指数趋势不会永远持续。有一个经典的例子隐喻指数趋势将会进入瓶颈期,这个例子就是“澳大利亚兔子”。一个物种碰到舒适的新环境将会呈指数扩张,直至达到环境承受能力的极限。靠近指数增长的极限甚至可能导致总数量的减少。例如,人类发现害虫蔓延时,就可能设法消除它。另一个常见的例子是微生物生长,它可能在动物体内呈指数增长,直至达到身体承受能力的极限,此时或者免疫系统作出反应,或者宿主死亡。
人类的人口正在接近极限。发达国家的很多家庭已经掌握了多种节育手段,而且他们希望给自己的孩子提供相对高级的资源。因此发达国家的人口扩张基本上已经停止。与此同时,在一些(但不是全部)发展中国家,人们继续把大家庭作为一个社会保障的手段,父母希望至少有一个孩子的寿命足够长,以便在自己晚年的时候由他们赡养。然而,随着加速回归定律提供更广泛的经济利益,人口增长的整体速率正在放缓。
那么,对于我们为之辩护的信息技术,难道不存在类似的限制?
答案是存在的,但在本书描述的深刻变革发生之后。正如我在第3章讨论的那样,计算或传送1bit所需要的介质和能量是微乎其微的。通过使用可逆的逻辑门,能量的输入只用于传输结果和纠正错误。否则,每步计算所释放的热量会立即被回收并用于下一个计算。
正如我在第5章讨论的,事实上,所有应用(计算、通信、制造和运输)基于纳米技术的设计需要的能量远远少于它们现在所需要的。纳米技术也有助于获取太阳能等可再生能源。在2030年,我们只要捕获3‰o太阳照射到地球的能量,就可以通过太阳能发电提供所有工程所需要的30万亿瓦能量。而且可以用便宜、轻便、高效的纳米太阳能电池板和纳米燃料电池来存储和分发获取的能量。
事实上无限的极限。正如我在第3章中所讨论的,一个重量为2.2磅、使用可逆逻辑门的经过最优组织的计算机大约有1025个原子,其可以存储大约1027bit的信息。仅仅考虑粒子间的相互电磁作用,计算能控制每bit每s至少1015次状态变化,这可以使这个“冷的”2.2磅的终极电脑每秒大约1042次计算。这比当前所有生物的大脑强大1016倍。如果允许终极电脑变热,那么我们可以将此能力继续增加108倍。显然,我们不会将计算资源限制为1kg物体,而是将很大一部分物质和能源部署在地球和太阳系中,然后从那里向外传播。
具体的范式确实已经达到极限。我们预计,摩尔定律(关于平板集成电路上晶体管尺寸的缩小)将在未来20年内达到极限。摩尔定律失效的日期正在向后推。第一次预测2002年失效,但现在英特尔公司说,它要到2022年才会失效。但正如我在第2章讨论的,每当人们认为一个具体的计算模式接近极限时,总会有不断增长的研究兴趣和压力来创造下一个范式。在计算的指数增长一个世纪的历史中(从电磁计算机到继电器到真空管到分散的晶体管到集成电路),这已经发生了4次。在朝着下一个(第6个)计算范式前进的过程中,我们已经取得了许多重要的里程碑:分子水平的三维自组织电路。所以,一个现有范式的即将结束并不代表真正的极限。
信息技术的能力存在着极限,但这些极限是无穷大的。我估计太阳系所存储的物质和能量至少能支持每s1070cps的计算(见第6章)。由于宇宙中至少有1020颗星,那么宇宙的计算能力大约为每s1090cps,这与赛斯·劳埃德的独立分析相吻合。所以确实存在极限,但这些极限并没有多大限制性。