Производительность компьютеров демонстрирует впечатляющий и устойчивый рост, удваиваясь каждые полтора года. Однако мало кто знает, что и электрическая производительность (число операций на киловатт потреблённой электроэнергии) тоже удваивается каждые полтора года с самого начала компьютерной эры.
Именно этому тренду обязаны своим существованием ноутбуки и смартфоны, для которых время жизни батареи имеет решающее значение. Если этот закон будет соблюдаться и дальше, в ближайшем будущем нас ждёт бум мобильных и миниатюрных устройств с очень низким энергопотреблением, которые намного увеличат наши возможности по сбору и обработке данных в реальном времени.
Вот один из примеров возможностей устройств с крайне низким энергопотреблением: беспроводные и не требующие батарей сенсоры, использующие энергию электромагнитного излучения на телевизионных и радиочастотах, которыми сегодня заполнен эфир практически в любой точке Земли. Им достаточно всего 50 микроватт, и они не нуждаются в других источниках питания.
Использование «фоновых» источников энергии, таких как свет, движение, тепло, открывает возможности широкого применения практически вечных миниатюрных сенсоров и, следовательно, взрывной рост количества доступных данных. Станет возможным то, что профессор Эрик Бринйольфсон называет термином "наноданные" — кастомизированные, очень подробные данные, описывающие детальные характеристики индивидуумов, транзакций и информационных потоков.
Но как долго ещё может продолжаться этот тренд? В 1985 году Ричард Фейнман подсчитал, что энергоэффективность компьютеров теоретически может быть улучшена по крайней мере в сто миллиардов раз, а наши данные говорят, что с 1985 по 2009 эффективность выросла примерно в сорок тысяч раз, так что у нас ещё всё впереди.
Приведу конкретные примеры. Современный MacBook Air, работай он с энергоэффективностью компьютеров 1991 года, полностью разряжал бы батарею за две с половиной секунды. Самый быстрый современный суперкомпьютер — Fujitsu K, мощностью в 10.5 петафлопс — потребляет 12.7 мегаватт, примерно столько же, сколько небольшой город. Но меньше чем через двадцать лет компьютер такой же мощности будет потреблять столько же электричества, сколько обычный тостер. А устройства, сравнимые с современными ноутбуками не будут потреблять практически ничего.
Эта закономерность соблюдается для всех вычислительных устройств, но пока ещё неизвестно, будет ли расти сравнимыми темпами эффективность передачи данных. Сможет ли беспроводная связь стать такой же экономичной? Скорость передачи, частотный диапазон и способы экономии энергии в режиме простоя буду сильно влиять на энергоэффективность мобильных устройств в целом, но улучшение процессоров несомненно подтолкнёт и эту область, ведь только улучшив характеристики беспроводных интерфейсов, можно будет использовать весь потенциал экономичной начинки.
Долгосрочная тенденция увеличения энергоэффективности вычислений произведёт революцию в способах сбора и обработки информации. "Интернет вещей" станет реальностью и это будет иметь глубокие последствия для бизнеса и общества в целом. Это позволит точнее контролировать производственные процессы, быстрее и проще видеть последствия наших действий, и, в конечном итоге, изменить социальные институты и бизнес-модели. Это поможет проверять предположения и гипотезы на реальной информации в реальном времени, то есть больше полагаться на достоверные экспериментальные данные из реального мира.
Раньше усилия учёных и инженеров были направлены прежде всего на улучшение вычислительной мощности процессоров. Это очень важно и сегодня. Но постоянное улучшение энергоэффективности порождает новые задачи — теперь не менее важно сделать так, чтобы всё устройство в целом потребляло как можно меньше энергии. В течении следующих десяти лет энергопотребление компьютеров должно снизиться примерно в сто раз. Какие новые продукты и устройства можно будет создать благодаря этому? Какие ещё инновации потребуются, чтобы использовать эти возможности на все сто?
Об авторе: Джонатан Куми — учёный, писатель, предприниматель, профессор Стэнфордского Университета.
Автор: ilya42
