Молекулярный пессимизм

Алексей Свиридов aka Zopuhh

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-064-1

(zopuhh@nm.ru)

Вся правда о молекулярных компьютерах

Один из вариантов развития компьютеров будущего - переход к молекулярной вычислительной технике, отдельные элементы которой должны быть в десятки и даже сотни раз меньше нынешних кремниевых аналогов. Несмотря на то, что сегодня многие технологии уже отработаны, создание жизнеспособного прототипа молекулярного компьютера остается мечтой, которая имеет мало шансов исполниться.

Альтернативные пути

В последние десятилетия прошедшего века направление развития компьютерной техники определялось вполне однозначно. С момента создания полупроводниковых интегральных схем фактические все научные исследования этой сферы были направлены на качественное улучшение параметров микропроцессорной техники и в первую очередь на увеличение плотности размещения транзисторов, являющихся их основным элементом. Но на рубеже веков технологии изготовления кремниевых схем подошли к принципиальному рубежу, за которым физика макромира сменилась другими закономерностями, поскольку размеры отдельных элементов уже можно было сравнивать с величиной отдельных атомов и молекул.

Исчерпав привычные возможности для роста, электроника, а с ней и вся компьютерная техника, стала искать новые пути развития, варианты которых уже достаточно четко описаны учеными. Тропа, по которой до сих пор шло научное сообщество, вдруг разделилась перед ним на две: молекулярную и квантовую. Если особенно не задумываться, то эти направления покажутся очень близкими, так как оба стараются сделать как можно более миниатюрными базовые элементы техники. И только разработчики видят принципиальную разницу между квантовыми и вычислительными устройствами и ссылаются на их разное предназначение.

Если квантовые компьютеры обещают порадовать человечество принципиально новыми алгоритмами, которые пока существуют только на бумаге, то молекулярные машины - только миниатюрными размерами своих отдельных элементов. Пишу "только", потому что здесь подразумевается увеличение плотности размещения в тысячи и даже (оптимистично!) в миллионы раз плюс, соответственно, увеличение производительности при гораздо более низком, чем сейчас, энергопотреблении. Если разработка квантовых компьютеров - это равнение на далекую и туманную перспективу, то отдельные молекулярные элементы могут поселиться в нашем мире уже лет через десять.

Молекулярный компьютер должен унаследовать фундаментальные принципы построения от нынешних ПК. Для создания нового поколения вычислительной техники нужно еще разработать наноразмерные вычислительные устройства (фактически это молекулярные транзисторы), устройства памяти, соединительные проводники и технологии склеивания всего этого в единую систему. Каждая из этих проблем уже обрела предложения по своему решению, которые в основном не годятся для решения прикладных задач по созданию реальных вычислительных машин. Жизнеспособные прототипы созданы лишь в рамках технологии FMD ROM, которая, возможно, будет положена в основу ПЗУ молекулярного уровня.

Молекулярный транзистор