โครงสร้างพื้นฐานด้านไอทีที่สร้างขึ้นบนไม้จิ้มฟัน: จุดคอขวดที่มองไม่เห็น

ผู้เขียน: ฮุ่ยเปี้ยนซิงซาน

คุณเคยคิดไหมว่าบทความที่คุณกำลังอ่านอยู่ตอนนี้ผ่านชั้นเทคโนโลยีมาแล้วกี่ชั้น?

ระบบปฏิบัติการบนโทรศัพท์มือถือ แกนเบราว์เซอร์ เครื่องจักร JavaScript WebAssembly CDN DNS เซิร์ฟเวอร์คลาวด์ แกน Linux ไลบรารีรันไทม์ภาษา C ชุดคำสั่ง CPU วุ้นเซมิคอนดักเตอร์... ทั้งหมดลงมาถึงชิปซิลิคอนที่กำลังใช้พลังงานอยู่

แต่ละชั้นดูเหมือนมั่นคงราวกับหินก้อนใหญ่ แต่ละชั้นมีเอกสารขาว การรับรอง และการสนับสนุนจากบริษัทชั้นนำ

แต่เมื่อคุณวางมันทับกันดู คุณจะได้ภาพที่น่ากังวล—หอคอยที่กำลังจะพังทลาย โดยเสาสีแดงที่บางเฉียบและน่าขำเป็นเสาเดียวที่รองรับทุกอย่างไว้

ชื่อของมันคือ: ข้อจำกัดของฟอน นีแมน

และคุณที่ยืนอยู่บนยอดหอคอย กำลังถือโทรศัพท์มือถือ รู้สึกว่าทุกอย่างเป็นเรื่องปกติ

ฟอน นีแมน บิดาแห่งคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ สถาปัตยกรรมฟอน นีแมน เป็นการออกแบบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่เกือบทั้งหมด CPU รับผิดชอบการคำนวณ หน่วยความจำรับผิดชอบการจัดเก็บ และทั้งสองส่วนเชื่อมต่อกันด้วยบัสเดียวในการถ่ายโอนข้อมูล การออกแบบนี้ใช้งานตั้งแต่ปี 1945 จนถึงปัจจุบัน ผ่านยุคเครื่องขนาดใหญ่ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อินเทอร์เน็ต และยุคโทรศัพท์มือถือ และตอนนี้กำลังสนับสนุนปัญญาประดิษฐ์

แต่มันมีข้อบกพร่องสองประการที่เป็นธรรมชาติ: 1) หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ทำงานเร็วขึ้นเรื่อยๆ แต่หน่วยความจำและบัสไม่สามารถติดตามให้ทัน ทำให้การย้ายข้อมูลกลายเป็นข้อจำกัดของระบบทั้งหมด—CPU ส่วนใหญ่ใช้เวลาไม่ได้คำนวณ แต่รอข้อมูล 2) การประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูงของ CPU ขึ้นอยู่กับความจุของแคช ซึ่งมีข้อจำกัดทางกายภาพตามธรรมชาติและไม่สามารถขยายแบบขนานได้เหมือนหน่วยความจำ ภายใต้แรงผลักดันของภาษาโปรแกรมระดับสูงสมัยใหม่ที่เน้นความอ่านง่ายสำหรับมนุษย์ โปรแกรมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ และข้อมูลที่ซับซ้อนและไม่สม่ำเสมอ ได้เกินขีดจำกัดของความจุแคชไปแล้ว จึงเพิ่มความถี่และปริมาณการย้ายข้อมูลระหว่างหน่วยความจำกับ CPU ทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานช้าลง ติดขัดมากขึ้น และเสี่ยงต่อการล่มบ่อยขึ้น นี่คือ “ขอบเขตของฟอน นีแมน”

ที่น่าขำคือ ข้อจำกัดนี้เป็นปัญหาที่ต่ำสุด สำคัญที่สุด และหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่สุดของอุตสาหกรรมไอทีทั้งหมด แต่กลับเป็นปัญหาที่ไม่มีใครสนใจ

ทำไม? เพราะการแก้ไขมันยากและไม่คุ้มค่าที่จะทำเงิน

บริษัทขนาดใหญ่ชอบสะสมชั้นต่างๆ ไว้บนนั้น—GPU ที่เร็วขึ้น, หน่วยความจำกราฟิกที่ใหญ่ขึ้น, ชั้นแคชที่ซับซ้อนมากขึ้น, อัลกอริทึมการจัดตารางที่ฉลาดกว่า—แต่ละชั้นสามารถใส่ลงในสไลด์ PPT ได้, แต่ละชั้นสามารถขายได้, และแต่ละชั้นกำลังหลีกเลี่ยงเสาสีแดงนั้น แทนที่จะเผชิญหน้ากับปัญหาและแก้ไขมันอย่างตรงไปตรงมา

