Liệu máy tính có thể mạnh lên mãi không?

Có vẻ như mọi thứ chúng ta làm ngày nay đều liên quan tới máy tính. Hệ thống tài chính, mối quan hệ xã hội, mạng truyền thông, giải trí... mọi thứ đều rất phi thường. Đơn giản vì máy tính là một thứ tương đối "mới".

Theo ScienceABC, chiếc máy tính đầu tiên được sản xuất năm 1946 và nó to như một căn nhà. Nó được gọi là ENIAC, và chậm hơn kết nối dial-up tệ nhất bạn có thể tưởng tượng tới hàng nghìn lần.

Chúng ta đã đi xa đến nhường nào? Chúng ta có thể tính hàng triệu phép tính cùng lúc, nói chuyện và thấy người khác trên thế giới ngay lập tức, và truy xuất vào bất kỳ loại dữ liệu nào của nhân loại chỉ với một cái vuốt tay.

Đôi lúc tưởng như chúng ta chẳng còn gì để khám phá. Các công ty máy tính vẫn đang tiếp tục cải tiến từng sản phẩm của họ, cả về chức năng lẫn tốc độ. Liệu điều này có mãi tiếp diễn không?

Định luật Moore

Tốc độ của máy tính liên quan tới vi xử lý mà nó dùng, cụ thể hơn là số bóng bán dẫn trên vi xử lý đó.

Trở lại giữa những năm 1960, nhà sáng lập của Intel đã ra tuyên bố hùng hồn về tốc độ của máy tính. Ông cho rằng tốc độ và hiệu năng của máy tính sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi 2 năm. Lúc đấy không ai tin vào điều này nhưng qua 4 thập kỷ, đây chính là điều mà chúng ta thấy khi nhìn vào các vi xử lý.

Những cải tiến liên tục đã giúp lượng bán dẫn trên vi xử lý tăng lên xấp xỉ gấp đôi sau mỗi 2 năm. Tiên đoán đầy bất ngờ đó, sau này được gọi là định luật Moore. Nhưng không may, vẫn có những giới hạn tự nhiên cho định luật này mà chúng ta đang dần được chứng kiến.

Con người đã và đang làm ra những bóng bán dẫn với kích cỡ chỉ vài nguyên tử. Nhưng chuyện sẽ thế nào khi đạt tới giới hạn?

Dựa trên những nguyên tắc tương tự của cơ học lượng tử, người ta cho rằng tính toán lượng tử sẽ gia tăng tốc độ và khả năng xử lý của máy tính dựa trên sự kém ổn định của trạng thái lượng tử. Điều này giúp gia tăng khả năng tính toán lên rất nhiều lần, có thể là hàng nghìn tỷ phép tính trên giây.

Có một tính toán cho rằng máy tính lượng tử "hoàn hảo" có thể tính nhiều hơn tới 10 triệu tỷ phép tính trên một đơn vị năng lượng so với những vi xử lý nhanh nhất hiện nay.

Nếu điều này xảy ra định luật Moore gần như sẽ không bao giờ kết thúc. Nhiều người đã chỉ trích ý kiến nói trên, đồng thời đưa ra các liên kết tới một chủ đề nóng không kém – trí tuệ nhân tạo (AI).

Liệu robot có thể làm ra máy tính tốt hơn con người?

Một thuyết khác nói rằng khi con người đạt tới một mức độ nào đó của công nghệ, chúng ta sẽ tạo ra được khả năng tính toán và dung lượng đủ để mô phỏng bộ não con người – cũng là tạo ra một dạng nhận thức (mà chúng ta thường gọi là trí tuệ nhân tạo – AI). Điều này tuy thú vị nhưng cũng không kém phần đáng sợ.

Nếu tạo ra được một dạng AI có thể tiếp tục thiết kế và cách tân máy tính hơn những gì con người có thể làm trong quá khứ, đồng thời nếu định luật Moore không bị phá vỡ, nhân loại sẽ lâm vào thế hiểm, trí thông minh tự nhiên sẽ nhanh chóng bị vượt mặt bởi máy tính, robot có "nhận thức".

Thế hệ máy tính robot đầu tiên có thể sẽ tạo ra một cỗ máy thông minh gấp đôi loài người – và ai biết điều đó sẽ dẫn tới đâu? 2 năm sau, 10 năm sau thì sao? Loài người có thể sẽ trở nên không cần thiết vào lúc đó và bị thay thế bởi một trí thông minh vượt trội hoàn toàn.

Nói cách khác, khi nhắc đến định luật Moore thì con người sẽ có một giới hạn, nhưng AI thì không. Chắc hẳn ai cũng xem Terminator rồi đúng không? Nhiều nhà lý luận đã đưa ra ý kiến về những việc có thể xảy ra khi AI được truy cập vào Internet: robot chiếm quyền, nhân loại bị xóa sổ, vũ khí hạt nhân...

Tuy nhiên không phải mỗi Hollywood mới lo lắng về điều này. Elon Musk (người sáng lập Paypal, Tesla Motors và Space X) cũng đã cảnh báo về những mối nguy hiểm liên quan đến AI do khả năng xử lý quá cao cùng những công nghệ tiên tiến.

Liệu đây có phải những lựa chọn duy nhất của chúng ta?

Từ những góc nhìn vừa rồi thì mọi thứ có vẻ ảm đạm, nhưng liệu đó có phải những lựa chọn duy nhất của chúng ta hay không?

May mắn thay là không!

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã có những bước tiến vượt trội với graphen. Ở IBM, người ta đã tạo nên một trong những chip graphen tiên tiến nhất thế giới, với khả năng xử lý nhanh gấp 10,000 lần những gì mà công nghệ graphen hiện tại đã đạt được. Trong một lĩnh vực mà nhỏ, nhanh là nền tảng của thành công, graphen có thể sẽ được để mắt tới.

Bằng cách dùng một lớp mỏng graphene trong bước cuối cùng của quá trình phát triển vi xử lý, kỹ sư đã ngăn chặn được sự sụt giảm tốc độ nhờ bản chất thay đổi liên tục và độ dày 1 nguyên tử của graphen. Tuy nhờ đặc điểm vật lý này (độ dày) của graphen mà các electron (và sau đó là thông tin) có thể di chuyển nhanh hơn, nó cũng khiến graphen rất khó dùng. May thay, IBM đã bước trước trong việc tối ưu khả năng của graphen.

Điều này nhiều khả năng sẽ mở rộng giới hạn của định luật Moore, cho phép chúng ta sử dụng graphen như một chất liệu không thể thiếu trong các bóng bán dẫn và vi xử lý trong tương lai.

Tương lai gần... hay những gì còn lại của nó

Theo định luật Moore, và giới hạn của cơ học lượng tử, một số người dự đoán rằng chúng ta sẽ đạt tới khả năng xử lý tối đa trong khoảng 70 năm tới. Những người chống lại điều này lại cho rằng, định luật sẽ bị phá vỡ trong khoảng 15 năm tới, cơ bản vì bóng bán dẫn hiện đã quá nhỏ rồi. Ai đúng, ai sai thì chúng ta còn phải chờ xem.