Teknolojinin ne kadar hızlı hurdalaşacağını söyleyen formül

Her iki ya da üç yılda bir gidip cep telefonunu, dijital fotoğraf makinesini, dijital kamerasını ya da bilgisayarını değiştirmeyen kaç kişi var?

Gordon Moore 1968 Haziranında Andy Grove ve Robert Noyce ile birlikte Intel‘ i kurdu. Bundan 3 yıl önce kendi adıyla anılan yasa, aslında bir kaba tahminden ibaretti. Yani bir bakıma ‘Fermi Yaklaşımı‘ idi. Daha sonra bu yasa yonga sektöründe hedef belirlerken yol gösterici olmuş, bu yasaya göre yapılan planlamalar sayesinde de bir nevi kendi kendini doğrulayan kehanet niteliği kazanmıştır. Bu öngörülerle planlama yapan bilgisayar sektörü yonga üreticilerini fena terletmekte olsa gerektir.

1947 yılında Amerikalı araştırmacı William Shockley^*Shokley bir çeşit aç-kapa devresi yaparak transistörlerin temelini atmıştı.
1958 de Amerikalı mühendis Jack Kilby^*Kilby iki transistörü bir silisyum parçasının üstünde yer alan bir bütünleşmiş (entegre) devreye sıkıştırmayı başarmıştı. Bu gelişme şimdiye değin gelişimi süren tümleşik devreler kuşağının başlangıcıydı. Gelişmelerin nasıl bir yön alacağını 1965 te Moore görmüştü.

48 yıl önce İntel’ in kurucu ortaklarından Gordon Moore (3 Ocak 1929) ünlü yasasını yazdı: bilgisayar yongalarının güçleri logaritmik olarak artıyordu.

Bu yasanın bizi ilgilendiren ve pratikte sinir bozucu tarafı, elimizde dünyanın parasını sayıp aldığımız daha dünün en son teknolojisi aletler ikinci elde para etmezken, aynı kapasitedeki bir aleti artık yarı fiyatına alabiliyor olmamızdır. Ya da başka bir deyişle, işin güzel tarafı, geçmişte elimizdeki aleti satın alırken ödediğimiz paraya şimdi iki kat daha fazla performansı olan yeni bir alet alabileceğimiz gerçeğidir. Elimizdekiler en geç on sene sonra müzelik oluyorlar. Bu gelişme baş döndürücü bir hızdır. Bazen de yeni çıkacak modellerin duyuruları yüzünden sürekli daha iyilerinin çıkacağını, biraz daha bekleyebilir, alımı erteleyebilirsek belki biraz daha ucuza alabileceğimizi hesaplayarak bir türlü karar verip yenisi alamamak durumunda bile kalabiliriz belki …

Oysa bir ev ya da araba alsak, değeri aynı hızda azalmayacak, hatta belki de prim yapacak, değeri artacaktı.

19 Nisan 1965 te Electronics dergisinde yayınlanan bir yazıda Gordon Moore neredeyse yarım asırdır geçerliliğini korumakta olan yasayı yazmıştı ilk kez. Önce her yıl birim alandaki devre sayısının her yıl ikiye katlandığını ileri sürmüştü ve böyle giderse on yıl sonra nerede oluruz sorusunu sormuştu.

Bu yazısında daha 7 yıl kadar önce transistörler tek tek birimler halinde üretilirler ve kullanılırlardı. Makalenin yazıldığı tarihte henüz bu transistörlerden 64 tanesini üzerinde barındıran tırtıl görünümlü gümüş bacaklı minik birimler daha yeni piyasaya sürülmüştü. Moore bu sayıyı on kez katlamış ve 1975 yılında 64.000 transistör içeren yongaların piyasada olacağını öngörmüştü. Bu cesur kehanet gerçeğe son derece yakındı ve bu sınıra sadece birkaç yıllık bir gecikmeyle ulaşıldı ve geçildi. Gelişmeleri “ Yer yüzünde yaşayan her karınca başına düşen transistör sayısı bile artık yüzü geçiyor ” şeklinde ifade eden araştırmacılar var …

Daha sonra Moore, önerdiği yasadaki süreyi revize etti. Santimetrekareye düşen transistör sayısının iki katına çıkması bugün 18 ay olarak kabul edilmekle birlikte gerçekte 20 ay kadar filan sürüyor aslında. Bu ufak tefek kaymaların dışında Moore yasası bugüne kadar iyi sınav verdi ve kendini kanıtladı. Hatta planlamada bu yasa göz önüne alınarak kendi kendini doğrulayan bir kehanet haline geldi.

