80年前、アラン・チューリングが計算の数学的基礎を確立しました。その10年後には、ジョン・フォン・ノイマンがコンピューティングを実用化しました。それ以降、情報技術の進歩は世界経済成長の基盤となってきました。その原動力となったのは、性能が指数関数的に向上し、コストが指数関数的に低下してきた、重要な中核技術群です。
この驚くべき歩みは、ムーアの法則によって説明されます。これは、インテル共同創業者ゴードン・ムーアが1971年に唱えた予測で、マイクロチップに詰め込めるトランジスタの数が18〜24カ月ごとに倍増するというものです。しかしムーア自身も、「指数関数の性質とは、それを押し進めていくと、やがて破滅が起こるということだ」と指摘しています。
50年にわたる驚異的な成長を経て、私たちは今やムーアの法則の黄昏期に立っています。コンピューターを大量に必要とする世界に、持続可能かつ公平な形でイノベーションを届けられるよう、中核技術を刷新する必要があります。
私たちが生み出すデータ量は、2年ごとに、人類史上それまでに生み出されたすべてのデータ量を上回っています。私たちの野心は、コンピューターの性能向上よりも速いペースで膨らんでいます。
ムーアの法則の両刃の剣
ムーアの法則が予測したコスト削減と性能向上は、技術の利用者に大きな民主化効果をもたらしました。しかし、この世界的な成長の原動力を維持するには、学術界、政府、産業界が努力を結集し、世界規模で協調する取り組みが必要でした。
また、チップを製造する工場の建設には、指数関数的に増加する設備投資と運営コストもかかってきました。これは「ロックの法則」として知られる傾向です。この予測に沿って、次世代の工場は200億ドルを超えるコストがかかると見積もられています。
あまり知られていませんが、私たちが維持できていない重要な観察があります。それはデナードの法則です。ムーアとほぼ同時期にIBMフェローのロバート・デナードが示したこの観察によれば、トランジスタが縮小（「スケール」ダウン）すると、より安価でありながら、より高速に動作し、消費電力も少なくなるとされています。
デナード・スケーリング則は約10年前に終わりを迎えました。チップ上のトランジスタ数は増やせますが、それらが高速に動作したり消費電力が少なくなったりすることはありません。処理速度の向上と消費電力の削減を続けるには、より高度な集積が必要です。つまり、かつては複数のチップに分散していた機能を、今では単一の、ますます大規模化するチップに統合する必要があるのです。
ムーアの法則に、ロックの法則を加え、デナードの法則を差し引くと、少数のアーキテクチャとメーカーへの統合が進むという結論になります。この縮小しつつある市場リーダーの集団の外でのイノベーションは、周辺機器に限られ、高度に集積されたデバイスよりも数千倍遅く動作するものにとどまります。
サプライヤーとアーキテクチャの両方における統合は、ひいてはソフトウェア設計の画一化を生み出します。生物多様性の欠如が生態系を病気に対して脆弱にするように、私たちのITシステムはサイバー攻撃に対して脆弱になっていきます。さらに悪いことに、欠陥が封じ込められるという素朴で切り離された時代に構想された技術が、今や重要な社会インフラで使われており、そこでは障害が病気のように広がりかねません。
ムーアの法則が利用可能だった間にその利点を活用しなかったとすれば、それは経済的に愚かなことだったでしょう。しかし、その状況が長く続くことはありません。数十年にわたりムーアの法則の拡張を支えてきた世界的なコミュニティは、今まさに急速に再編成されつつあります。トランジスタだけに集中していればよい、比較的ぜいたくな時代が終わりつつあるという合意に達したからです。
ムーアの法則の黄昏期に入りつつある世界の不確実性は、一見すると手ごわく思えるかもしれません。しかし、それは4十年以上にわたり経験してこなかったものを私たちにもたらします。それは、慣習に挑戦する機会です。
新たな時代
飛躍的に生産性の高かったムーアの法則の時代を超えていくにつれ、私たちは従来の常識が同時に、そして複数にわたって覆される世界の瀬戸際に立っています。
ニューラルネットワークの学習が、アプリケーションのプログラミングに取って代わる。
データは、サーバーファームに囲い込まれるのではなく、分散される。データは、サーバーファームに囲い込まれるのではなく、分散される。
メモリは、希少で高価なものではなく、豊富で安価なものになる。
特定用途向けの計算要素が、汎用のマイクロプロセッサに取って代わる。
情報技術は、単にコストを削減するだけでなく、価値を生み出す。