เหมือนกับตึกที่มีการเพิ่มชั้นขึ้นไปเรื่อยๆ แต่รอยร้าวในรากฐานกลับถูกปิดทับด้วยกระดาษติดผนังที่หนาขึ้นเรื่อยๆ

คุณถามคนที่อาศัยอยู่ข้างในว่าปลอดภัยไหม? พวกเขาจะตอบว่า: วางใจได้ เราเพิ่งเปลี่ยนเป็นล็อกประตูอัจฉริยะรุ่นล่าสุดและซื้อประกันภัยภัยพิบัติที่แพงที่สุด

ดูภาพนี้ คุณจะพบปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ: แต่ละชั้นเมื่อแยกออกมาดู ดูเหมือนกับก้อนอิฐที่ถูกออกแบบอย่างพิถีพิถัน

ระบบปฏิบัติการมีสถาปัตยกรรมเคอร์เนลที่เข้มงวด หน่วยความจำความกว้างแบนด์วิดธ์สูง HBM มีกระบวนการเรียงซ้อนที่ละเอียดอ่อน CPU และ GPU มีการออกแบบที่ซับซ้อนด้วยทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัว โรงงานผลิตซิลิคอนเป็นมงกุฎของอุตสาหกรรมมนุษย์

Linux และ Apache Foundation ดูแลรักษาโครงสร้างพื้นฐานแบบโอเพ่นซอร์สที่เชื่อถือได้ที่สุดในโลก LibcURL ถูกเรียกใช้งานโดยโปรแกรมเกือบทุกโปรแกรมที่ต้องการการเชื่อมต่อเครือข่าย ระบบ DNS ช่วยให้อินเทอร์เน็ตทั่วโลกสามารถค้นหาและเชื่อมต่อถึงกันได้ ผู้ให้บริการคลาวด์ให้คำมั่นเรื่องความพร้อมใช้งาน 99.99%

แต่ละก้อนมีรูปร่างสมมาตร แต่ละก้อนมีเอกสารวิจัย มาตรฐาน และการตรวจสอบ

แต่ถ้าเรียงพวกมันจากล่างขึ้นบน ภาพก็จะเปลี่ยนไป

นี่คือความจริงของโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลสมัยใหม่: มิใช่ระบบแบบรวมที่ออกแบบอย่างรอบคอบ แต่เป็นสิ่งมหัศจรรย์ที่เกิดจากการสะสมของวิธีแก้ปัญหาชั่วคราวนับไม่ถ้วน

มันทำงานได้ไม่ใช่เพราะออกแบบดี แต่เพราะมีคนจำนวนมากทำงานซ่อมแซมในช่วงดึกมากมาย

คุณคิดว่าคุณกำลังใช้งานอาคารหลังใหญ่ แต่จริงๆ แล้วคุณยืนอยู่บนกองอิฐที่ซ่อมแซมกันมา

ดูแขนกลที่ยื่นออกมาจากด้านข้างในรูป ซึ่งมีป้ายกำกับว่า "AI ปัญญาประดิษฐ์"

มันไม่ได้รองรับหอคอยนี้ แต่ทำหน้าที่เป็นคันเหยียบเร่งให้โครงสร้างแบบก้อนอิฐพังทลาย

นี่คือการเสียดสีที่แม่นยำที่สุดต่อกระแส AI ปัจจุบัน

ทุกคนพูดถึง AI เป็นการปฏิวัติด้านผลิตภาพ เป็นยุคถัดไป และเป็นกระสุนเงินที่ช่วยแก้ไขทุกอย่าง แต่จากมุมมองของโครงสร้างพื้นฐาน สิ่งแรกที่ AI ทำคือผลักดันระบบที่กำลังสั่นคลอนอยู่แล้วให้เข้าใกล้ขอบแห่งความเสี่ยงมากยิ่งขึ้น