Bu arada bu yasanın geçerlilik süresini sorgulayan çok sayıda insan var. Bu yasa elbette ki sonsuza kadar sürdürülemez. Günümüzde bile baskı altında çalışan mühendisler gerekli iyileşmeleri zamanında yetiştiremeyip bu yasanın sonuna gelindiği hissine kapılıyorlar bazen. Yongaların imal edildiği teknik on yıllardır aynı oysa. Litografik yöntemlerle silisyum üstüne baskı yapılıyor. Uzunca bir süre kullanılan ışığın dalga boyu sınırlandırıcı beri etken olarak algılandı. Günümüzde kullanılan ışık dalga boyları 200 nm civarlarındadır ama yine d 100 nm boyutunda yolaklar açabiliyorlar. Fizikçiler her seferinde fiziksel sınırlar çizdiler ama mühendisler bu sınırlara takılıp kalmadan her seferinde yeni çözümler ürettiler. Görünür ışıkta ya da morötesi ışınlarda bir sınıra dayanırlarsa hala röntgen ışınlarına uzanma olasılıkları var mühendislerin. Sadece, röntgen ışınları geleneksel merceklerle odaklanamaz ama çözümler geliştirilmeye çalışılıyor ve o zamana değin morötesi ışınlarla gelişmeler sürdürülmeye çalışılıyor ve litografik ^{* Litografi} teknik kullanılmaya devam ediyor.

Bu bitmeyen bir yarış aslında. Her yeni yonga geliştirildiğinde başka bir sınıra dayanılmış olunuyor bir bakıma. Bu gidişle 2020 yılında transistörlerin sadece birkaç molekülden, hatta belki de tek molekülden oluşması gerekecek gibi.

Bu boyutlarda kuantum fiziği devreye girer ve hesaplamaları olanaksız kılar mı? Ya da hayal edemeyeceğimiz yeni olasılıklar ortaya çıkar ve bir kuantum sıçraması mı yaşarız bilgisayar yongası teknolojisinde bunu zaman gösterecek elbette. Ya da yeni silisyum mimarileri mi geliştirilir? Silisyum çağı o kadar çabuk bitecek gibi görünmüyor.

Gelişmeler hangi yönde olursa olsun oluşturulacak işlem birimleri birbirleriyle bağlantılı olmak zorunda. Bundan kaçış yok.

Bu arada yonga ve mikro elektronik teknolojisinin uç konumda yenikçi olduğunu kabul ederiz ama aynı anda aşırı tutucu bir yanı da var bu endüstrinin. Bir şeyin yapılabilir olmasının gösterilmesiyle kitle üretiminin mümkün olduğu, tüketiciye ekonomik olarak sunumunun gündeme geleceği koşullar da hazır olmalı. Bilimi teknoloji ve hayal dünyasının yanı sıra piyasanın acı gerçekleri de göz önüne alınmak zorunda. Sonuçta şirketler innovatif çalışmalara, yeni teknolojilere yatırım yaparken, bir taraftan da karlılığı ve yatırım ortaklarının çıkarlarını da göz önünde bulundurmak zorundalar. Yani sınırlar her zaman sadece bilimsel ya da teknolojik olmayabiliyor. Çünkü Moore yasasının bir yan ürünü de yonga üretim fabrikalarının maliyetlerinin de her dört yılda bir iki katına çıkması.

Aklı başında hiç kimse silisyum sonrası çağın yogalarının neye benzeyeceği hakkında bir yorum yapmak ya da öngörüde bulunmak istemiyor.

Laboratuarlarda nanoteknoloji ürünü karbon borucuklardan bağlantı telleri yapmayı başardı bilim insanları. Hatta bir atoma elektron ekleyip çıkartmayı bile laboratuar koşullarında başardılar. Bu yapılanların nasıl olup ta milyarlarca atoma ve elektrona uyarlanarak yeni yongalar tasarlanabileceğiyle ilgili şimdilik kimsenin en ufak bir fikri yok.

Şimdilik gelişmeler sadece birim alandaki devre sayısını arttırmakla sınırlı değil elbette. Daha kısa yollar kullanan mimariler, daha az elektrik tüketimi ve ısınma, devrelerin işlemlerde daha akılcı ve verimli kullanılması, maliyetlerin düşürülmesi gibi alanlarda da sürekli ilerlemeler ve iyileştirmeler sağlanıyor.

Birim alana yerleştirilen devre sayısı ile orantılı olarak ısınma sorunu daha da küçülmeye bir sınır çiziyor sözgelimi. Ve ısıya dayanıklı yeni malzeme arayışlarına giriliyor. İntel 45 nm işlemcilerinde ilk kez flipflop kapılarında yalıtım tabakası olarak silisyum yerine Hafniyum kullanarak bu sorunu çözmeyi başardı şimdilik. İlerleyen süreçte daha ne tür yeniliklerle hangi sınırlar aşılır, belki de hiç öngöremeyeceğimiz yeni olasılıklarla karşılaşırız, zaman gösterecek elbette.

