Nella
foto: Le Scienze quaderni
Il futuro del computer
Chi
fra voi è ancora capace di stupirsi difronte
ai continui miglioramenti tecnologici che spingono
la potenza elaborativa dei personl computer verso
traguardi sempre più ambiziosi? Probabilmente
nessuno. Del resto non solo la tecnologia informatica
ha fatto passi da gigante da una decina d'anni
a questa parte, ma altre tecnologie le sono state
a fianco, come ad esempio il mobile phone ma anche
la TV satellitare, il DVD, etc...
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Se
nel 1985 era stupefacente osservare un M24 della Olivetti
sbaragliare i concorrenti nei benchmark grazie all'adozione
della CPU 8086, mentre gli altri adottavano il più
economico 8088, ora l'annuncio della prima CPU a 2 GHz,
divulgato in questi giorni dalla Intel, provoca un impatto
emotivo decisamente inferiore.
Il limite fisico dei componenti attuali è comunque
in rapido e preoccupante avvicinamento. Quando un componente
elettronico, ad esempio una cella di memoria, si ridurrà
fino alle dimensioni della scala atomica sorgeranno problemi
di difficilissima (alcuni dicono impossibile) soluzione.
Non soltanto sarà molto più complesso costruire
questi componenti miniaturizzati ma un singolo atomo "fuori
posto" li renderà inutilizzabili. Per riscontro
non è possibile rinuciare alla miniaturizzazione
in quanto le prestazioni ne sono direttamente correlate:
più piccolo = più veloce!
Che fare dunque? Da anni gli scienziati ed i ricercatori
delle maggiori industrie si interrogano e i loro risultati
(o per meglio dire i loro primi risultati) sono pubblicati
in questo numero della collana "I quaderni"
della rivista Le Scienze.
Dopo
una parte introduttiva dedicata al passato (come poteva
mancare ADA Byron?) ed una seconda parte tutta teorica,
una serie di articoli presentano lo stato dell'arte in
questa ricerca dell'alternativa al chip di silicio.
I tre articoli che compongono la prima parte "Le
radici europee dell'elaboratore elettronico", "Ada
e il primo computer" e "Il calcolo automatico
negli stati uniti dalle origini al 1950" sono di
lettura facile e sicuramente possono interessare tutti
coloro che l'informatica non solo la usano ma anche la
studiano e in una parola: "la amano".
I due articoli che seguono: "Morte e resurrezione
della dimostrazione" e "Teoria della programmazione
e lambda-calcolo" presuppongono una cultura matematica
superiore a quella liceale per cui vanno affrontati con
estrema cautela. Il loro scopo è dimostrare come
la potenza elaborativa sia irrinunciabile per il moderno
sviluppo della matematica.
"Calcolatori quantistici" e "Dal bit al
qu-bit: per sfidare la complessità" costiruiscono
il nucleo centrale della rivista. La strada è tracciata:
solo la teoria quantistica promette l'evoluzione della
microelettronica. Il secondo articolo in particolare è
un raro esempio di come dovrebbe essere fatta la divulgazione
scientifica; non a caso l'autore Mario Rasetti è
uno dei fisici italiani viventi più quotato a livello
internazionale, fama che non limita il suo impegno sul
fronte didattico. Chi ha avuto la fortuna di seguire le
sue lezioni al Politecnico di Torino e anche in TV per
il consorzio Nettuno, sarà rimasto stupito dalla
semplicità con la quale riesce a far capire fenomeni
fisici complessi come ad esempio la quantizzazione del
campo magnetico nei super conduttori (ricordo in proposito
una sua memorabile lezione).
Ma
veniamo agli esperimenti concreti. "Fare calcoli
con il DNA" spiega una tecnica che renderebbe possibile
la soluzione di problemi computazionali NP-completi usando
la doppia l'elica del DNA. Alla classe di algoritmi NP
(Non Polinomiale) appartengono tutti quegli algoritmi
il cui ordine non è rappresentabile con un polinomio.
Tipico esempio è la ricerca dei circuiti Hamiltoniani
nei grafi (cioè il percorso che unisce tutti i
nodi in un grafo) o la soluzione del problema del "commesso
viaggiatore". Il commesso viaggiatore deve toccare
tutte le città senza passare due volte per la stessa:
l'algoritmo migliore che si possa trovare fa crescere
il tempo di calcolo esponenzialmente con il numero di
città e diventa intrattabile quando cresce n.
"Calcolatori basati su proteine" è a
mio giudizio l'articolo più vicino alla realtà,
anche se non di immediata realizzazione. L'idea è
quella di utilizzare la proprietà di mantenere
uno "stato", presente in alcune proteine per
memorizzarne delle informazioni. Un sistema in grado di
ricordare uno stato fisico e di modificarlo su richiesta
è ovviamente la base di qualsiasi sistema di memorizzazione
e le proteine in questione hanno il vantaggio di essere
in "scala atomica" oltre che di facile produzione.
E' evidente infatti che non sarà possibile produrre
dei chip con componenti atomici utilizzando dei procedimenti
meccanici, sarà necessario ricorrere alla chimica.
In futuro, dice l'autore, saranno comuni chip di memoria
da 32 GigaByte in tecnologia mista: elettronica e biologica.
Una normale scheda per pc, da inserire in uno slot della
piastra madre, potrebbe ospitare qualcosa come 4 TeraByte
di memoria. Se si aggiunge poi che la proteina non ha
bisogno di essere alimentata per mantenere l'informazione,
è facile pensare alla possibilità futura
di integrare una intera enciclopedia in un oggettino dalle
dimensioni di un centimetro cubo.
E' evidente che la miniaturizzazione dei componenti porta
verso la strada degli aggregati di pochi atomi come le
molecole. "Molecole nel computer" ci illustra
alcune idee a riguardo.
Gli ultimi tre articoli sono di taglio più applicativo
e non presuppongono necessariamente una evoluzione drammatica
della tecnologia quanto piuttosto l'applicazione delle
tecniche più perfezionate che si rendono via via
disponibili. Dei tre segnalerei "Comandare il calcolatore
con segnali nervosi" le cui applicazioni vanno nella
direzione giusta: migliore vita per noi ma soprattutto
per chi è meno fortunato e può trovare in
una macchina l'aiuto più prezioso per la propria
vita.
Conclusione.
Forse il titolo del quaderno poteva essere più
correttamente "Il futuro lontano del computer",
ma certo l'impatto comunicativo sarebbe stato inferiore.
Per quanto riguarda il futuro più prossimo ritengo
che grossi miglioramenti si avranno non tanto dall'aumento
della frequenza di clock o dal numero di celle di memoria
indirizzabili, ma dai successi degli sviluppi nella direzione
dell'elaborazione parallela. Su questo versante si stà
facendo molto: dall'aumento della lunghezza della parola
(da 32 a 64 bit), all'aumento delle pipeline nelle CPU,
al miglioramento delle tecniche di micro-programmazione,
al miglioramento delle performance del comparto reti e
comunicazioni in genere per finire con l'aggiornamento
dei sistemi operativi e degli algoritmi di calcolo.
Molti piccoli passi in un'unica direzione porteranno risultati
immediati e a lungo andare migliori rispetto all'attesa
del "chip del futuro" super-veloce, super-capiente
ma che rischia di essere anche super-inutilizzato.
sonicher
