Úterý, 9. červen 2009, autor: Jan Boček

Závěr seriálu Historie počítačů se navzdory svému názvu bude věnovat futuristickým vizím spojených s počítači. Biologické, chemické, optické nebo kvantové počítače? Dnes ještě vládne silnou rukou elektronika, ve výzkumných centrech ale už raší, bublají a svítí součástky, které ji v horizontu dvaceti až padesáti let začnou nahrazovat.

Elektronické počítače doprovází lidstvo už přes padesát let. V současnosti se elektronika nachází ve své vrcholné fázi, její vývoj ale nemůže jít kupředu věčně. Pomalu začíná narážet na fyzikální hranice elektrické technologie: pro některé účely jsou prostě elektrony příliš pomalé a neohrabané.

Indikátorem soumraku elektroniky může být Moorův zákon, podle kterého se každé dva roky zdvojnásobí výpočetní síla počítačů. Výsledkem je exponenciálně rostoucí křivka výkonu v závislosti na roku výroby počítače. Zákonitost, kterou popisuje Moorův zákon, platí prakticky po celou dobu vývoje elektronických počítačů, kromě jeho začátku a konce někde v budoucnosti.

Zpomalení tohoto trendu bude pravděpodobně indikovat vyčerpání možností elektroniky a nutnost hledat nové metody. Podle předpovědi největšího výrobce mikroprocesorů, Intelu, se tempo vývoje zpomalí už někdy mezi lety 2013 a 2018. Tou dobou mají být vyráběny čipy o velikosti 16 nm s bránami o šířce 5 nm. Většina zainteresovaných odborníků ovšem dává elektronice větší setrvačnost, podle nich by měla stejným způsobem růst nejméně do roku 2020 nebo 2030.

Zkrocené světlo

Asi nejblíž skutečnému využití v praxi jsou dnes optické počítače. Je to logické - princip, na kterém fungují, se nejvíc podobá principu elektroniky. Jen místo přenášení elektronů se v optronickém systému přesouvají částice světla, fotony. Výhodou optiky oproti elektronice je hlavně rozdíl v rychlosti přenosu signálu: teoretická rychlost světla i elektrického proudu je sice podobná (u fotonů dosahuje 300 tisíc kilometrů za sekundu, u elektrického proudu ve vodiči se tomuto číslu blíží), ale vlivem dalších okolností z toho nakonec světlo vychází výrazně lépe. Jedním z klíčových vlivů je zahřívání, kterým elektrony „znehodnocují" vlastní vodiče a tím se samy zpomalují. Světlo se v tomto ohledu chová mnohem ekologičtěji.

Problém i příslib optické technologie je také v tom, že dva proudy fotonů vzájemně nereagují (na rozdíl od elektroniky). Z toho důvodu je obtížnější světlo zkrotit. V okamžiku, kdy se to podaří, může nicméně procházet jedním místem několik informačních dálnic. Jde o teorii, kterou v praxi ohraničuje velikost součástek, které světlo směrují. Přesto se zdá, že tato vlastnost světla povede k radikální miniaturizaci počítačů.

Vývoj v oblasti optroniky se v současnosti soustředí na napodobení klíčových součástek elektronických počítačů. Některé se dokonce už podařilo laboratorně napodobit. Jádrem veškeré elektroniky je tranzistor, proto se pozornost soustřeďuje hlavně na něj. Princip tranzistoru spočívá v tom, že dva proudy elektronů spolupracují na vytvoření jednoho výsledného proudu na základě pravidel logiky. Fotony takhle spolupracovat neumí, přímo se neovlivňují. Dlouho proto vědci nedokázali tuto součástku adaptovat pro potřeby optiky.

Průlom přišel až v roce 2007, kdy se na Harvardské univerzitě podařilo nasimulovat tranzistor pomocí polovodičových nanovláken. K přepnutí stavu stačí podle vědců jediný foton. Pokud je tomu skutečně tak, představuje tento „optistor" odrazové prkno, které by mohlo nastartovat divoký rozvoj optických počítačů.

Optické počítače pracují s lasery v oblasti viditelného světla nebo infračerveného záření. Díky tomu se dobře fotí.

Existuje přitom spousta hybridních optoelektrických přístrojů, které využíváme už dnes: DVD a Blu-ray mechaniky, laserové tiskárny nebo skenery. Tam ovšem laserový paprsek představuje výkonnou složku, výpočty jsou prováděny pomocí klasických elektronických součástek. Zajímavější je využití optiky při přenosu informací na velké vzdálenosti: už dnes je většina internetové infrastruktury postavena na optických kabelech a optických součástkách. Zpomalují jej zbývající elektronické části, například přepínače.

Požadavkům současného divoce se rozvíjejícího internetu už přestává elektronika stačit - podle  odborníků je rychlostní limit internetové infrastruktury v současné podobě 50 až 100 gigabitů za sekundu. Některé vize počítají s tím, že v nedaleké budoucnosti budeme k uživatelským aplikacím přistupovat přes internet. V takovém případě může být tato rychlost nedostatečná. I tady představuje rozvoj optroniky naději do budoucna.

1. Elektrony zpomalují, nastupují fotony2. Nastoupí kvantové počítače?3. Návrat k DNA

Vaše hodnocení: Zvolte hodnoceníZrušit hodnoceníŠpatnéOKDobréSkvěléÚžasné

Průměr: 4.7 (31 hlas)