Moore yasasının geçersiz olduğu bir dünya düşünebiliyor musunuz  artık ? Bilgisayar alanında gelişmelerin durduğu, artık üstüne konacak bir şey kalmadığı ve ulaşabileceği son zirveye ulaşmış bir bilgisayar teknolojisi ….

Meteorolojide öngörüde bulunmanın sınırları olmaz mıydı o zaman. Ya da bir çok konuda bir öngörü sınırımız ? Gelişmeler ancak deha düzeyinde yeni hesaplama yöntemleriyle mümkün olabilirdi ancak.

Yapay zekanın sınırları da bilgisayar simülasyonlarının sanal dünyası ile sınırlı olmaz mıydı o zaman ?
Ekonomik anlamda da iyi kullanılmış 10 yaşındaki bir bilgisayar da hala bir yenisi kadar iyi olur, yenileme gereksinimi duymazdınız büyük olasılık. 

Gelişmelerde sınıra yaklaşıldığı hissedildikçe Amerikalı mucit ve vizyoner Ray Kurzweil (12 Şubat 1948)  yüreklere su serpiyor. Kurzweil Moore yasasını geçmişe doğru projekte etti ve 1900 yılına değin geri gitti. Bunun için transistör sayılarına bakmadı hiç. Baktığı şey sadece 1000 dolara saniyede kaç işlem satın alınabileceğine odaklandı. Bu çalışması sonucunda şaşırtıcı bir sonuca ulaştı; 1900 den beri 5 teknoloji kuşağı vardı. Elektromekanik hesap makineleri, devreler, borular, tek tek transistörler ve nihayet bütünleşmiş (entegre) devreler. Hesaplama kapasitesi belli birim zamanlarda sadece ikiye katlanmamış, çok daha hızlı bir artış göstermiş. Her teknoloji kuşağı hızlı bir logaritmik artıştan sonra bir sınıra dayanmış, yükeliş çizgisi yataylaşmaya yüz tutmuş ve işte tam o sırada yeni bir teknoloji gelişmiş ve büyüme oradan devam etmiş. Bir bakıma buna paradigma değişimi denebilir.

Kaynağını tam hatırlayamadığım bir hesaplamaya göre, Kurzweil’ in hesaplamaları doğru çıkarsa, 2050 yılında gezegenimizdeki tüm insanların beyin kapasitelerinin toplamına eşit güçte bir bilgisayar üretimi olası olmalı ve 1000 dolara satın alınabilmeli …

1929 doğumlu Moor,  en azından yaşamı boyunca kendi yasasının geçerliliğine tanıklık edecek gibi duruyor.

^{* Litografi} (Lithografi (Lithographie) ; Grekçe λίθος lithos „taş“ ve  γράφειν graphein „yazmak, kaydetmek“ ) Bilinen en eski düz baskı tekniklerinden biridir ve 19 yy. boyunca renkli baskılarda yaygın olarak kullanılmıştır.) 

Raymond "Ray" Kurzweil  Yahudi kökenli Amerikalı yazar, mucit, futurist ve google de “ Director of Engineering “ görevini yürütüyor. Optik yazı tanıma, konuşma tanıma ve konuşan bilgisayarlar, scanner teknolojileri ve elektronik müzik aletleri konusunda oldukça yaratıcı çalışmaları var ayrıca.

http://en.wikipedia.org/wiki/Accelerating_change

^*Kilby  Jack St. Clair Kilby (8 Kasım 1923 - 20 Haziran 2005) Robert Noyce ile birlikte entegre devreleri buldular ve mikroçipin babası olarak anılır. 2000 yılında bu buluşu için kendisine Nobel fizik ödülü verildi. Çalıştığı Texas İnstruments e milyarlarca dolar sağlayan patenti kazandırdı ama Norce ve arkadaşları Gordon moore ve Groves waren İnteli kurarak daha büyük bir ticari başarıya imza attılar.

http://en.wikipedia.org/wiki/Jack_Kilby

^*Shokley  William Bradford Shockley (13 Şubat 1910 - 12 Ağustos 1989) Amerikalı fizikçi ve mucit. John Bardeen ve Walter Houser Brattain ile birlikte transistörü bulmuş ve bu buluşları her üçünün de 1956 da Nobel Fizik Ödülü'nü kazanmalarını sağlamıştır. Shockley'in 1950 li yıllardan sonra yeni bir transistör tasarımını ticarileştirme girişimleri Kaliforniya'daki Silikon Vadisi'nin gelişmesine yol açmıştır. Öjeni’nin güçlü destekçilerinden biridir.