Обманчивый мир технологий. Или экспоненциальный рост для «чайников»

Сегодня мы поговорим об экспоненциальном росте…

Стойте, не уходите! Я понимаю, звучит так, будто это не очень интересно и не совсем то, чего ожидаешь от сайта о мобильных технологиях. Но я вас уверяю, вы заблуждаетесь! Речь пойдет именно о том, о чем вам, как любителю современных технологий, точно хотелось бы знать.

Дело в том, что мы не совсем корректно понимаем многие процессы по той причине, что не можем осознать экспоненциальный рост (проще говоря, геометрическую прогрессию). Нет, логикой-то мы всё хорошо понимаем, но вот с осознанием как-то не складывается (вспомните легенду о зернах на шахматной доске).

Из-за этого получается такой парадокс — мы удивляемся, как быстро человечество перешло от калькуляторов к дополненной реальности (AR) и в то же время не видим дальше собственного носа, когда речь заходит о будущем.

После прочтения этой статьи, вы совершенно по-другому посмотрите на свой смартфон и на то, чем он может стать в скором времени!

Иллюзия прогресса, или что такое экспоненциальный рост

Если говорить простым языком, то экспоненциальный рост — это когда скорость роста какой-то величины зависит от ее размера. То есть, чем больше становится какое-то значение, тем быстрее оно растет. Снежный ком — неплохой пример экспоненциального роста.

Вроде бы все понятно, о чем тут еще говорить? Ну что ж, давайте проверим, так ли это.

Иллюзия обмана

Вот у вас есть колбочка, в которую вы поместили одну бактерию. Число бактерий в колонии всегда растет экспоненциально. То есть, каждая бактерия делится на две, затем уже эти две делятся еще на две и получается четыре бактерии и так далее. Чем больше бактерий, тем быстрее будет расти их количество.

Предположим, что одна бактерия будет делиться на две ровно за один день. А вся колба заполнится бактериями за год, то есть, 31 декабря в колбе не останется больше места.

Внимание, вопрос! Если 1 января в колбе была 1 бактерия, а 31 декабря она заполнилась доверху, в какой день колба была заполнена ровно наполовину?

Наше «линейное» мышление всячески противится верному ответу: колба была заполнена на половину 30 декабря, ровно за 1 день до того, как места в ней больше не осталось.

И правда, если каждая бактерия 30 декабря разделится на две (то есть, произойдет то, что и происходило каждый день), то количество бактерий удвоится и, соответственно, полупустая колба заполнится.

Что же это получается? За целый год (без одного дня) мы с трудом собрали пол колбы бактерий, а на заполнение второй половины ушел всего день? Кажется, произошел взрывной рост!?

Вот как бы это все примерно выглядело на графике:

Ну вот мы и попались в ловушку! Ведь никакого взрывного роста под конец года не было. Темпы роста сохранялись на одном уровне в течение всего года — каждые день количество бактерий удваивалось.

И теперь самое интересное! Если бы рост бактерий продолжился еще в течение следующего года, как вы думаете, где бы оказались наши точки 30 и 31 декабря? А вот где (показано красным цветом):

Как вам такое? Что же это теперь получается, на самом деле никакого взрывного роста в конце первого года не было? Ведь на графике эти точки находятся на прямой линии, а реальный рост начался ближе к концу второго года…

Я думаю, не нужно объяснять, что будет, если мы дальше продолжим наблюдать рост. Верно, кривая останется прежней, а наши «взрывные темпы роста» будут смещаться влево и превращаться в прямую линию. И каждый раз мы будем видеть одно и то же — ничего не росло в течение всего времени, а под конец — взрывной рост, пик, апогей!

«Как же нам повезло жить на пике технологий!»

Наверное, каждого посещали такие мысли. Ну правда, посмотрите, как человечество топталось на месте последние 40-50 лет и что произошло затем:

Согласен, график немножко спекулятивный, так как он показывает рост количества транзисторов в микропроцессорах, а это не совсем то же, что и рост производительности. Тем не менее, связь есть и мы ее прекрасно наблюдаем. Даже по своим смартфонам, сердцем которых и являются эти микропроцессоры.

А еще вы заметили, что красный график в точности повторяет экспоненциальную кривую, которую мы рассматривали на примере бактерий. То есть, можно смело утверждать, что последние 50 лет транзисторы уменьшались в размерах по экспоненциальной кривой. А из этого уже можно делать определенные выводы.

Когда современный молодой человек посмотрит на этот график, он ужаснется тому, как медленно развивались технологии с 1995 по 2005 гг., и подумает — как же здорово, что я живу сейчас, а не в «застойных нулевых»! А поразмыслив еще немножко, добавит — о каком прорыве может идти речь, мы ведь уже достигли апогея? Впереди только медленная эволюция.

Но, как мы уже убедились чуть выше, в этом и заключается обманчивость экспоненциального роста. В реальности этот график должен говорить такому молодому человеку совсем другое. Его должно пугать то, что может случиться через очередные пару лет, так как вся мощность, достигнутая наукой за последние 100 лет, просто умножится на 2! И тот апогей, которым он восторгался, окажется лишь прямой линией на графике.

Ну и, конечно же, молодой человек из далеких «нулевых» думал точно так же, как и наш современник, глядя на тогдашний экспоненциальный график роста количества транзисторов на микросхеме:

Не буду тратить ваше время, но поверьте мне на слово, таким этот график был в любой период времени и каждый раз простые обыватели думали, что вот он — пик развития, а впереди лишь медленная эволюция.

Поэтому, когда я в своей заметке «Восстание машин» говорил о том, что в ближайшие 10-15 лет наш мир может измениться до неузнаваемости, я просто руководствовался здравым смыслом, зная о существовании логической ловушки под названием экспоненциальный рост.

Процессоры — не бактерии!

Но с чего, вдруг, я взял, что транзисторы должны уменьшаться по экспоненциальному росту? Это что, какой-то неизвестный миру «4-й закон Ньютона»?

Хорошее замечание! И на самом деле не существует никакого закона, которому бы могло подчиняться изменение размеров транзисторов. Мы не можем со стопроцентной уверенностью заявлять, что экспоненциальное развитие технологий продолжится. Но у нас есть десятки лет истории, из которой можно сделать 3 простых вывода:

1. Количество транзисторов на схеме росло экспоненциально последние 50-70 лет. Это научный факт.
2. В каждый период времени были люди, включая самых образованных, заявляющие, что дальнейший экспоненциальный рост невозможен. Это стало уже своего рода традицией.
3. Экспоненциальный рост продолжается до текущего дня. Правда, вместо двукратного увеличения каждые 2 года, мы имеем что-то ближе к 1.6 раз каждые 2 года.

А если это звучит неубедительно и вы понимаете английский, тогда рекомендую посмотреть интереснейшее интервью с Джимом Келлером — гениальным инженером и вице-президентом компании Intel. Похоже, нас ждут очередные 20 лет экспоненциального развития технологий.

Это значит, что современный взрывной рост (мощные смартфоны, голосовые ассистенты, дополненная реальность и вычислительная фотография) через 10 лет окажется всего лишь прямой линией на графике.

Кстати, не только количество транзисторов растет экспоненциально. В мире есть и множество других примеров. Население земли — один из них. Вдумайтесь только, тысячи лет истории привели к появлению первого миллиарда человек на планете. На второй миллиард ушло всего 100 лет. К отметке в 3 миллиарда мы подошли за 30 лет. А в последнее время население земли увеличивается на 1 миллиард каждые 10 лет.

Такие дела!

Алексей, главный редактор Deep-Review