概述
庫梅定律(Koomey ’s Law),由史丹福大學的教授喬納森·庫梅(Jonathan Koomey)發現並提出,即每隔18個月,相同計算量所需要消耗的能量會減少一半。
理論提出
英特爾創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)曾提出摩爾定律:一定面積的積體電路上可容納的電晶體數量,以18個月翻一倍的速度增長,性能也隨之翻倍。
2011年,史丹福大學的土木與環境工程的顧問教授和科研帶頭人喬納森·庫梅協同微軟公司的史蒂芬·貝拉爾(Stephen Berard)、卡內基梅隆大學的瑪拉·桑切斯(Marla Sanchez)以及英特爾公司的亨利·王(Henry Wong)共同在《IEEE計算編年史》7 - 9月刊上發表了一篇論文,認為計算機性能的提高,各類組件如電容的體積縮小,通信模組之間的通信時間的縮短,都能大大提高能源效率。
主要觀點
即使在分立電晶體出現之前,能源效率也是以18個月翻番的速度增長的。這是以電子開關為基礎的信息技術一個根本特徵,而不僅僅是積體電路的規律
理論影響
隨著網路時代的來臨和智慧型手機的普及,人們不僅注重他們的電子產品運行速度有多快,更注重這些設備的電池續航能力。在某種意義上,庫梅定律因為有關能效的發展趨勢的闡述,就消費者層面而言,其重要性已經慢慢超越了摩爾定律。
在2011年的《IEEE計算編年史》的7 - 9月刊上,庫梅協同微軟公司的史蒂芬·貝拉爾(Stephen Berard)、卡內基梅隆大學的瑪拉·桑切斯(Marla Sanchez)及英特爾公司的亨利·王(Henry Wong)共同發表了一篇論文,大意是說,計算機性能的提高。
喬納森·庫梅是史丹福大學的土木與環境工程的顧問教授和科研帶頭人,相比於性能的提高,庫梅更關注的是能效的提升。他總結了過去60年計算機硬體發展的數據,才得出此結論。他指出,從1946年第一台電子計算機ENIAC誕生之日算起,相同的計算量所需能耗一降再降,如今僅僅是ENIAC時期的四萬分之一。
ENIAC誕生於1946年2月14日的美國賓夕法尼亞大學,占地面積達170平方米,重30噸,採用的是真空電子管而非電晶體,當初用來為美國陸軍計算火炮射擊的彈道。微軟和英特爾曾經聯手對ENIAC的峰值功耗進行了計算——每秒運行5000次加法,所需功耗為150千瓦。
“以固定的計算量為前提,每隔一年半其所需的電池消耗將會減半。由於能源利用效率的穩步提高,就使得移動計算技術和感測套用的普及成為可能。”即使在分立電晶體出現之前,能源效率也是以18個月翻番的速度增長的。庫梅說,“這是以電子開關為基礎的信息技術一個根本特徵,而不僅僅是積體電路的規律。”
世界信息技術已逐漸從專注於計算能力的提高轉移到能源效率的提高,特別是隨著人們越來越習慣於使用智慧型手機,筆記本電腦,平板電腦等此類需要電池供電的設備,此類研究重點的轉移是必然的。
“每個人都熟悉摩爾定律,我們親眼目睹了電腦性能的逐步改善,其重要性是毋庸置疑的。”麻省理工學院斯隆管理學院教授埃里克·布林約爾松(Erik Brynjolfsson)說,“但是,現在的人們不僅注重他們的電子產品運行速度有多快,更注重這些設備的電池續航能力。”布林約爾松認為在某種意義上,越來越多事情會向消費者方面偏移。
對於庫梅定律所指出的發展趨勢,最有趣的莫過於思考計算極限的可能性。庫梅認為理論極限仍然是那么的遙遠。在1985年,物理學家費曼分析了計算機的電力需求,指出理論上能耗改善的極限是1000億倍,也就是說如果能效技術一直以庫梅定律給出的速度發展,那么在2043年左右能源效率會達到極限。當然這不能算上量子計算等新技術,僅指電子信息技術。“從最初到現在,能源效率已經提高了約四萬倍。 但是我們還有很長的路要走,”庫梅說,“這一切的發生與改變不可能被物理學上的困境所限,只會被人類自身的智慧所限。”