng lưới thần kinh nhân tạo tốt hơn so với máy tính thông thường. Mỗi hệ thống đều có ứng dụng của riêng nó. Nếu bạn cần giải một phương trình toán học phức tạp, máy tính thuật toán là một lựa chọn tối ưu. Nếu bạn cần phát hiện một cách nhanh chóng và chính xác ung thư phổi, một Mạng lưới thần kinh nhân tạo sẽ làm tốt hơn.

Hai loại hệ thống này thậm chí có thể làm việc cùng nhau: một máy tính thuật toán thường được sử dụng để “giám sát” một Mạng lưới thần kinh nhân tạo.

Tóm tắt nội dung bài viết (dành cho những người lười đọc):

- Định luật Moore: Số lượng transistor trên mỗi đơn vị inch vuông sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi hai năm.

- Định luật Moore đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của công nghệ máy tính trong suốt hơn 50 năm qua.

- Những rào cản về vật lý và kinh tế khiến định luật Moore khó có thể duy trì sự đúng đắn của nó trong tương lai. Các nhà nghiên cứu buộc phải tìm ra các giải pháp khác để thay thế con chip bằng bóng bán dẫn Silicon.

- Các giải pháp bao gồm: chip đa nhân, sử dụng vật liệu graphene hoặc vật liệu Gallium Nitride, bán dẫn 3D, máy tính lượng tử, bán dẫn ánh sáng, Mạng lưới thần kinh nhân tạo…

- Sự khác biệt giữa máy tính thông thường và Mạng lưới thần kinh nhân tạo nằm ở cách tiếp cận mà nó dùng để giải quyết vấn đề.

BÀI ĐANG HOT

20 Ý tưởng mở quán cà phê cho người khởi nghiệp kinh doanh nhỏ

06/12/2016

Khởi nghiệp là gì, cần những yếu tố nào và làm sao để khởi nghiệp thành công?

11/06/2017

[Truyện cười] Tuyển tập những truyện cười bựa nhất về con Thỏ ngáo đá

11/12/2016

4 lý do bạn không nên cắt viên vitamin E để bôi mặt – Làm đẹp với vitamin E như thế nào cho đúng cách?

09/03/2017

11 công việc có mức thu nhập cao dành cho phụ nữ

16/05/2017

100 ý tưởng khởi nghiệp kinh doanh nhỏ ít vốn cho người mới bắt đầu

06/12/2016

Top 10 game chiến thuật cực hay cho PC có cấu hình “dễ chịu”

25/10/2016

15 anime với nội dung quái đản nhất khiến bạn phải thốt lên “Quát đờ phắc!” khi đang xem

24/10/2016

25 phát minh quan trọng nhất trong lịch sử loài người

15/03/2017

12 điều tuyệt vời về iPhone 7 - bạn đã biết chưa?

29/10/2016

10 mẫu xe độ Super Cub đẹp đến ngỡ ngàng!

30/12/2016

Tất cả những điều bạn cần biết về ngành tâm lý học trước khi quyết định theo đuổi ngành này

09/05/2017

Tại sao bom nguyên tử lại nổ thành hình cây nấm?

16/04/2017

Bí ẩn đằng sau logo của thương hiệu cà phê nổi tiếng thế giới Starbucks

29/10/2016

10 cuốn sách cực hay về tâm lý học - Bạn đã đọc bao nhiêu cuốn trong số này rồi?

17/05/2017

Vì sao chúng ta không bao giờ thấy chó sói biểu diễn trong rạp xiếc

11/03/2017

25 (+3) mẫu bàn giúp phòng khách nhà bạn độc đáo trong mắt bạn bè

16/11/2017

Du lịch phượt Quảng Ngãi với 14 điểm đến và 21 đặc sản nổi nổi tiếng

31/08/2017

Cảnh báo: Tác hại từ việc trị mụn bằng kem đánh răng!

10/12/2016

[Video học tiếng Anh] IELTS Writing Task 1: How to describe a process

30/04/2017

Những chú voi con dễ thương này sẽ làm bạn mỉm cười

04/05/2017

Cách gọt hoa quả nhanh, đơn giản đến bất ngờ (táo, dưa hấu, xoài, bơ, dứa, cam quýt, thanh long chơi hết)

23/05/2017

Khi sự thù ghét trở thành động lực của sáng tạo

13/02/2017

Không đọc sách, chỉ đọc tóm tắt sách: Tưởng hiệu quả hóa ra tai hại

12/12/2016

10 cặp vếu trong anime "phá nát" mọi định luật vật lý

30/12/2016

Thiếu Testosterone – Nguyên nhân của bệnh thiểu năng sinh dục nam

24/11/2016

10 chú chó khiến bạn không thể nhịn cười

02/01/2017

Đối thủ cạnh tranh trong kinh doanh không phải là kẻ thù. Vậy đâu mới là kẻ thù?

17/10/2016

Những câu nói hay về tình bạn

12/04/2017

10 khám phá khảo cổ thay đổi quan điểm của chúng ta về lịch sử

24/07/2017

© Copyright 2016. Bản quyền website thuộc về 1tach.com