フォトンが、情報の担い手としての電子に取って代わる。
エッジとコアは二項対立ではなく、連続体となる。
「データを管理するには大きな電力が必要であり、洞察を行動に移すには大きな計算能力が必要です。現在のアーキテクチャは、まったくもって持続可能ではありません。」――アントニオ・ネリ、ヒューレット・パッカード・エンタープライズ社長兼CEO。世界経済フォーラム年次総会（ダボス）、2018年1月
私たちは、従来の常識が同時に覆される瀬戸際に立っています。古典物理学から現代物理学への激動の移行において、科学はより強力になった一方で直感的理解からは遠ざかりましたが、それと同様に、これらの覆りの総和は、はるかに大きな見返りをもたらす可能性を秘めています。私たちは、ムーアの法則の時代の終焉と、新しく、多様で、活気に満ちた機会の可能性を受け入れるべきです。
この逆転した世界をどのように切り抜けていけばよいのでしょうか。方程式の供給側から需要側へと焦点を移すことによってです。従来型技術の指数関数的な性能向上は鈍化している一方で、指数関数的な需要は衰えることなく続いています。新たなデータは指数関数的に増加しており、センシングから行動に至るまでに私たちが許容できる時間も指数関数的に短くなっています。
人類が記録する情報量は2年ごとに倍増しています。言い換えれば、1年おきに、それまでに記録されたすべての情報に匹敵する量の新たな情報を生み出していることになります。現在、この情報の大部分は従来型のデータセンターに記録されていますが、データが増え続けるにつれて、その状況は大きく変わるでしょう。企業データのうち、データセンターに一度も置かれないものの割合は、現在の10%から5年以内に70%を超えるまで上昇する可能性があります。10バイトのうち7バイトは、「インテリジェントエッジ」を離れることなく、取得、分析、そして行動へと移すことができるかもしれません。
私たちは、せっかちな世界に生きています。「インテリジェント」な社会インフラの台頭を考えてみてください。スマート電力網、5G無線通信、自律走行車の車両群などです。これらすべてのシステムにおける情報のライフサイクルは、秒単位からマイクロ秒単位へと短くなりつつあります。
この2つの動向の積を取ると、未来のモデルが浮かび上がってきます。情報の大部分は、私たちに代わって行動するための判断を下すために、人工知能とデータ分析アルゴリズムによって分析されるようになるでしょう。その大半は、分散型の情報インフラの中で行われるようになります。
成長の大部分は、インテリジェントエッジにおいて、豊富な新しい計算「アクセラレーション」技術によって生じるでしょう。メモリ駆動型、ニューロモーフィック、フォトニック、量子、アナログ・コンピューティングは、いずれも不可欠なものとなるでしょう。エッジで確立されたこれらの技術は、コアのデータセンターへと還流し、エッジからコアへの連続体を形成するでしょう。
超競争型企業
これらの動向を私たちの北極星とすれば、実現可能になる超競争型の公共および民間企業の姿を描くことができます。超競争型のデジタル企業とは、次のような企業です。
リアルタイムデータが、競争力と経済的価値創造の新たな源泉であり、それらが提供する基礎的な商品やプロセスと同等以上の価値を持つことを理解している。
あらゆる物理的またはデジタルの製品、工場内のあらゆる製造プロセス、企業内のあらゆるビジネスプロセスが、データを生成し、そのデータを活用してますます効率的かつ強靭になれるようにする。
分析および機械学習の能力を、リアルタイムの洞察と行動のために、可能な限りエッジに近い場所に配置する。
インテリジェントエッジから企業のコアに至る連続体を構築し、あらゆる行動を最小限のエネルギーで最短時間に完了できるようにする。
プロセス改善、投資戦略、顧客満足度、保証費用の削減、直接的な収益化を通じて、生データを経済的優位性へと、絶え間なく、かつ持続可能な形で転換する。
新しい計算要素からなる分散システムは、確かに複雑ですが、その見返りとして、より公平で、安全で、利用可能であり、かつ持続可能です。これらの要因によって、それらはより公正なものとも言えるでしょう。
そこから生まれる経済的機会は、今日の技術的な単一文化への解毒剤です。ヒューレット・パッカード・ラボのシニアフェローであるスタン・ウィリアムズは、昨年のIEEE国際リブーティング・コンピューティング会議の閉会講演で、次のように要約しています。「ムーアの法則の終焉は、ムーアの法則の始まり以来、コンピューティングにもたらされた最良の出来事である。黄金の手錠が外れたのだ。」
