Máy tính tương lai sẽ như thế nào?

Kỳ thủ vô địch thế giới Lee Sedol cũng đã thúc thủ trước trí tuệ nhân tạo -gogameguru.com

Để hình dung ra sự thay đổi kỳ vĩ trong sức mạnh của máy tính đó, hãy làm một phép so sánh nhỏ: Năm 1971, con chip vi xử lý của Intel, 4004, bao gồm 2.300 transistor nhỏ xíu. Cũng năm đó, chiếc xe nhanh nhất thế giới, Ferrari Daytona, đạt tốc độ 280 km/h, còn tòa nhà cao nhất thế giới là tháp đôi New York, 415m.

Đến nay, một con chip vi xử lý hiện đại Skylake của Intel có 1,75 tỉ transitor. Nghĩa là, nếu phát triển với cùng tốc độ này, chiếc xe nhanh nhất thế giới hiện đã có thể chạy với 1/10 vận tốc ánh sáng và tòa nhà cao nhất thế giới đã được nửa đường trái đất - mặt trăng!

Sức mạnh không nằm ở phần cứng

Ngày nay, khoảng 3 tỉ người đang có một chiếc điện thoại thông minh trong túi, mỗi thiết bị như thế đều mạnh mẽ hơn một siêu máy tính kích thước bằng cả căn phòng vào những năm 1980. Không biết bao nhiêu ngành nghề sản xuất và dịch vụ đã bị đảo lộn bởi cuộc cách mạng kỹ thuật số đó.

Tuy nhiên giờ đây, sau năm thập niên, tốc độ phát triển của các con chip theo định luật Moore đang chậm lại. Tương lai của máy tính giờ nằm ở ba lĩnh vực khác, chứ không chỉ còn ở sức mạnh thuần túy của phần cứng nữa.

Trước hết là phần mềm. Tuần trước, AlphaGo, một chương trình máy tính chuyên đánh cờ vây, đã đánh bại Lee Sedol, một trong những kỳ thủ cờ vây xuất sắc nhất, trong hai ván đầu của một cuộc đọ sức năm ván tổ chức tại Seoul, Hàn Quốc.

Cờ vây đặc biệt gây thích thú với các nhà khoa học máy tính vì sự phức tạp của nó: các biến của một ván cờ vây còn nhiều hơn số các hạt trong vũ trụ. Kết quả là những hệ thống máy tính đánh cờ vây không thể đơn giản dựa vào sức mạnh cơ bắp (nhớ thật nhiều biến nhờ các bộ vi xử lý hùng mạnh) để chiến thắng.

Thay vào đó, AlphaGo phải dựa vào công nghệ “học sâu” (deep learning) giả lập mô hình hoạt động của não người. Chiến thắng của AlphaGo cho thấy máy tính có thể trở nên mạnh mẽ hơn rất nhiều nhờ vào các thuật toán và phần mềm. Sự chậm lại trong việc phát triển phần cứng sẽ là động cơ ngày càng mạnh mẽ để các chuyên gia phát triển những phần mềm thông minh hơn.

Thứ đến là điện toán “đám mây”, những mạng lưới các trung tâm dữ liệu thực hiện dịch vụ trên Internet. Khi các máy tính là những thiết bị đứng một mình, dù là máy tính lớn (mainframe) hay máy tính cá nhân để bàn, sức mạnh của chúng phụ thuộc cả vào tốc độ các con chip xử lý bên trong.

Nhưng giờ chúng có thể dựa vào những nguồn lực rộng lớn tới choáng ngợp của đám mây khi thực hiện những nhiệm vụ như tìm kiếm từ các thư điện tử hay tính toán con đường tối ưu cho một hành trình. Sự kết nối đã tăng cường năng lực của ngay cả những chiếc máy tính phổ thông nhất: điện thoại thông minh có những tính năng như định vị vệ tinh, cảm biến chuyển động và hỗ trợ chi trả không dây giờ cũng quan trọng không kém tốc độ của bộ vi xử lý.

Và cấu trúc của máy tính, những con chip được chuyên môn hóa tối ưu cho những nhiệm vụ cụ thể. Ngày trước, khi tốc độ phát triển của các bộ vi xử lý còn rất nhanh, điều này là không thật sự cần thiết, nhưng các con chip ngày nay đang được chuyên môn hóa ngày càng sâu, vào điện toán đám mây, xử lý mạng lưới theo kiểu hệ thần kinh, nhận diện sinh học và nhiều lĩnh vực hẹp khác.

