เวลาซื้อโน้ตบุ๊ค มักดูความเร็วซีพียูก่อนอันดับแรก แต่คิดอีกที ถ้าใช้แค่งานออฟฟิศ มันต้องแรงขนาดนั้นเลยหรือ

ใครตอบได้บ้างว่า ชิพไมโครโปรเซสเซอร์มีความละเอียดแม่นยำในการคำนวณตัวเลขถึงกี่หลัก

เฉลยเลยแล้วกัน คำตอบคือ มันขึ้นอยู่กับจำนวนบิตที่ใช้ในคำสั่ง เช่น ในคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ๆ มีจำนวนบิตมากถึง 64 บิต หมายความว่าสามารถคำนวณได้แม่นยำถึง 64 หลัก

การใช้งานคอมพิวเตอร์ทั่วไปตามสำนักงานเน้นหนักไปทางพิมพ์งาน ทำการบ้าน ทำกราฟฟิก แอนิเมชัน ดูหนัง ฟังเพลง เป็นต้น ทำให้เกิดคำถามว่า จำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผลคำนวณที่แม่นยำขนาดนั้นเลยหรือ ไม่ได้ใช้คำนวณหาตำแหน่งทิ้งระเบิดหรือควบคุมกระสวยอวกาศสักหน่อย

การคำนวณแบบดิจิทัลแต่ละครั้งก็คือ การใส่ 0 หรือ 1 ในแต่ละหลัก ซึ่งก็คือแต่ละทรานซิสเตอร์นั่นเอง การป้อนกระแสไฟฟ้าควบคุมการเปิดและปิดของสวิตช์ในทรานซิสเตอร์ และควบคุมการไหลของอิเล็กตรอน ตามธรรมชาติเมื่ออิเล็กตรอนไหลอย่างคงที่จะเกิดสัญญาณไฟฟ้ารบกวน (Noise) ตามมาและปัญหาที่ตามมาก็คือ ค่า 0 หรือ 1 ในแต่ละหลักอาจจะคลาดเคลื่อน

ดังนั้น วิศวกรจึงแก้ปัญหาโดยป้อนกระแสไฟฟ้าให้แก่ทรานซิสเตอร์มากขึ้น เพื่อให้อัตราสัญญาณที่ต้องการต่อสัญญาณรบกวน ที่เรียกว่า Signal-to-noise ratio เพิ่มมากขึ้น วงจรก็จะทำงานได้เที่ยงตรงแม่นยำและเสถียรมากขึ้น แต่การแก้ปัญหาด้วยวิธีการนี้ทำให้ชิพคอมพิวเตอร์กินไฟมากขึ้น และเกิดความร้อนมากขึ้นตามมาด้วย จึงต้องหาทางระบายความร้อนอีก

ยิ่งเมื่อเราลดขนาดของทรานซิสเตอร์ลงมาจนอยู่ในระดับนาโนเมตรด้วยแล้ว (เพื่อให้สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ต่อชิพให้มากขึ้น จนปัจจุบันชิพตัวเดียวมีทรานซิสเตอร์อัดอยู่กว่าพันล้านตัว) ก็ยิ่งเกิดปัญหาเรื่องความร้อนสูงมากเมื่ออิเล็กตรอนต้องวิ่งผ่านเส้นนำไฟฟ้าที่แคบลง

กลับคำถามเดิมที่ถามว่า “จำเป็นด้วยหรือที่ต้องใช้พลังการประมวลผลคำนวณที่แม่นยำขนาดนั้น”

นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งคิดว่า ถ้าเรายอมลดความแม่นยำลงในหลักทศนิยมที่มีค่าน้อยๆ เช่น ทศนิยมหลักที่ 3 เป็นต้นไป แต่ยังให้มีโอกาสความน่าจะเป็น (Probability) ที่จะได้คำตอบที่ใกล้เคียงค่าจริงมากกว่า 50% ขึ้นไป ก็น่าจะจ่ายไฟฟ้าให้ชิพน้อยลงได้ และคาดว่า น่าจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้มากกว่าเดิมถึง 10 เท่าเลย

แนวคิดดังกล่าวเป็นที่มาของเทคโนโลยีเกิดใหม่ที่น่าติดตามมากที่สุดเทคโนโลยีหนึ่งก็ว่าได้เรียกว่า Probabilistic complementary metal-oxide semiconductor technology หรือเรียกย่อๆ ว่า PCMOS

มีการทดลองแล้วว่า การใช้งานคอมพิวเตอร์เพื่อดูหนังวิดีโอด้วยชิพคอมพิวเตอร์แบบปกติเมื่อเทียบกับชิพ PCMOS แล้ว ไม่มีความแตกต่างกันเลย เพราะมนุษย์เรามีขีดจำกัดในการมองเห็นต่ำกว่าที่คอมพิวเตอร์แสดงออกมาอยู่แล้วหลายเท่า

ลองคิดดูว่าถ้าเราใช้ชิพ PCMOS กับอุปกรณ์พกพาต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น โทรศัพท์มือถือ หรือ ไอพอด ซึ่งสูบไฟเอาเรื่องเวลาใช้ดูคลิปและฟังเพลง แต่ ชิพ PCMOS จะช่วยประหยัดแบตเตอรี่มากเลยทีเดียว

คาดว่า ชิพ PCMOS จะปฏิวัติวงการการออกแบบชิพอิเล็กทรอนิกส์อย่างหน้ามือเป็นหลังมือเลยทีเดียวและช่วยทำให้กฎของมัวร์ (Moore’s Law) ที่ว่า “จำนวนทรานซิสเตอร์ในคอมพิวเตอร์จะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวทุกๆ ปีครึ่ง” ยังคงเป็นจริงได้ต่อไปอีกหลายทศวรรษในอนาคต

อย่างที่ผมเคยบอกว่า สุดท้าย มนุษย์ก็หาทางรอดจนได้นั่นเอง

เรื่องโดย : ดร.อดิสร เตือนตรานนท์
ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการวิจัยนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค

Article by TTTonline