مصاحبه اي با جاستين رتنر: خداحافظ الكترونيك، سلام اسپينترونيك!

[efa_67]

گوردن مور(Gordon Moore)، در مقاله ی مشهور خود در آوریل 1965، در ژورنال Electronics، نوشت: "مدارهای مجتمع منجر به شگفتی هائی بزرگ همچون رایانه های خانگی - یا حداقل ترمینال های متصل به یک رایانه ی مرکزی - کنترل های خودکار برای اتومبیل ها، و تجهیزات ارتباطی قابل حمل شخصی خواهند

او با بررسي آينده ي صنعت چنين پيش بيني كرد كه، "قيمت هاي كاهش يافته ي يكي از جذابيت هاي الكترونيك مجتمع مي باشد و اين روند همچنان ادامه پيدا خواهد كرد تا آنجا كه تكنولوژي به سوي توليد توابع مداري بزرگ تر و بزرگ تر بر روي تنها يك لايه ي نيمه هادي حركت خواهد كرد. براي مدارات ساده، قيمت هر قطعه تقريبا نسبت عكس با تعداد قطعات خواهد داشت." اين بيان به قانون مور شهرت يافت. با گذشت 42 سال از آن تاريخ، اين قانون همچنان معتبر است. اما آيا 10 سال بعد از اين نيز همين طور خواهد بود؟ جاستين رتنر (Justin Rattner)، مدير تكنولوژي اينتل، در اين مصاحبه به اين سوال پاسخ خواهد داد.

سوال: قانون مور هم اكنون 42 ساله مي باشد و همچنان معتبر است. اما آيا در حال نزديك شدن به مزهاي پاياني خود نمي باشد؟

رتنر: زماني كه كسي مي گويد كه قانون مور به مرزهاي خود نزديك مي شود، من نگاهي به گذشته ي تاريخ صنعت مي اندازم. بنده بيش از 30 سال در حال فعاليت در اين صنعت بوده ام. براي مدت زيادي با قانون مور زندگي كرده ام. شما مي دانيد كه ما هيچ گاه نمي توانيم بگوئيم چه اتفاقي تا 10 سال بعد در تكنولوژي خواهد افتاد. و علت اينكه نمي توانيم از بيشتر از 10 سال جلو برويم اين است كه مطمئن هستيم درست پس از پايان آن مدت زماني، 10 سال ديگر را در پيش روي خواهيم داشت. اگر شما به فناوري 45 نانومتري ما نظري بيندازيد، خواهيد ديد... تعداد مشكلاتي را كه ما در مورد قانون مور به عنوان يك قانون هدايتگر با آنها سروكار داشتيم خواهيد ديد.

چهار يا پنج سال پيش مردم مي گفتند كه قانون مور را به سبب مشكل نشتي به نقطه ي پايان خواهند رساند. گذر به دي الكتريك با گيت High-K و ترانزيستورهاي با گيت فلزي از ترانزيستورهاي با گيت سيليكوني منجر به كاهش چشمگيري در نشتي گشت. اين تنها يك مثال براي اين است كه نشان دهد چگونه ابتكاران فني، چيزي را كه تصور مي شد يك محدوديت اساسي است، تحت تاثير قرار داد. و ابتكارات بسياري از اين دست وجود دارند كه من مي توانم بيان كنم، هرچند هنوز آنها را به مرحله توليد نرسانده ايم.

بنابراين، آنچه مي خواهم بگويم اين است كه در 10 سال بعد، ترانزيستورهائي كه ما مي خواهيم بسازيم شايد كوچكترين شباهتي به ترانزيستورهاي امروزي نداشته باشند. اين البته به معناي پايان قانون مور نيست.


