L'eredità della Legge di Moore

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su Motherboard Italia (VICE) l'8 settembre 2015.

L’informatica è un mondo pieno di personalità straordinarie ma spesso taciute ai più—d’altronde stiamo parlando di informatici occhialuti e con la schiena gobba, gli investitori superstar non fanno per noi.

Uno di loro è Gordon Moore, l’uomo che ha ideato una delle leggi più longeve e profetiche dell’informatica: la Legge di Moore.

Gordon Moore fonda nel 1957 la Fairchild Semiconductor International, con la quale sarà pioniere dell’industria dei transistor e dei circuiti integrati; qualche anno dopo, nel 1968, assieme a Robert Noyce abbandona la Fairchild e fonda nientemeno che Integrated Electronic Corporation, meglio conosciuta come Intel.

Durante gli anni alla Fairchild, mentre lavorava nel reparto research & development dell’azienda, viene chiesto a Gordon di predire il futuro della tecnologia dei semiconduttori in occasione dell’anniversario della rivista di settore Electronics Magazine. Moore scrive quindi un breve articolo

e in poche righe pone nero su bianco il futuro empirico dell’informatica per i successivi 50 anni.

La complessità dei costi per le componenti di un microcircuito sta diminuendo di circa la metà ogni anno. Sicuramente nel breve periodo questo tipo di trend è destinato a rimanere invariato, se non addirittura diminuire ancora di più. Per quanto riguarda il lungo periodo, il ritmo di diminuzione è un po’ più incerto, anche se non ci sono motivi di credere che non possa rimanere quasi costante per almeno 10 anni. – Electronics Magazine

Di fatto, quando venne formulata nel 1965, la legge di Moore affermava che ogni anno, grazie al progredire della tecnologia, un dato circuito integrato potesse ospitare il doppio dei transistor rispetto all’anno precedente. Interpellato di nuovo nel 1975, Moore ritrattò alzando il tasso di crescita a due anni ed è stato infine un suo collega, David House, a finalizzare l’enunciato della legge fissando il tasso a un raddoppiamento ogni 18 mesi.

Quella di Moore, nonostante fosse nata come una banale previsione formulata in occasione di un’intervista, si è trasformata in una sorta di profezia auto-avverante visto che più passavano gli anni e più quella di Moore veniva percepita, più che come una legge, come un obiettivo che le aziende produttrici di transistor dovevano assolutamente raggiungere. Così, di riflesso, si svilupparono le basi per l’enunciazione della seconda legge di Moore, nata in “collaborazione” con Arthur Rock, uno dei primi investitori Intel.

Mentre i reparti di ricerca delle varie aziende della Silicon Valley si scervellavano per raddoppiare la densità dei circuiti integrati, le apparecchiature industriali per l’effettiva produzione di questi circuiti diventavano sempre più costose. Così, in parallelo al progresso tecnologico, si poteva notare un raddoppiamento dei costi di produzione ogni 4 anni.

Di fatto Moore ha teorizzato—e il tempo ha poi concretizzato—uno sviluppo esponenziale della potenza procedurale nel mondo dell’informatica. Considerato che il primo enunciato della legge è stato pronunciato nel 1965, e considerati i ritmi di evoluzione di un mondo (ai tempi) ancora inesplorato come quello dell’informatica, è assolutamente sbalorditivo pensare che la legge di Moore e dunque l’accrescimento esponenziale della potenza procedurale dei circuiti integrati abbia continuato a riflettere la realtà per 50 anni.

Per farla breve e capire di che tipo di volumi stiamo parlando basti sapere che per tutta la durata del 2014 sono stati prodotti otto bilioni (8.000.000.000.000) di transistor al secondo. Sì, non è un refuso: significa proprio che ogni secondo del 2014 ha sfornato uno stock di transistor pari a questo numero qui sopra. Il risultato a fine anno era piuttosto prevedibile: 250 miliardi di miliardi (250 x 10^18) di transistor, venticinque volte il numero di stelle presenti nella Via Lattea e settantacinque volte il numero di galassie nell’universo conosciuto. Potete prendervi cinque minuti per far riposare i neuroni e raccogliere le mascelle da terra, se volete.

