Een technologische tsunami door exponentiële groei

In mijn vorige blog ‘Op weg naar een digitale samenleving’ heb ik herhaaldelijk de term ‘groei’ laten vallen. Het aantal online bestedingen groeit, de hoeveelheid data groeit, het aantal apparaten verbonden met het internet groeit, etc… Het is vanzelfsprekend geworden dat we ons in een periode van versnellende technologische veranderingen bevinden. Laten we in deze blog eens dieper focussen op het woord exponentiële groei.

Exponentiële groei

Afbeelding van Gerd Altmann via Pixabay

exponentieel

Als mens hebben wij het moeilijk om exponentiële ontwikkelingen in te schatten.  Onze brein is afgestemd op het zien van lineaire (of rekenkundige) ontwikkelingen, waardoor we de neiging hebben om vooruitgang te onderschatten. De coronapandemie is hier een recent voorbeeld van.

Laat me dit illustreren aan de hand van konijnen die in sneltempo van lief en schattig kunnen evolueren tot een ware plaag. Om het begrijpbaar te maken gaan we er van uit dat konijnen zich continu blijven reproduceren. Bij exponentiële groei verdubbelt de populatie zich binnen een bepaalde tijd. Laten we beginnen met een populatie van 2 konijnen die zich elke 6 maanden verdubbelt.  Hoeveel konijnen zijn er na 1 jaar (of 12 maanden)?  Hoeveel konijnen zijn er na 5 jaar (of 60 maanden)?  Je mag gerust een kijkje nemen op het bijgevoegde schema.

Exponentiële groei konijnen

Illustratie van de exponentiële groei in populatie bij konijnen

Als de exponentiële aard van de voortplanting op geen enkele manier wordt onderdrukt, zullen er na 60 maanden 2048 konijnen zijn:  ongeveer 2000 meer als oorspronkelijk. Dat aantal zou elke 6 maanden blijven verdubbelen zolang deze groei exponentieel blijft. Na 10 jaar zouden er al meer dan 2 miljoen konijnen zijn. 

Bij exponentiële groei zijn de aantallen in het begin klein en blijven ze een tijdje klein. Maar deze gaan ook heel snel in de hoogte. Ons menselijk brein heeft het hier moeilijk mee. Wij zijn getraind om mentale snelkoppelingen te maken die snelle beoordelingen vergemakkelijken in situaties waarin de beschikbare informatie onvolledig of overweldigend is. Wij denken dus lineair.  Deze mentale snelkoppelingen hebben ervoor gezorgd dat we een wereld gecreëerd hebben waarin lineair denken tot dusver onze overleving heeft gegarandeerd. Spijtig genoeg slaan we er niet in om exponentiële groei correct te vatten.

leuk weetje  

Het woord exponentieel komt uit de wiskunde (algebra) en werd voor het eerst gebruikt door filosoof Descartes om iets te beschrijven waarvan de groei met de tijd kan gekenmerkt worden als ta waarbij a de exponent is.

De exponentiële groei van technologische ontwikkelingen is een motor van de huidige veranderingen in onze maatschappij. Moore, Metcalfe, Kryder en Butters voorspelden de snelle ontwikkeling van ICT- en telecommunicatiesector.  Hun voorspellingen en formules werden wetten die de digitale samenleving in de 21e eeuw typeren. Deze 3 wetten omschrijven de combinatie van computerkracht, bandbreedte, draadloze communicatie en opslag.  

de wet van Moore

Deze wet is beroemd.  Gordon Moore, mede-oprichter van Intel, voorspelde dat het aantal transistoren per chip elke 18 maanden zouden verdubbelen.  Moore bedacht zijn wet in 1965 en sindsdien lukt het de ontwikkelaars om de chips steeds kleiner te maken.  Door de ontwikkeling die de Wet van Moore beschrijft heeft een iPhone 6 (uit 2014) veel meer rekenkracht dan de beste computers die door NASA gebruikt werden in 1969 om Neil Armstrong en Buzz Aldrin naar de maan te leiden.  Met een iPhone 6 zou NASA destijds 120.000.000 ruimtevaartuigen tegelijkertijd naar de maan leiden. Deze evolutie werd bewerkstelligd in slechts 50 jaar.2

de wet van Moore

Afbeelding van Michael Schwarzenberger via Pixabay

de wet van Butters

de wet van Butters

Afbeelding van Chaitawat Pawapoowadon via Pixabay

Gerry Butters, voormalig hoofd van Lucent’s Optical Networking Group,  merkte een soortgelijke dynamiek als Moore in de snelheid van waarmee data via glasvezelkabel kan worden verstuurd.  Deze snelheid zou elke negen maanden verdubbelen. Vergelijk eens met jouw internetlijn. Belgacom (nu Proximus) lanceerde in 1998 het project Turboline, waarbij voor het eerst in België gebruik gemaakt werd van ADSL-technologie.  Je kon toen op het internet met een downloadsnelheid van 750 kbps en upload van 28 kbps.  22 jaar later is Proximus bezig met het uitrollen van glasvezel tot in de woning van de klant, met snelheden tot 350 mbps om te downloaden en 30 mbps om te uploaden.3 De download is 467 keer sneller dan vroeger. De uploadsnelheid zelfs meer dan 1000 keer sneller. Deze toenemende bandbreedte zorgt ervoor dat de kwaliteit van onze digitale ervaringen blijft verbeteren en dat we steeds meer toegang vinden tot de grote hoeveelheden data.

de wet van Kryder

In de late jaren 90 formuleerde Mark Kryder, ingenieur bij Seagate Corp., dat de hoeveelheid data die per vierkante centimeter van een magnetische harde schijf wordt opgeslagen elke 13 maanden zal verdubbelen. Deze trend is vertraagd en verdubbeld om elke 16 of 17 maanden. In 2000 bleek 25% van alle opgeslagen informatie digitaal.  Toen de Apple II in 1977 werd gelanceerd maakte deze computer gebruik van magnetische tapes om programma’s en gegevens op te slaan en in te lezen.  Deze computer kostte tussen $1000 en $3000. Het opslaan en inlezen van data werd een jaar later vergemakkelijkt door het gebruik van floppydisks met een capaciteit van 360 kB.  Tegenwoordig koop je voor $1200 een Apple iMac  met 1 terabyte aan opslagruimte, genoeg om 500 uur aan films op te slaan.

Het theoretische potentieel van technologie zit vervat in meer dan deze 3 wetten. Zo zijn er nog vele andere wetten die de snelle vooruitgang van technologie voorspellen.  Zoek op het internet de wetten van Nielsen, Metcalfe, Cooper en Rose eens op.

de wet van Kryder

Afbeelding van Hebi B. via Pixabay

Ook al zouden deze wetten slechts een beetje in de buurt van praktische realisatie zijn, dan nog kan je wel besluiten dat we ons aan de vooravond van een technologische tsunami bevinden.  Van begin 21e eeuw tot 2015 zagen we een enorme groei aan smartphones, tablets, wifi en sociale media. Al deze technologieën werden aangedreven door stijgende rekenkracht, toenemende opslagruimte en geavanceerde communicatienetwerken.  Sinds 2015 leiden snelle ontwikkelingen in artificiële intelligentie, robotica, en slimme producten  tot een nieuwe tsunami van nieuwe technologieën en innovaties. Hier komen we in een latere blog op terug.