李雨蒙

1971年，全球最快的汽車是時(shí)速可達(dá)280千米時(shí)（約合174英里/時(shí)）的法拉利代托納（Daytona）跑車。而全球最高的大樓是紐約的雙子塔，高415米（約1362英尺）。就在當(dāng)年11月，英特爾公司推出了首款商用微處理機(jī)芯片4004，該芯片中包含了個(gè)如紅血球般大小的微型晶體管。

自此，根據(jù)英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）的預(yù)測，芯片一直持續(xù)改進(jìn)。遵循眾所周知的“摩爾定律”經(jīng)驗(yàn)法則，更小的晶體管緊密地裝入硅片中，大約每兩年芯片的處理能力就會翻倍，從而提升性能并降低成本。

現(xiàn)代的英特爾Skylake處理器大約包含17.5億個(gè)晶體管——其中一半可以裝入“4004”的單個(gè)晶體管——整體能夠傳遞40萬倍的計(jì)算能量。這種指數(shù)級增長在物質(zhì)世界是難以實(shí)現(xiàn)的。如果自1971年以來，汽車和摩天大樓能以這種速度增長，那么現(xiàn)在最快的汽車就可以達(dá)到1/10光速的速度，最高的大樓可達(dá)地球與月球之間一半的距離。

摩爾定律的影響在我們的生活中隨處可見?，F(xiàn)在，世界上有30億人的口袋中裝著智能手機(jī)：每個(gè)智能手機(jī)都遠(yuǎn)比20世紀(jì)80年代那種房間般大的超級計(jì)算機(jī)性能強(qiáng)大。無數(shù)行業(yè)被數(shù)字化所顛覆，強(qiáng)大的計(jì)算能力甚至縮短了核試驗(yàn)的時(shí)間，因?yàn)閷宋淦鱽碚f，使用模擬爆炸實(shí)驗(yàn)要比真實(shí)實(shí)驗(yàn)容易的多。摩爾定律演變?yōu)橐环N文化寓意：硅谷內(nèi)外的人都期望科技能夠一年比一年好。

然而，50年后的今天，摩爾定律的終點(diǎn)即將到來。晶體管變小已經(jīng)不足以保障它們可以更加廉價(jià)更加快速的進(jìn)行計(jì)算。這并不意味計(jì)算能力的發(fā)展會即刻停止，而是這種發(fā)展的本質(zhì)已經(jīng)有所變化。芯片依舊會變得更好，但是進(jìn)步的速度會減弱（正如英特爾公司所言，單位晶體管的運(yùn)算功能現(xiàn)在每2.5年才翻一番）。計(jì)算的未來將取決于3個(gè)領(lǐng)域，而不再只與硬件的性能有關(guān)。

不再相信摩爾

首先是軟件。3月，AlphaGo（阿爾法狗），一款可以下圍棋的人工智能程序，在總局?jǐn)?shù)為五輪的對峙中，以4：1的成績戰(zhàn)勝了世界最佳棋手之一的李世石。由于異常復(fù)雜，電腦科學(xué)家們非常著迷于研究圍棋，因?yàn)閲宕嬖诘膽?zhàn)術(shù)可能性比宇宙中的原子還要多。所以下圍棋的程序系統(tǒng)無法簡單依靠摩爾定律的蠻力運(yùn)算去演進(jìn)。

此次獲勝的Alfago運(yùn)用了兩個(gè)深度學(xué)習(xí)算法，一是所謂的策略網(wǎng)絡(luò)，用來訓(xùn)練模仿人類行為。看過數(shù)百萬計(jì)的對局后，它已學(xué)會提取特征、原則和經(jīng)驗(yàn)法則。它在對局中的工作就是觀察棋盤的狀態(tài)，并產(chǎn)生一些看起來有希望的步數(shù)來給第二個(gè)算法考慮。第二個(gè)算法叫做價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，用來評估一個(gè)步數(shù)的制勝概率。機(jī)器試驗(yàn)策略網(wǎng)絡(luò)的建議，將這些建議產(chǎn)生的數(shù)以千計(jì)的走法進(jìn)行評估。因?yàn)閲迨侨绱藦?fù)雜，將所有可能的走法都進(jìn)行到底是不可能的。作為替代，價(jià)值網(wǎng)絡(luò)評估數(shù)個(gè)步數(shù)后可能的棋盤狀態(tài)，并與它之前見過的例子進(jìn)行比較。這種想法是找出統(tǒng)計(jì)意義上最像過去能夠獲勝的棋形。策略和價(jià)值網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來構(gòu)成了人類棋手需要通過幾年實(shí)踐才能累積的圍棋智慧。3月的勝利體現(xiàn)出，運(yùn)用新的計(jì)算法則獲得了巨大的能力。由此看出，緩慢的硬件發(fā)展將極大推動更加智能的軟件的研究。

