Internet考古:【摩爾定律】與我

前幾天,我上網想找一個網際網路Internet的定義,Google一下,卻找到這個:"What, exactly, is the Internet? Basically it is a global network exchanging digitized data in such a way that any computer, anywhere, that is equipped with a device called a "modem" can make a noise like a duck choking on a kazoo." ─Dave Barry 1999

【什麼是網際網路,基本上,它只是一個用來連結任何地點的電腦,可以彼此交換數位資料的全球網路,它透過一種叫【Modem】,可以發出像鴨子被卡祖笛噎到聲音的裝置相互連接。】

Dave Barry的這個定義可是網際網路第一個被一般民眾廣泛接受的定義。可惜的是,網路跟資訊科技就是這麼一回事,才一轉眼,科技的進步就已經讓它變成莫名其妙了!這年頭,還有多少人知道那個聲音像鴨子被卡祖笛噎到的【Modem】是什麼嗎?

我們來看看甚麼是Modem吧:數據機(Modem,這個命名源自 modulator-demodulator)

【是一個將數位訊號調制(modulation)到類比訊號上進行傳輸,並解調(demodulation)收到的類比訊號以得到數位訊號的電子裝置】 怎麼樣?看得懂的請舉手!

年輕人呀,你可知道就在30幾年前,基本上你如果想要在兩台電腦之間傳資料,大部分資訊人員會覺得你根本莫名其妙,他們會理直氣壯地跟你說:

【你把它印出來寄過去不就好了?阿呆】

理由是,要把兩台電腦靠傳類比訊號的電話線連起來,根本跟登陸月球差不多難,一直到1981年,IBM推出了IBM PC,配合家家有電腦的世界,Hayes這家公司推出了SmartModem 300,才終於讓電腦連線不再是資訊人員的噩夢。SmartModem可是1990年代我們這些資訊人員的夢幻,它開啟了我們無窮無盡對未來的想像,我永遠記得我從教授手中領到一台1200bps的Modem,立志要寫出全世界第一個影像電話的雄心壯志。

現在看起來,這個不太Smart的SmartModem實在是粉爛,300,代表300bps,它一秒鐘可以傳300個Bit的資料。八個Bit可以傳一個英文字母。所以,換算下來,每分鐘它只可以傳2250個英文字母。

嗯!其實比你讀一封信的速度還慢得多...

現在,一條連到你家的ADSL,最低的傳輸速度是8Mbps,速度幾乎是SmartModem 300的兩萬八千倍。兩萬八千倍時怎樣的概念?嗯!如果30多年來你走路的速度增加了兩萬八千倍,你現在走路的速度是超過音速的100倍以上。

Modem不是例外,30年速度增加幾萬倍,在資訊界根本不是什麼奇怪的事。當年,登陸月球用的阿波羅11號,上面載著一台記憶體只有64KB的電腦,就可以一路把太空人運到月球再接回來。現在,你手中那個連憤怒鳥都打不準的手機,很可能已經有一百萬倍的64GB記憶體了。

創造這些資訊奇蹟的是一個叫【摩爾定律】的東西,剛剛過完50歲生日的摩爾定律(英語:Moore's law)說:每18個月,晶片的效能就能提高一倍(即更多更小的電晶體使其運算更快)。是由英特爾(Intel)創始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)於1965年所提出來的(其實18個月是由英特爾執行長大衛·豪斯(David House)說的)。

大家都知道這個愚公移山的故事,不過,不知道有沒有人算過如果天帝不派人幫他,真的讓他愚公每天在那裡移山,他要做多久呢?讓我們來算算看,假設太行和王屋這兩座山要移走,大約需要挖走一億噸的土石(至少夠開一條路了),愚公和他老婆兩個人,如果一天可以搬100公斤的土石,一年大約可以移走30噸(總是還有一例一休的法定休假日嘛)。這樣的能力這兩個笨蛋(真的是愚公),總共得花1,666,667年才能做完,當然這是不可能的,因為他們根本不可能活那麼久。

那如果正如愚公說的,他還有子孫,子子孫孫繼續挖下去會如何?如果以每一代20年人口成長20%來計算,就算他的子孫真的願意這樣幹(這種子孫應該只有在卡通裡有),要花多久呢?答案還是要1000年左右。

看來愚公真的是笨蛋不是嗎?不是哦!樂觀一點,如果我們用人類歷史上最著名的經驗曲線「摩爾定律」拿來當計算基礎會怎樣呢?摩爾定律每隔18個月,產出量就可增加一倍,因此如果愚公跟他的子孫移山可以效法我們資訊產業的標準,不得了,41年左右,太行和王屋就要清潔溜溜了。如果愚公願意早點開始,在他有生之年,就有機會在60歲之前成為開山業的祖師爺了。

有趣的是,這個大家習以為常,常常忽略它存在的摩爾定律,恐怕就將從這個世界消失了。現在的晶片電晶體間距已經在 10 奈米左右的量級了。減小間距會帶來不成比例的大幅生產成本增加,因此許多人預測摩爾定律將在2015至2020年失效,而在2012年開始,摩爾定律開始出現速度趨緩的明顯跡象,有專家預估目前倍增的速度已經延遲到三年以上。

沒有摩爾定律持續成長的效益,絕對不是一件好消息,目前,摩爾定裡幾乎是資訊產業協同創新的基礎,舉例來說,軟體公司開發新一代的軟體,會自動以一年後上市時,依據摩爾定律所推估的電腦運算能力當作這套軟體設計的基礎。換句話說,這個軟體在設計開發時,能夠順利執行它的電腦硬體根本還不存在。

沒有每18個月倍增的預期,首先,你的手機將停止變薄、變快。新機上市徹夜排隊的樂趣可能消失。革命性的創新APP應用將會越來越難見到。更嚴重的是,幾乎所有我們人類面對的巨大問題像是全球暖化、開發綠能材料與超級導體,以及精進遺傳工程及藥物設計等等,因為都必需仰賴目前難以獲得的超級運算能量,一旦電腦的運算能力增速停滯,我們人類整體的未來可能都會遇上大麻煩。

目前,資訊界正在努力突破物理限制,讓摩爾定理再活它個50年。讓我們衷心禱告他們會成功。不然,要我們回去拿鋤頭扁擔、當移山的愚公,天呀!您就饒了我們吧!

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