Sau Moore...

Sự tiến bộ trong khoa học máy tính sẽ khó đoán hơn, chậm hơn và thiếu vững chắc hơn so với tốc độ quen thuộc nửa thế kỷ nay. “Khi định luật Moore chậm lại, chúng ta buộc phải lựa chọn khó khăn giữa một tam giác của ba yếu tố sức mạnh, hiệu quả và chi phí (của máy tính)” - Greg Yeric, thiết kế chip ở ARM, nói.

Và khi những chiếc máy tính ngày càng được tích hợp vào cuộc sống hằng ngày, định nghĩa của sự tiến bộ sẽ thay đổi. “Hãy nhớ điều này: về cơ bản, các công ty máy tính không tham gia ngành này để làm các transistor ngày càng nhỏ hơn - Marc Snir, thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Mỹ), nói - Họ tham gia vào ngành này để sản xuất ra các sản phẩm có ích và để kiếm tiền”.

Định luật Moore đã chuyển các máy tính từ dưới cả một tầng hầm hay trong một tòa nhà lên bàn làm việc tới các máy tính xách tay và giờ là cầm tay. Ngành kinh doanh máy tính đang hi vọng rằng họ sẽ tiếp tục máy tính hóa mọi thứ từ quần áo tới nhà thông minh và xe tự lái. Nhiều ứng dụng này đòi hỏi những thứ khác, chứ không chỉ khả năng của bộ vi xử lý.

“Tôi nghĩ chúng ta sẽ thấy nhiều sự sáng tạo hơn trong thập kỷ tới - Linley Gwennap, một nhà phân tích ở Thung lũng Silicon, tiên đoán - Chúng ta sẽ thấy sức mạnh của máy tính được cải thiện theo những cách khác, công nghệ hiện giờ được sử dụng theo những cách mới”.

Gwennap dẫn ra điện thoại thông minh như một ví dụ của kiểu sáng tạo có thể là hình mẫu cho ngành công nghiệp máy tính. Chỉ bốn năm sau khi chiếc iPhone đầu tiên ra mắt, năm 2011, doanh số điện thoại thông minh đã vượt qua máy tính cá nhân thông thường.

Các điện thoại thông minh sẽ không bao giờ xuất hiện nếu không có định luật Moore. Nhưng dù những con chip nhỏ, mạnh mẽ, tối giản ở trung tâm của những chiếc điện thoại đó là cần thiết, chúng là chưa đủ. Sự hấp dẫn của các điện thoại thông minh không nằm ở khả năng xử lý của chúng, mà ở sự nhỏ gọn và thiết kế với hiệu năng cao tiêu tốn rất ít năng lượng.

Để đạt được điều này, Apple đã phải tham gia rất tích cực vào việc thiết kế những con chip cho iPhone.

Ngoài những vi xử lý, các điện thoại thông minh còn bao gồm các thiết bị nhỏ xíu khác như gia tốc kế, bộ nhận GPS, radio và camera. Sự kết hợp của sức mạnh máy tính, sự nhỏ gọn và khả năng cảm ứng cho phép các điện thoại thông minh tương tác với thế giới và với người dùng của chúng theo cách mà không máy tính để bàn nào có thể làm được.

Thực tế ảo (virtual reality, hay VR) là một ví dụ khác. Năm nay ngành công nghiệp máy tính sẽ có thêm một nỗ lực nữa để thật sự cất cánh trong lĩnh vực này, sau một nỗ lực hồi những năm 1990.

Các công ty như Oculus, một doanh nghiệp khởi nghiệp ở Mỹ được Facebook mua lại; Sony, sản xuất máy chơi điện tử PlayStation; và HTC, một công ty điện tử Đài Loan, tất cả đều dự kiến ra mắt một bộ mắt kính - máy tính thực tế ảo cách mạng hóa mọi thứ từ phim ảnh, trò chơi điện tử, tới thiết kế kiến trúc và kỹ thuật.

Cần sức mạnh cơ bắp nhất định từ các máy tính để cho ra đời những đồ họa đủ thuyết phục với những người dùng VR, nhưng điều quan trọng nhất, theo các nhà sản xuất, là chế tạo được những thiết bị cảm ứng nhanh, chính xác có thể theo dõi hướng và tư thế chuyển động của người dùng, và những bộ cảm biến tốt không cần các con chip siêu nhanh.

