טכנומיסטיקה

הנביא של עמק הסיליקון. גורדון מור.

באפריל האחרון חגג חוק מור את חגיגות היובל למאמר המקורי שבו פרסם מייסד חברת אינטל גורדון מור את התחזית שלו שמספר הטרנזיסטורים במעגלים משולבים בעלות נתונה יכפיל את עצמו מדי 18 חודשים. מאז הפכה ההיפותיזה הזו שניפק מור לכמעט חוק טבע בעולם הטכנולוגיה שראה עצמו לעמוד בלוחות הזמנים שקבע החוק. חוק מור הפך לתחזית המגשימה את עצמה, ושהחברות השונות בתחום מתאמצות כדי לעמוד בה. על הדרך הוא הפך גם הבסיס לדת חדשה, דת הסינגולריות שעיקר האמונה הראשון והחשוב ביותר שלה הוא שהטכנולוגיה מתפתחת בקצב אקספוננטיאלי (מעריכי). משמעות הצמיחה המעריכית של הטכנולוגיה היא שאם כח המחשוב מכפיל את עצמו מדי 18 חודשים[1] הרי שמדי 15 שנה יכפיל את עצמו כח המחשוב בצ'יפ פי אלף, מדי 30 שנה יכפיל את עצמו פי מיליון, ומדי 45 שנה פי מיליארד. התוצאה של הצמיחה המעריכית הזו היא שב-2015 אדם מן היישוב מחזיק בכיסו טלפון סלולרי שלו כח מחשוב חזק רבבות מונים מזה שהיה למחשבי הענק העצומים והיקרים לאין שיעור שנדרשו לנאס"א על מנת להביא אדם לירח.

ספרים כמו The Singularity Is Near של ריי קורצווייל ביקשו להדגים באמצעות אנספור גראפים כי העקרון שבבסיס חוק מור נמצא בכל. הוא נוגע לא רק לעליית מספר הטרנזיסטורים בצ'יפ ולמהירות השעון בו אלא גם לעלותו של כל טרנזיסטור, לעלות של אחסון מידע, למהירויות התקשורת ברשת, לנפחי התקשורת באינטרנט, וכו'. הכל בתחום הטכנולוגיה מאיץ באופן מעריכי. זוהי הצמיחה המעריכית הזו שעומדת בבסיס התחזיות מרחיקות הלכת של תנועת הסינגולאריות על ההתפתחויות באנספור תחומים מרובוטיקה דרך ננו-טכנולוגיה, ועד זו שגורסת שעד שנת 2029 כבר נוכל להריץ סימולציה של מח אנושי על מחשב. משם, אליבא דקורצוויל, הדרך להעלאת התודעות שלנו אל הענן והמעבר לחיים וירטואלים כבר קצרה וכולנו נסתגל לעולם שבו חיי אלמוות וירטואלים הם אופציה הזמינה לכל אדם (או לפחות למי שיכול להרשות לעצמו).

עיכובים בחוק מור?

אלא שחגיגות היובל של חוק מור נערכות על רקע דיונים נרחבים בשאלה האם הוא בכלל תקף עדיין או שהגיע כבר לסוף דרכו. כבר מזה זמן מה שישנן שמועות על כח שחוק מור מקרטע. מהירות השעון של מעבדי המחשב, למשל, הגיעה למבוי סתום כבר באמצע העשור הקודם. כבר ב-2002 הציגה אינטל דגם של פנטיום 4 הפועל במהירות 3 ג'יגה הרץ, מאז דרכה מהירות השעון במקום. המעבדים המהירים ביותר כיום, 13 שנה מאוחר יותר פועלים במהירות של כ-5 ג'יגה הרץ. כלומר, בזמן שהיינו אמורים להכפיל בו את מהירות השעון פי 500 (על פי התחזיות של קורצוויל, המדברות על הכפלה כל 12 חודשים, פי 64,000) מהירות המעבדים לא הכפילה את עצמה אפילו פעם אחת… מדדים אחרים החשובים להמשך הצמיחה המעריכית של כח המחשוב נתקעו גם הם מאז תחילת שנות האלפיים וביניהם מדד ה-ILP (כמות הפעולות המקבילות שתוכנית מחשב מסוגלת לבצע) והמדד של צריכת האנרגיה פר טרנזיסטור.

