Короткий опис:

Комп'ютери майбутнього Квантові комп'ютери – майбутнє IT технологій

Кожен з нас вражається кожного разу, коли нові комп'ютери стають могутнішими і можуть підтримувати більше функцій. Тільки що комп'ютери стали компактними, і знову комп'ютери зроблять наступний гігантський крок протягом декількох років. Ми бачили, як комп'ютери зменшуються в розмірі, як розмір мікрочіпів стає менше і менше. Тепер учені знають, що ми можемо зменшити розмір тих же самих мікрочіпів до розміру одного атома! Нижче приведені деякі з найцікавіших досягнень в сфері комп'ютерних технологій.

Квантові комп'ютери – майбутнє.

Надприродний світ квантової механіки не підкоряється законам загальної класичної фізики. Квантовий біт (qubit) не існує в типових 0 або 1-бінарних формах сьогоднішніх комп'ютерів – квантовий біт може існувати в одному з них або ж в обох станах одночасно. Ця відмінність і є причина, чому квантові транзистори дають можливість комп'ютеру працювати в 1 000 000 000 разів швидше, ніж сьогоднішні комп'ютери! Якщо ви думаєте, що комп'ютер, що працює при 4 Ггц, швидкий, то випробуйте комп'ютер майбутнього, що працює при 40000 Ггц. Одночасно з існуванням безлічі перешкод, які необхідно подолати, щодня відкриваються нові методики і здійснюються нові відкриття. Багато людей думають, що квантові комп'ютери можуть стати дійсністю протягом всього 5-10 років.

Прогрес оптичних і фотонних комп'ютерів.

Оптичні комп'ютери в роботі своєю використовують швидкість світла, а не швидкість електрики, що робить їх якнайкращими провідниками даних. Електрика пересувається з швидкістю, приблизно рівною 1/10 швидкості світла, але оптичні або фотонні транзистори зможуть працювати в тисячі разів швидше, ніж комп'ютери сьогоднішнього покоління. Вже достатньо поширені оптоволоконні кабелі, але скоро оптика використовуватиметься всього лише як комп'ютерні вимикачі. Окремі фотони можуть бути направлені на створення вимикача (типу Вкл/викл), що використовується в транзисторах. Але на відміну від електрики світлові промені можуть перетинати один одного (проходити крізь один одного), усуваючи необхідність використання великих систем традиційної електропроводки. Це дозволить оптичному комп'ютеру бути такого маленького розміру, який необхідний для конкретного завдання.

Nanodot Storage – новий жорсткий диск

Nanodot може бути в 50 мілімікрон шириною і мати в своєму розпорядженні північний і південний полюси. Він може реагувати на зовнішні зміни, що робить його головним кандидатом на роль запам'ятовуючого пристрою. Сьогоднішні дослідження показали, що об'єм nanodot дисків може в 100 разів перевищувати місткість жорстких дисків, що існують на сьогоднішній день, при цьому займаючи набагато менше простору. Nanodot Storage вже зовсім близько, і він точно проведе революцію у сфері сьогоднішнього зберігання інформації.

Spintronics - інший багатообіцяючий, але і досі неймовірний тип пристрою зберігання інформації.

Справжня пам'ять комп'ютерів має обмеження в тому, що виробничі процеси наближаються до меж розмірів транзисторів. Окрім цього, оперативна пам'ять комп'ютера (резерв тимчасової пам'яті) втрачає інформацію при виключенні комп'ютера. Зараз же, коли ми можемо розглядати речі з квантового рівня, з'являються нові можливості. Одна сфера, звана «Spintronics», вимірює обертання електрона. Що привертає увагу, це те, що навіть коли комп'ютер вимкнений, інформація, що міститься в тимчасовій пам'яті, не втрачається. Пам'ять Spintronic працює всього з декількома атомами, що знаходяться на поверхні, створеним газовим середовищем (арсенід галію або індія), яке є на сьогоднішній день перспективним новим матеріалом.

Нанотрубки замість силіконових чіпів

Сьогоднішні комп'ютерні чіпи розташовуються на кремнієвій підкладці, але майбутній комп'ютер використовуватиме для цих цілей нанотрубки. Товщина графінових листів – всього один атом, а нано трубки – це що скачав в трубочку графіновий лист з діаметром всього в один мілімікрон. Їх вважають за майбутнє виробництва транзисторів, тому що ці структури мають відмінні властивості, такі як електропровідність, відмінні силові і теплові властивості також вони можуть використовуватися для багатьох інших типів матеріалів.

Балістичні технології - відхилення електронів як в грі в пінбол

Балістичний транзистор відхилення заломлює довколишні атоми і є новим типом комп'ютерних транзисторів. Цей атомний транзистор може працювати на терагерцових швидкостях, приблизно в тисячу разів швидше за будь-який сьогоднішній комп'ютер, як було заявлено дизайнерською групою Rochester team, що займається технологіями. Комп'ютерні чіпи, зроблені за допомогою технології BDT будуть прості у виробництві і будуть наступною хвилею комп'ютерних технологій.