ทำไม? เพราะ 1) AI เป็นสัตว์ร้ายด้านพลังการคำนวณ การฝึกโมเดลขนาดใหญ่เพียงครั้งเดียวใช้พลังงานเท่ากับการใช้ไฟฟ้าของเมืองเล็กๆ ทั้งเมืองในหนึ่งปี การปรับใช้การให้บริการต้องการ GPU จำนวนมาก แต่ GPU รุ่นพื้นฐานยังคงทำงานบนสถาปัตยกรรมฟอน นีแมน—แรงกดดันที่เสาสีแดงต้องรับนั้นหนักกว่าที่เคยเป็นมาทุกครั้ง 2) การค้นหาข้อมูลอย่างรุนแรงของผู้ใช้ AI สร้างแรงกดดันต่อโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลมากกว่าผู้ใช้ทั่วไปถึงหลายพันเท่า และแผนการวนซ้ำที่ถูกอ้างถึงในปัจจุบันจะยิ่งเพิ่มความถี่ของการค้นหาและคำนวณงานของ AI แบบเรขาคณิตเพิ่มขึ้นอีก

ที่น่าขำกว่านั้นคือผลลัพธ์จาก AI

โค้ดที่สร้างโดย AI จำนวนมากถูกส่งเข้าสู่โครงการโอเพ่นซอร์ส คุณภาพไม่สม่ำเสมอและมีช่องโหว่เกิดขึ้นมากมาย เนื้อหาที่สร้างโดย AI จำนวนมากเต็มไปทั่วอินเทอร์เน็ต ผลลัพธ์การค้นหาถูกปกคลุมด้วยข้อมูลขยะ โซลูชันที่สร้างโดย AI จำนวนมากถูกบรรจุเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อขายให้ลูกค้า แต่เมื่อเกิดปัญหาจึงพบว่าพื้นฐานนั้นเป็นเพียงภาพลวงตา

AI ไม่ได้ซ่อมเสาสีแดงนั้น มันแค่สร้างชั้นใหม่บนยอดหอคอย แล้วบอกทุกคนว่า: ดูสิ เราสูงขึ้นแล้ว

จะล่มหรือไม่นั้น เป็นเรื่องของไตรมาสหน้า

มีเรื่องขำๆ ที่พูดไว้ดีว่า: มนุษย์ใช้เวลา 70 ปี ในการพัฒนาคอมพิวเตอร์จาก “คำนวณเร็ว” เป็น “พูดพล่อยได้” แล้วเรียกมันว่าความก้าวหน้า

ทางด้านขวาของภาพ นกตัวเล็กที่โกรธกำลังพุ่งชนตัวหอคอย ข้างๆ มีป้ายระบุว่า: สิ่งที่ "บริษัทใหญ่" กำลังทำ

เปรียบเทียบอย่างรุนแรง แต่แม่นยำ

บริษัทขนาดใหญ่จะเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ โครงสร้างใหม่ หรือมาตรฐานใหม่ที่ถูกเรียกว่า "ปฏิวัติ" เป็นระยะๆ การเปิดตัวมีบรรยากาศยิ่งใหญ่ สไลด์ PPT สวยงามเยี่ยม และ KOL ต่างชื่นชมอย่างพร้อมเพรียง

แต่ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มักไม่ได้ซ่อมแซมหรือเสริมสร้างโครงสร้างอุตสาหกรรมที่มีอยู่ แต่กลับทำลายมัน

เมื่อกรอบงานใหม่ออกมา กรอบงานเก่าก็จะตายลง เมื่อมาตรฐานใหม่ออกมา อุปกรณ์ทั้งหมดที่รองรับมาตรฐานเก่าก็กลายเป็น “ผลิตภัณฑ์ล้าสมัย” บริษัทขนาดใหญ่ไม่ได้ไม่รู้ว่าการทำเช่นนี้มีค่าใช้จ่าย แต่สำหรับพวกเขา ต้นทุนของการทำลายระบบนิเวศถูกแบกรับโดยนักพัฒนาและผู้ใช้ ในขณะที่การเติบโตและการประเมินมูลค่าจากผลิตภัณฑ์ใหม่กลับเป็นของพวกเขา

ทางด้านซ้ายของกราฟ นักพัฒนาอิสระ Rust กำลังบินไปด้วยจรวด มีป้ายระบุว่า: "นักพัฒนาอิสระ Rust กำลังทำสิ่งของพวกเขาเอง"

นี่คือความขบขันอีกรูปแบบหนึ่ง

นักพัฒนาอิสระเป็นกลุ่มที่มีชีวิตชีวาที่สุดในระบบนิเวศไอที พวกเขาไม่ถูกผูกมัดด้วย KPI ของบริษัทใหญ่ สามารถทดลองและผิดพลาดได้อย่างรวดเร็ว และสามารถสร้างแอปพลิเคชันคุณภาพสูงที่บริษัทใหญ่ไม่สามารถทำได้