העתיד הלא ברור של חוק מור

אז האם חוק מור נפח נשמתו? ובכן, כאן העניינים מתחיל להסתבך, במאמר שפרסם לאחרונה דר' כריס מאק, מומחה לתחום הליתוגרפיה של שבבים , הוא טוען שלמעשה חוק מור אינו חוק אחד פשוט אלא שלושה חוקים. חוק מור 1.0 נגע למספר הטרנזיסטורים שאותם ניתן לשלב על צ'יפ אחד, תהליך שהוביל לתקופה של צמיחה בגודלם של הצ'יפים השונים (Scaling up) ונגע בעיקר למחשבי המיינפריים. חוק מור 2.0, לעומת זאת, מבוסס על חוק דנארד (Dennard Scaling) מ-1974  התבסס על עקרון המזעור וקבע שעל פיו ככל שטרנזיסטורים יהפכו לקטנים יותר כך תקטן צריכת האנרגיה שלהם כך שניתן יהיה להכניס מספרים גדלים של טרנזיסטורים לאותו צ'יפ בלי שתהיה צמיחה בצריכת האנרגיה. בעוד שחוק מור 1.0 הבטיח יותר טרנזיסטורים בשטח מסוים, חוק דנארד הבטיח שאלו ישארו קרירים ויצרכו פחות חשמל. חוק זה הוביל את הצמיחה בעידן המחשבים האישיים. קריסתו של חוק דנארד בתחילת שנות ה-2000 הובילה למעבר מהתמקדות בעליה במהירות השעון של המעבדים לדגש על שימוש במעבדים מקבילים. ההתקדמות בתחום נמדדה כעת בהורדת המחיר היחסי של הטרנזיסטור. ככל שהצליחו להכניס יותר טרנזיסטורים לפרוסת סיליקון יחידה כך ירד המחיר היחסי של טרנזיסטור. אלא שגם המגמה הזו מתחילה להגיע לסיומה, שכן העלויות של תהליך הליתוגרפיה שבאמצעותו מודפסים שבבי סיליקון הולכות וגדלות ככל שמתגברת מגמת המזעור, בין השאר משום שכפי שמתריעים רבים, אנחנו הולכים ומתקרבים לגבול המזעור של טכנולוגיית הסיליקון, כך שהחל משנת 2012 העלות פר טרנזיסטור החלה לעלות במקום לרדת (וראו גם כאן). חוק מור 3.0, צופה מאק, יתרכז בשילוב של רכיבים בלתי סטנדרטים ברכיבים, אבל גם הוא מודה שהנתיב הזה נראה מעורפל ולא בטוח הרבה יותר מזה שסיפקו חוק מור 1.0 ו-2.0.

הסתבכתם? לא נורא, בשורה התחתונה על פי בכיר התעשיה אלקס לידוב מה שזה אומר הוא ש"ללא שינוי במדיום המעבדים שבו אנחנו עושים שימוש כיום – כלומר הסיליקון – האפליקציות שאנחנו מצפים להוציא לשוק בזמן הקרוב ובהמשך לא יראו את אור היום."

במילים אחרות, זהו צו מעצר ועיכוב על תחזיותיו מרחיקות הלכת של קורצוויל, ועל רבות מההמצאות שעמק הסיליקון מתכנן להביא לשוק בשנים הבאות.

התוכנית הקוסמית הגדולה של הסינגולריות עד כה בטבלה מעריכית, אליבא דקורצוויל.

