コンピュータの進歩が限界を迎える？ムーアの法則と突破する方法
2021.12.20
コンピュータの進歩が限界を迎える！？
にゃんこ師匠
ミツオカにゃんこ師匠フフフ…ミツオカもまだまだじゃのう！
ミツオカ私の方が我慢の限界がきそうです…！（イラ）
にゃんこ師匠では、今回はコンピュータの進歩の限界がどうなるのかを、話していくぞい！
コンピュータの進歩とムーアの法則
このままいくと、「コンピュータの進化が限界を迎えるかもしれない！」と、巷では噂されていますね。
それは、コンピュータの世界の発展を支えてきた「ムーアの法則」が、終わりを迎えつつあるから。
というわけで今回は、コンピュータの進歩に欠かせないムーアの法則と、限界を突破する方法について紹介していきたいと思います！
ムーアの法則とその限界
ムーアの法則とは
出典：Wikipedia
「ムーアの法則」とは、「半導体の集積率は18か月で2倍になる」という、半導体業界の経験則のことです。
この法則を提唱したのは、インテルの創業者であるゴードン・ムーア氏。
1965年に、自らの論文の中で提唱しました。
コンピュータの中心部分である、CPU やメモリは、半導体でできていますよね？
つまり、コンピュータの性能が、年々「倍々ゲーム」で向上していくことになるのです。
コンピュータとムーアの法則との関係
ムーアの法則によると、コンピュータの性能は、
- 5年後には： 10倍
- 10年後には：100倍
- 20年後には：1万倍
になっていくようです。
ムーアの法則は、物理法則ではなく、あくまでも技術の発展を予想した経験則。
とはいえ、実際の半導体の性能は、この法則通りに発達してきました。
これは、IT 業界がムーアの法則をガイドラインにして、開発・製造を行ってきた結果とも言えそうですね！
ムーア氏が与えたコンピューターへの影響
ムーア氏は、「ムーアの法則」を提唱してから、3年後の1968年にインテルを創業。
もちろん、インテルの開発部門の性能目標は、ムーアの法則に則って立てられたのでしょう。
つまり、パソコンやスマートフォンの急速な普及は、ムーアの法則の影響のひとつ。
性能が向上し小型化が進んで、コストが下がったことで、一般に普及するようになったわけですね！
ムーアの法則の限界
ムーアの法則に、限界きているとされるのは、微細化の限界がきているため。
そもそもムーアの法則は、半導体の素子を微細化することで、実現されてきました。
ところが、電子回路の幅が、原子レベルのサイズに近づいてきているのです…。
その結果、ムーアの法則のペースを維持するのが、困難になってきているわけですね。
ミツオカにゃんこ師匠コンピュータの限界を突破するには
ムーアの法則を支えてきた「微細化」以外の方法が、実はいくつか見つかっています。
ここでは、その方法について、3つほど紹介していきます。
マルチコアによる並列化
マルチコア化は、物理的に演算効率をアップさせていく方法。
プロセッサ単体で性能向上ができないなら、複数のプロセッサの並列処理で、その限界を突破しようというものです。
パソコンの CPU で、「コア5」とか「コア7」とかいうのを、見かけますよね？
この数字が、プロセッサの核となる、コアの数を表しているのです。
サーバ用では、「コア20」や、それ以上のものもありますね！
ただ、単にマルチコア化しただけで、コンピュータの性能自体が上がるわけではありません。
また、マルチコア化では消費電力の増えてしまうという、大きな問題も…
量子コンピュータ
極めて小さなサイズの世界である「量子力学」では、特殊な性質を利用して、爆速に計算を行うことができます。
それが、近年話題の「量子コンピュータ」です。
通常のコンピュータのビットでは、「0」と「1」の状態しかありませんよね？
ところが、量子コンピュータの「量子ビット」では、「0であり1でもある」という重ね合わせの状態も加わるのです。
この重ね合わせの状態によって、1つの量子ビットで、2通りの状態を一度に表せます。
2つの量子ビットがあれば4通り、4つの量子ビットがあれば、一度に16通りの状態を表せるわけですね！
結果として、早く計算の処理ができるようになるのです。
脳型コンピュータ
脳型コンピュータは、CPU の構造を設計する上で、脳の仕組みを参考にしたものです。
脳は、最小単位の計算装置であるニューロンが、1000億個も互いにつながったネットワーク。
脳型コンピュータも、大量ニューロンのネットワークとして、存在しているわけです。
なんだか、マルチコア CPU に似ていますね！
脳型コンピュータは、全体で数百万個のニューロンが、数千個のコアに分割されて格納されています。
これなら、どれか1つのニューロンが故障したとしても、大量にある他のニューロンのどれかが、替わりになります。
また、ニューロン同士で同期を取る必要が無いため、クロック信号は不要。
クロック信号を使わないので、消費電力が極めて低くなることも、脳型コンピュータのメリットです。
ミツオカにゃんこ師匠さいごに
さて今回は、コンピュータの進化の限界と、その突破口について紹介してきました。
ムーアの法則が成立しなくなっても、コンピュータの性能に対する人間の挑戦は、どうやら終わらないようですね！
これからも新しいアイデアによって、コンピュータは、さらなる進化を遂げていくことでしょう。
今から、そんな未来が楽しみですね！
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さいごの一言
にゃんこ師匠ミツオカにゃんこ師匠ミツオカにゃんこ師匠書いた人はこんな人
- 「好きを仕事にするエンジニア集団」の（株）ライトコードです！
ライトコードは、福岡、東京、大阪の3拠点で事業展開するIT企業です。
現在は、国内を代表する大手IT企業を取引先にもち、ITシステムの受託事業が中心。
いずれも直取引で、月間PV数1億を超えるWebサービスのシステム開発・運営、インフラの構築・運用に携わっています。
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