超越摩爾定律，技術(shù)為何會(huì)不斷發(fā)展？

相信大家都知道「摩爾定律」。但是大家所知的摩爾定律僅僅指：在過(guò)去的50年里，集成電路上容納的元器件數(shù)目保持指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，性能不斷提升。

然而，你是否知道這種指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)應(yīng)用范圍比你想象地更廣。換句話說(shuō)，這一增長(zhǎng)不僅僅局限在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，其他領(lǐng)域如通信和基因組學(xué)也有這樣的規(guī)律。

這正是雷·庫(kù)茲韋爾(Ray Kurzweil)所定義的 「加速循環(huán)規(guī)則」(Law of Accelerating Returns，也被稱為庫(kù)茲韋爾定律)。大意是： 技術(shù)的力量正以指數(shù)級(jí)的速度迅速向外擴(kuò)充。人類正處于加速變化的浪尖上，這超過(guò)了我們歷史的任何時(shí)刻。他說(shuō)，更多的、更加超乎我們想象的極端事物將會(huì)出現(xiàn)。

本篇文章將簡(jiǎn)單比較「加速循環(huán)規(guī)則」和「摩爾定律」的異同，這對(duì)理解人類技術(shù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)有著重要意義。

何為摩爾定律?

1956 年，英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)發(fā)表了一篇論文。摩爾通過(guò)觀察得知：從1958年到1965年，集成電路上容納的電晶體數(shù)量每18-24個(gè)月翻一番，他預(yù)測(cè)這一趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)延續(xù)下去。事實(shí)證明，這一規(guī)律在近50年依舊有效，也就是著名的「摩爾定律」。

為了更直觀地理解摩爾定律，我們不妨來(lái)看看微型集成電路片的演變過(guò)程。

1958年，德克薩斯儀器廠(Texas Instruments)的一位科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了首個(gè)集成電路，上面集成了兩個(gè)電晶體(電晶體越多越好)處理制程(越小越好)大約為0.5英寸。后來(lái)，這位科學(xué)家或得了諾貝爾獎(jiǎng)。

1958年首個(gè)集成電路

接著，我們來(lái)到13年后。

英特爾4004

1971年，英特爾發(fā)布了首款商用產(chǎn)品——一個(gè)4位CPU，稱之為英特爾4004。4004集成了2300個(gè)電晶片，10微米制程，最高頻率為740KHz。

算下來(lái)，每個(gè)電晶體值1美元。

而現(xiàn)在，我們來(lái)到40年后......

英偉達(dá)的GPU

2012年，英偉達(dá)(Nvidia)發(fā)布了一款全新的GPU(圖形處理單元)，含70.1億個(gè)電晶體，制程28納米，處理能力達(dá)到7GHz。

再算一下，每個(gè)電晶體值：$0.0000001美元。

僅僅40年的時(shí)間里，性能提升了1000億倍，完全符合摩爾定律。

加速循環(huán)規(guī)則

但是摩爾定律僅僅揭示了短期計(jì)算機(jī)能力指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。

雷·庫(kù)茲韋爾在著作《奇點(diǎn)臨近》一書(shū)中寫(xiě)道：計(jì)算機(jī)領(lǐng)域指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的規(guī)律已經(jīng)存在了近百年，經(jīng)歷了五個(gè)不同的演變階段：

1、電動(dòng)機(jī)械計(jì)算機(jī)

2、基于分程傳遞(Relay-based)的計(jì)算機(jī)

3、基于真空管的計(jì)算機(jī)

4、基于電晶體的計(jì)算機(jī)

5、集成電路(摩爾定律)也就是說(shuō)，摩爾定律僅僅是雷·庫(kù)茲韋爾加速循環(huán)規(guī)則的一個(gè)字集。

庫(kù)茲維爾版的摩爾定律，長(zhǎng)達(dá)110年，涵蓋了計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程的五大階段

值得一提的是，最近雷·庫(kù)茲韋爾稱第六個(gè)演變階段——三維計(jì)算機(jī)——已經(jīng)開(kāi)始。

為什么科技會(huì)不斷發(fā)展?

理解加速循環(huán)規(guī)則潛在的驅(qū)動(dòng)力，即，為什么科技會(huì)不斷發(fā)展，非常重要。正如雷·庫(kù)茲韋爾所說(shuō)的「21世紀(jì)的科技進(jìn)步不僅僅是100年的進(jìn)步，以如今的發(fā)展速度，這將會(huì)是2000年的進(jìn)步?！?/p>

這一推斷并非空穴來(lái)風(fēng)，而是基于以下基本推斷：

1、進(jìn)化(無(wú)論是生物上的還是技術(shù)上的)的結(jié)果就是更加優(yōu)秀的下一代產(chǎn)品。因此，更優(yōu)秀的產(chǎn)品則有著更強(qiáng)大的生產(chǎn)力，然后這一生產(chǎn)力又投入下一代產(chǎn)品的進(jìn)化歷程，這是一個(gè)良性循環(huán)。

2、換句話說(shuō)：我們使用更先進(jìn)的工具去開(kāi)發(fā)更快的工具。

3、在生物學(xué)的進(jìn)化中，更高級(jí)的物種形式能夠聚集更多能量，從而繁衍效率更高，從而將更低級(jí)的物種甩在后面。

4、其結(jié)果就是：進(jìn)化速率隨著時(shí)間變化呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而處在循環(huán)鏈上的速度、成本或者整體的「性能」也會(huì)相應(yīng)地呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

5、隨著某一特定的進(jìn)化流程(如，計(jì)算能力)變得更有效率，便會(huì)節(jié)省更多資源，將這些資源部署到進(jìn)一步提升效率的流程中。其結(jié)果就是促進(jìn)二級(jí)指數(shù)增長(zhǎng)。生物是否也以指數(shù)級(jí)進(jìn)化?

按照雷·庫(kù)茲韋爾的說(shuō)法：加速循環(huán)規(guī)則同樣適用于地球生物的進(jìn)化歷程。

回首地球生物的演變過(guò)程，首先是DNA的出現(xiàn)，提供了一個(gè)記錄進(jìn)化結(jié)果的數(shù)字工具;然后是細(xì)胞、組織、器官和生物多樣性的進(jìn)化，最終將理智思想和對(duì)稱的附屬物(如手)結(jié)合起來(lái)，完成了生物學(xué)到技術(shù)的本質(zhì)改變。

技術(shù)發(fā)展的第一步——尖銳的邊緣、火和輪子——花了將近上萬(wàn)年的時(shí)間。從人類誕生至今，曾有1000多年的時(shí)間沒(méi)有任何突出的科技進(jìn)步。到了公元1000 年，技術(shù)發(fā)展速度明顯提升，走過(guò)一個(gè)演變階段(paradigm)只需要一到兩個(gè)世紀(jì)。僅19世紀(jì)這一百年的技術(shù)進(jìn)步就超過(guò)了之前9個(gè)世紀(jì)，接著在20世紀(jì)的前20年，科技進(jìn)步就超過(guò)了整個(gè)19世紀(jì)。如今，每個(gè)演變階段之間的過(guò)度只有幾年的時(shí)間，比如，十幾年前，萬(wàn)維網(wǎng)這類的事物根本就不存在，而現(xiàn)在，已經(jīng)遍地開(kāi)花。這種趨勢(shì)還會(huì)不斷地持續(xù)下去，我們將會(huì)不斷解鎖難以想象的新技能，甚至去解決最無(wú)解的難題。

生于當(dāng)世，何其幸哉!