Почему я и оптимист, и пессимист - одновременно

Часто для иллюстрирования мощи технического прогресса вам показывают вот такой примечательный снимок.
Мол, посмотрите, всего лишь за десятилетие мы улучшили параметры некоего изделия в 1000 раз — и это ещё не предел!

Но, проблема обычно заключается не в изделии, а в пальце под ним. ;)

Я, сам будучи родом из IT-отрасли, прекрасно понимаю, что с быстрыми и вёрткими электронами и фотонами можно проделать гораздо больше весёлых штучек, нежели с упрямыми ядрами, которые состоят из неповоротливых протонов и нейтронов.
Поэтому и нас есть прямой закон Мура для вычислительных систем и обратный закон Мура для аккумуляторов и многих других вещей из физического мира.
Какая-нибудь новая iХрень у нас зависит от первого, прямого закона, а вот проекты Илона Маска — уже от второго, обратного.

И вот тут у нас и возникает тот самый «разрыв в технологиях», который ожидаемо превращается в крах ожиданий некоего ненаступающего и недостижимого будущего.

Вот старый график, иллюстрирующий прямой и обратный законы Мура по состоянию ещё на 2005 год. Прогресс аккумуляторных технологий тут сравнили с прогрессом ёмкости компьютерных дисков, скоростью центральных процессоров, объёмом оперативной памяти и скоростью передачи данных по Wi-Fi.



Да всё же поменялось, скажите вы!
Да, в части дисков и систем хранения информации — безусловно. Все уже и забыли, что такое CD, а DVD теперь уже экзотика — практически все системы перешли на компактную флэш-память.

А вот уже даже с процессорами бесконечное развитие технологий всё-таки пришло к тому, что улучшение условий для электронов начало затрагивать и уже упомянутую мной зону ответственности тех самых медлительных нейтронов и протонов — очередная попытка уменьшить «шаг» технологии до 90 нм привела к тому, что резко возрос ток утечки через тонкий затвор такого уменьшенного транзистра, после чего процессоры всё больше начали напоминать индукционные плитки или бытовые сковородки с громоздкими системами охлаждения.

Чем не преминули воспользоваться находчивые пользователи:



Все попытки избавиться от паразитных эффектов достаточно ясно и понятно описаны вот здесь, ну а итогом стал фактический отказ ведущих производителей процессоров от гонки производительности вслед за требованиями закона Мура.
Впрочем, сам Гордон Мур сказал об этом ещё в 2007 году, после чего был осмеян маркетологами Intel, которые тогда заявили, что они «легко перейдут на 10 нм в ближайшие 10 лет».
Однако, как выяснилось по пути к 10 нм, проблемы стали нарастать как снежный ком, в результате чего нынешние новости об освоении 10 нм техпроцесса уже отнюдь не столь оптимистичны, а ожидания о 7 нм и, тем более, 5 нм говорят лишь о том, что процесс совершенствования чипов уже фактически подошёл к концу.

Тут я хотел бы процитировать и слова Роберта Колвелла, разработчика архитектуры процессоров Pentium, который сказал следующее: «прекращение Закона Мура будет иметь далеко идущие последствия для полупроводниковой промышленности, поскольку это будет означать конец экспоненциального роста вычислительной мощности. Конечно, инженеры непременно предпримут ряд действий по недопущению застоя, но очень маловероятно, что будут сделаны новые открытия, которые поспособствуют новому экспоненциальному росту производительности либо восстановлению закона Мура».

В общем, если вы активно ждёте сингулярность Курцвейла — у меня для вас плохие новости. Экспонента отменяется.

Ну а если мы посмотрим на прогресс в части технологий аккумулирования энергии — то ситуация и вообще окажестя лишённой какого-либо оптимизма. Так как аккумулирование энергии гораздо больше зависит от «упрямой» структуры атомов вещества, хотя и формально должно обеспечивать то самое движение электронов, которое нам необходимо для получения столь необходимой экспоненты развития.

Вот картинка 2005 года, иллюстрирующая прогресс в ёмкости батарей:


Как видите, тут уже всё гораздо скромнее: даже за 20 лет нет никакого «роста в 1000 раз», а есть весьма скромное увеличение с 120 Вт·ч/литр до 580 Вт·ч/литр. Пять раз за 20 лет!

Хорошо, скажете вы. Но нам же все уши прожужжали, что у Илона Маска есть какие-то чудодейственные батареи и целая новая мегафабрика!
Господа, у меня для вас плохие новости. Пока что модель S от Tesla Motor использует батареи с энергетической плотностью в 350 Вт·ч/литр на старом Li-Ion процессе (они просто гораздо дешёвле современных литий-ионных, с которыми Tesla S была бы просто недоступной по цене), а для более дорогих и компактных аккумуляторов для смартфонов с 2014 года начали использовать процесс, запатентованный компанией Amprius Corp., в котором литий-ионные батареи смогли «дожать» до ёмкости в 650 Вт·ч/литр.
Ну а если вам интересно знать, сколько это будет «в разах» от уровня 2005 года, то сообщаю: батареи за десять лет стали более ёмкими в 1,12 раза.

Вот тебе, бабушка, и Юрьев День обратный закон Мура для аккумуляторов.

Ну а оптимисты могут ждать и «электрических грузовиков», «аккумуляторных самолётов» и «сухогрузов на батарейках». Это, в общем-то, не возбраняется.
Русские крестьяне тоже ждали вплоть до 1497 года прихода Юрьева дня. Пока его таки не отменили.
Как и отменяется, скорее всего, сингулярность Курцвейла — по совершенно обыденным причинам.
Кстати, «нефти по 2 доллара» это тоже касается.