سوال: اعلام چيپ 80 هسته اي نسل آينده، مثالي از آن تغييرات در طراحي ترانزيستورها مي باشد؟

رتنر: دقيقا! شش يا هفت سال قبل، اينتل شروع به صحبت در مورد اينكه ما چگونه و با چه روش هائي با محدوديت هاي توان مقابله مي كرديم، كرد؛ كه اين روش ها افزايش كارائي را بسيار سخت مي كرد چرا كه ميزان توان و انرژي كه توسط اين پروسسورها به صورت گرما تلف مي شود، بيش از آن چيزي است كه ما بتوانيم به روشي قابل قبول از نظر هزينه آنها را خنك كنيم. بنابراي در سال 2001 در مورد اين ديوار انرژي صحبت كرديم، و تصميم گرفتيم تا روش جديدي را در طراحي پروسور دنبال كنيم، كه شامل استفاده از پروسسورهاي با بازده انرژي بالاتر و سپس ... يك پروسسور چند هسته اي مي شد. در نتيجه ما هم اكنون پروسسورهاي دو هسته اي و چهار هسته اي را داريم. و همچنين نوع هشت هسته اي و بيشتر از آن را خواهيم داشت.

سوال: و 16 و 32 تايي و غيره ؟


رتنر: در واقع، بنده تصور مي كنم آنچه ما در آينده خواهيم ديد سير تكاملي در تعداد مختلف افزايشي در پروسسورها در خطوط مختلف توليد باشد. فكر مي كنم رايانه هاي قابل حمل و روميزي بطور نسبي تعداد هسته ي پائيني داشته باشند و به سمت 8، 12، و شايد 16 هسته اي حركت كنند. اما در مورد دسته ي بالاتر فكر كنم افزايش چشمگيري را شاهد باشيم، و اين در واقع محرك و انگيزه ي اصلي براي طراحي پروسسور 80 هسته اي مي باشد كه داراي قابليت محاسباتي بسيار بالائي است.

سوال: آيا فكر مي كنيد آينده اي براي انجام محاسبات بدون سيليكون وجود دارد؟

رتنر: خوب، اين يك سوال بسيار هيجان انگيز است. مي دانيد كه در حال حاضر تصور اينكه سيليكون به عنوان يك قطعه ي اساسي از ادامه ي راه خود باز خواهد ماند، بسيار سخت است. سيليكون همانند يك ماده ي متنوع و پركاربرد است كه ما همچنان به دنيال كشف راه هاي جديدي براي مهار كردن قابليت هاي آن هستيم. براي مثال ما در حال ساخت دستگاه هاي نوري متنوعي از سيليكون هستيم. در واقع، ما همين ماه پيش خير از يك مادولاتور نوري سيليكوني با سرعت 40 گيگابيت بر ثانيه داديم. بنابراين هم اكنون ما يك سيگنال نوري را گرفته و آن را مادوله مي كنيم، و داده ها را با سرعت 40 گيگابيت بر ثانيه در آن قرار مي دهيم كه تقريبا بالاترين سرعتي است كه در بين تكنولوژي هاي مختلف وجود دارد. سيليكون يك ماده ي بسيار قدرتمند است و فكر مي كنم كه به عنوان يك عنصر اساسي در نيمه هادي ها باقي خواهند ماند. و همچنان كه به سوي طراحي هاي جديد ترانزيستور يا همان چيزي كه ما مي گوئيم معماري ترانزيستور، گام برمي داريم ممكن است موادي را معرفي كنيم كه غير سيليكوني مي باشند.