แต่ผลลัพธ์ของนักพัฒนาอิสระก็มีอีกด้านหนึ่ง

ยุ่งเหยิง ฟังก์ชันเดียวกันมีนักพัฒนาสิบคนสร้างสิบเวอร์ชัน แต่ละเวอร์ชันต่างกัน แต่ละเวอร์ชันมีปรัชญาการออกแบบของตัวเอง และแต่ละเวอร์ชันถูกดูแลเฉพาะจนผู้สร้างหมดความสนใจ

ไม่มีการจัดระเบียบ ไม่มีมาตรฐานที่เป็นเอกภาพ ไม่มีคำมั่นเรื่องความเข้ากันได้ และไม่มีแผนการอัปเกรด วันนี้ยังใช้งานได้ แต่พรุ่งนี้ผู้พัฒนาอาจลบฐานข้อมูลออกไปก็ได้

ไม่รอบคอบ โครงการอิสระหลายโครงการไม่มีการทดสอบ ไม่มีเอกสาร และไม่มีการตรวจสอบความปลอดภัย ผู้เขียนคิดว่า “ใช้งานได้ก็พอ” แล้วโครงการนี้กลับถูกโครงการอื่นๆ อีกหมื่นโครงการพึ่งพา

คำถามเหล่านี้แต่ละข้อดูไม่ใหญ่โตนัก แต่เมื่อสะสมกันไป กลับกลายเป็นการทำลายตลาดอีกรูปแบบหนึ่ง ผู้ใช้ต้องเลือกจากผลิตภัณฑ์ที่ยังไม่สมบูรณ์นับไม่ถ้วน นักพัฒนาต้องหลงทางในกรอบงานที่ถูกทิ้งร้างนับไม่ถ้วน ต้นทุนความเชื่อมั่นของระบบนิเวศจึงสูงขึ้นเรื่อยๆ

แต่ผู้พัฒนาอิสระที่ยอดเยี่ยมจริงๆ อย่างผู้พัฒนา Rust ที่กำลังบินขึ้นไปบนจรวดในรูปภาพ—พวกเขาทำสิ่งของตนเองได้ดีมาก แต่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับหอคอยที่สั่นคลอนนี้

The tower won't become more stable because of them, and they won't stop because of the tower.

ทุกคนยุ่งกับเรื่องของตัวเอง แต่ละคนก็พังกันคนละแบบ

มาดูภาพนี้กันอย่างละเอียดตั้งแต่ต้นจนจบ

ที่ระดับล่างสุด มีสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่สีเทาเขียนว่า "พลังงานไฟฟ้า (พลังการประมวลผล น้ำ พลังงาน... ฯลฯ)" นี่คือจุดเริ่มต้นของทุกอย่าง—ไม่มีไฟฟ้า ไม่มีการคำนวณ แต่ในเรื่องเล่าของอุตสาหกรรมไอที พลังงานไฟฟ้าเป็นชั้นที่ถูกมองข้ามมากที่สุด ทุกคนพูดถึงคลาวด์เนทีฟ พูดถึงไมโครเซอร์วิส พูดถึงโมเดลขนาดใหญ่ แต่แทบไม่มีใครพูดถึง: ไฟฟ้าที่ใช้ไปกับสิ่งเหล่านี้มาจากไหน? ต้องจ่ายค่าใช้จ่ายเท่าไหร่? และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร?

เหนือพลังไฟฟ้า คือหินฐานสี่ก้อน: ระบบปฏิบัติการ, หน่วยความจำแบนด์วิดธ์สูง (HBM), CPU/GPU, และโรงงานผลิตซิลิคอนวเฟอร์ นี่คือชั้นฮาร์ดแวร์ ส่วนที่ “เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส” อย่างแท้จริง แต่ละก้อนแสดงถึงระดับสูงสุดของอุตสาหกรรมมนุษย์ แต่โปรดสังเกตว่า พวกมันคือหินสี่ก้อนที่แยกจากกัน ไม่ใช่ฐานรากก้อนเดียว—การเชื่อมต่อระหว่างพวกมันเองก็มีช่องว่าง

ด้านบนสุดคือแผ่นไม้ยาวที่สั่นไหว ป้ายเขียนว่า “อาร์เรย์แบบไดนามิกสำหรับนักพัฒนาภาษาซี” แผ่นนี้วางข้ามบนฐานสี่ก้อน ซึ่งเองก็ไม่มั่นคง และตรงกลางของมัน มีเสาสีแดงบางๆ รับน้ำหนักทั้งหมดด้านบน—ขอบเขตของฟอน นีแมน น้ำหนักทั้งหมดของโลกไอทีสุดท้ายแล้วจึงตกอยู่บนเสาเส้นนี้

