Le Leggi Di Moore, La Crescita Esponenziale e Le Critiche Di Gustafson

"Le prestazioni dei processori e il numero di transistor ad esso relativo, raddoppiano ogni 18 mesi"

La prima legge di Moore è tratta da un'osservazione empirica di Gordon Moore, cofondatore di Intel con Robert Noyce: nel 1965, Gordon Moore, che all'epoca era a capo del settore R&D della Fairchild Semiconductor e tre anni dopo fondò la Intel, scrisse infatti un articolo su una rivista specializzata nel quale illustrava come nel periodo 1959-1965 il numero di componenti elettronici (ad esempio i transistor) che formano un chip fosse raddoppiato ogni anno.
Moore, grazie alle sue supposizioni poi diventate leggi e conosciute come prima e seconda legge è stato dunque tra coloro che hanno dato il via alla corsa all'evoluzione dei processori.
Secondo queste leggi i computer avrebbero dovuto "raggiungere" l'intelligenza del cervello umano nel 2029.


CRESCITA ESPONENZIALE
Prima di addentrarci nelle leggi di Moore, riporto alcuni curiosi esempi che lasceranno di stucco molti. Una leggenda narra che nel 600 d.C., un imperatore indiano, che amava molto giocare a scacchi, decise di dare una ricompensa al contadino che aveva inventato il gioco facendogli scegliere ciò che voleva.
La risposta del contadino lasciò di stucco l’imperatore:

"Sono un uomo semplice e di pochi desideri. Vorrei ricevere un chicco di riso per il primo quadrato della scacchiera, due per il secondo, quattro per il terzo, otto per il quarto e così via per il resto della scacchiera"

L’imperatore pensò che fosse irrilevante questa richiesta ed ordinò immediatamente al suo tesoriere di dare seguito alle richieste del contadino.
Dopo circa una settimana, l'imperatore impiegò un tesoriere per calcolare quanto riso fosse necessario per fare fronte alla richiesta del contadino, accorgendosi che non vi era possibilità onorare il debito.
Infatti, un chicco di riso che raddoppia consecutivamente per 64 volte (tanti sono i quadrati della scacchiera) dà come risultato 18.446.744.073.709.551.615 chicchi di riso.
L’imperatore non ne aveva a sufficienza.

Stiamo parlando dell’interesse composto.
L’interesse composto non è altro che un meccanismo che genera interesse su interesse, noto anche con il termine capitalizzazione composta.
L’interesse composto si basa su una crescita esponenziale anziché lineare.
I punti di forza dell’interesse composto sono tre:

Il tempo
Il tasso di interesse
Il capitale

E tra questi tre punti, l’orizzonte temporale è il nostro principale amico: più a lungo lasci i soldi investiti maggiore sarà la forza dell’interesse composto.
Un po' come il noto indovinello: meglio 1 milione di dollari subito o 1 centesimo al giorno raddoppiato per 31 giorni (ovvero 1 centesimo, 2 centesimi, 4 centesimi, 8 centesimi e così via per 31 volte). Banale dire che la scelta migliore è quella di 1 centesimo al giorno al raddoppio (si arriverebbe ad oltre 10 milioni di dollari).

Un altro esempio che rende bene l'idea è quello del piegamento di un banale foglio A4 di carta (di 01, mm), piegato tot volte.
Se si piega un foglio 42 volte si coprirebbe la distanza Terra-Luna, se lo si fa 50 volte si arriva fino al Sole (quasi 150 milioni di km!). Se lo si piega 103 volte, invece, lo spessore sarebbe grande come l’intero universo osservabile. Realisticamente parlando un foglio di carta lo si riesce a piegare 6 o 7 volte, si è anche provato ad utilizzare una pressa idraulica ma oltre l'ottavo tentativo il foglio si disintegra. In ogni caso aumentando esponenzialmente 0,1 mm per tot volte si raggiungono effettivamente le distanze citate.
Ad oggi, facendo un parallelo con le leggi di Moore, da quando sono stati inventati i transistor siamo a circa 32 pieghe del foglio di carta.