بنابراين، بنده در مورد ترانزيستورهاي سطحي صحبت مي كنم. ممكن است ما مواد ديگري را روي سطح ته نشين بكنيم و ترانزيستورهايي از مواد ديگر بسازيم يا ممكن است ابزارهائي بسازيم كه كه متكي به ويژگي هاي كوانتومي متفاوتي نسبت به بار الكترونيكي باشند. هر آنچه ما امروزه انجام مي دهيم همچنان مديون بار الكترونيكي مي باشد، اما در واقع ما در حال جستجوي چيزهائي بر اساس برخي تاثيرات كوانتومي مي باشيم. عموم مردم آن را اسپينترونيك مي نامند (به خاطر "الكترونيك مبتني بر اسپين"، اسپينترونيك مبتني بر اسپين يك الكترون براي انتقال اطلاعات ديجيتال - 0 ها و 1 ها- مي باشد). ممكن است كه اسپينترونيك يك طراحي براي نسل آينده ارائه دهد اگر ما بتوانيم به اين موضوع دست يابيم كه چگونه مي توان اثر اسپين را در مدارات كاربردي و دستگاه ها كنترل كرد.



سوال: آيا شما اسپينترونيك را به عنوان يك معادل براي محاسبات كوانتومي به كار مي بريد؟

رتنر: نه، نه، آنها دو چيز متفاوت مي باشند. خوشحالم كه اين سوال را پرسيديد. محاسبات كوانتومي در واقع نوع متفاوتي از محاسبات مي باشد كه امروزه ما مي دانيم بر اساس رفتار آماري يافت شده در فيزيك كوانتوم است. اين نوع محاسبات براي برخي چيزها مفيد و كاربردي خواهد بود اما براي خيلي از چيزهائي كه ما امروزه انجام مي دهيم چندان مفيد نخواهد بود.

سوال: من فكر مي كنم براي محاسبات سنگين مفيد مي باشد نه براي محاسبات لپ تاپ ها و رايانه هاي روميزي امروزي، درسته؟

رتنر: بله، درست است. آن روش پتانسيل بالائي براي براي مطالبت عظيم و سنگين موازي ارائه مي دهد كه بسيار پر بازده است. اما تنها برخي مسائل مي توانند توسط اين نوع از محاسبات كه رايانه هاي كوانتومي انجام خواهند داد، حل شوند. آنچه من در مورد آن سخن مي گويم، به بيان ساده استفاده از يكي از ويژگي هاي كوانتومي مي باشد، مثل 1 بودن بار و 0 بودن رنگ. اسپين خصوصا جالب خواهد بود اگر ما بتوانيم اين اثرات اسپيني را در دستگاه هاي جديد با انواع متفاوت كنترل كنيم، و اينتل در حال تحقيق بر روي آن مي باشد. اگر به قانون مور برگرديم، ممكن است ما به نقطه ي پاياني براي الكترونيك مبتني بر بار الكتريكي تا 10 يا 15 يا 20 سال آينده برسيم، هر چقدر هم كه طول بكشد بالاخره اتفاق خواهد افتاد. اما ما الكترونيك مبتني بر بار را با يك سيستم مبتني بر اسپين جايگزين مي نمائيم. اگر شما بگوئيد كه اين پايان قانون مور خواهد بود، بنده نمي دانم. اما تا زماني كه ما بتوانيم در مسير بهبود كارائي و بازده انرژي و چگالي قدم برداريم شايد بتوانيم آن مرحله ي گذر را ايجاد كنيم.

 

[efa_67]

سوال: حالا تمايل دارم به موضوع انتقال 40 گيگابيتي برگردم، كه با نام فوتونيك سيليكوني شناخته مي شود. ممكن است توضيح دهيد فوتونيك سيليكوني چيست؟

رتنر: حتما، افزايش سرعت انتقال داده از طريق سيم مسي ديجيتالي همينطور سخت و سخت تر مي گردد. همانطور كه مي دانيد، روي يك بورد مداري سيم وجود دارد؛ آنها ممكن است در فاصله هاي زيادي از هم درون يك مركز داده يا حتي فراتر از آن قرار داشته باشند. همانطور كه هر كسي به خوبي آگاه است، مس ضرورتا از سيستم ارتباطات خارج شده است. هم اكنون فيبرهاي نوري هستند كه كره زمين را به يكديگر مرتبط كرده اند. در واقع، جايي كه من زندگي مي كنيم شركت تلفن فيبرهاي نوري را به درب منزل من آورده است. بنابراين ارتباطات راه دور از طريق آن ميسر مي شود. و همينطور نزديك و نزديك تر مي شود، اما هزينه آن نيز نسبتا بالا است.