ขึ้นไปอีก รูปแบบเริ่มหลุดควบคุม โครงการ C99 ที่อิงพฤติกรรมที่ไม่ได้กำหนดไว้ รับผิดชอบฟังก์ชันสำคัญ ด้านล่าง JVM ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ถูกขีดฆ่า หุ่นยนต์กลไกยื่นออกมาจากด้านข้าง ป้ายระบุว่า "AI ปัญญาประดิษฐ์" กำลังผลักหอ

ขึ้นไปอีกคือ V8 engine, left-pad, ความปลอดภัยทางไซเบอร์, WebAssembly — เหล่านี้คือชั้นเว็บ ข้างๆ มีข้อความใหญ่เขียนว่า “นักพัฒนาเว็บทำลายตัวเอง” และ “สิ่งที่แปลกประหลาดกำลังเกิดขึ้นในเว็บ”

ด้านบนสุด มีตัวการ์ตูนรูปคนเล็กๆ แทนผู้ใช้งานยืนอยู่บนยอดหอคอยที่สั่นคลอน โดยมีข้อความว่า "คุณอยู่ที่นี่" เมื่อซูมเข้าไปดู ตัวการ์ตูนนั้นกำลังถือโทรศัพท์มือถือ—เขากำลังใช้งานหอคอยนี้ ขณะที่หอคอยอาจพังทลายได้ทุกเมื่อ

ทางซ้ายของหอคอย นักพัฒนาอิสระภาษา Rust กำลังบินไปด้วยจรวดเพื่อไปทำสิ่งของตัวเอง ทางขวาของหอคอย นกตัวเล็กที่โกรธจัด (บริษัทใหญ่) กำลังพุ่งชนตัวหอคอย ด้านบนของหอคอย เมฆเดียวดายลอยอยู่เขียนว่า “เซิร์ฟเวอร์คลาวด์ที่เป็นไปตามข้อกำหนด” — มันไม่มีการเชื่อมต่อกับหอคอยเลย ดูเหมือนเป็นเพียงแนวคิด

ภาพทั้งหมดไม่มีคำใดที่เกินความจำเป็น ทุกป้ายกำกับล้วนเป็นหนามที่ปักลงบนจุดที่อุตสาหกรรมไอทีไม่อยากให้แตะต้อง

มันไม่ได้ทำนายอะไร มันกำลังอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นในขณะนี้

เมื่อเขียนถึงจุดนี้ บางคนอาจพูดว่า: คุณมองโลกในแง่ร้ายเกินไป อุตสาหกรรมไอทีไม่ได้ทำงานได้ดีอยู่แล้วหรือ?

ใช่ มันทำงานอยู่

แต่ “กำลังทำงานอยู่” และ “มั่นคง” เป็นสองเรื่องที่ต่างกัน มนุษย์คนหนึ่งเดินได้ ไม่ได้หมายความว่ากระดูกของเขาไม่มีรอยร้าว สะพานแห่งหนึ่งสามารถให้รถวิ่งผ่านได้ ไม่ได้หมายความว่าภาระรับน้ำหนักของมันไม่เกินขีดจำกัด

สิ่งที่น่ากลัวเกี่ยวกับอุตสาหกรรมไอทีคือทุกระดับกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ปัญหาที่ฐานรากยังไม่เคยได้รับการแก้ไขอย่างแท้จริง ข้อจำกัดของฟอน นีแมนยังคงอยู่ บริษัทขนาดใหญ่ยังคงรื้ออาคาร ปัญหา AI สร้างขยะยังคงอยู่ และนักพัฒนาอิสระยังคงทำงานแยกกัน

ทุกคนต่างกำลังสร้างอาคารขึ้นไปด้านบน ไม่มีใครยอมมองลงมาดูสักครั้ง

เพราะเมื่อมองลงไป คุณจะเห็นว่ารากฐานคือไม้จิ้มฟัน และไม้จิ้มฟันก็มีวันที่รับน้ำหนักไม่ไหว

บางทีอาจต้องรอถึงวันนั้น เมื่อเราอยู่บนยอดหอคอยถือโทรศัพท์มือถือ จึงอาจถามคำถามนั้นเป็นครั้งแรก: รากฐานของตึกนี้สร้างขึ้นมาอย่างไรกันแน่?