LA PRIMA LEGGE DI MOORE
Nel 1965, Moore ipotizzò che le prestazioni dei microprocessori sarebbero raddoppiate ogni 12 mesi circa. Nel 1975 questa previsione si rivelò corretta e prima della fine del decennio i tempi si allungarono a 2 anni, periodo che rimarrà valido per tutti gli anni ottanta. La legge, che verrà estesa per tutti gli anni novanta e resterà valida fino ai nostri giorni, viene riformulata alla fine degli anni ottanta ed elaborata nella sua forma definitiva, ovvero che le prestazioni dei processori raddoppiano ogni 18 mesi.
Questa legge è diventata il metro e l'obiettivo di tutte le aziende che operano nel settore, non solo la Intel. Un esempio di come i microprocessori in commercio seguano la legge di Moore è il seguente...nel maggio del 1997 Intel lancia il processore Pentium II con le seguenti caratteristiche:

Frequenza: 300 MHz
Numero di transistor: 7,5 milioni
dopo tre anni e mezzo, ovvero nel novembre del 2000, mette in vendita il Pentium 4 con le seguenti caratteristiche:

Frequenza: 1,5 GHz
Numero di transistor: 42 milioni


LA SECONDA LEGGE DI MOORE
"Il costo delle apparecchiature per fabbricare semiconduttori raddoppia ogni quattro anni"

In seguito, Moore integrò definitivamente la sua legge originaria formulandone una seconda:
"Il costo di una fabbrica di chip raddoppia da una generazione all'altra"

Egli fece quest'affermazione in base all'osservazione della dinamica dei costi legati alla costruzione delle nuove fabbriche di chip: costi che erano passati in media da 14 milioni di dollari nel 1966 a un miliardo di dollari nel 1996.
Questi costi erano quindi cresciuti a un ritmo superiore rispetto all'incremento di potenza dei chip previsto dalla prima legge.
La proiezione di questi costi indicava che nel 2005 una fabbrica di chip sarebbe costata 10 miliardi di dollari.
L'implicazione di questo primo andamento è che il costo per transistor, oltre a smettere di diminuire, sarebbe destinato ad aumentare.
Dunque Moore aveva avvertito che la validità della sua prima legge stava per giungere a termine.


CREPE NELLE LEGGI?
Una legge destinata, sulla carta, a restare valida almeno fino al 2020 e quindi a rendere prevedibile il mercato.
E per quasi un cinquantennio nessuno era riuscito a metterne in dubbio la validità di base.
A segnare la possibile svolta è stato John Gustafson, capo dei progettisti delle architetture grafiche della AMD, che ha dichiarato al sito The Inquirer che il ritardo registrato nel passaggio del processo produttivo da 28 a 20 nanometri è la conferma dell’inadeguatezza della Legge di Moore a spiegare l’andamento dell’attuale progresso tecnologico.
Dall’anno della sua prima formulazione (1965), la Legge di Moore si è evoluta.
Tuttavia, secondo il capo delle architetture grafiche della casa di Sunnyvale, l’attuale forma della legge, che porta il nome del cofondatore di intel, appare inadeguata e anacronistica.
Secondo l’interpretazione di John Gustafson di AMD, la redditività economica dei chip è invece definita dalla densità dei transistor.
Questo parametro sarebbe più equo in quanto tiene in considerazione l’utilizzo effettivo.
"Se stampate pochi transistor, il chip avrà un costo per transistor troppo elevato, e anche se ne mettete troppi vi troverete nella stessa situazione. Siamo in attesa che avvenga la transizione dai 28 ai 20 nanometri, e ci sta mettendo troppo rispetto a quanto aveva previsto la Legge di Moore".
Il modo migliore per capire se l’osservazione di Gustafson abbia un riscontro effettivo è guardare alle recenti dinamiche del commercio.