بنابراين دوباره، 4 تا 5 سال پيش ما شروع به بررسي امكان ساخت اين ابزارهاي اپتيكي پر بازده بر روي سيليكون كرديم. و فوتوديتكتور (آشكارساز نور) هاي سيليكون-ژرمانيم با كارائي بالا را ساختيم. ما مادولاتورها را با سرعت اوليه ي 10 گيگابيت بر ثانيه ساختيم و هم اكنون به سرعت 40 دست يافته ايم؛ ما همچنين مالتي پلكسرها دمالتي پلكسرها را ساختيم و سال پيش تكنولوژي به نام ليزر سيليكوني هيبريدي را ايجاد كرديم - ما به واقع يك ليزر نوري الكتريكي را ساختيم. ما اكنون در نقطه اي قرار داريم كه داراي منابع نور، مادولاتورها، مالتي پلكسرها، دمالتي پلكسرها و آشكارسازها مي باشيم. ما هم اكنون توانائي كامل دريافت و ارسال نوري به هم پيوسته را داريم، اما بايد همه اين ابزارها را با هم داخل يك چيپ قرار دهيم و آن چيزي است كه هم اكنون روي آن كار مي كنيم. چيزي كه ما براي يك سال بعد يا بعد از آن برنامه ريزي كرده ايم ارائه ي يك ترانسيور (سيستم ارسال و دريافت) نوري كامل روي سيليكون مي باشد.
سوال: اين تكنولوژي جديد چه زماني در بازار در دسترس خواهد بود؟


رتنر: خوب، ممكن است كه تا اواخر اين دهه ما محصولات فوتونيك سيليكوني را در بازار داشته باشيم. اگر 2010 نشد، شايد 2011، اما فكر مي كنم كه نزديك هستيم.

سوال: مردم مي خواهند بدانند ابزارهاي محاسباتي آينده چه كاهائي انجام خواهند داد و چه زماني طول مي كشد تا انها را داشته باشند. براي هر چه رويائي تر كردن كاربردهاي دهه ي بعدي بر روي چه الگوهائي كار مي كنيد؟

رتنر: ما به تمامي كابردها نظر داشته ايم، كه نيازمند حجم بالادي از قدرت محاسباتي براي كاربردي شدن و توسعه يافتگي مي باشند. اين با چيزي كه پيش از اين در مورد آن صحبت مي كرديم سازگار است، ساخت ماشين هاي چند هسته اي بسيار بالا مانند پروسسور 80 هسته اي... ما به دامنه ي گسترده اي از موارد نظر داريم مثل رديابي كاربردي حركت، توانائي دوربين هاي ويدئوئي براي مشاهده ي آن چيزي كه شما انجام مي دهيد و تبديل حركات شما به حركت يك انسان در يك رايانه. بنابراين همينطور كه شما دستان خود را حركت مي دهيد، فيگور موجود در رايانه نيز دستان خود را حركت مي دهد، و اگر شما چشمك بزنيد، فيگور رايانه اي نيز با چشمان خود چشمك خواهد زد. ما در نظر داريم تا تمام حالات چهره و تمام حركات بدن را بدست آوريم. احتمالا اين كار مي تواند پايه و اساس براي نسل آينده ي بازي ها بوده يا راهي براي آموزش رقص به ديگران مي باشد. شريك مجازي شما يك رايانه خواهد بود.