Пeрсональні комп'ютери

Основою комп'ютерів майбутнього стануть не кремнієві транзистори, де передача інформації здійснюєтся електронами, а оптичні системи. Носієм інформації стануть фотони, оскільки вони легші і швидші від електронів. В результаті комп'ютер стане дешевшим і компактним. Але найголовніше, що оптоелектронні обчислення набагато швидші, ніж ті, що застосовуються сьогодні.
ПК буде малий по розмірах і мати потужність сучасних суперкомп'ютерів. ПК стане сховищем інформації, що охоплює всі аспекти нашого повсякденного життя, він не буде прив'язаний до електричних мереж. Цей ПК буде захищений від злодіїв завдяки біометричному сканеру, котрий пізнаватиме свого власника по відбитку пальця
Основним способом спілкування з комп'ютером буде голосовий. Настільний комп'ютер перетвориться на гігантський комп'ютерний екран — інтерактивний фотонний дисплей. Клавіатура не знадобится, оскільки всі дії можна буде зробити дотиком пальця. Але для тих, хто віддає перевагу клавіатурі, у будь-який момент на екрані може бути створена віртуальна клавіатура і видалена тоді, коли в ній не буде потреби.
Комп'ютер стане операційною системою будинку, і будинок почне реагувати на потребі господаря, знатиме його переваги (приготувати каву о 7 годині, запустити улюблену музику, записати потрібну телепередачу, відрегулювати температуру і вологість і т. д.)
Жорсткий диск буде голографічним і чимось схожим на CD-ROM чи DVD. Тобто це буде прозора пластинка, що обертається, із записуючим лазером з одного боку і прочитуючим лазером з іншою; об'єм інформації, що зберігається, на такому диску досягатиме просто астрономічних величин — терабайти. При таких об'ємах можна буде зберігати кожну найдрібнішу деталь життя.
Процесор ПК майбутнього функціонуватиме по тих же принципах, що і сьогодні. Але замість електронних мікропроцесорів, які являются і мозком, і м'язами сучасного комп'ютера, процесор майбутнього матиме опто-електронні інтегральні схеми (чіпи використовуватимуть кремній там, де потрібне перемикання, і оптику для комунікацій). Це дасть величезний приріст в швидкодії і ефективності. Сьогоднішній комп'ютер витрачає дуже багато час на очікування даних для обробки. Миттєвий оптичний зв'язок і пам'ять, що працює так само швидко, як і процесор забезпечать безперервний потік даних процесору для обробки. При передачі даних з швидкістю, не обмеженою більше електронною передачею, можна буде досягти частот близько 100 Ггц, тобто в 100 разів швидше, ніж сьогодні.
Процесор майбутнього може бути шестигранником, оточеним з усіх боків швидким кешем так, щоб необхідні дані могли бути вибрані з найближчої частини кеша. Саме таким чином і буде досягнута продуктивність супер-ЕОМ
При застосуванні оптичного зв'язку в комп'ютерних технологіях буде отриманий той самий ефект, которий спостерігали в 1980 р., коли комп'ютери на базі 80286 мали пам'ять, що працює на частоті процесора. Швидкість шини пам'яті — та швидкість, з якою відбувається обмін даними між процесором і пам'яттю, — дорівнювала частоті процесора (всього 8 Мгц). Процесор отримував дані так само швидко, як міг їх обробити, в результаті процесор менше знаходився в режимі очікування даних.
Середній комп'ютер сьогодні має процесор 2000 Мгц і шини 133 Мгц. Не дивлячись на різні технологічні новинки, процесор все ще витрачає дві третини часу на очікування даних.
Оптоелектроніка вирішить цю проблему. При належним чином розробленій шині оптичної пам'яті швидкість вибірки даних з пам'яті буде знову прирівняна до частоти процесора.
Звичайно, це зажадає швидшої обробки даних в пам'яті і, відповідно, інша, швидша, архітектура пам'яті, яка, на щастя, вже є або незабаром буде. Великий кеш надшвидкої незалежної магнітної RAM (пам'ять з довільним доступом) терміново потрібен процесору.
Для нового швидкого кеша доведеться позбавитися від неефективності сьогоднішньої синхронної динамічної пам'яті, що потребує постійного оновлення. Неефективність кеша сьогодні така, що більша половина часу йде на процеси оновлення (таким чином, його реальна продуктивність в два рази менше).
Напівпровідникова технологія майбутнього буде заснована не на кремнієвій пам'яті, а на магнітній пам'яті в молекулярному масштабі. Оскільки найдрібніші елементи будуть намагнічені для представлення нулів і розмагнічені для представлення одиниць, інформація може бути легко і швидко оновлена простим електричним сигналом. Весь процес буде набагато швидший за те, що ми маємо сьогодні, і буде цілком реальний задовольняти вимоги процесора, що працює на частоті 100 Ггц.
Основна пам'ять комп'ютера буде цілком оптичною, фактично голографічною. Голографічна пам'ять має тривимірну природу, і можна ешелонувати будь-яку кількість елементів пам'яті в прямокутне тверде тіло. Об'єм чіпа в 256 ГБ легко досяжти.
Комп'ютер майбутнього буде практично незалежний від джерел електроживлення. Одна з найбільших переваг фотонних ланцюгів — украй мале енергоспоживання. Невелика, але довга, подібна до стрижня літієва батарея, зігнута в тороїд і встановлена в комп'ютер, функціонуватиме пару тижнів. А зарядити її можна буде так само легко, як сьогодні зарядити стільниковий телефон.
Розмір екрану не гратиме ніякої ролі в комп'ютерах майбутнього. Він може бути великим, як ваш робочий стіл, або маленьким. Великі варіанти комп'ютерних екранів будуть засновані на рідких кристалах, що збуджуються фотонами, які матимуть набагато нижче енергоспоживання, ніж сьогоднішні LCD-монітори. Кольори будуть яскравими, а зображення — точними (можливі плазмові дисплеї). Фактично сьогоднішня концепція «роздільної здатності» буде в значній мірі атрофована.

Не за горами створення когнітивного комп'ютера, здатнного чути, бачити, нюхати, відчувати, відчувати смак, як людина. 2013 р.

Історія ПК