Queste cifre completamente incomprensibili sono il risultato del cieco inseguimento della Legge, “se la Silicon Valley ha un cuore, quel cuore è la Legge di Moore. Per anni ha guidato la valle a velocità incredibili, permettendole di fare da guida al resto del mondo,” ha dichiarato Rob Enderle, technology analyst americano. L’imperativo era miniaturizzare: poco importava che a livello consumer questo tipo di macchine fossero tutto sommato superflue, non si poteva tradire la Legge e la Legge non poteva tradire il progresso.

Un leitmotiv dai toni quanto meno romantici, ma che prima o poi doveva inevitabilmente scontrarsi coi limiti fisici della nostra realtà—è forse proprio questo l’aspetto che rende così affascinante questo lato dell’informatica, come in un film di Christopher Nolan ci si ritrova a sbattere contro un muro invalicabile. Non c’è agenda politica, bilancio aziendale o conflitto internazionale che tenga: la fisica del reale sta impedendo agli ingegneri elettronici di tutto il mondo di miniaturizzare oltre i transistor; non ci può essere un lieto fine a questo favola.

Resta da chiedersi cosa succederà nel dopo-Moore, perché nonostante il cinquantesimo anniversario festeggiato pochi mesi fa sia stato celebrato con circuiti dalla densità sbalorditiva, i sintomi della morte naturale della Legge si fanno ormai sempre più debilitanti per l’industria.

Nel 2012, durante l’International Trade Partner Conference, NVIDIA manifestò pubblicamente le proprie lamentele nei confronti dell’ultimo prodotto del suo principale fornitore di componentistica, la Taiwan Semiconductor Manifacturing Company: per NVIDIA—AMD, e nell’ambito dell’elaborazione grafica in generale—i transistor da 20nm sono un’innovazione inutile: più le generazioni di architetture dei circuiti si succedevano, maggiore era il tempo richiesto per far sì che il costo per transistor della generazione attuale diventasse minore di quello della generazione precedente.

Per la prima volta, nel 2012, Nvidia riconobbe pubblicamente che le innovazioni ottenute dagli ingegneri, per quanto aumentassero la densità di transistor sui circuiti, non permettevano di generare degli utili. Proprio per questo motivo, in quel periodo, NVIDIA tornò a lavorare su Fermi, un’architettura che già utilizzava e che di cui ha migliorato le performance, invece che le componenti: in un’ottica aziendale non poteva aumentare la densità di transistor presenti sui circuiti delle sue schede, così si mise al lavoro per utilizzare meglio quelli che già aveva. Dopo Fermi le architetture migliorarono ancora dal punto di vista componentistico, ma il trend di rielaborazione impostato da NVIDIA nel 2012 si fece sempre più comune.

Siamo quindi destinati a vivere un Medioevo informatico fatto di minestre-circuiti riscaldate nella speranza che possano diventare sempre più buone? Ovviamente no, ed è lapalissiano che una volta sancita la morte cerebrale di quella di Moore, sarà presto trovata un’altra Legge da inseguire con una corsa verso l’orizzonte. Alcuni però pensano che la fine della Legge di Moore possa in realtà essere un evento positivo per l’industria: infatti, mentre gli impianti di produzione sfornavano wafer sempre più sofisticati, il mondo dell’open-source e dei piccoli produttori di elettronica piangeva questa corsa sfrenata verso l’innovazione.

Non c’era più spazio—o meglio, tempo—per lavorare su determinate architetture: come ottimamente spiegato su IEEE Spectrum, il tempo richiesto per migliorare le performance di un applicativo che opera su un determinato circuito integrato veniva presto reso superfluo dalla velocità con la quale un nuovo circuito integrato decisamente più performante diveniva disponibile. L’esaurirsi della corsa verso l’aumento di densità di transistor potrebbe permettere di nuovo ai piccoli produttori di spremere tutte le potenzialità delle architetture già presenti, creando di nuovo spazio per un’innovazione, oltre che tecnica, anche di metodo: insomma, per arrivare da un punto A a un punto B più velocemente non ho bisogno necessariamente di una macchina più veloce, potrei ingegnarmi per trovare una scorciatoia che diminuisca drasticamente la strada da percorrere.

Nel frattempo però il mondo si sta già preparando ai computer quantistici, e con ‘il mondo’ intendo che quest’estate il Pentagono ha investito 45 milioni di dollari in programmi di ricerca sul quantum computing e la Cina ha dichiarato di voler concludere la costruzione della più grande rete di comunicazione quantica del mondo. Ma nessuno sa ancora a cosa servano esattamente questi benedetti quanti.

Fonte: Motherboard Italia (VICE), 8 settembre 2015.