בינתיים יש גם דעות שונות הקוראות תיגר על התפיסה שחוק מור מת. יש, למשל, כאלה הטוענים שבתחום הטלפונים הסלולרים עדיין אפשר לראות את חוק מור בפעולה ואילו על פי ג'ואל רוסקה גם אם אנחנו רואים קרטועים בתחזיות הצמיחה בפרמטרים כגון מהירות שעון, צפיפות טרנזיסטורים ומדידות ביצועים, הרי שחוק מור כבר מזמן לא נמדד על ידי פרמטרים יבשים כאלה. על פי רוסקה, חוק מור הוא כיום מערכת משולבת של אנספור מדדים שבהם מתקיימת התפתחות מעריכית, ואם חלק מהם תקועים כרגע, הרי שאחרים ממשיכים לזנק. את הצמיחה המעריכית שניתן היה לראות בעבר במהירות השעון של מעבדים ניתן לראות כיום ברזולוציות משופרות, חיי סוללה משופרים ובמדדים טכניים נוספים – אם כי, גם הוא מודה, הצמיחה בביצועים עצמה כבר אינה בקצב שהיינו רגילים לו בעבר. בסופו של דבר רוסקה מציע שחוק מור עדיין מחזיק מעמד כקונספט משום שכבר לא מדובר בחוק יבש הנוגע לצמיחה בכח המחשוב "אלא משהו שהוא גדול בהרבה מהביצועים של טרנזיסטור או המאפייניים החשמליים של שער. חמישים שנה אחרי, חוק מור הפך בתרבותנו לשם נרדף לחדשנות עצמה."

יש משהו חשוד במהלך הזה של רוסקה שהופך את חוק מור מחוק טכני מוגדר היטב, לעקרון כללי ומופשט הרבה יותר. ישנם ללא ספק תחומים בעולם הטכנולוגיה שנהנים כיום מצמיחה מעריכית, אבל האם הצמיחה בחיי הסוללה וברזולוציית מסך מפצה על העיכובים בצמיחה בכח המחשוב עצמו? וכיצד כל זה ישפיע על תחזיות הסינגולריות ועל תקוות הטרנס-הומניסטים שאוטוטו הם משכפלים את תודעתם למדיה דיגיטלית, מהגרים לעולם הוירטואלי ונפטרים סוף סוף מגוף הבשר האלמותי והנפסד שלהם?

עמק הסיליקון לא מתכוון כמובן לוותר כל כך בקלות. במקביל לקשיים המתגברים בשימור חוק מור במסגרת הפרדיגמה הטכנולוגית הקיימת. יצרנים מסוימים מנסים לעבור ליצור צ'יפים תלת-מימדיים ורב שכבתיים שיאפשרו להמשיך להגדיל את מספר הטרנזיסטורים בצ'יפים למרות מגבלות הסיליקון. ויש גם כוונות לנטוש את הסיליקון ולעבור לחומר חדש לחלוטין שיהיה הבסיס לשבבי העתיד. כל עוד מילא הסיליקון את תפקידו הרשום בחוק מור, לא היה לתעשיית המוליכים למחצה חשק מיוחד להתנסות בהרפתקאות עם חומרים אלטרנטיביים. אבל כעת, כאשר הסיליקון הולך ומתגלה כסוס מת החיפושים אחר המחליף הולכים ומתגברים, ויש כבר מושיע בשער ושמו הוא גאליום ניטריד, מוליך מחצה שלפי הדיווחים מספק התקדמות משמעותית על פני הסיליקון בתחום הביצועים, העלות וצריכת החשמל.

חברות בתחום המוליכים למחצה מרכזות כעת מאמצי מחקר רבים בחומר הזה, ואלכס לידוב, אולי גדול האוונגליסטים של החומר החדש מעריך שזה יהיה החומר שישתלט בקרוב על תעשיית המוליכים למחצה, ויאפשר את המשכו של חוק מור בעשורים הקרובים. על פי לידוב, ביצועי הגאליום ניטריד עדיפים כבר כעת פי 10 על שבבי סיליקון ואנחנו רק בתחילת הדרך. מבחינת הפוטנציאל, הגאליום ניטריד, עומד על פי לידוב, באותו מקום שבו נמצא הסיליקון לפני 50 שנה – כשעתידו עוד לפניו.

ממחשוב האלקטרו-מכאני ועד לסיליקון. חלופי פרדיגמות קודמים בתחום עיבוד הנתונים.

