云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)正在把人類引入數(shù)字化時代。這個時代對計算能力和能耗的需求是十分巨大的。迄今為止，IT公司主要是靠不斷擴容數(shù)據(jù)中心/云計算中心來應(yīng)對的。

其基本思路是利用單機能力有限的計算設(shè)備組成可伸縮的分布式計算網(wǎng)絡(luò)來處理。盡管如此，數(shù)據(jù)的海量暴漲以及計算任務(wù)的急劇增加仍使得數(shù)據(jù)中心必須不斷擴容，其能耗也在不斷增長。IT產(chǎn)業(yè)已成為化工、鋼鐵之后第五大能耗產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2011年，中國數(shù)據(jù)中心的耗電量就已經(jīng)占到了全社會的2%，相當于三峽大壩的全年發(fā)電量；美國數(shù)據(jù)中心2013年的耗電為910億千瓦時，相當于紐約居民用電的2倍。而全球所有數(shù)據(jù)中心每年的耗電量相當于30座核電站的發(fā)電量。不斷擴容的數(shù)據(jù)中心對占地、計算和網(wǎng)絡(luò)、存儲、供電、制冷提出了越來越多的需求。

那有沒有辦法提高計算設(shè)備的單機能力、降低能耗并縮小尺寸來更高效地滿足計算需求呢？
惠普就是這么想。這家昔日的IT巨頭投入了自身研發(fā)機構(gòu)3/4的人力以及大量財力，正在攻關(guān)一種革新性的新型計算機，它的名字叫做The Machine。

與傳統(tǒng)計算機相比，The Machine有三方面的不同：

一是采用經(jīng)過能效和算法優(yōu)化的系統(tǒng)級芯片（SoC）。這種SoC針對特定用途進行了優(yōu)化，可在實現(xiàn)性能提升的同時降低能耗。

二是統(tǒng)一存儲，把原來由RAM和硬盤/閃存承擔(dān)的存儲任務(wù)（RAM負責(zé)臨時存儲，硬盤/閃存負責(zé)長期存儲）全部交給所謂的憶阻器。目前計算機對內(nèi)存的使用基本上仍沿用1940年代的方案，需要在兩種存儲（RAM內(nèi)存與硬盤/閃存）之間來回交換數(shù)據(jù)，既影響性能又增加能耗。而憶阻器的存取速度可與DRAM匹敵，且存儲密度卻有望比硬盤還高，在掉電后還能像硬盤一樣保留數(shù)據(jù)，而不是像RAM一樣會丟失。這樣以來數(shù)據(jù)的保存和處理都可以在憶阻器上進行，不用像原來那樣需要的內(nèi)存與硬盤之間來回交換，可顯著提升效能，同時降低能耗。

三是內(nèi)部全光通信。從數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到機架內(nèi)設(shè)備的互連、乃至芯片封裝內(nèi)部的通信電路，全部都采用光通信。從而使得通信效率大為提升。

根據(jù)惠普的仿真測試，按照這種辦法設(shè)計出來的The Machine，其能力是常規(guī)計算機的6倍，能耗卻只有后者的1.25%，體積則只有10%左右。The Machine的首席架構(gòu)師Kirk Bresniker說，The Machine原型機將會在2016年面世。這種機器的目標首先是取代現(xiàn)有的服務(wù)器，不過Bresniker說這種設(shè)計有朝一日也可以部署到更小一點的設(shè)備上。

盡管這種新機器的指標非常吸引人，但是從目前來看仍存在幾個問題：

首先是需要調(diào)整軟件開發(fā)思路。這種激進的設(shè)計思路與傳統(tǒng)計算機體系有著很大的區(qū)別，顯然軟件設(shè)計思路也要進行調(diào)整。因此Bresniker希望研究人員和程序員事先能熟悉這種機器的工作機制，同時從開發(fā)者針對新OS的軟件開發(fā)試驗中找出哪種類型的軟件會從中受益最大。他的團隊打算在2015年6月時完成專門針對The Machine的操作系統(tǒng)，這個OS的名字叫做Linux++。不過Linux++只是過渡，最終會被全新設(shè)計的操作系統(tǒng)Carbon代替。仿真The Machine硬件設(shè)計的各種軟件工具也會陸續(xù)發(fā)布，以便程序員可以針對該操作系統(tǒng)測試自己的代碼。

其次是惠普能否按期實現(xiàn)產(chǎn)品的市場化存疑。比方說與Hynix合作生產(chǎn)的這種憶阻器內(nèi)存的上市時間已經(jīng)滯后。原來惠普的計劃是2013年，但現(xiàn)在惠普表示最快也要到2016年初才能向合作伙伴提供部件。

最后，The Machine還面臨著其他競爭方案的威脅。Google、Facebook等也在探索服務(wù)器設(shè)計的新思路，內(nèi)存和硬盤本身也朝著容量更高速度更快的目標演進，這些辦法相對而言沒那么激進，但是也更容易取得實效。

因此，盡管The Machine令人期待，但是關(guān)鍵還得看療效。