然而，如同Brundage先生所指出的，強(qiáng)力算法并沒有被DeepMind完全摒棄。像許多深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)一樣，AlphaGo的性能隨著更多的計(jì)算單元而改善，至少能上升到某個(gè)點(diǎn)。與李先生對戰(zhàn)的系統(tǒng)版本使用了1920個(gè)標(biāo)準(zhǔn)處理芯片和280個(gè)原用于視頻游戲的圖形芯片。盡管如此，他說，AlphaGo自我學(xué)習(xí)正是學(xué)習(xí)人類下圍棋的方式。

第二個(gè)影響進(jìn)程的領(lǐng)域是“云”，就是通過因特網(wǎng)傳遞服務(wù)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。在計(jì)算機(jī)作為獨(dú)立設(shè)備運(yùn)用時(shí)，無論主機(jī)或臺式機(jī)的性能都完全取決于處理芯片的速度。而今天的計(jì)算機(jī)不用改變硬件也能夠增強(qiáng)性能。在搜索電子郵件、計(jì)算最優(yōu)行駛路線等任務(wù)時(shí)，它們能夠利用云端龐大且靈活的計(jì)算資源?；ヂ?lián)性強(qiáng)化了它們的功能：比如智能手機(jī)中，衛(wèi)星定位、運(yùn)動傳感器、無線支付支持等功能與處理器速度同樣重要。

第三個(gè)影響因素是新的運(yùn)算結(jié)構(gòu)——為特殊工作特制優(yōu)化的芯片，甚至通過探索離奇的量子力學(xué)同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)集。隨著通用微處理器的迅速發(fā)展，對于上述方式的需求已經(jīng)降低，但時(shí)至今日，業(yè)內(nèi)在專門針對云計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理、計(jì)算機(jī)視覺等任務(wù)設(shè)計(jì)芯片。這類專用硬件將會嵌入云端，需要時(shí)即可調(diào)用。這也說明，終端用戶設(shè)備的硬件性能已經(jīng)沒有以往那么重要。

速度不是一切

在現(xiàn)實(shí)中這意味著什么呢？摩爾定律從來都不是一條物理定律，而是自我實(shí)現(xiàn)的預(yù)言。這是中心計(jì)劃的勝利——科技行業(yè)從此得以協(xié)調(diào)和同步所有行動。摩爾定律的終結(jié)將使科技的進(jìn)步變得難以預(yù)測。當(dāng)科技產(chǎn)業(yè)時(shí)不時(shí)推出更高性能的技術(shù)時(shí)，科技發(fā)展的路上難免出現(xiàn)磕磕碰碰。但是，當(dāng)大多數(shù)人是以功能和特性的有效性評判自己的計(jì)算設(shè)備而非處理速度時(shí)，對于消費(fèi)者而言，科技發(fā)展看起來并沒有減弱多少。

對企業(yè)來說，向云計(jì)算轉(zhuǎn)換可以掩蓋摩爾定律的結(jié)束。實(shí)際上，許多企業(yè)已經(jīng)減少了個(gè)人電腦的升級頻率，也不再管理自己的郵件服務(wù)器?？墒牵@種模式需要依靠快速且可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。這樣將增強(qiáng)對改善帶寬基礎(chǔ)設(shè)施的需求：隨著云供應(yīng)商數(shù)據(jù)中心內(nèi)部計(jì)算能力的迅猛提升，無法提供合理帶寬的廠商越發(fā)無法在行業(yè)中受益。

對于科技行業(yè)自身來講，摩爾定律的結(jié)束增強(qiáng)了集中云計(jì)算服務(wù)的邏輯。目前，云計(jì)算行業(yè)已經(jīng)被科技界幾大巨頭所占領(lǐng)：Amazon、Google、Amazon、、Microsoft、阿里巴巴、百度以及騰訊。這些公司正在竭力增強(qiáng)云基礎(chǔ)設(shè)施的性能，同時(shí)也在尋找引領(lǐng)新熱點(diǎn)的初創(chuàng)公司：Google在2014年收購了就是開發(fā)出AlphaGo的英國公司。

50多年來，表面上看晶體管縮減的頹勢已經(jīng)不可阻擋，使計(jì)算機(jī)變得價(jià)格更加廉價(jià)、功能更完備。隨著摩爾定律的褪色，科技發(fā)展的進(jìn)程將不再呈現(xiàn)節(jié)奏化。而計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備將變得更加強(qiáng)大——以不同和更加多元的形式。