כבר זמן מה שיש החוזים את סוף עידן הסיליקון. למעשה, למרות ששבבי סיליקון הם כיום שם נרדף לתעשיית המחשבים, זה לא יהיה שינוי הפרדיגמה הראשון במדיה שבה משתמשים בני האדם כדי לבצע חישובים. בספרו "הסינגולריות קרובה" מדבר קורצוויל על חמישה שינויי פרדיגמות עד כה מהמחשבים האלקטרו-מכאנים של תחילת המאה העשרים, למחשבי הממסר של שנות השלושים, לעידן צינורות הואקום של שנות שנות הארבעים והחמישים, עידן הטרנזיסטור של שנות השישים, ועידן השבבים המשולבים מבוססי הסיליקון. הגאליום ניטריד עשוי להיות הפרדיגמה השישית שזו אחרי הסיליקון: חוק מור ימשיך, עולם הטכנולוגיה כמנהגו ינהג, ורק השם עמק הסיליקון יהפוך לארכאי ויוחלף אולי בכינוי אחר, אולי עמק הגאליום ניטריד…

חבלי משיח או מותו?

אז האם חוק מור מת, או שאנחנו פשוט במהלכה של תקופה מעבר מפרדיגמה לפרדיגמה, כאשר בקרוב באמצעות מחשוב תלת ממדי או שימוש בחומרים כמו גאליום ניטריד תעשיית הטכנולוגיה תחזור להתקדם בקצב הצמיחה המצופה והמשיחי הקבוע בחוק?

נראה שעל מנת לתת תשובה סופית לשאלה זו נאלץ להמתין עוד מספר שנים. בינתיים אין ספק שמלבד תעשיית המוליכים למחצה עצמה, הקבוצה המושקעת ביותר בחוק מור ובציפיה להמשכיותו היא תנועת הסינגולריות, אותה תנועה טכנולוגית ספק דתית שצופה את גאולת האדם באמצעות הטכנולוגיה במהלך המאה ה-21, על ידי מיזוג האדם בטכנולוגיה והשגת חיי נצח במימד הוירטואלי. עבור תנועה זו הקרטועים בתעשיית המוליכים למחצה הם עיכובים בתהליך הגאולה, ובאופן פוטנציאלי משהו גדול בהרבה. כפי שצוין קודם, תקוות חסידי הסינגולריות מבוססות באופן ההדוק ביותר על חוק מור. עצם השם "סינגולריות" נוגע לנקודה הסינגולרית שאליה מוליכה כל פונקציה בעלת צמיחה מעריכית. הפסקת הצמיחה המעריכית של חוק מור משמעותה עיכוב ואף עצירה של תהליך הגאולה הטכנולוגית החזוי. משמעותו של מותו של חוק מור עבור תנועה הזו עשוי להיות דומה למשמעות שהייתה למותו של הרבי מלבוביץ' עבור חזון הגאולה המשיחי של חב"ד, או לנסיגות ישראל מאז 1967 עבור חסידי חזון הגאולה של הרב קוק.

על הדרך נחשף עוד משהו בסיסי בהרבה בנוגע למהותה של דת הסינגולריות. בעוד שעבור רוב הדתות הדבר החשוב הוא מעשי בני האדם שמובילים את העולם לגאולה או לכיליון ושהם הנותנים משמעות לעולם, הרי שבדת הסינגולריות גורלה של האמונה נקבע לא על ידי מעשי האדם, אלא על פי ההשגים הטכנולוגיים, ובאופן ספציפי יותר, על ידי יכולתה של תעשיית המוליכים למחצה להגשים את התחזיות הטכנו-משיחיות. בדת הטכנולוגיה העיכובים בתהליך הגאולה הינם תוצאה של קשיים טכניים והנדסיים, הכתבים הקדושים הם מפות הדרכים של תעשיית המוליכים למחצה, ואילו האוונגליסטים של טכנולוגיות מחשוב פורצות דרך הם הנביאים המובילים אותנו לפתחם של ימות משיח.

[1]  הגרסה המדברת על הכפלה מדי 18 חודשים היא הגרסה המקובלת של חוק מור המבוססת על מאמר של בכיר אינטל דייב האוס ב-1975. היא איטית יותר מהגרסה המקורית של מור עצמו שדיברה על הכפלה כל 12 חודשים ומהירה יותר מהגרסה המעודכנת והשמרנית יותר שפרסם מור עצמו ב-1975 שדברה על הכפלה כל 24 חודשים. ראו כאן.