据美国《麻省理工科技评论》报道,该刊在解读算力发展极限时指出,支撑20世纪信息时代的数条缩放定律正相继放缓甚至失效,算力性能的提升因此越来越依赖超大规模数据中心的规模堆叠。全球六家最大的超大规模云服务商——即运营全球最大数据中心的公司——今年在计算基础设施上的支出预计将超过7000亿美元,约为2025年所创纪录的两倍;这些企业新建站点的速度,已经快过电网供电能力。

文章称,晶体管尺寸反复减半、芯片密度随之翻倍的时代已经过去。摩尔定律刻画的晶体管密度增长已经放缓;登纳德定律已经终结;库米定律(每焦耳能量所能换取的算力)开始走弱;描述磁存储位密度的克莱德定律已明显减速;刻画单根常规光纤信息传输量的凯克定律趋于平坦。

这些定律只是对既有工程系统的经验观察,并非基本物理规律。文章指出,由量子力学、广义相对论和信息论所决定的算力与通信物理极限,远低于今天任何一座数据中心所达到的水平。缩放定律标记的是已经走过的路径,基本物理极限划出的则是仍然存在的空间。其中一些极限在实践上可能遥不可及,但探索仍有价值:逼近极限的概念验证系统,既是迫使停滞范式让位的技术,也是加深对物理规律本身理解的实验。

文章回溯到1959年12月29日,物理学家理查德·费曼在加州理工学院举行的美国物理学会会议上发表题为《底部还有很大空间》的演讲,提出没有物理定律阻止人类把整部《大英百科全书》写在针尖上,或把有史以来所有书籍存入一粒尘埃大小的物体。费曼当时自掏腰包设立了两个各1000美元的奖项。要求造出小于0.4毫米立方体电动机的奖项,约一年后由加州理工学院出身的工程师威廉·麦克莱伦完成——这台约四分之一毫克的机器,是用牙签和钟表匠车床在显微镜下手工装配而成的。另一个要求把一页文本各方向缩小2.5万倍的奖项悬空25年,直到1985年由斯坦福大学研究生汤姆·纽曼用电子束光刻机完成,他在所需尺度上抄录了《双城记》的首页。

文章还提到,费曼演讲前一年,刚入职德州仪器、尚无假期可休的杰克·基尔比在当年7月几乎独自待在实验室里。文章认为,今天的算力扩建是以增加已知可制造之物来换取性能,而真正让芯片变好的那一类进展正在耗尽。