أجهزة الكمبيوتر ستحتاج طاقة أكثر مما ينتجه العالم في 2040!
كتبت: مها طـه
في بدايات القرن التاسع عشر تحديدًا سنة 1822، كان اختراع أول شكل لجهاز الكمبيوتر على إيد ”شارلز بابيدج“ اللي بيُعتبر أبو علم الكمبيوتر. توالت من بعد كده الاختراعات والتطوير، بدايةً من الكمبيوتر الموجود في المعامل والمختبرات مرورًا بالكمبيوتر الشخصي (المكتبي والمحمول)، لحد ما وصلنا لعصر الهواتف الذكية.
الكمبيوتر حاليًا هو الآلة الأشهر في العالم كله، مفيش مكان مفيهوش كمبيوتر، وطبعًا زي ما انتشار أي اختراع بيكون له نتايج إيجابية، فهو كمان له نتايج سلبية بعيدًا عن سوء الاستخدام.
وأحد أهم سلبيات انتشار واستخدام الكمبيوتر القاتلة تتمثل في استهلاكه لقدر هائل من الطاقة الكهربية اللي بيولدها العالم كله.
قانون موور واستهلاك الطاقة الكهربية في أجهزة الكمبيوتر
مؤخرًا توقع العلماء إن لو العالم متحركش ناحية إجراء تغييرات جذرية في طريقة تصميم أجهزة الكمبيوتر، بحلول سنة 2040 هتبقى رقائق الكمبيوتر – computer chips محتاجة لطاقة كهربية أكبر من الإنتاج العالمي اللي ممكن نوصل له.
فقد السيطرة على مواكبة قانون موور هو اللي هيتسبب في المشكلة دي، حيث إن قانون موور بيقول إن عدد الترانزستورات في دائرة كاملة بيتضاعف تقريبًا كل سنتين، وحاليًا قانون موور بيحصل فيه خلل.
رقائق الكمبيوتر هي اللي بتوفر للكمبيوتر إمكانياته وقدراته، وحاليًا طبعًا قدرات الكمبيوتر بتتضاعف بشكل كبير، والفضل لرقائق الكمبيوتر الأقوى اللي بتعتمد على عدد أكبر من الترانزستورات.
وعدد اكبر من الترانزستورات معناه استهلاك قدر أكبر من الطاقة عشان تقدر تقوم بكل الوظايف دي، وعشان كده غالبًا لما بيكون في جهاز قدراته عالية، فده بيتناسب عكسيًا مع بطاريته.
التنبؤ بإن رقائق الكمبيوتر هتتطلب كهرباء أكتر من اللي هيقدر العالم ينتجها بحلول سنة 2040، صدر في تقرير عن رابطة صناعة أشباه الموصلات (SIA) أواخر سنة 2015، لكنه لم يستحوذ على الاهتمام إلا حاليًا، لما المجموعة قررت إنها تعمل تغيير في الصورة العامة لصناعة أشباه الموصلات.
أشباه موصلات أذكى .. استهلاك طاقة أقل
الشركات المُصنعة لأشباه الموصلات تقدر تحل الأزمة دي عن طريق هندسة أذكى، لكن رابطة صناعة أشباه الموصلات بتقول إن حاليًا تحقيق التوازن ده صعب، ووفقًا للتقرير فقدرة الصناعة على مواكبة قانون موور أدت لظهور ترانزستورات أصغر لكنها في نفس الوقت أكثر استهلاكًا للطاقة.
وفقًا للتقرير فزيادة عدد الترانزستورات في الرقاقة يعني مزيد من الوصلات، عشان تقدر تعمل معالجة متطورة، وده معناه إنه كل ما يقل عدد الوصلات، كل ما بقت الرقاقة أقل كفاءة.
على المدى الطويل لو استمر الوضع على ما هو عليه من زيادة في عدد الترانزستورات وعدد الوصلات بهدف زيادة الكفاءة، هتكون النتيجة هي إن الكمبيوترات غالبًا هتعطل عن العمل في 2040 لأنها هتتطلب طاقة كهربية أكتر من الإنتاج العالمي من الطاقة أصلًا.
وعلشان تكون الصورة أوضح، فده رسم بياني بيبين التصاعد في استخدام الرقاقات والترانزستورات (باللون البرتقالي)، وفي مقابله الإنتاج العالمي من الطاقة (باللون الأصفر)، الرسم البياني ده بيوضح إنه ما بين سنة 2035 و2040، هتبدأ الكمبيوترات تحتاج طاقة أكتر من الإنتاج العالمي.
حاليًا، المهندسين بيشتغلوا على فكرة ترانزستورات أصغر وثلاثية الأبعاد، وده بهدف تحسين الأداء وفي نفس الوقت مواكبة قانون موور لكن رابطة صناعة أشباه الموصلات قالت إن النهج ده مش هيستمر للأبد، لأن جزء كبير من الطاقة هيتم استهلاكه مستقبلًا في حالة الرقاقات الأكثر كثافة اللي زي دي، وعشان كده قالت الرابطة إن حل المشكلة يتطلب البحث في استخدام مواد جديدة ومختلفة لتصنيع الرقاقات والترانزستورات.
مهندسو الكمبيوتر في العالم كله بيواجهوا تحدي كبير في محاولة لإيجاد طريقة جديدة في التعامل مع المشكلة دي، لأنه ووفقًا للرابطة بحلول سنة 2020، هتبقى الطرق التقليدية في التعامل مع المشكلة غير مُجدية زي مثلًا فكرة تقليص حجم الترانزستورات. التحدي بيتمثل في المحافظة على قدر معين من استهلاك الطاقة في ظل المحافظة على كفاءة أجهزة الكومبيوتر في نفس الوقت.
المصادر: semiconductors semiconductors eng.auburn sciencealert