Tích hợp vào mọi thứ

Thị trường lớn nhất của những phát kiến mới sẽ là “tích hợp Internet vào mọi thứ”, trong đó những con chip và cảm biến rẻ sẽ được gắn vào mọi thứ, từ tủ lạnh biết tự đặt mua đồ ăn ở siêu thị tới máy giặt điều chỉnh lượng nước cho tiết kiệm hay các vỉa hè đi bộ ở những thành phố để theo dõi giao thông và mức độ ô nhiễm. Gartner, một hãng tư vấn máy tính, tin rằng tới năm 2020, số thiết bị được kết nối trên toàn thế giới có thể lên tới 21 tỉ.

Những bộ vi xử lý để tích hợp Internet vào mọi thứ cần tốc độ, nhưng điều quan trọng mà chúng cần là phải cực rẻ, theo TS Yeric. Chúng phải cực kỳ tiết kiệm năng lượng và lý tưởng nhất là có thể tự nạp pin từ môi trường xung quanh (năng lượng mặt trời, năng lượng do người đi bộ hay xe cộ di chuyển tạo ra...).

Chúng cũng phải biết giao tiếp, cả với nhau lẫn với Internet nói chung. Nhưng chúng không nhất thiết phải là những loại thuộc đời tân tiến nhất với tốc độ nhanh nhất hay mạnh nhất. “Tôi nghĩ rằng hầu hết các con chip sẽ tạo điều kiện cho việc tích hợp Internet vào mọi thứ là dòng sản phẩm cũ hơn, rẻ tiền hơn” - TS Yeric nói.

Sản xuất ra một số lượng khổng lồ các con chip chi phí thấp để biến những đồ vật vô tri vô giác thành những thứ “biết suy nghĩ” có thể là một ngành kinh doanh tiềm năng choáng ngợp. Cùng lúc, lượng dữ liệu cực lớn do những thứ được tích hợp với Internet sản sinh ra sẽ thúc đẩy nhu cầu cho những con chip loại cực kỳ hiện đại. Theo TS Yeric, “nếu chúng ta thật sự có được các cảm biến ở khắp mọi nơi, bạn có thể thấy một công ty kỹ thuật đơn lẻ, chẳng hạn như Rolls Royce (một hãng Anh chuyên sản xuất động cơ turbine và phản lực), sở hữu lượng dữ liệu lớn hơn so với YouTube của hiện giờ”.

Ngày càng nhiều hơn, những con chip đó sẽ không nằm ở các bàn làm việc mà ở những trung tâm dữ liệu điện toán đám mây. Ngân hàng Goldman Sachs ước tính ngành điện toán đám mây đã tăng trưởng 30% vào năm ngoái và sẽ còn tiếp tục tăng ở mức độ đó cho tới ít ra là năm 2018.

Cuộc cách mạng đó hứa hẹn sẽ lại đảo lộn cấu trúc kinh doanh của nhiều ngành hiện giờ. Những công ty lớn như Facebook và Amazon đã xây dựng các trung tâm dữ liệu của họ từ lâu, nhưng họ vẫn mua phần cứng chủ yếu là tiêu chuẩn từ những hãng như Intel và Cisco.

Microsoft, một gã khổng lồ về phần mềm, đã bắt đầu thiết kế những con chip của riêng họ và tốc độ hiện giờ của thị trường điện toán đám mây đồng nghĩa với việc các công ty phần mềm khác sẽ phải nhanh chóng theo bước.

Buổi hoàng hôn của định luật Moore, vì thế, sẽ mang tới sự thay đổi, hỗn loạn và đứt gãy sáng tạo mới. Máy tính, một ngành đã tăng trưởng ổn định và nhanh trong nhiều năm qua giờ có thể trải qua quá trình tích hợp mạnh mẽ.

Các công ty phần mềm bắt đầu chế tạo phần cứng; những nhà sản xuất phần cứng sẽ phải thiết kế các đề nghị của họ gần hơn với nhu cầu ngày càng đa dạng của khách hàng. Tuy nhiên, TS Colwell nhắc rằng hầu hết người tiêu dùng không quan tâm tới định luật Moore ở khía cạnh lý thuyết: “Hầu hết mọi người mua máy tính không biết một cái transistor làm những gì”.

Họ đơn giản muốn các sản phẩm ngày càng tốt hơn và hữu ích hơn. Trong quá khứ, điều đó đơn giản là tăng thêm các con chip, nhưng phía trước đang là rất nhiều ngả rẽ, và rất nhiều cách mới để chế tạo ra những chiếc máy tính còn siêu việt, hiệu quả và thông minh hơn nữa.■