كاربرد جالب توجه ديگر اين است كه جايي كه ما يك ويدئوي زنده از يك مسابقه ي ورزشي مثل فوتبال را تنظيم مي كنيم ، رايانه همه ي بازيكن ها را رديابي و بازي را مشاهده مي كند و بصورت خودكار تصويري مشخص نمايش مي دهد. بنابراين شما مي توانيد بگوئيد كه من فقط مي خواهم شوت به دروازه ها را يا فقط ضربات پنالتي را تماشا كنم يا فقط مي خواهم اين بازيكن خاص را تماشا كنم و به من همه ي تصاويري را كه اين بازيكن توپ را در اختيار دارد نشان ده. رايانه مي تواند تمام اين چيزها را بصورت خودكا انجام دهد. اين كار البته نيازمند حجم انبوهي از محاسبات است: رديابي تمامي بازيكنان، آناليز حركات، و همه ي چيزهائي كه اتفاق مي افتد. بنابراين، تا 5 سال آينده شايد يافتن اين ويژگي در تلويزيون ها چندان غيرعادي نباشد. اينها چندين مورد از كاربردهاي آن در آينده مي باشد كه ما بر روي آنها كار مي كنيم.

هم اكنون، ما همچنين در حال كار بر روي ابزارهاي كمكي هستيم. ما آزمايشاتي بر روي تعدادي از تكنولوژي ها انجام داده ايم كه شما مي توانيد با خود حمل كرده و يا آنها زير لباستان نگاه داريد. آنها ضربان قلب، تنفس، فعاليت فيزيكي شما و تمام موارد شما را كنترل مي كنند. آنها اطلاعاتي در اختيار شما قار مي دهند كه شيوه ي زندگي شما ا بهبود بخشيده و منجر به سلامتي بهتر خواهد شد يا در مورد يك وضعيت پزشكي به شما هشدار مي دهد تا به يك پزشك مراجعه نمائيد.




سوال: امروزه، ما برخي روبات هاي هيجان انگيز واقعي مي بينيم كه مجهز به تشخيص تصوير و صحبت مي باشند. برخي از آنها، به خصوص آنهائي كه براي سازمان دفاع طراحي شده اند، مي توانند مانند يك موجود زنده راه بوند. آيا فكر مي كنيد عصر ترميناتور نزديك است يا عصر ماشين هاي هوشمند در حال آمدن است؟

رتنر: عصر ماشين هاي هوشمند، چيزي است كه شما گفتيد؟ خوب، من فكر مي كنم كه از چند جنبه جواب بايد مثبت باشد. پلتفورم كمكي كه من داشتم در موردش صحبت مي كردم ابعاد متنوعي دارد. همين حالا شما مي توانيد آن را در جيب خود قرار دهيد يا روي كمربندتان ببنديد يا چيزي شبيه به آن. آن تمام اين داده ها را جمع آوري مي نمايد و نتيجه گيري مي نمايد. آن مي تواند بگويد كه شما نشسته ايد يا سر پا هستيد، يا داخل خانه ايد يا خارج از خانه، اينكه در حال بالا رفتن از پله ها يا پائين رفتن هستيد، و سپس بر اساس آن مي تواند تصميمات بسيار ديگري در مورد اينكه شما در حال انجام چه كاري هستيد بگيرد. منظور من اين است كه، وقتي الگوهاي فتاري شما را ياد بگيرد، مي تواند بگويد شما در خانه هستيد يا در سر كار، يا در حال رانندگي ماشين هستيد يا ب روي كاناپه نشسته ايد.

فكر مي كنم اين مجموعه ي كامل از محاسبات ادراكي مي تواند منشا پيشرفت هاي سريعي باشد. تصور مي كنم كه در طول دهه ي آينده يا بعد از آن دستگاه هائي وجود خواهد داشت، حال روبات باشند يا نه، كه داراي ادراكات محاسباتي بوده و يك فتار مشابه به انسان از خود به نمايش خواهند گذاشت. فكر مي كنم اين امر بطور قطع اتفاق خواهد افتاد.

منبع:http://www.autoir.com/page.php?id=387​